【汽車電氣(qi)系統(tong)】汽車電氣(qi)系統(tong)有何特點 汽車電氣(qi)系統(tong)的(de)組成(cheng)
汽車電氣系統的組成與特點
汽車電氣系統是(shi)汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)重(zhong)要(yao)(yao)組成部(bu)分之一，其性(xing)能好壞(huai)直接(jie)影響(xiang)汽(qi)(qi)(qi)車(che)的(de)動力(li)性(xing)、經濟性(xing)、可靠性(xing)，安全性(xing)、舒適性(xing)以及(ji)(ji)排放等(deng)性(xing)能。汽(qi)(qi)(qi)車(che)電氣系統是(shi)現代汽(qi)(qi)(qi)車(che)發(fa)展(zhan)水平的(de)一個重(zhong)要(yao)(yao)標(biao)志，其科技(ji)含量已成為衡量現代汽(qi)(qi)(qi)車(che)檔次的(de)重(zhong)要(yao)(yao)指標(biao)之一。隨著科技(ji)的(de)發(fa)展(zhan)，集成電路和微型電子計算機在(zai)汽(qi)(qi)(qi)車(che)上(shang)的(de)廣泛應用，電器的(de)數量在(zai)增加、功(gong)率在(zai)增大，產(chan)品的(de)質(zhi)量、性(xing)能在(zai)提高，結構更趨(qu)于完善。汽(qi)(qi)(qi)車(che)維(wei)修材料工應了解和掌(zhang)握電氣系統的(de)構造、配件(jian)識(shi)別及(ji)(ji)原理，對其正確收發(fa)與保(bao)管(guan)是(shi)十分必要(yao)(yao)的(de)。
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一、汽車電氣系統的組成
現代汽(qi)車所裝備的電(dian)氣系統，按其(qi)用途可大致歸納并劃分為(wei)下面四部分：
1．電源系統
電(dian)源系統包括蓄電(dian)池(chi)、發(fa)電(dian)機及其(qi)調節(jie)(jie)器。前兩者是并聯(lian)工(gong)作(zuo)，發(fa)電(dian)機是主電(dian)源，蓄電(dian)池(chi)是輔助(zhu)電(dian)源。發(fa)電(dian)機配有調節(jie)(jie)器的(de)作(zuo)用是在發(fa)電(dian)機轉速升高時，自動調節(jie)(jie)發(fa)電(dian)機的(de)輸出電(dian)壓使之保持穩定。
2．用電系統
汽車上用電系統大致可分(fen)為以(yi)下幾類(lei)：
(1)起動(dong)系：主(zhu)要機(ji)件是啟動(dong)機(ji)，其任(ren)務是起動(dong)發動(dong)機(ji)。
(2)點(dian)火系(xi)(xi)：它(ta)是(shi)汽油發(fa)動機的組成部(bu)分，包括電子點(dian)火系(xi)(xi)統(tong)或傳統(tong)點(dian)火系(xi)(xi)統(tong)的全部(bu)組件。其任務是(shi)產生高壓電火花，按發(fa)動機的工(gong)作順序點(dian)燃氣(qi)缸內的可(ke)燃混合氣(qi)。
(3)照明系統：包括車內外(wai)各種照明燈(deng)以(yi)及保證夜間安全(quan)行車所(suo)必(bi)須的燈(deng)光，其中以(yi)前(qian)照明燈(deng)最為重要。軍用車輛還增設(she)了(le)防空(kong)照明。
(4)信(xin)號系統：包括電喇(la)叭、蜂(feng)鳴器、閃光器及各種信(xin)號燈等，主(zhu)要(yao)用(yong)來保證安(an)全行車所必要(yao)的信(xin)號。
(5)電(dian)(dian)子(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)系統：主要(yao)指(zhi)由微(wei)機控(kong)制(zhi)(zhi)的裝置(zhi)，包括(kuo)：電(dian)(dian)子(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)點火裝置(zhi)、電(dian)(dian)子(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)燃油噴射裝置(zhi)、電(dian)(dian)子(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)防(fang)抱死制(zhi)(zhi)動(dong)(dong)裝置(zhi)、電(dian)(dian)子(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)自動(dong)(dong)變速裝置(zhi)等，分別用來提高汽車的動(dong)(dong)力性、經濟(ji)性、安全性、排(pai)氣凈化和操縱自動(dong)(dong)化等性能(neng)。
(6)輔助電器(qi)(qi)(qi)：包括電動刮(gua)水器(qi)(qi)(qi)、低溫起動預熱裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、空調(diao)器(qi)(qi)(qi)、收(shou)錄機、點(dian)煙器(qi)(qi)(qi)、防盜裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、玻璃升降(jiang)器(qi)(qi)(qi)、座(zuo)椅(yi)調(diao)節器(qi)(qi)(qi)等(deng)。輔助電器(qi)(qi)(qi)有日益增(zeng)多(duo)的(de)趨(qu)勢，主要向舒適、娛樂、保障安全(quan)方面(mian)發展。
3．檢測系統
包(bao)括各種檢測儀表(biao)(biao)(biao)如電壓(ya)表(biao)(biao)(biao)、電流(liu)表(biao)(biao)(biao)、水溫表(biao)(biao)(biao)、油壓(ya)表(biao)(biao)(biao)、燃油表(biao)(biao)(biao)、車速里程表(biao)(biao)(biao)、發動機(ji)轉速表(biao)(biao)(biao)和各種報(bao)警燈，用來監測發動機(ji)和其它(ta)裝置的(de)工(gong)作情況。
4．配電系統
配電系(xi)統包括中央接線盒(he)、電路開關、保(bao)險裝(zhuang)置(zhi)、插(cha)接件和導線等，以保(bao)證(zheng)線路工作的可靠性和安(an)全性。
二、汽車電氣系統電系的特點
汽車電氣(qi)系(xi)統具有(you)以下四個(ge)特點：
1．低壓
汽車電系的額定電壓有12伏（V）、24V兩種，汽油車普遍(bian)采(cai)用12V電系，而柴油車多采用24V電(dian)系。電(dian)器產品額定運行端電(dian)壓，對發電(dian)裝置(zhi)12V電(dian)系為14V；對24V電系為28V。對(dui)用電設備(bei)電壓(ya)在0.9～1.25倍額定電壓(ya)范(fan)圍(wei)內變動時應能(neng)正常工(gong)作(zuo)。
2．直流
汽車電(dian)(dian)系采用(yong)(yong)直(zhi)流(liu)是(shi)因為起動(dong)(dong)發動(dong)(dong)機的啟(qi)動(dong)(dong)機，為直(zhi)流(liu)串激式電(dian)(dian)動(dong)(dong)機，其工作時(shi)必須由蓄電(dian)(dian)池供電(dian)(dian)，而蓄電(dian)(dian)池消耗電(dian)(dian)能后(hou)又必須用(yong)(yong)直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)來(lai)充電(dian)(dian)。
3．單線制
是(shi)指從電源到用(yong)電設(she)備只用(yong)一根電線連接(jie)(jie)，而另一根導線則由金屬(shu)部分如車體、發動機等代(dai)替作為電器(qi)回(hui)路(lu)的接(jie)(jie)線方式，具(ju)有節省導線、簡(jian)化(hua)線路(lu)、方便安(an)裝檢修、電器(qi)元(yuan)件不需與車體絕(jue)緣等優(you)點(dian)而得(de)到廣泛采(cai)用(yong)。但(dan)在個(ge)別(bie)情況下，也采(cai)用(yong)雙線制。
4．負極搭鐵
采用單線制時(shi)，蓄電(dian)池的負極必須用導線接到車體上，稱為負極搭鐵，這(zhe)是國家標(biao)準規定的，也是交(jiao)流發電(dian)機正常工作的必要條(tiao)件。
第二節蓄電池的構造與識別
一、蓄電池的與類型
（一）功用
蓄電池(chi)是一種可逆的(de)低壓直流電源，是汽車電源的(de)重要(yao)組(zu)成部分。蓄電池(chi)既(ji)能(neng)將化學能(neng)轉(zhuan)換為電能(neng)，也能(neng)將電能(neng)轉(zhuan)換為化學能(neng)。它的(de)作用是：
1．起(qi)(qi)動發動機(ji)時，供給起(qi)(qi)動機(ji)大(da)電(dian)(dian)流，故稱為起(qi)(qi)動型蓄電(dian)(dian)池(chi)。
2．在(zai)發(fa)電(dian)機不發(fa)電(dian)或電(dian)壓(ya)較低的情況下向(xiang)用(yong)電(dian)設備供電(dian)。
3．當用電設備短時間耗(hao)電超過發電機(ji)供電能力時，協助發電機(ji)向用電設備供電。
4．蓄電池存(cun)電不足，而(er)發(fa)(fa)電機負載(zai)又較小時，它可(ke)將發(fa)(fa)電機的(de)電能轉變(bian)為化學能儲存(cun)起(qi)來(即充電)。
另外，蓄電(dian)(dian)池相當于一(yi)個(ge)大電(dian)(dian)容器(qi)，它可隨時將發電(dian)(dian)機產(chan)生的(de)過(guo)電(dian)(dian)壓吸收掉(diao)，起到保(bao)護晶體管、延長(chang)其使用壽(shou)命的(de)作用。
（二）類型
按其(qi)外(wai)部(bu)結構可分為：橡膠槽(cao)和塑料(liao)槽(cao)蓄(xu)電(dian)(dian)池。按其(qi)性能可分為：濕荷電(dian)(dian)、干荷電(dian)(dian)和免(mian)維(wei)(wei)護蓄(xu)電(dian)(dian)池等。目前汽車上(shang)廣泛采用干荷電(dian)(dian)、免(mian)維(wei)(wei)護塑料(liao)槽(cao)的鉛酸蓄(xu)電(dian)(dian)池。
二、蓄電池的結構和識別
鉛酸蓄電池的構造如圖4-1所(suo)示。它(ta)主要(yao)有極板、隔板、電(dian)解液(ye)和外(wai)殼等部分組(zu)成。
1、極板
極板(ban)分正(zheng)極板(ban)和負極板(ban)，每(mei)片極板(ban)均由柵架和活性物質(zhi)構成(cheng)。制成(cheng)正(zheng)極板(ban)上的(de)(de)活性物質(zhi)為(wei)二氧化鉛，呈棕紅色；負極板(ban)上的(de)(de)活性物質(zhi)為(wei)海(hai)綿狀純(chun)鉛，呈青灰色。為(wei)了增大蓄電池的(de)(de)容(rong)量，需(xu)要把正(zheng)、負極板(ban)分別(bie)焊成(cheng)極板(ban)組，且負極板(ban)組比正(zheng)極板(ban)組多一(yi)片。
2、隔板
隔板通常用木質、微孔橡膠、微孔塑料或玻(bo)璃纖維制成。隔板安裝在(zai)正(zheng)負極板之間，防止正(zheng)負極板相碰而(er)短(duan)路(lu)。隔板一(yi)面制有(you)溝槽，裝配時有(you)溝槽面應豎直面向正(zheng)極板。
3、電解液
電解液由純凈硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成。其密度大小可用密度計測量，一般為1.23～1.30g／cm3之(zhi)間。
4、外殼
蓄電池外殼用(yong)橡膠或塑(su)料制成(cheng)整體，用(yong)以儲存電解(jie)液(ye)和支(zhi)承極(ji)板。相鄰兩單(dan)格(ge)之間有(you)隔壁，把每個(ge)外殼分(fen)成(cheng)三個(ge)或六個(ge)單(dan)格(ge)。
5、極柱與穿壁式聯條
每個單格電池都有正、負兩個極柱，分別連接正、負極板組，連接正極板組的叫正極柱，連接負極板組的叫負極柱。正極柱接起動機開關接柱，負極柱接車架(接鐵)。
穿壁式聯條用來連接相鄰單格電池的正、負極柱，使單格電池相互串聯成多伏的電池。如一只12V的蓄(xu)電池由6個單格電池(chi)串(chuan)聯(lian)而成。
三、蓄電池的型號標志
根據原機械工業部標準JB2599-1985《鉛蓄(xu)(xu)電池(chi)(chi)產品型(xing)號編制方法》規定，蓄(xu)(xu)電池(chi)(chi)型(xing)號由(you)三(san)部分(fen)組成，各部分(fen)之間用(yong)破折號分(fen)開。
(1)串聯單(dan)格電(dian)池數。指(zhi)一個整體(ti)殼體(ti)內所包含的單(dan)格電(dian)池數目(mu)，用阿拉伯數字表示(shi)。
(2)電(dian)池(chi)類(lei)型(xing)。根(gen)據蓄電(dian)池(chi)主要用途劃分。啟動型(xing)蓄電(dian)池(chi)用“Q”表示，代號“Q”是(shi)漢字“起”的第一個拼音字母(mu)。
(3)電(dian)池(chi)特征。為附加(jia)部分，僅在(zai)同(tong)類用途的產品具(ju)有某種特征，而在(zai)型號中又(you)必須加(jia)以區(qu)別時(shi)采用。如(ru)用干(gan)荷(he)電(dian)蓄電(dian)池(chi)，則用漢字“干(gan)”的第(di)二(er)個拼(pin)音字母(mu)“A”表示；如為無需(免(mian))維(wei)護蓄電池，則用“無”字的第一個(ge)拼音字母“W”來表示(shi)。當產品同時(shi)具有兩種特(te)征時(shi)，原則(ze)上應按表4-1順(shun)序(xu)用兩個(ge)代號并列表示。
(4)額定容量。是指(zhi)20h率額定容(rong)量，用阿(a)拉伯數字表示，單位為(wei)安培·小時(A·h)，在(zai)型號(hao)中(zhong)可略去不(bu)寫(xie)。
蓄電池容量通常以正極板的片數n來估算，每片(pian)標(biao)準(zhun)正極(ji)板額定容(rong)量Cs為15 Ah，則蓄電池額定容(rong)量C20=Cs·n。
(5)特(te)殊性(xing)(xing)能(neng)。在(zai)產品具有某(mou)些特(te)殊性(xing)(xing)能(neng)時，可(ke)用相應(ying)的代號(hao)加在(zai)型號(hao)末(mo)尾表(biao)示。如“G”表示薄型(xing)極板的高啟動(dong)率電池，“S”表(biao)示采用工程塑料外殼與熱封合工藝(yi)的蓄電池。
例1：東風EQ2102型越野汽車用6-QW-180型蓄電池(chi)：表示由(you)6個單格電(dian)池組成(cheng)，額定電(dian)壓為12V，額定容量為180A·h的啟動(dong)型免(mian)維護蓄電(dian)池。
例2：解放CQ1121J載(zai)貨汽車(che)用(yong)6-QAW-180型蓄電池：表(biao)示(shi)由6個單格電(dian)池組成，額定電(dian)壓為(wei)12V，額(e)定容量為180A·h的啟動型干荷電(dian)免維護蓄電(dian)池(chi)。
例3：北京BJ2020型吉普車用(yong)6-QA-60型(xing)蓄電池(chi)：表示由(you)6個(ge)單格電池組成，額定電壓為12V，額定容量為60A·h的啟動型干荷電蓄電池。
四、鉛酸蓄電池工作原理
鉛酸蓄電池的充、放電是由正極板上的活性物質二氧化鉛（PbO2）和負極(ji)板上的活(huo)性物(wu)質海綿狀的純鉛(qian)（Pb）與電解液中(zhong)的硫酸（H2SO4）發生化學反應(ying)來完成的。
(一)電動勢的建立
當正、負極板浸入電解液后，在單格蓄電池的正負極柱間產生電動勢。在正極板處，少量PbO2溶入(ru)電解液(ye)，與水（H2O）生成Pb（OH）4，再(zai)分解成四價鉛離子（Pb4+）和氫氧根(gen)離子(zi)（OH－）。即：
PbO2＋2H2O→Pb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+＋4OH－
Pb4+沉(chen)附于極板的表面，OH－留(liu)在(zai)電(dian)解(jie)液中，使正(zheng)極板相對(dui)于電(dian)解(jie)液具有正(zheng)電(dian)位。當達到(dao)平衡時，約為(wei)＋2.0V。
在負極板處金屬鉛受到兩方面的作用，一方面它有溶解于電解液的傾向，因而有少量鉛進入溶解，生成二價鉛離子（Pb2＋），在極板上(shang)留下兩個電子（2e），使極(ji)板帶負(fu)電(dian)；另一方(fang)面，由于正(zheng)、負(fu)電(dian)荷的吸引，Pb2＋有沉(chen)附于極(ji)(ji)板(ban)(ban)表(biao)面的(de)傾向。當兩(liang)者達到平衡時(shi)，溶解(jie)(jie)便停止，負極(ji)(ji)板(ban)(ban)相對于電解(jie)(jie)液具(ju)有負電位，約為－0.1V。
因(yin)此，在外電路未接通，反應達到相對平衡狀態時，蓄電池的電動勢為：
2.0－（－0.1）＝2.1V
這是單格蓄電池正負極間的電動勢，對于6個(ge)單格串聯而成的一塊蓄電池(chi)，則其電動勢為2.1×6＝12.6V。
(二)放電過程
將蓄電池的化學能轉換為電能的過程稱為放電過程。
蓄(xu)電(dian)池接上(shang)負(fu)載(zai)，在電(dian)動勢(shi)的(de)作用(yong)下，電(dian)流(liu)從正極經過負(fu)載(zai)流(liu)向(xiang)負(fu)極（即電(dian)子從負(fu)極流(liu)向(xiang)正極），使正極電(dian)位降低(di)，負(fu)極電(dian)位升(sheng)高，破壞了原(yuan)有的(de)平(ping)衡。
電解液中H2SO4的電離過程為：H2SO42H＋＋SO－
在正極板處，Pb4+與電子(zi)結合(he)變成Pb2＋，Pb2＋與電解液中的硫酸根離子(zi)（SO－）結合生成PbSO4沉附于極板上，即：Pb4+＋2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在負極板處，Pb2＋與電解(jie)液中的(de)SO－結(jie)合也(ye)生(sheng)成(cheng)PbSO4沉附于負極(ji)板上(shang)，而極(ji)板上(shang)的金屬鉛繼續溶解，生成(cheng)Pb2＋和電(dian)子(zi)，即(ji)：Pb－2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在電解液中，H－和(he)OH－結合(he)生(sheng)成水，即：4H－＋4OH－→2H2O。
如果電路不中斷，上述的化學反應繼續進行，使正極板上的PbO2和(he)負極板上的Pb都逐漸轉變為PbSO4，電(dian)解液(ye)中(zhong)的H2SO4含量(liang)逐漸減少而水含量(liang)增多，故電解液的相對密度(du)下(xia)降(jiang)。同時因PbSO4的(de)導電性比PbO2和(he)Pb差(cha)，隨其含量的逐漸增加其內阻增大(da)，使供電能力下降。
蓄電池在放電過程中總的化學反應方程式為：PbO2＋2H2SO4＋Pb＝2PbSO4＋2H2O
(三)充電過程
將電能轉換成蓄電池的化學能的過程稱為充電過程，如圖4-2c所示。充(chong)電(dian)(dian)時，蓄電(dian)(dian)池(chi)(chi)應接(jie)直流電(dian)(dian)源(yuan)，蓄電(dian)(dian)池(chi)(chi)的正(zheng)極(ji)(ji)接(jie)電(dian)(dian)源(yuan)正(zheng)極(ji)(ji)，蓄電(dian)(dian)池(chi)(chi)負(fu)極(ji)(ji)接(jie)到電(dian)(dian)源(yuan)負(fu)極(ji)(ji)。
當(dang)電(dian)源電(dian)壓高于(yu)蓄電(dian)池的(de)電(dian)動勢時，在電(dian)場力作用下，電(dian)流從蓄電(dian)池的(de)正(zheng)極(ji)(ji)流入，負(fu)極(ji)(ji)流出（即驅(qu)使電(dian)子從正(zheng)極(ji)(ji)經外電(dian)路(lu)流入負(fu)極(ji)(ji)）。這時在正(zheng)負(fu)極(ji)(ji)發生的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應正(zheng)好與放電(dian)過程相(xiang)反(fan)。
在電場力的(de)作用下，正(zheng)、負極(ji)板上的(de)硫酸鉛和電解液(ye)中的(de)水均發生電離。即：
PbSO4Pb2＋＋SO－；H2OH－＋OH－
在正極板處，Pb2＋失去兩(liang)個電子2e變(bian)成Pb4＋，與(yu)電解液中的OH－結合生(sheng)成(cheng)Pb（OH）4。它(ta)又分解(jie)為PbO2和H2O，PbO2附著(zhu)在(zai)正極板上，即(ji)：
Pb2＋－2e→Pb4+；Pb4+＋4OH－→Pb（OH）4；Pb（OH）4PbO2＋H2O。
在負極板處，Pb2＋在電(dian)場(chang)力的作用下獲(huo)得兩個(ge)電(dian)子2e變成金屬鉛，并附著在負極板上。即：Pb2＋＋2e→Pb。
在電解液中，H－和SO－結合生成PbSO4，即：2H－＋SO－→H2SO4。
可見，在充電過程中，正、負極板上的PbSO4將逐漸恢復(fu)為PbO2和Pb，電解液中的硫酸含量逐(zhu)漸(jian)增多，水含量逐(zhu)漸(jian)減少(shao)。當PbSO4已基本還原成(cheng)PbO2和(he)Pb時，充電電流主要(yao)用來電解水，即2H2O→2H2↑＋O2↑，使正(zheng)極(ji)冒出氧氣（O2），負極冒(mao)出氫氣（H2）。充電(dian)電(dian)流越(yue)大，則冒氣(qi)越(yue)多，極易使極板上(shang)的活性物質脫落。故(gu)在充電(dian)末期，充電(dian)電(dian)流以小(xiao)為宜。
蓄電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)和放電(dian)(dian)過程是可逆的電(dian)(dian)化(hua)學反(fan)應過程，內(nei)部導電(dian)(dian)靠離子運動(dong)實(shi)現。如略去(qu)中間的化(hua)學反(fan)應過程可用下式表示(shi)：
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