【汽車(che)電(dian)氣(qi)系統】汽車(che)電(dian)氣(qi)系統有何特(te)點 汽車(che)電(dian)氣(qi)系統的組(zu)成(cheng)
汽車電氣系統的組成與特點
汽車電氣系(xi)統是(shi)(shi)汽(qi)(qi)車的(de)重(zhong)(zhong)要(yao)組成部分(fen)之一，其性(xing)能好壞直(zhi)接影響汽(qi)(qi)車的(de)動力性(xing)、經濟性(xing)、可靠(kao)性(xing)，安全性(xing)、舒適(shi)性(xing)以及(ji)排放等性(xing)能。汽(qi)(qi)車電氣系(xi)統是(shi)(shi)現代汽(qi)(qi)車發展水平的(de)一個重(zhong)(zhong)要(yao)標志，其科技(ji)含量(liang)已(yi)成為(wei)衡量(liang)現代汽(qi)(qi)車檔(dang)次的(de)重(zhong)(zhong)要(yao)指標之一。隨著科技(ji)的(de)發展，集成電路和(he)微型電子計(ji)算機在(zai)(zai)汽(qi)(qi)車上的(de)廣泛應(ying)用(yong)，電器的(de)數量(liang)在(zai)(zai)增加、功(gong)率在(zai)(zai)增大(da)，產品的(de)質量(liang)、性(xing)能在(zai)(zai)提(ti)高，結構(gou)更趨(qu)于(yu)完善。汽(qi)(qi)車維修(xiu)材(cai)料工應(ying)了解和(he)掌握電氣系(xi)統的(de)構(gou)造、配件識別及(ji)原理，對其正確收(shou)發與保管是(shi)(shi)十分(fen)必要(yao)的(de)。
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一、汽車電氣系統的組成
現(xian)代汽(qi)車所裝(zhuang)備的電(dian)氣(qi)系(xi)統(tong)，按其用途可(ke)大致歸納(na)并劃分為下面四(si)部分：
1．電源系統
電(dian)(dian)(dian)源系統包(bao)括蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)、發(fa)電(dian)(dian)(dian)機及其調(diao)(diao)節(jie)器。前兩者(zhe)是(shi)(shi)并聯工作(zuo)，發(fa)電(dian)(dian)(dian)機是(shi)(shi)主(zhu)電(dian)(dian)(dian)源，蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)是(shi)(shi)輔助電(dian)(dian)(dian)源。發(fa)電(dian)(dian)(dian)機配(pei)有調(diao)(diao)節(jie)器的作(zuo)用是(shi)(shi)在發(fa)電(dian)(dian)(dian)機轉(zhuan)速升高時，自動調(diao)(diao)節(jie)發(fa)電(dian)(dian)(dian)機的輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)壓使之保持穩定。
2．用電系統
汽車上用電系統大(da)致可分為以下(xia)幾類：
(1)起(qi)動系：主(zhu)要機(ji)件是(shi)啟動機(ji)，其任務是(shi)起(qi)動發動機(ji)。
(2)點(dian)火系：它是(shi)汽油發動(dong)機(ji)的(de)組(zu)成部(bu)分，包(bao)括電(dian)子點(dian)火系統或傳(chuan)統點(dian)火系統的(de)全(quan)部(bu)組(zu)件(jian)。其(qi)任務是(shi)產生高壓電(dian)火花(hua)，按(an)發動(dong)機(ji)的(de)工作順序點(dian)燃(ran)氣(qi)缸內的(de)可燃(ran)混(hun)合氣(qi)。
(3)照明系(xi)統：包(bao)括車內(nei)外(wai)各(ge)種照明燈(deng)以及(ji)保證夜間安全(quan)行車所必(bi)須(xu)的燈(deng)光，其中(zhong)以前照明燈(deng)最為重要(yao)。軍用車輛還增(zeng)設了防空照明。
(4)信(xin)(xin)號(hao)系(xi)統(tong)：包(bao)括電喇叭、蜂(feng)鳴器、閃光器及各種信(xin)(xin)號(hao)燈等，主要用來保證(zheng)安全(quan)行車所(suo)必要的信(xin)(xin)號(hao)。
(5)電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制系統：主(zhu)要指由(you)微機控(kong)(kong)制的(de)裝置(zhi)(zhi)，包括：電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制點火裝置(zhi)(zhi)、電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制燃油噴射裝置(zhi)(zhi)、電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制防抱死制動(dong)(dong)裝置(zhi)(zhi)、電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制自動(dong)(dong)變速(su)裝置(zhi)(zhi)等(deng)，分別用來提高汽(qi)車的(de)動(dong)(dong)力(li)性(xing)(xing)、經濟性(xing)(xing)、安全(quan)性(xing)(xing)、排氣凈化(hua)和操縱自動(dong)(dong)化(hua)等(deng)性(xing)(xing)能。
(6)輔助(zhu)電器：包括(kuo)電動(dong)刮(gua)水器、低溫(wen)起(qi)動(dong)預熱裝(zhuang)置、空調(diao)(diao)器、收錄機、點(dian)煙器、防(fang)盜裝(zhuang)置、玻(bo)璃升降器、座椅調(diao)(diao)節(jie)器等。輔助(zhu)電器有日益增多的趨勢，主要向舒適、娛樂、保(bao)障安全(quan)方面發展。
3．檢測系統
包(bao)括各種(zhong)檢測儀表(biao)如電壓表(biao)、電流表(biao)、水溫表(biao)、油壓表(biao)、燃(ran)油表(biao)、車速(su)(su)里程表(biao)、發(fa)動機轉速(su)(su)表(biao)和各種(zhong)報警(jing)燈，用來監測發(fa)動機和其(qi)它裝置的工作(zuo)情況。
4．配電系統
配電系統包(bao)括中央接(jie)線(xian)盒、電路開關、保險裝置、插接(jie)件(jian)和(he)導線(xian)等(deng)，以保證線(xian)路工(gong)作的可(ke)靠性和(he)安(an)全性。
二、汽車電氣系統電系的特點
汽車(che)電氣系統具有以下四個特點(dian)：
1．低壓
汽車電系的額定電壓有12伏（V）、24V兩種，汽油(you)車普遍(bian)采用12V電系，而(er)柴油(you)車多采用(yong)24V電(dian)系(xi)。電(dian)器(qi)產品額(e)定運行端電(dian)壓，對發電(dian)裝(zhuang)置12V電系為14V；對24V電系為28V。對用電(dian)設備電(dian)壓在0.9～1.25倍額定電壓范圍(wei)內變動時應能正常工作。
2．直流
汽車電(dian)(dian)系采用直(zhi)流是因為(wei)起動(dong)(dong)發動(dong)(dong)機(ji)的(de)啟動(dong)(dong)機(ji)，為(wei)直(zhi)流串(chuan)激式電(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)，其工作時必須由蓄電(dian)(dian)池供電(dian)(dian)，而蓄電(dian)(dian)池消耗電(dian)(dian)能后又必須用直(zhi)流電(dian)(dian)來充電(dian)(dian)。
3．單線制
是指(zhi)從電(dian)(dian)(dian)源到用電(dian)(dian)(dian)設備只用一(yi)根電(dian)(dian)(dian)線(xian)(xian)(xian)連接(jie)，而另一(yi)根導(dao)線(xian)(xian)(xian)則(ze)由金屬(shu)部分如車體、發(fa)動機等代替作為電(dian)(dian)(dian)器(qi)回路的接(jie)線(xian)(xian)(xian)方式(shi)，具(ju)有節省導(dao)線(xian)(xian)(xian)、簡(jian)化(hua)線(xian)(xian)(xian)路、方便安裝(zhuang)檢修、電(dian)(dian)(dian)器(qi)元件(jian)不需與車體絕(jue)緣等優點而得到廣泛采用。但在個別情況(kuang)下，也(ye)采用雙線(xian)(xian)(xian)制。
4．負極搭鐵
采用(yong)單線(xian)制時，蓄(xu)電池的負(fu)極必須用(yong)導線(xian)接到車體上，稱為負(fu)極搭鐵，這是國家標(biao)準規定的，也是交流發電機正常(chang)工作的必要(yao)條件。
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(shi)一種(zhong)可逆的低壓(ya)直流電源(yuan)，是(shi)汽車電源(yuan)的重要組成部分。蓄電池(chi)既能將化學(xue)(xue)能轉換為電能，也(ye)能將電能轉換為化學(xue)(xue)能。它的作用是(shi)：
1．起(qi)動(dong)發動(dong)機(ji)時(shi)，供給起(qi)動(dong)機(ji)大電流，故稱為起(qi)動(dong)型蓄(xu)電池。
2．在發電機(ji)不發電或電壓(ya)較低的情況下向用電設備供電。
3．當用(yong)(yong)電(dian)設備短時(shi)間(jian)耗(hao)電(dian)超過發電(dian)機供電(dian)能力時(shi)，協助發電(dian)機向用(yong)(yong)電(dian)設備供電(dian)。
4．蓄電(dian)池存(cun)電(dian)不足，而(er)發電(dian)機負載(zai)又較小時，它可將發電(dian)機的電(dian)能(neng)轉變為化學能(neng)儲存(cun)起(qi)來(即充電)。
另外，蓄(xu)電(dian)池相當于一個大電(dian)容(rong)器，它可隨(sui)時(shi)將(jiang)發電(dian)機產生的過電(dian)壓吸收掉(diao)，起到保護晶體(ti)管、延(yan)長其使(shi)用壽命的作用。
（二）類型
按(an)其外部結構可分(fen)(fen)為：橡膠槽(cao)和(he)(he)塑料槽(cao)蓄(xu)電(dian)池(chi)。按(an)其性能可分(fen)(fen)為：濕荷電(dian)、干荷電(dian)和(he)(he)免維護(hu)蓄(xu)電(dian)池(chi)等。目前汽車上廣(guang)泛采用干荷電(dian)、免維護(hu)塑料槽(cao)的鉛(qian)酸(suan)蓄(xu)電(dian)池(chi)。
二、蓄電池的結構和識別
鉛酸蓄電池的構造如圖4-1所示。它主要有(you)極板、隔板、電解液和外殼等部分組成。
1、極板
極(ji)板分(fen)正極(ji)板和負(fu)極(ji)板，每片極(ji)板均由柵架和活(huo)(huo)性(xing)物質構成(cheng)。制成(cheng)正極(ji)板上(shang)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)物質為(wei)二氧化鉛，呈棕紅色；負(fu)極(ji)板上(shang)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)物質為(wei)海綿(mian)狀(zhuang)純鉛，呈青灰色。為(wei)了增大(da)蓄(xu)電池的(de)(de)容量，需要把(ba)正、負(fu)極(ji)板分(fen)別焊成(cheng)極(ji)板組(zu)，且(qie)負(fu)極(ji)板組(zu)比(bi)正極(ji)板組(zu)多一片。
2、隔板
隔(ge)板通(tong)常用木質、微(wei)孔橡膠、微(wei)孔塑料或玻璃纖維(wei)制(zhi)成。隔(ge)板安裝在(zai)正負(fu)極板之間，防(fang)止正負(fu)極板相碰(peng)而短路。隔(ge)板一(yi)面(mian)制(zhi)有(you)溝(gou)槽，裝配時有(you)溝(gou)槽面(mian)應豎直面(mian)向正極板。
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(jian)。
4、外殼
蓄電(dian)(dian)池外殼用橡(xiang)膠(jiao)或(huo)塑料制成整(zheng)體，用以儲(chu)存電(dian)(dian)解(jie)液和支(zhi)承(cheng)極(ji)板。相鄰(lin)兩單(dan)格之間有隔壁，把每個(ge)外殼分成三個(ge)或(huo)六個(ge)單(dan)格。
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的蓄電(dian)池由6個單格電池(chi)串聯而成。
三、蓄電池的型號標志
根據原機械工業部標準JB2599-1985《鉛(qian)蓄(xu)電池(chi)產品型號(hao)(hao)編(bian)制(zhi)方法》規定(ding)，蓄(xu)電池(chi)型號(hao)(hao)由三部分(fen)(fen)組(zu)成(cheng)，各部分(fen)(fen)之(zhi)間用破折號(hao)(hao)分(fen)(fen)開。
(1)串聯(lian)單格(ge)電池(chi)數。指一個(ge)整體(ti)殼(ke)體(ti)內所包含的單格(ge)電池(chi)數目，用阿拉伯數字表示(shi)。
(2)電池類型(xing)。根(gen)據蓄電池主要用途(tu)劃分(fen)。啟動(dong)型(xing)蓄電池用“Q”表示(shi)，代(dai)號“Q”是漢字(zi)“起”的第(di)一個拼音(yin)字(zi)母。
(3)電池特(te)征。為附加(jia)(jia)部分，僅在(zai)同類用(yong)途的產品具(ju)有某種特(te)征，而在(zai)型號中又(you)必(bi)須加(jia)(jia)以區別時采用(yong)。如用(yong)干(gan)荷(he)電蓄電池，則(ze)用(yong)漢字“干(gan)”的第二個拼音字母“A”表示；如(ru)為無需(免(mian))維護蓄電池，則用“無”字的第(di)一個拼音字母“W”來表(biao)示(shi)。當產品同時(shi)(shi)具有兩(liang)種特征時(shi)(shi)，原則上應按表(biao)4-1順序用兩個代號并列表示。
(4)額定容量(liang)。是指20h率額(e)定容量，用(yong)阿拉伯數字表示，單(dan)位為安培·小時(A·h)，在型號中可略去不寫(xie)。
蓄電池容量通常以正極板的片數n來估算(suan)，每(mei)片標準正極板額定容(rong)量Cs為(wei)15 Ah，則(ze)蓄電池(chi)額定(ding)容量(liang)C20=Cs·n。
(5)特殊(shu)(shu)性(xing)能。在產(chan)品具有某些特殊(shu)(shu)性(xing)能時，可用(yong)相(xiang)應的代號加在型號末尾表示。如(ru)“G”表(biao)示薄(bo)型(xing)極板的(de)高(gao)啟動率電池，“S”表示采用工(gong)程塑料外(wai)殼與(yu)熱(re)封合工(gong)藝的(de)蓄電(dian)池(chi)。
例1：東(dong)風EQ2102型越野汽車用(yong)6-QW-180型蓄電池：表示(shi)由6個單格(ge)電(dian)池組成，額定電(dian)壓(ya)為12V，額定容量為(wei)180A·h的啟動型免維護蓄(xu)電池。
例2：解放CQ1121J載貨汽(qi)車用6-QAW-180型蓄(xu)電(dian)池：表示由6個單格電池組成，額定電壓(ya)為(wei)12V，額定容量為180A·h的啟動型干(gan)荷(he)電免維護(hu)蓄電池。
例3：北京BJ2020型(xing)吉普(pu)車用6-QA-60型蓄電池：表示(shi)由6個(ge)單(dan)格電池組成，額定電壓為12V，額定容量為60A·h的啟動(dong)型干荷電(dian)蓄電(dian)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(he)負極板上的活性物質海綿(mian)狀的純鉛（Pb）與電解液(ye)中(zhong)的硫酸(suan)（H2SO4）發生化(hua)學反應(ying)來完(wan)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溶入電解液，與水(shui)（H2O）生成Pb（OH）4，再分解成四(si)價鉛離子（Pb4+）和氫(qing)氧根離子（OH－）。即(ji)：
PbO2＋2H2O→Pb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+＋4OH－
Pb4+沉(chen)附于極板的表(biao)面，OH－留(liu)在電(dian)解(jie)液中，使正極板(ban)相對于電(dian)解(jie)液具有正電(dian)位(wei)。當達到(dao)平衡時，約為＋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(zai)極板上留下(xia)兩個電子（2e），使極板(ban)帶(dai)負(fu)電；另一方面，由(you)于正、負(fu)電荷的吸(xi)引，Pb2＋有沉附于(yu)極(ji)板表面的傾向。當兩者達到(dao)平衡(heng)時，溶(rong)解(jie)便停止(zhi)，負極(ji)板相對于(yu)電(dian)解(jie)液具有負電(dian)位，約為－0.1V。
因此，在外電路未接通，反應達到相對(dui)平(ping)衡(heng)狀態時，蓄電池的電動勢(shi)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個單格串聯而成的一塊蓄電池，則(ze)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)(dian)(dian)池接上負(fu)(fu)載，在(zai)電(dian)(dian)(dian)動勢的作用下(xia)，電(dian)(dian)(dian)流從正(zheng)極(ji)(ji)經(jing)過負(fu)(fu)載流向負(fu)(fu)極(ji)(ji)（即電(dian)(dian)(dian)子從負(fu)(fu)極(ji)(ji)流向正(zheng)極(ji)(ji)），使正(zheng)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)位降低，負(fu)(fu)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)位升(sheng)高(gao)，破壞了原有的平衡。
電解液中H2SO4的電離(li)過程(cheng)為：H2SO42H＋＋SO－
在正極板處，Pb4+與電子結(jie)合變(bian)成Pb2＋，Pb2＋與電解液中的硫酸根離子（SO－）結合生成PbSO4沉附于(yu)極板上，即：Pb4+＋2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在負極板處，Pb2＋與(yu)電解(jie)液中的SO－結(jie)合(he)也生成PbSO4沉(chen)附于負極板上，而(er)極板上的金屬鉛繼續溶(rong)解(jie)，生成Pb2＋和(he)電(dian)子(zi)，即：Pb－2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在電解液中，H－和OH－結(jie)合生成水，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和負(fu)極板上的Pb都逐漸轉變(bian)為PbSO4，電解(jie)液(ye)中的H2SO4含(han)量(liang)(liang)逐(zhu)漸減少而(er)水含(han)量(liang)(liang)增(zeng)多，故(gu)電解液的相對密度下降。同時因PbSO4的導電性比PbO2和(he)Pb差(cha)，隨其含量的(de)逐漸增加其內阻(zu)增大，使供電能力(li)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。充電(dian)時，蓄(xu)電(dian)池(chi)應接(jie)直流電(dian)源(yuan)，蓄(xu)電(dian)池(chi)的正(zheng)極接(jie)電(dian)源(yuan)正(zheng)極，蓄(xu)電(dian)池(chi)負極接(jie)到電(dian)源(yuan)負極。
當電(dian)源電(dian)壓高于蓄電(dian)池(chi)的電(dian)動勢(shi)時(shi)，在電(dian)場(chang)力作用(yong)下(xia)，電(dian)流(liu)從蓄電(dian)池(chi)的正(zheng)極(ji)流(liu)入，負(fu)極(ji)流(liu)出（即驅使電(dian)子從正(zheng)極(ji)經外電(dian)路流(liu)入負(fu)極(ji)）。這時(shi)在正(zheng)負(fu)極(ji)發生(sheng)的化學反應正(zheng)好(hao)與放電(dian)過程相反。
在電場力的作用下，正、負極(ji)板(ban)上的硫酸(suan)鉛和電解液中的水均發生電離。即：
PbSO4Pb2＋＋SO－；H2OH－＋OH－
在正極板處，Pb2＋失去(qu)兩個電子(zi)2e變成Pb4＋，與(yu)電(dian)解(jie)液(ye)中的OH－結合生(sheng)成Pb（OH）4。它又分解(jie)為PbO2和(he)H2O，PbO2附著(zhu)在正極板上(shang)，即：
Pb2＋－2e→Pb4+；Pb4+＋4OH－→Pb（OH）4；Pb（OH）4PbO2＋H2O。
在負極板處，Pb2＋在電場力的作用下獲得兩(liang)個電子(zi)2e變成金(jin)屬鉛，并附著在負極板上(shang)。即：Pb2＋＋2e→Pb。
在電解液中，H－和SO－結合生成PbSO4，即(ji)：2H－＋SO－→H2SO4。
可見，在充電過程中，正、負極板上的PbSO4將逐(zhu)漸恢(hui)復為PbO2和Pb，電解液中的硫酸含量(liang)逐漸增多，水(shui)含量(liang)逐漸減(jian)少(shao)。當PbSO4已(yi)基(ji)本還(huan)原成PbO2和Pb時，充電電流主要用來電解水，即2H2O→2H2↑＋O2↑，使(shi)正(zheng)極冒出(chu)氧(yang)氣（O2），負(fu)極冒出氫氣（H2）。充(chong)電電流越(yue)大，則冒氣越(yue)多，極易(yi)使極板(ban)上的(de)活性物質脫(tuo)落(luo)。故在(zai)充(chong)電末期，充(chong)電電流以小(xiao)為宜。
蓄(xu)電池充電和放電過程(cheng)是可逆的電化學(xue)反應過程(cheng)，內部導電靠離(li)子運動實現。如略去中間的化學(xue)反應過程(cheng)可用下式表示(shi)：
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