【汽(qi)車電(dian)氣(qi)系(xi)統】汽(qi)車電(dian)氣(qi)系(xi)統有(you)何特點 汽(qi)車電(dian)氣(qi)系(xi)統的組(zu)成
汽車電氣系統的組成與特點
汽車電氣系統是(shi)汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)重要組成(cheng)部(bu)分之一，其性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)好壞直(zhi)接(jie)影(ying)響汽(qi)(qi)車(che)(che)的(de)動力性(xing)(xing)(xing)、經(jing)濟(ji)性(xing)(xing)(xing)、可靠性(xing)(xing)(xing)，安全性(xing)(xing)(xing)、舒適性(xing)(xing)(xing)以及排(pai)放等性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)。汽(qi)(qi)車(che)(che)電(dian)(dian)氣(qi)系統是(shi)現(xian)代汽(qi)(qi)車(che)(che)發展水(shui)平的(de)一個(ge)重要標志，其科技(ji)(ji)含量已成(cheng)為衡量現(xian)代汽(qi)(qi)車(che)(che)檔(dang)次(ci)的(de)重要指標之一。隨著科技(ji)(ji)的(de)發展，集成(cheng)電(dian)(dian)路和微型電(dian)(dian)子計算機在汽(qi)(qi)車(che)(che)上的(de)廣泛應用，電(dian)(dian)器的(de)數量在增(zeng)加、功率在增(zeng)大(da)，產品的(de)質(zhi)量、性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)在提(ti)高，結構更趨于完善。汽(qi)(qi)車(che)(che)維修材料工應了解和掌(zhang)握電(dian)(dian)氣(qi)系統的(de)構造、配件識別(bie)及原理，對其正確收發與保管是(shi)十分必要的(de)。
該圖片由注冊用戶"Jane"提供，版權聲明反饋
一、汽車電氣系統的組成
現(xian)代(dai)汽車所裝備(bei)的電氣系統，按(an)其(qi)用途可大(da)致歸納并劃分為下面(mian)四部(bu)分：
1．電源系統
電(dian)(dian)源系統包括蓄(xu)電(dian)(dian)池、發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)及其調節器。前兩者是并聯工作(zuo)，發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)是主(zhu)電(dian)(dian)源，蓄(xu)電(dian)(dian)池是輔(fu)助電(dian)(dian)源。發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)配有調節器的(de)作(zuo)用(yong)是在發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)轉速升(sheng)高時，自動調節發(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)輸出電(dian)(dian)壓(ya)使之保持穩定。
2．用電系統
汽車上(shang)用電(dian)系統大致可分(fen)為以(yi)下幾類：
(1)起動(dong)系：主要機件是啟(qi)動(dong)機，其任務是起動(dong)發動(dong)機。
(2)點(dian)火(huo)系(xi)：它(ta)是(shi)汽油(you)發(fa)動(dong)機的組(zu)(zu)成部分，包括電(dian)子(zi)點(dian)火(huo)系(xi)統(tong)或傳統(tong)點(dian)火(huo)系(xi)統(tong)的全部組(zu)(zu)件(jian)。其任務是(shi)產生高壓(ya)電(dian)火(huo)花，按發(fa)動(dong)機的工(gong)作順(shun)序點(dian)燃氣缸內的可燃混合氣。
(3)照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)系統：包(bao)括車內外(wai)各種照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)燈(deng)以及保證夜間安全行車所必須(xu)的燈(deng)光(guang)，其中以前照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)燈(deng)最為重要(yao)。軍用(yong)車輛還增設(she)了防空照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)。
(4)信(xin)號系統：包括電喇(la)叭(ba)、蜂(feng)鳴器、閃光器及各種(zhong)信(xin)號燈等，主要用來保證安(an)全(quan)行(xing)車所必(bi)要的信(xin)號。
(5)電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制(zhi)系統：主(zhu)要指由微(wei)機控(kong)(kong)制(zhi)的裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)，包(bao)括：電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制(zhi)點火(huo)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制(zhi)燃油噴射(she)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制(zhi)防抱(bao)死制(zhi)動(dong)(dong)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、電(dian)子(zi)控(kong)(kong)制(zhi)自(zi)動(dong)(dong)變速裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)等，分別用來(lai)提高汽車的動(dong)(dong)力性、經濟性、安全性、排氣凈(jing)化和操縱自(zi)動(dong)(dong)化等性能。
(6)輔助電器(qi)：包括電動刮(gua)水器(qi)、低(di)溫起動預熱裝置、空調(diao)器(qi)、收錄機(ji)、點煙器(qi)、防盜裝置、玻(bo)璃升降器(qi)、座椅調(diao)節器(qi)等。輔助電器(qi)有日益增多(duo)的趨勢，主要(yao)向(xiang)舒適、娛樂(le)、保障安全方面發展(zhan)。
3．檢測系統
包括各(ge)種檢測儀表(biao)(biao)如電(dian)壓(ya)表(biao)(biao)、電(dian)流表(biao)(biao)、水溫(wen)表(biao)(biao)、油(you)壓(ya)表(biao)(biao)、燃油(you)表(biao)(biao)、車速(su)里程表(biao)(biao)、發動機轉(zhuan)速(su)表(biao)(biao)和各(ge)種報警燈，用來監測發動機和其它裝置(zhi)的工作情況(kuang)。
4．配電系統
配電系(xi)統(tong)包括中央接線(xian)盒、電路開關、保險裝置、插接件和(he)導線(xian)等，以保證線(xian)路工作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性和(he)安(an)全性。
二、汽車電氣系統電系的特點
汽車(che)電氣(qi)系統具有以下四個(ge)特點：
1．低壓
汽車電系的額定電壓有12伏（V）、24V兩種，汽油車普遍采(cai)用12V電系，而柴油車(che)多采用24V電(dian)(dian)系。電(dian)(dian)器(qi)產品額定(ding)運行(xing)端電(dian)(dian)壓(ya)，對發電(dian)(dian)裝置12V電系為14V；對24V電系(xi)為28V。對(dui)用電(dian)設備電(dian)壓在0.9～1.25倍額定電壓范圍內變動時應(ying)能正常工作。
2．直流
汽車電(dian)(dian)系采(cai)用(yong)直(zhi)流是(shi)因為(wei)起動發(fa)動機(ji)的啟動機(ji)，為(wei)直(zhi)流串激式(shi)電(dian)(dian)動機(ji)，其工作(zuo)時必須由蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池(chi)供電(dian)(dian)，而蓄(xu)(xu)電(dian)(dian)池(chi)消耗電(dian)(dian)能后又必須用(yong)直(zhi)流電(dian)(dian)來充電(dian)(dian)。
3．單線制
是指(zhi)從(cong)電(dian)源到用(yong)電(dian)設備只用(yong)一根電(dian)線(xian)(xian)連(lian)接，而另一根導線(xian)(xian)則由金屬部分如(ru)車體(ti)、發(fa)動機等(deng)代替作(zuo)為電(dian)器回路的接線(xian)(xian)方式(shi)，具(ju)有節省導線(xian)(xian)、簡化線(xian)(xian)路、方便安裝檢修、電(dian)器元件不需與車體(ti)絕緣等(deng)優點而得到廣泛采用(yong)。但在(zai)個別(bie)情況下，也采用(yong)雙線(xian)(xian)制。
4．負極搭鐵
采用單線(xian)制(zhi)時，蓄電(dian)池的(de)負極必須用導線(xian)接到車體上，稱(cheng)為負極搭鐵，這是(shi)國家標準規定的(de)，也(ye)是(shi)交流發電(dian)機(ji)正常工作的(de)必要條件。
第二節蓄電池的構造與識別
一、蓄電池的與類型
（一）功用
蓄(xu)電(dian)池(chi)是(shi)一種(zhong)可逆的低(di)壓直流電(dian)源(yuan)，是(shi)汽車(che)電(dian)源(yuan)的重要組成(cheng)部分。蓄(xu)電(dian)池(chi)既能(neng)將化學(xue)(xue)能(neng)轉換為電(dian)能(neng)，也(ye)能(neng)將電(dian)能(neng)轉換為化學(xue)(xue)能(neng)。它的作用是(shi)：
1．起(qi)動發動機時，供給起(qi)動機大電流(liu)，故(gu)稱為(wei)起(qi)動型(xing)蓄電池。
2．在發電(dian)(dian)機不發電(dian)(dian)或電(dian)(dian)壓較低的情況下向用電(dian)(dian)設備(bei)供電(dian)(dian)。
3．當用電(dian)(dian)設備短時間耗電(dian)(dian)超(chao)過發(fa)電(dian)(dian)機(ji)供電(dian)(dian)能(neng)力(li)時，協助發(fa)電(dian)(dian)機(ji)向用電(dian)(dian)設備供電(dian)(dian)。
4．蓄電(dian)池存(cun)電(dian)不足，而發電(dian)機負(fu)載又較小時，它(ta)可將發電(dian)機的(de)電(dian)能轉變為化學能儲存(cun)起(qi)來(即充電)。
另外，蓄電(dian)(dian)池相當于一個大電(dian)(dian)容器，它(ta)可隨(sui)時將發電(dian)(dian)機產生(sheng)的過(guo)電(dian)(dian)壓吸收掉(diao)，起到保護晶體(ti)管、延長其使用壽命的作用。
（二）類型
按(an)其外部結構(gou)可分(fen)為(wei)：橡膠槽(cao)和塑料(liao)槽(cao)蓄(xu)電(dian)(dian)(dian)池。按(an)其性(xing)能可分(fen)為(wei)：濕荷(he)電(dian)(dian)(dian)、干荷(he)電(dian)(dian)(dian)和免維(wei)護蓄(xu)電(dian)(dian)(dian)池等。目前汽(qi)車上廣泛采用(yong)干荷(he)電(dian)(dian)(dian)、免維(wei)護塑料(liao)槽(cao)的鉛酸蓄(xu)電(dian)(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所示。它主(zhu)要有極板、隔板、電解液和外殼等部分組成。
1、極板
極(ji)(ji)板(ban)(ban)分(fen)正極(ji)(ji)板(ban)(ban)和負極(ji)(ji)板(ban)(ban)，每片極(ji)(ji)板(ban)(ban)均由柵架和活性物(wu)質構成。制(zhi)成正極(ji)(ji)板(ban)(ban)上(shang)的活性物(wu)質為二氧化(hua)鉛，呈棕紅色；負極(ji)(ji)板(ban)(ban)上(shang)的活性物(wu)質為海(hai)綿狀純鉛，呈青灰色。為了增(zeng)大蓄電(dian)池的容量，需(xu)要把正、負極(ji)(ji)板(ban)(ban)分(fen)別(bie)焊成極(ji)(ji)板(ban)(ban)組(zu)(zu)，且(qie)負極(ji)(ji)板(ban)(ban)組(zu)(zu)比正極(ji)(ji)板(ban)(ban)組(zu)(zu)多一片。
2、隔板
隔(ge)板(ban)(ban)通常用木質、微孔(kong)橡膠、微孔(kong)塑料或玻璃(li)纖維制(zhi)成。隔(ge)板(ban)(ban)安(an)裝在正負(fu)極(ji)板(ban)(ban)之間，防(fang)止正負(fu)極(ji)板(ban)(ban)相碰而短路。隔(ge)板(ban)(ban)一面(mian)制(zhi)有溝(gou)槽(cao)，裝配時有溝(gou)槽(cao)面(mian)應豎直面(mian)向正極(ji)板(ban)(ban)。
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之間。
4、外殼
蓄(xu)電(dian)池外殼(ke)用橡膠或塑料制成(cheng)整體，用以儲存電(dian)解液和支(zhi)承極板。相鄰(lin)兩單(dan)格(ge)之間有隔壁，把(ba)每個外殼(ke)分成(cheng)三個或六(liu)個單(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(jie)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(de)蓄電池(chi)由6個單格(ge)電池串聯而成。
三、蓄電池的型號標志
根據原機械工業部標準JB2599-1985《鉛蓄電池(chi)產品型號(hao)編(bian)制(zhi)方法》規定，蓄電池(chi)型號(hao)由三部分(fen)組成，各部分(fen)之間用破折號(hao)分(fen)開。
(1)串聯單(dan)格電池(chi)數(shu)。指一個整體(ti)殼體(ti)內所(suo)包含的(de)單(dan)格電池(chi)數(shu)目，用(yong)阿(a)拉伯數(shu)字表(biao)示。
(2)電池類型。根(gen)據(ju)蓄(xu)電池主要用(yong)途劃分。啟(qi)動型蓄(xu)電池用(yong)“Q”表示，代號“Q”是(shi)漢字“起(qi)”的第一個(ge)拼音(yin)字母(mu)。
(3)電池(chi)特征。為附加部分，僅在同類用(yong)途(tu)的(de)產品具有某種特征，而在型(xing)號中又必(bi)須加以區別時采用(yong)。如用(yong)干荷電蓄電池(chi)，則用(yong)漢(han)字“干”的(de)第二個拼(pin)音字母“A”表示；如為(wei)無需(免)維護(hu)蓄電(dian)池，則用“無”字的第一個(ge)拼音字母“W”來表(biao)示。當(dang)產品同時(shi)具有兩種特(te)征時(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(rong)量。是指20h率額定(ding)容量，用阿拉伯數字表(biao)示，單位為安培·小時(A·h)，在(zai)型號中可(ke)略去不寫。
蓄電池容量通常以正極板的片數n來估算，每(mei)片標準正極板額定容量Cs為15 Ah，則蓄電池(chi)額定容量C20=Cs·n。
(5)特殊性(xing)能。在產品具(ju)有某(mou)些特殊性(xing)能時，可用相(xiang)應(ying)的代號加在型(xing)號末尾表示。如“G”表示薄型極板(ban)的高(gao)啟(qi)動率電池，“S”表示采用工程塑料外殼(ke)與熱封合工藝的蓄電池。
例1：東風(feng)EQ2102型越野汽(qi)車用6-QW-180型蓄電池(chi)：表(biao)示由6個單(dan)格(ge)電池組(zu)成(cheng)，額定電壓為12V，額(e)定容量(liang)為(wei)180A·h的啟動型免維護蓄電池。
例2：解放CQ1121J載貨汽車(che)用6-QAW-180型蓄(xu)電池：表(biao)示(shi)由6個單格電池組成，額(e)定電壓為(wei)12V，額定容量(liang)為180A·h的啟動型干(gan)荷電(dian)免維護(hu)蓄電(dian)池。
例3：北京BJ2020型吉普車(che)用6-QA-60型(xing)蓄(xu)電池：表示由6個單格電池組成，額定電壓為12V，額(e)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(he)負極板上(shang)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(sheng)化學反應來完成的。
(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溶入電(dian)解液，與(yu)水（H2O）生成Pb（OH）4，再分解成四價鉛離(li)子（Pb4+）和(he)氫氧根離子（OH－）。即：
PbO2＋2H2O→Pb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+＋4OH－
Pb4+沉附于極板(ban)的(de)表面，OH－留在電解(jie)液(ye)中，使正極板相對于電解(jie)液(ye)具有正電位。當達(da)到平衡時，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(ji)板上留下(xia)兩個電子（2e），使極板帶負電；另一方面，由于正、負電荷(he)的吸引，Pb2＋有沉(chen)附于(yu)極板表面的傾向。當(dang)兩者達到(dao)平衡(heng)時，溶解(jie)(jie)便停止，負極板相對于(yu)電解(jie)(jie)液具(ju)有負電位，約為－0.1V。
因此(ci)，在外電路(lu)未接通，反應達到相(xiang)對平衡狀態(tai)時，蓄電池的(de)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個單格串聯而成的一塊蓄電(dian)池(chi)，則其電(dian)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。
蓄電(dian)池接上(shang)負(fu)載(zai)，在電(dian)動勢的(de)作用下，電(dian)流從正極(ji)(ji)經過負(fu)載(zai)流向負(fu)極(ji)(ji)（即電(dian)子從負(fu)極(ji)(ji)流向正極(ji)(ji)），使正極(ji)(ji)電(dian)位降低，負(fu)極(ji)(ji)電(dian)位升高，破壞(huai)了原有(you)的(de)平(ping)衡。
電解液中H2SO4的電離過(guo)程(cheng)為：H2SO42H＋＋SO－
在正極板處，Pb4+與(yu)電子結合(he)變成Pb2＋，Pb2＋與電解液(ye)中的硫酸根(gen)離(li)子（SO－）結(jie)合(he)生成(cheng)PbSO4沉附于極板(ban)上，即：Pb4+＋2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在負極板處，Pb2＋與電解液中的(de)SO－結(jie)合(he)也(ye)生成PbSO4沉(chen)附于負極(ji)板(ban)上，而(er)極(ji)板(ban)上的金屬(shu)鉛繼(ji)續溶解(jie)，生成(cheng)Pb2＋和電子，即(ji)：Pb－2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在電解液中，H－和OH－結合生成水(shui)，即(ji)：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和負極(ji)板上的Pb都逐漸轉(zhuan)變為PbSO4，電解液中的H2SO4含量逐漸(jian)減少(shao)而(er)水(shui)含量增多，故電解液的相對(dui)密(mi)度下降。同(tong)時因PbSO4的(de)導電性比PbO2和Pb差，隨其含(han)量的(de)逐漸增加其內阻增大(da)，使供(gong)電(dian)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。充電(dian)時，蓄電(dian)池應接(jie)(jie)直流電(dian)源，蓄電(dian)池的正極(ji)接(jie)(jie)電(dian)源正極(ji)，蓄電(dian)池負(fu)(fu)極(ji)接(jie)(jie)到電(dian)源負(fu)(fu)極(ji)。
當電(dian)(dian)源電(dian)(dian)壓高于蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)動勢時，在電(dian)(dian)場力(li)作用(yong)下，電(dian)(dian)流(liu)從(cong)蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)的(de)正(zheng)極(ji)流(liu)入，負極(ji)流(liu)出(chu)（即驅使電(dian)(dian)子從(cong)正(zheng)極(ji)經外電(dian)(dian)路流(liu)入負極(ji)）。這(zhe)時在正(zheng)負極(ji)發生的(de)化學(xue)反應正(zheng)好與放電(dian)(dian)過程相反。
在電(dian)(dian)場力的(de)作用下，正、負極板上的(de)硫酸鉛和(he)電(dian)(dian)解液中的(de)水均(jun)發生電(dian)(dian)離(li)。即：
PbSO4Pb2＋＋SO－；H2OH－＋OH－
在正極板處，Pb2＋失去兩個電子(zi)2e變(bian)成Pb4＋，與電解液中的OH－結(jie)合生成Pb（OH）4。它又分解為(wei)PbO2和H2O，PbO2附(fu)著(zhu)在正極板(ban)上(shang)，即：
Pb2＋－2e→Pb4+；Pb4+＋4OH－→Pb（OH）4；Pb（OH）4PbO2＋H2O。
在負極板處，Pb2＋在電(dian)場力的作(zuo)用(yong)下(xia)獲得兩個(ge)電(dian)子2e變(bian)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(jie)合生成(cheng)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(jie)液中的(de)硫(liu)酸含(han)(han)量(liang)逐漸(jian)增多，水(shui)含(han)(han)量(liang)逐漸(jian)減少。當PbSO4已基本還原成PbO2和Pb時，充電電流主(zhu)要(yao)用(yong)來電解水，即2H2O→2H2↑＋O2↑，使正極冒(mao)出(chu)氧氣（O2），負(fu)極(ji)冒出氫(qing)氣（H2）。充(chong)電電流越大(da)，則(ze)冒氣越多，極易使極板(ban)上的活性物(wu)質脫(tuo)落。故在充(chong)電末(mo)期，充(chong)電電流以小為宜。
蓄電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)和放電(dian)(dian)過程(cheng)是可(ke)逆(ni)的(de)電(dian)(dian)化學反應過程(cheng)，內部導電(dian)(dian)靠離(li)子(zi)運動實現。如略去中間(jian)的(de)化學反應過程(cheng)可(ke)用下(xia)式表示：
該圖片由注冊用戶"Jane"提供，版權聲明反饋
