【汽(qi)車(che)電(dian)氣系統(tong)】汽(qi)車(che)電(dian)氣系統(tong)有何特(te)點 汽(qi)車(che)電(dian)氣系統(tong)的(de)組成
汽車電氣系統的組成與特點
汽車電氣系統(tong)(tong)是(shi)汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)組成(cheng)部分之(zhi)一(yi)，其(qi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)好壞直接(jie)影響汽(qi)車(che)的(de)(de)(de)動(dong)力性(xing)(xing)(xing)、經濟性(xing)(xing)(xing)、可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)，安全(quan)性(xing)(xing)(xing)、舒(shu)適性(xing)(xing)(xing)以及排放等性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。汽(qi)車(che)電氣(qi)系統(tong)(tong)是(shi)現(xian)代汽(qi)車(che)發展(zhan)水平的(de)(de)(de)一(yi)個重(zhong)要(yao)(yao)標(biao)志，其(qi)科技含量(liang)已成(cheng)為(wei)衡量(liang)現(xian)代汽(qi)車(che)檔次的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)指標(biao)之(zhi)一(yi)。隨著科技的(de)(de)(de)發展(zhan)，集成(cheng)電路和微(wei)型電子計算機在(zai)汽(qi)車(che)上(shang)的(de)(de)(de)廣泛應用，電器的(de)(de)(de)數量(liang)在(zai)增加(jia)、功率在(zai)增大，產品的(de)(de)(de)質量(liang)、性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)在(zai)提高，結構更趨于完善。汽(qi)車(che)維修材料工(gong)應了解和掌握電氣(qi)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)構造、配件識別及原理，對其(qi)正確收(shou)發與保管是(shi)十(shi)分必(bi)要(yao)(yao)的(de)(de)(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
現代(dai)汽車所裝備的電氣系(xi)統，按其(qi)用途可大致歸納并劃分(fen)為下面(mian)四(si)部分(fen)：
1．電源系統
電(dian)(dian)(dian)源系統包(bao)括蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)、發電(dian)(dian)(dian)機(ji)及其(qi)調(diao)節(jie)器。前兩者是并(bing)聯工(gong)作，發電(dian)(dian)(dian)機(ji)是主(zhu)電(dian)(dian)(dian)源，蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)是輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)源。發電(dian)(dian)(dian)機(ji)配有調(diao)節(jie)器的作用是在發電(dian)(dian)(dian)機(ji)轉速升高時(shi)，自動調(diao)節(jie)發電(dian)(dian)(dian)機(ji)的輸出電(dian)(dian)(dian)壓使之(zhi)保持穩定。
2．用電系統
汽車(che)上用(yong)電系統大致可分為以下幾類：
(1)起動(dong)系：主要機(ji)件是(shi)啟動(dong)機(ji)，其(qi)任(ren)務是(shi)起動(dong)發動(dong)機(ji)。
(2)點(dian)火(huo)系(xi)(xi)：它是汽(qi)油發(fa)動機的(de)(de)組成部(bu)分，包括電(dian)子點(dian)火(huo)系(xi)(xi)統(tong)或(huo)傳統(tong)點(dian)火(huo)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)全部(bu)組件。其任(ren)務是產生高(gao)壓電(dian)火(huo)花，按發(fa)動機的(de)(de)工作順(shun)序(xu)點(dian)燃氣(qi)缸內的(de)(de)可燃混合氣(qi)。
(3)照明(ming)系(xi)統：包括車(che)(che)內外(wai)各種照明(ming)燈以及(ji)保證夜(ye)間安全行(xing)車(che)(che)所必(bi)須的(de)燈光(guang)，其中以前照明(ming)燈最為重(zhong)要。軍用車(che)(che)輛還(huan)增設(she)了防(fang)空照明(ming)。
(4)信(xin)號系統：包括(kuo)電喇(la)叭(ba)、蜂鳴器、閃光器及(ji)各種(zhong)信(xin)號燈等(deng)，主(zhu)要(yao)用來保證安全(quan)行車所必(bi)要(yao)的(de)信(xin)號。
(5)電子控(kong)制(zhi)(zhi)系統：主要指由微機控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)裝(zhuang)置(zhi)，包括：電子控(kong)制(zhi)(zhi)點火(huo)裝(zhuang)置(zhi)、電子控(kong)制(zhi)(zhi)燃油噴(pen)射裝(zhuang)置(zhi)、電子控(kong)制(zhi)(zhi)防抱死(si)制(zhi)(zhi)動裝(zhuang)置(zhi)、電子控(kong)制(zhi)(zhi)自動變速(su)裝(zhuang)置(zhi)等，分別(bie)用來提高汽車的(de)動力性、經濟(ji)性、安全性、排氣(qi)凈(jing)化和操(cao)縱自動化等性能。
(6)輔助(zhu)電(dian)(dian)器(qi)(qi)(qi)：包括電(dian)(dian)動刮水器(qi)(qi)(qi)、低溫起動預熱裝(zhuang)置(zhi)、空調器(qi)(qi)(qi)、收錄機、點煙器(qi)(qi)(qi)、防盜裝(zhuang)置(zhi)、玻璃升(sheng)降器(qi)(qi)(qi)、座(zuo)椅(yi)調節(jie)器(qi)(qi)(qi)等。輔助(zhu)電(dian)(dian)器(qi)(qi)(qi)有日益(yi)增多(duo)的(de)趨(qu)勢，主要向舒適、娛樂、保障安全方面發展(zhan)。
3．檢測系統
包括各(ge)種(zhong)檢測儀(yi)表(biao)如電(dian)壓表(biao)、電(dian)流表(biao)、水溫表(biao)、油壓表(biao)、燃(ran)油表(biao)、車速里程表(biao)、發動(dong)機轉(zhuan)速表(biao)和各(ge)種(zhong)報警燈，用(yong)來監測發動(dong)機和其它(ta)裝置的工作(zuo)情(qing)況。
4．配電系統
配(pei)電系統包(bao)括中央接線(xian)盒、電路(lu)開(kai)關、保險裝置、插接件(jian)和導線(xian)等，以保證線(xian)路(lu)工作的可靠性和安全(quan)性。
二、汽車電氣系統電系的特點
汽車(che)電氣系統(tong)具(ju)有以下四個特點：
1．低壓
汽車電系的額定電壓有12伏（V）、24V兩種，汽油車普遍采用12V電系，而柴(chai)油車多(duo)采用24V電系。電器產品額定運行端(duan)電壓(ya)，對(dui)發電裝置12V電(dian)系為(wei)14V；對24V電系為28V。對用電設備電壓在(zai)0.9～1.25倍額定電壓范(fan)圍內(nei)變動時應能(neng)正常工作。
2．直流
汽(qi)車電系采用直(zhi)流是因(yin)為起動(dong)發動(dong)機的啟動(dong)機，為直(zhi)流串激式電動(dong)機，其工作時必須由蓄(xu)電池(chi)供電，而蓄(xu)電池(chi)消(xiao)耗電能后又必須用直(zhi)流電來充電。
3．單線制
是指(zhi)從電(dian)源到(dao)用電(dian)設備(bei)只用一根電(dian)線(xian)(xian)連接(jie)(jie)，而(er)另一根導線(xian)(xian)則由金屬部分如車體、發動(dong)機(ji)等代替(ti)作(zuo)為電(dian)器回路(lu)的接(jie)(jie)線(xian)(xian)方式(shi)，具有節省導線(xian)(xian)、簡(jian)化線(xian)(xian)路(lu)、方便安裝檢修、電(dian)器元件不(bu)需與(yu)車體絕(jue)緣等優點而(er)得到(dao)廣泛采用。但在個別情(qing)況下，也采用雙線(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(jie)到(dao)車體(ti)上，稱為負極搭鐵(tie)，這是國家標準規(gui)定(ding)的(de)，也是交流(liu)發電(dian)機正常工作(zuo)的(de)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(dian)池是(shi)一(yi)種可(ke)逆的低(di)壓直流電(dian)源(yuan)，是(shi)汽車電(dian)源(yuan)的重要組成部分。蓄電(dian)池既(ji)能(neng)(neng)將化學(xue)能(neng)(neng)轉換(huan)為電(dian)能(neng)(neng)，也能(neng)(neng)將電(dian)能(neng)(neng)轉換(huan)為化學(xue)能(neng)(neng)。它的作用是(shi)：
1．起(qi)動發動機時，供給起(qi)動機大電流，故稱為起(qi)動型(xing)蓄(xu)電池(chi)。
2．在發電機不發電或電壓較低的情況下向用(yong)電設備(bei)供電。
3．當用(yong)電設(she)備短(duan)時(shi)間耗電超過發(fa)(fa)電機供電能力時(shi)，協(xie)助(zhu)發(fa)(fa)電機向用(yong)電設(she)備供電。
4．蓄電(dian)(dian)(dian)池存電(dian)(dian)(dian)不足(zu)，而發電(dian)(dian)(dian)機負載又較小時，它(ta)可將發電(dian)(dian)(dian)機的電(dian)(dian)(dian)能轉變(bian)為(wei)化學能儲存起來(即充電)。
另外，蓄電(dian)(dian)池相當于一個大電(dian)(dian)容器(qi)，它(ta)可隨時將(jiang)發電(dian)(dian)機產生的過電(dian)(dian)壓吸(xi)收掉，起到保護晶體(ti)管、延長其使用壽命的作用。
（二）類型
按(an)(an)其外部結構(gou)可(ke)分(fen)為(wei)：橡膠(jiao)槽(cao)(cao)和(he)塑料槽(cao)(cao)蓄(xu)電(dian)池。按(an)(an)其性能可(ke)分(fen)為(wei)：濕荷(he)(he)電(dian)、干荷(he)(he)電(dian)和(he)免(mian)維護蓄(xu)電(dian)池等。目前汽(qi)車上廣泛采(cai)用干荷(he)(he)電(dian)、免(mian)維護塑料槽(cao)(cao)的鉛酸(suan)蓄(xu)電(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(zhu)要有極板、隔(ge)板、電解(jie)液和(he)外殼等部分組成。
1、極板
極(ji)板(ban)(ban)(ban)分正極(ji)板(ban)(ban)(ban)和負(fu)極(ji)板(ban)(ban)(ban)，每片極(ji)板(ban)(ban)(ban)均由柵架和活(huo)性(xing)物(wu)質構成(cheng)。制成(cheng)正極(ji)板(ban)(ban)(ban)上的活(huo)性(xing)物(wu)質為(wei)(wei)二氧化鉛(qian)(qian)，呈(cheng)棕紅色；負(fu)極(ji)板(ban)(ban)(ban)上的活(huo)性(xing)物(wu)質為(wei)(wei)海綿狀純鉛(qian)(qian)，呈(cheng)青灰色。為(wei)(wei)了增大(da)蓄(xu)電(dian)池的容(rong)量，需要把正、負(fu)極(ji)板(ban)(ban)(ban)分別焊成(cheng)極(ji)板(ban)(ban)(ban)組，且負(fu)極(ji)板(ban)(ban)(ban)組比正極(ji)板(ban)(ban)(ban)組多一片。
2、隔板
隔板(ban)(ban)通(tong)常用(yong)木質、微孔橡膠、微孔塑料(liao)或玻璃(li)纖(xian)維(wei)制(zhi)成。隔板(ban)(ban)安裝在正負極板(ban)(ban)之間，防(fang)止正負極板(ban)(ban)相(xiang)碰(peng)而短路(lu)。隔板(ban)(ban)一面(mian)制(zhi)有溝槽，裝配時(shi)有溝槽面(mian)應(ying)豎直面(mian)向正極板(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
蓄電(dian)池(chi)外(wai)殼用(yong)橡膠或塑料制(zhi)成(cheng)整(zheng)體，用(yong)以儲存電(dian)解液和支(zhi)承極板。相鄰兩單(dan)(dan)格(ge)(ge)之(zhi)間有隔壁，把(ba)每個外(wai)殼分成(cheng)三個或六(liu)個單(dan)(dan)格(ge)(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)蓄電池由6個單格電池(chi)串(chuan)聯而成(cheng)。
三、蓄電池的型號標志
根據原機械工業部標準JB2599-1985《鉛(qian)蓄電池產品型(xing)號(hao)編制方法(fa)》規(gui)定，蓄電池型(xing)號(hao)由三部分組(zu)成，各部分之間(jian)用破折號(hao)分開。
(1)串(chuan)聯單格電(dian)池(chi)數(shu)(shu)。指一(yi)個整體殼體內所包含的單格電(dian)池(chi)數(shu)(shu)目，用阿拉伯數(shu)(shu)字表示。
(2)電池類(lei)型。根據蓄電池主要用途劃分。啟動型蓄電池用“Q”表示，代號“Q”是漢字“起”的第一個拼音(yin)字母。
(3)電(dian)(dian)池特征。為附加部分，僅(jin)在(zai)同類用途的產(chan)品具有(you)某種特征，而(er)在(zai)型號中又必須加以區別時采用。如用干荷電(dian)(dian)蓄電(dian)(dian)池，則用漢(han)字“干”的第二(er)個拼(pin)音字母“A”表示(shi)；如為無需(免)維護蓄電池，則用(yong)“無”字(zi)的第(di)一個(ge)拼音字(zi)母“W”來表(biao)示。當產品同時具有兩種特征(zheng)時，原則上應按表(biao)4-1順序用兩(liang)個(ge)代號并列表示。
(4)額(e)定容量。是指20h率額定容量(liang)，用阿拉(la)伯數字表示，單位為安培·小時(shi)(A·h)，在型號(hao)中可(ke)略去(qu)不寫。
蓄電池容量通常以正極板的片數n來(lai)估算，每(mei)片標(biao)準(zhun)正(zheng)極板額定容量Cs為15 Ah，則蓄電池額定容(rong)量C20=Cs·n。
(5)特殊(shu)性(xing)能。在產品具有某些特殊(shu)性(xing)能時，可用(yong)相(xiang)應的代號(hao)(hao)加(jia)在型(xing)號(hao)(hao)末尾表示。如“G”表示薄型極板的高啟動率(lv)電池(chi)，“S”表示采用工程塑料外殼與(yu)熱封合工藝的蓄電(dian)池(chi)。
例1：東(dong)風EQ2102型越野汽(qi)車用6-QW-180型蓄電(dian)池：表示由6個單格(ge)電池(chi)組成(cheng)，額定電壓為12V，額定容量為(wei)180A·h的(de)啟動(dong)型(xing)免維護蓄電池。
例2：解放(fang)CQ1121J載(zai)貨汽(qi)車(che)用(yong)6-QAW-180型蓄電池(chi)：表(biao)示由6個(ge)單(dan)格(ge)電(dian)池組成，額(e)定電(dian)壓為(wei)12V，額定容(rong)量為180A·h的啟動型干荷電免維護蓄電池(chi)。
例3：北京(jing)BJ2020型吉(ji)普車用6-QA-60型(xing)蓄電池：表示由(you)6個單(dan)格電池組成(cheng)，額定電壓為12V，額定容量為(wei)60A·h的啟動型(xing)干(gan)荷(he)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(fu)極板(ban)上的(de)活(huo)性物質海綿狀的(de)純鉛（Pb）與電解(jie)液中的硫(liu)酸（H2SO4）發生化(hua)學(xue)反(fan)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(ru)電解液，與水（H2O）生成Pb（OH）4，再分(fen)解(jie)成四價鉛離子(zi)（Pb4+）和氫氧(yang)根離(li)子（OH－）。即：
PbO2＋2H2O→Pb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+＋4OH－
Pb4+沉附于(yu)極板的表面(mian)，OH－留在電解液中，使(shi)正極板相對于電解液具有正電位。當達到(dao)平(ping)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(liu)下兩(liang)個電子（2e），使極板帶負電；另一方面(mian)，由于正、負電荷的吸引，Pb2＋有沉附于(yu)極(ji)板表(biao)面的傾向。當兩者達到(dao)平衡時，溶(rong)解便停(ting)止，負(fu)極(ji)板相對于(yu)電解液具(ju)有負(fu)電位，約為－0.1V。
因此(ci)，在外(wai)電(dian)(dian)路未(wei)接通(tong)，反應達(da)到相對(dui)平衡狀態時，蓄電(dian)(dian)池的電(dian)(dian)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(ge)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)(dian)池接上負載(zai)，在(zai)電(dian)(dian)動勢的作用下，電(dian)(dian)流(liu)從正(zheng)極(ji)經(jing)過負載(zai)流(liu)向(xiang)負極(ji)（即電(dian)(dian)子(zi)從負極(ji)流(liu)向(xiang)正(zheng)極(ji)），使正(zheng)極(ji)電(dian)(dian)位降低，負極(ji)電(dian)(dian)位升高，破壞(huai)了原有的平衡。
電解液中H2SO4的(de)電離過程(cheng)為：H2SO42H＋＋SO－
在正極板處，Pb4+與電子結合變成(cheng)Pb2＋，Pb2＋與電解(jie)液中的硫酸根離子(zi)（SO－）結合生(sheng)成(cheng)PbSO4沉附于極板上，即(ji)：Pb4+＋2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在負極板處，Pb2＋與電解液中的(de)SO－結合也生成PbSO4沉附于負極(ji)板上，而極(ji)板上的金(jin)屬鉛繼續溶解，生成Pb2＋和電子，即：Pb－2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO－→PbSO4。
在電解液中，H－和OH－結合生成水(shui)，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和負極板上的Pb都逐漸轉變(bian)為PbSO4，電解(jie)液中(zhong)的(de)H2SO4含量(liang)逐(zhu)漸減少而(er)水含量(liang)增多(duo)，故電解液的相對密(mi)度(du)下降。同時因PbSO4的(de)導電性比PbO2和Pb差，隨其含量(liang)的(de)逐(zhu)漸(jian)增加其內阻(zu)增大，使供電能(neng)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(shi)。充電(dian)時，蓄電(dian)池應接(jie)直流電(dian)源，蓄電(dian)池的正極(ji)(ji)接(jie)電(dian)源正極(ji)(ji)，蓄電(dian)池負極(ji)(ji)接(jie)到(dao)電(dian)源負極(ji)(ji)。
當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓高于蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動勢時(shi)，在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場力(li)作用下，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流從蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的正極流入，負極流出（即驅使電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子從正極經外電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)流入負極）。這時(shi)在正負極發(fa)生的化學反應(ying)正好與放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過程(cheng)相反。
在電場(chang)力的作用下(xia)，正、負極板上的硫酸鉛和電解液中(zhong)的水(shui)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＋，與電解液中的OH－結(jie)合生成Pb（OH）4。它又分解為PbO2和H2O，PbO2附著在正極板上(shang)，即：
Pb2＋－2e→Pb4+；Pb4+＋4OH－→Pb（OH）4；Pb（OH）4PbO2＋H2O。
在負極板處，Pb2＋在(zai)電(dian)(dian)場力(li)的作用下獲得兩個電(dian)(dian)子(zi)2e變成金屬鉛(qian)，并附著(zhu)在負極板上。即：Pb2＋＋2e→Pb。
在電解液中，H－和SO－結合生(sheng)成PbSO4，即(ji)：2H－＋SO－→H2SO4。
可見，在充電過程中，正、負極板上的PbSO4將逐漸恢(hui)復為(wei)PbO2和(he)Pb，電(dian)解液中的(de)硫酸含(han)(han)量逐(zhu)漸增(zeng)多(duo)，水含(han)(han)量逐(zhu)漸減少(shao)。當PbSO4已基本還原成PbO2和Pb時，充(chong)電電流主要用來電解水，即2H2O→2H2↑＋O2↑，使正極冒出氧氣（O2），負極冒出氫氣(qi)（H2）。充(chong)電電流越(yue)大，則冒氣越(yue)多，極易使極板上的活(huo)性物質脫落。故在充(chong)電末期，充(chong)電電流以(yi)小為宜(yi)。
蓄電池充電和(he)放(fang)電過(guo)程是可逆的電化學(xue)反應過(guo)程，內部導電靠離子運動(dong)實(shi)現。如略去中間的化學(xue)反應過(guo)程可用下式表示(shi)：
該圖片由注冊用戶"Jane"提供，版權聲明反饋
