汽車電氣係統的組成與(yu) 特點

汽車電氣係統是汽車的重要組成部分之一，其性能好壞直接影響汽車的動力性、經濟性、可靠性，安全性、舒適性以及排放等性能。汽車電氣係統是現代汽車發展水平的一個(ge) 重要標誌，其科技含量已成為(wei) 衡量現代汽車檔次的重要指標之一。隨著科技的發展，集成電路和微型電子計算機在汽車上的廣泛應用，電器的數量在增加、功率在增大，產(chan) 品的質量、性能在提高，結構更趨於(yu) 完善。汽車維修材料工應了解和掌握電氣係統的構造、配件識別及原理，對其正確收發與(yu) 保管是十分必要的。

一、汽車電氣係統的組成

現代汽車所裝備的電氣係統，按其用途可大致歸納並劃分為(wei) 下麵四部分：  

1．電源係統

電源係統包括蓄電池、發電機及其調節器。前兩(liang) 者是並聯工作，發電機是主電源，蓄電池是輔助電源。發電機配有調節器的作用是在發電機轉速升高時，自動調節發電機的輸出電壓使之保持穩定。

2．用電係統

汽車上用電係統大致可分為(wei) 以下幾類：

(1)起動係：主要機件是啟動機，其任務是起動發動機。

(2)點火係：它是汽油發動機的組成部分，包括電子點火係統或傳(chuan) 統點火係統的全部組件。其任務是產(chan) 生高壓電火花，按發動機的工作順序點燃氣缸內(nei) 的可燃混合氣。

(3)照明係統：包括車內(nei) 外各種照明燈以及保證夜間安全行車所必須的燈光，其中以前照明燈最為(wei) 重要。軍(jun) 用車輛還增設了防空照明。

(4)信號係統：包括電喇叭、蜂鳴器、閃光器及各種信號燈等，主要用來保證安全行車所必要的信號。

(5)電子控製係統：主要指由微機控製的裝置，包括：電子控製點火裝置、電子控製燃油噴射裝置、電子控製防抱死製動裝置、電子控製自動變速裝置等，分別用來提高汽車的動力性、經濟性、安全性、排氣淨化和操縱自動化等性能。

(6)輔助電器：包括電動刮水器、低溫起動預熱裝置、空調器、收錄機、點煙器、防盜裝置、玻璃升降器、座椅調節器等。輔助電器有日益增多的趨勢，主要向舒適、娛樂(le) 、保障安全方麵發展。

3．檢測係統

包括各種檢測儀(yi) 表如電壓表、電流表、水溫表、油壓表、燃油表、車速裏程表、發動機轉速表和各種報警燈，用來監測發動機和其它裝置的工作情況。

4．配電係統

配電係統包括中央接線盒、電路開關(guan) 、保險裝置、插接件和導線等，以保證線路工作的可靠性和安全性。

 

二、汽車電氣係統電係的特點

汽車電氣係統具有以下四個(ge) 特點：

 1．低壓

汽車電係的額定電壓有12伏（V）、24V兩(liang) 種，汽油車普遍采用12V電係，而柴油車多采用24V電係。電器產(chan) 品額定運行端電壓，對發電裝置12V電係為(wei) 14V；對24V電係為(wei) 28V。對用電設備電壓在0.9～1.25倍額定電壓範圍內(nei) 變動時應能正常工作。

2．直流

汽車電係采用直流是因為(wei) 起動發動機的啟動機，為(wei) 直流串激式電動機，其工作時必須

由蓄電池供電，而蓄電池消耗電能後又必須用直流電來充電。

3．單線製

是指從(cong) 電源到用電設備隻用一根電線連接，而另一根導線則由金屬部分如車體(ti) 、發動機等代替作為(wei) 電器回路的接線方式，具有節省導線、簡化線路、方便安裝檢修、電器元件不需與(yu) 車體(ti) 絕緣等優(you) 點而得到廣泛采用。但在個(ge) 別情況下，也采用雙線製。

4．負極搭鐵

采用單線製時，蓄電池的負極必須用導線接到車體(ti) 上，稱為(wei) 負極搭鐵，這是國家標準規定的，也是交流發電機正常工作的必要條件。

 

 

 

 

第二節 蓄電池的構造與(yu) 識別

一、蓄電池的與(yu) 類型

（一）功用

蓄電池是一種可逆的低壓直流電源，是汽車電源的重要組成部分。蓄電池既能將化學能轉換為(wei) 電能，也能將電能轉換為(wei) 化學能。它的作用是：

1．起動發動機時，供給起動機大電流，故稱為(wei) 起動型蓄電池。

2．在發電機不發電或電壓較低的情況下向用電設備供電。

3．當用電設備短時間耗電超過發電機供電能力時，協助發電機向用電設備供電。 4．蓄電池存電不足，而發電機負載又較小時，它可將發電機的電能轉變為(wei) 化學能儲(chu) 存起來(即充電)。

另外，蓄電池相當於(yu) 一個(ge) 大電容器，它可隨時將發電機產(chan) 生的過電壓吸收掉，起到保護晶體(ti) 管、延長其使用壽命的作用。

（二）類型

按其外部結構可分為(wei) ：橡膠槽和塑料槽蓄電池。按其性能可分為(wei) ：濕荷電、幹荷電和免維護蓄電池等。目前汽車上廣泛采用幹荷電、免維護塑料槽的鉛酸蓄電池。

二、蓄電池的結構和識別

鉛酸蓄電池的構造如圖4-1所示。它主要有極板、隔板、電解液和外殼等部分組成。 1．極板

極板分正極板和負極板，每片極板均由柵架和活性物質構成。製成正極板上的活性物質為(wei) 二氧化鉛，呈棕紅色；負極板上的活性物質為(wei) 海綿狀純鉛，呈青灰色。為(wei) 了增大蓄電池的容量，需要把正、負極板分別焊成極板組，且負極板組比正極板組多一片。

 

圖4-1 幹荷電蓄電池的結構，鉛酸電池的結構

1-外殼 2-正極板 3-加液孔螺塞 4-電池蓋 5-負極柱 6-負極板組

 

7-正極板組 8-隔板9-負極板 10-正極板

2．隔板

隔板通常用木質、微孔橡膠、微孔塑料或玻璃纖維製成。隔板安裝在正負極板之間，防止正負極板相碰而短路。隔板一麵製有溝槽，裝配時有溝槽麵應豎直麵向正極板。

3．電解液 電解液由純淨硫酸與(yu) 蒸餾水按一定比例配製而成。其密度大小可用密度計測量，一般為(wei) 1.23～1.30g／cm3之間。

4．外殼

蓄電池外殼用橡膠或塑料製成整體(ti) ，用以儲(chu) 存電解液和支承極板。相鄰兩(liang) 單格之間有隔壁，把每個(ge) 外殼分成三個(ge) 或六個(ge) 單格。

5．極柱與(yu) 穿壁式聯條

每個(ge) 單格電池都有正、負兩(liang) 個(ge) 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(guan) 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。如一隻12V的蓄電池由6個(ge) 單格電池串聯而成。

三、蓄電池的型號標誌

根據原機械工業(ye) 部標準JB2599-1985《鉛蓄電池產(chan) 品型號編製方法》規定，蓄電池型號由三部分組成，各部分之間用破折號分開，其內(nei) 容及排列如下：

(1)串聯單格電池數。指一個(ge) 整體(ti) 殼體(ti) 內(nei) 所包含的單格電池數目，用阿拉伯數字表示。 (2)電池類型。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(ge) 拚音字母。

(3)電池特征。為(wei) 附加部分，僅(jin) 在同類用途的產(chan) 品具有某種特征，而在型號中又必須加以區別時采用。如用幹荷電蓄電池，則用漢字“幹”的第二個(ge) 拚音字母“A”表示；如為(wei) 無需(免)維護蓄電池，則用“無”字的第一個(ge) 拚音字母“W”來表示。當產(chan) 品同時具有兩(liang) 種特征時，原則上應按表4-1順序用兩(liang) 個(ge) 代號並列表示。

(4)額定容量。是指20h率額定容量，用阿拉伯數字表示，單位為(wei) 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，每片標準正極板額定容量Cs 為(wei) 15 Ah，則蓄電池額定容量C20 = Cs·n。 (5)特殊性能。在產(chan) 品具有某些特殊性能時，可用相應的代號加在型號末尾表示。如“G”表示薄型極板的高啟動率電池，“S”表示采用工程塑料外殼與(yu) 熱封合工藝的蓄電池。

表4-1 蓄電池產(chan) 品特征代號

 

 

 

例1：東(dong) 風EQ2102型越野汽車用6-QW-180型蓄電池：表示由6個(ge) 單格電池組成，額定電壓為(wei) 12V，額定容量為(wei) 180A·h的啟動型免維護蓄電池。

例2：解放CQ1121J載貨汽車用6-QAW-180型蓄電池：表示由6個(ge) 單格電池組成，額定電壓為(wei) 12V，額定容量為(wei) 180A·h的啟動型幹荷電免維護蓄電池。

例3：北京BJ2020型吉普車用6-QA-60型蓄電池：表示由6個(ge) 單格電池組成，額定電壓為(wei) 12V，額定容量為(wei) 60A·h的啟動型幹荷電蓄電池。

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）和負極板上的活性物質海綿狀的純鉛（Pb）與(yu) 電解液中的硫酸（H2SO4）發生化學反應來完成的。

(一)電動勢的建立 當正、負極板浸入電解液後，在單格蓄電池的正負極柱間產(chan) 生電動勢。在正極板處，少量PbO2溶入電解液，與(yu) 水（H2O）生成Pb（OH）4，再分解成四價(jia) 鉛離子（Pb4+）和氫氧根離子（OH－）。即：

PbO2＋2H2O→Pb（OH）4 Pb（OH）4 Pb4+＋4OH－

Pb4+沉附於(yu) 極板的表麵，OH－留在電解液中，使正極板相對於(yu) 電解液具有正電位。當達到平衡時，約為(wei) ＋2.0V。

在負極板處金屬鉛受到兩(liang) 方麵的作用，一方麵它有溶解於(yu) 電解液的傾(qing) 向，因而有少量鉛進入溶解，生成二價(jia) 鉛離子（Pb），在極板上留下兩(liang) 個(ge) 電子（2e），使極板帶負電；另一

2＋

方麵，由於(yu) 正、負電荷的吸引，Pb有沉附於(yu) 極板表麵的傾(qing) 向。當兩(liang) 者達到平衡時，溶解便

 

停止，負極板相對於(yu) 電解液具有負電位，約為(wei) －0.1V。

因此，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(wei) ：

2.0－（－0.1）＝2.1V

這是單格蓄電池正負極間的電動勢，對於(yu) 6個(ge) 單格串聯而成的一塊蓄電池，則其電動勢為(wei) 2.1×6＝12.6V。

(二)放電過程

將蓄電池的化學能轉換為(wei) 電能的過程稱為(wei) 放電過程，如圖4-2a所示。

2＋

圖4-2 蓄電池充放電過程

(a)放電過程 (b)放電終了 (c)充電過程

蓄電池接上負載，在電動勢的作用下，電流從(cong) 正極經過負載流向負極（即電子從(cong) 負極流向正極），使正極電位降低，負極電位升高，破壞了原有的平衡。

電解液中H2SO4的電離過程為(wei) ：H2SO4 2H＋＋SO4－

在正極板處，Pb4+與(yu) 電子結合變成Pb2＋，Pb2＋與(yu) 電解液中的硫酸根離子（SO4－）結合生

2

2

－

成PbSO4沉附於(yu) 極板上，即：Pb4+ ＋2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO2→PbSO4。 4

－

在負極板處，Pb2＋與(yu) 電解液中的SO2結合也生成PbSO4沉附於(yu) 負極板上，而極板上的金4

－

屬鉛繼續溶解，生成Pb2＋和電子，即：Pb－2e→Pb2＋；Pb2＋＋SO2→PbSO4。 4

在電解液中，H－和OH－結合生成水，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和負極板上的Pb都逐漸轉變為(wei) PbSO4，電解液中的H2SO4含量逐漸減少而水含量增多，故電解液的相對密度下降。同時因PbSO4的導電性比PbO2和Pb差，隨其含量的逐漸增加其內(nei) 阻增大，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(wei) ：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(wei) 充電過程，如圖4-2c所示。充電時，蓄電池應接直流電源，蓄電池的正極接電源正極，蓄電池負極接到電源負極。

當電源電壓高於(yu) 蓄電池的電動勢時，在電場力作用下，電流從(cong) 蓄電池的正極流入，負極流出（即驅使電子從(cong) 正極經外電路流入負極）。這時在正負極發生的化學反應正好與(yu) 放電過程相反。

在電場力的作用下，正、負極板上的硫酸鉛和電解液中的水均發生電離。即：

PbSO4 Pb＋SO2；H2O H＋OH 4

－

－

－

2＋

在正極板處，Pb2＋失去兩(liang) 個(ge) 電子2e變成Pb4＋，與(yu) 電解液中的OH－結合生成Pb（OH）4。它又分解為(wei) PbO2和H2O，PbO2附著在正極板上，即：

Pb2＋－2e→Pb4+；Pb4+＋4OH－→Pb（OH）4；Pb（OH）4 PbO2＋H2O。

在負極板處，Pb2＋在電場力的作用下獲得兩(liang) 個(ge) 電子2e變成金屬鉛，並附著在負極板上。即：Pb2＋＋2e→Pb。

－－

在電解液中，H－和SO2結合生成PbSO4，即：2H－＋SO2→H2SO4。 44

可見，在充電過程中，正、負極板上的PbSO4將逐漸恢複為(wei) PbO2和Pb，電解液中的硫酸含量逐漸增多，水含量逐漸減少。當PbSO4已基本還原成PbO2和Pb時，充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（H2）。充電電流越大，則冒氣越多，極易使極板上的活性物質脫落。故在充電末期，充電電流以小為(wei) 宜。

蓄電池充電和放電過程是可逆的電化學反應過程，內(nei) 部導電靠離子運動實現。如略去