汽车电器设备构造与维修

汽车电器设备构造与维修马云贵绪论一、汽车电气设备的发展概况20世纪50年代前---以机械为主，辅以必要的电器设备20世纪60年代------电子技术得到逐步的应用20世纪70年代------电子点火、电控喷油等多种控制20世纪80年代后---通讯技术、安全技术、可靠性、人性化等多方位发展。二、汽车电大设备的组成分为三大部分：电源用电设备全车线路配电装置蓄电池、发电机及调节器起动系、点火系、照明系、信号装置、仪表及警报装置、辅助电器、电子控制系统等中央接线盒、保险装置、继电器、电线束及插接件、电路开关等三、汽车电力设备的特点1、采用直流电2、采用低压电源3、采用单线制4、负极搭铁5、设有保险装置6、汽车线路有颜色和编号特征四、本课程的性质、任务1、掌握汽车电路与相关电器设备的结构、基本工作原理、使用和维修、检测和调试、故障判断与排除等基本知识和技能。2、读懂汽车电路图，学会用电路图分析汽车电路的基本工作情况；能根据具体电路进行故障判断和排除；对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修；能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具、设备、仪器、仪表。五、课程的学习方法和考核方法1、课前预习，多做笔记，课后复习2、理论与实践并重3、考核每个单元结束，布置一定的作业题。考核时采用理论与实践相结合的方法.理论部分以书、作业、为基础实践部分按系部实践操作考核标准执行。第一章蓄电池蓄电池是一种将化学能转变为电能的装置1．1蓄电池的构造与型号1．1．1蓄电池的基本构造由极板、隔板、外壳、电解液等部分组成(如图)1．极板：正极板上的活性物质是二氧化铅，是棕红色负极板上的活性物质是海绵状纯铅，呈青灰色正、负极板上的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上，铅占94％，锑占6％。目前国内外已使用铅锑砷合金作板栅，可以减缓腐蚀速度，提高硬度与机械强度，增强其抗变形能力，延长蓄电池的使用寿命。负极板栅厚度：1.6－1.8mm(厚)1.2一1.4mm(薄)正极板栅厚度：2.2－2.4mm(厚)1.6一1.8mm(薄)正极板片数：4一13片负极板片数：5一14片2．隔板常见的隔板材料有木材。微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维纸浆和玻璃丝棉等几类。隔板为一厚度小于lmm，安装时，应将带沟槽的一面竖直朝向正极板。3．电解液电解液由密度为1.84g／cm3的纯硫酸和蒸馏水配制而成，密度一般在1.24－1.31g／cm3，使用时根据当地最低气温或制造厂的要求进行选择，4．外壳常用的材料有硬质橡胶、沥青塑料。工程塑料。我国目前已大量生产聚丙烯等工程塑料蓄电池外壳。5．其他零部件（l）铅连接条：有外露式、跨桥式和穿壁对焊式三种（2）加注孔盖：加注孔盖上有通气孔，下端有特制的隔板，其作用是将通气孔与单格上面的空间部分地隔开，以防汽车颠簸时，电解液从通气孔溅出。1．1．2蓄电池的型号XXXXX字母表示其具有的特殊性能第3部分表示蓄电池的额定容量用阿拉伯数字组成第2部分表示蓄电池的类型和特征，用汉语拼音字母表示。第1部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字组成例如：6－QAW－100S表示由6个单格串联而成，标准电压为12V，额定容量100A·h的干荷电式免维护蓄电池，它采用了塑料整体式外壳。1.1.3免维护铅蓄电池的特点1.免维护铅蓄电池的结构特点①采用低锑合金或铅钙合金制作极板栅架；②采用密封式压铸成型极桩；③外壳为聚丙烯塑料热压而成，槽底没有肋条，体积小，质量轻；④隔板采用袋式聚氯乙烯隔板；⑤通气孔采用新型安全通气装置；⑥单格电池间的极板组的连接条，采用穿壁式贯通连接，可减少内阻。2．兔维护铅蓄电池的使用特性（1）使用中不需要加水（2）自放电少，寿命长（3）接线柱腐蚀较小（4）起动性能好1．2蓄电池的工作原理1．2．1蓄电池电动势的建立正极板上：PbO2＋2H2O→Pb(OH)4Pb(OH)4→Ph4+＋4OH－正极板的电极电位约为十2．0V。极板的电极电位约为一0．1V。在静止状态下的电动势E。约为2.1V。实际测定的结果是EO＝2.044V。1．2．2蓄电池的放电过程正极板上：Pb4+＋2e→Pb2+Pb2+＋SO42－→PbSO4负极板上：Pb2+＋SO42－→PbSO4Pb→2e＋Pb2+电解液中的H2SO4逐渐减少，而H2O逐渐增多，电解液密度下降。1．2．3蓄电池的充电过程正极板上：PbSO4→Pb2+＋SO42－Pb2+－2e(外电力的作用)→Ph4+Ph4+＋4OH－→Pb(OH)4Pb(OH)4→PbO2＋H2OSO42－＋2H+→H2SO4总反应：PbSO4－2e＋2H2O＋SO42－→PbO2＋2H2SO4负极板上的总反应：PbSO4＋2e＋2H+→Pb＋H2SO4蓄电池充放电时的特征:①放电时：（H2SO4）↘,（H2O）↗,电解液密度↘②充电时：（H2SO4）↗,（H2O）↘,电解液密度↗③在充放电时，电解液密度发生变化，主要是由于正极板的活性物质发生化学反应的结果，因此要求正极板处的电解液流动性要好。④放电终了时，极板上尚余有70％－80％的活性物质没有起作用。1．3蓄电池的工作特性1．3．1蓄电池的静止电动势E0＝0.84＋ρ25℃式中，E。——蓄电池的静止电动势，单位为V；ρ25℃——25℃时电解液的密度。ρ25℃＝ρt＋β（t－25）式中，ρt——实测的电解液密度；t——测量时电解液温度，单位为℃；β——密度温度系数，取β＝0.00075。1．3．2蓄电池的内阻蓄电池的内阻大小反映了蓄电池带负载的能力。极板电阻在完全充电状态下是很小的，但随着蓄电池放电程度的增加，覆盖在极板表面的PbSO4增多，极板电阻会随之增大。隔板电阻主要取决于隔板的材料、厚度及多孔性，在常用的隔板中，微孔塑料隔板的电阻较小。电解液的电阻与电解液的温度和密度有关。温度降低时会因电解液的粘度增大，渗透能力下降而引起电阻增加。而电解液的密度过高或过低时，均会导致电阻增大。美国标准SAEJ546明确规定，12V蓄电池在标准负荷时的内阻为0.014Ω。1．3．3蓄电池的充放电特性1．蓄电池的放电特性概念：蓄电池的放电特性是指恒流放电时，蓄电池端电压Uf、电动势E和电解液密度ρ25℃随放电时间变化的规律。放电时，由于蓄电池内阻尼的影响，蓄电池端电压Uf低于其电动势E，即Uf＝E一IfR0当Uf从2.1V↘1.85V↓1.75V时，立即停止放电。放电停止后，Uf↗1.95V。一般来说，电解液密度每下降0．04g／cm3，蓄电池放电量大约为额定容量的25％。蓄电池放电终了的特征如下：①单格电池电压下降至放电终止电压，以20h放电率放电，单格电池电压降至1．75V。②电解液密度下降至最小的许可值，大约为1.11g／cm3。2．蓄电池的充电特性概念：蓄电池的充电特性是指以恒电流充电时，蓄电池充电电压、电动势E及电解液密度ρ25℃等随充电时间变化的规律。充电时：Uc＝E＋IcR0当蓄电池单格电池电压达到2．3－2．4V时，极板上PbSO4已基本被还原成活性物质，这时充电接近终了。当单格电池电压升至2．7V时，继续充电2－3h，以保证蓄电池完全充电。充电停止后，附加电位消失，单格电池电压又迅速降至2．1V左右。蓄电池充电终了的特征是：①蓄电池的端电压上升至最大值（单个电池电压为2.7V），且2h内不再变化。②电解液的密度上升至最大值，且2h内基本不变。③蓄电池剧烈地放出大量气泡，电解液沸腾。1．4影响蓄电池容量的因素1．4．1蓄电池的容量C＝Iftf式中，C——蓄电池的容量，单位为A·h；If——放电电流，单位为A；tf——放电时间，单位为h。1．额定容量概念：GB5008.1－1991标准规定，以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为（25±5）℃，密度为(1.28±0.01)g／cm3（25℃）的条件下，连续放电到规定的单格终止电压1．75V，蓄电池所输出的电量，称为蓄电池的额定容量，记为C20。2．额定储备容量是指充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下，以25A电流放电到单格终止电压1．75V时所能维持的时间。符号为Cm，单位为min。3．起动容量表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力，用倍率和持续时间表示。起动容量有两种规定：常温起动容量和低温起动容量。（1）常温起动容量常温起动容量为电解液初始温度25℃时，以5min放电率的电流放电，放电5min至单格电池电压降至1．5V时所输出的电量。例如：对于6－Q－100型蓄电池，C20＝100A·h，在电解液初始温度为25℃时，以3C20A＝3×100A＝300A的电流放电5min，单格电池电压降至1.5V，蓄电池端电压降至1.5×6V＝9V，其起动容量为（300×5／60）A·h＝25A·h。（2）低温起动容量低温起动容量为电解液初始温度-18℃时，以5min放电率的电流放电，放电2.5min。至单相电池电压降至1V时所输出的电量。1．4．2影响蓄电池容量的因素影响蓄电池容量有以下四方面的因素。1．极板的构造2．放电电流：放电电流越大，蓄电池的容量就越低。注意：一次起动时间不应超过5S；连续两次起动应间隔15S以上。3．电解液的温度4．电解液的密度1．5蓄电池的充电1．5．1蓄电池充电的方法充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种。1．定流充电在充电过程中，充电电流保持一定的充电方法称为定流充电。方法：⑴、充电电流大小：为C20的1／15－l／10；⑵、当单格电压达2.4V时，充电电流减小一半，直到充满为止。特点：有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如，新蓄电池的初充电，使用中的蓄电池补充充电，去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流，充电时间长。2、定压充电在充电过程中，直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电。采用定压充电时，应注意选择充电电压。电压选择过高会造成充电初期充电电流过大和发生过充电现象，造成极板损坏；电压选择过低则会使蓄电池充电不足。一般单格电池充电电压定为2.5V，即蓄电池的充电电压应为（14．80±0．05）V（6格电池）或（7.40±0.05）V（3格电池）。此外，充电初期最大充电电流不应超过0．3C20A，否则应适当调低充电电压，待蓄电池电动势升高后再将充电电压调整到规定值。3．快速充电采用快速充电，新蓄电池初充电不超过5h，补充充电只需要0．5－1．5h，大大缩短了充电时间，提高了效率。目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低，能量转换效率也较低，不能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利的影响。1．5．2蓄电池充电的种类1．初充电初充电的特点是充电电流小，充电时间长。（l）加注电解液按制造厂的规定，加注一定密度的电解液。液面高出极板上沿15mm。加注电解液后，蓄电池应静置3－6h，待温度低于35℃才能进行充电。（2）初充电过程第一阶段充电电流约为额定容量的1／15，充电至电解液中逸出气泡，单格电压达到2．4v时为止。第二阶段充电电流减半，充电至电解液沸腾，密度和瑞电压连续3h不变时为止。（3）注意事项⑴、充电过程中应经常测量电解液温度，上升到40℃时应将充电电流减半；上升到45℃时应停止充电，待冷至35℃以下再行充电。⑵、初充电接近完毕时应测量电解液密度，如果不符合规定值，应用蒸馏水或密度为1．400g／cm3的电解液调整，调整后再充电2h。⑶、新蓄电池充电完毕后，要以20h放电率放电，再次充电，然后又以20h放电率再次放电。如果第二次放电的蓄电池容量不小于额定容量的90％，就可以使用了。2．补充充电如果电解液密度下降到1．150g／cm3以下，或单格电池电压下降到1．75V以下，或冬季放电超过25％，夏季放电超过50％，或前照灯灯光比平时暗淡，或起动无力，则必须进行补充充电。补充充电可采用定流充电，也可采用定压充电。若采用定流充电方法，其充电过程与初充电相似，但充电电流可以略大一些。第一阶段的充电电流为额定容量的1／10，充电至单格电池电