第5章 汽車電氣設(shè)備

第5章汽車電器設(shè)備主講人：張黎驊5.1汽車電器系統(tǒng)的特點1．低壓:汽油車多采用12V，柴油車多采用24V。主要優(yōu)點是安全性好。2．直流:主要從蓄電池的充電來考慮。3．單線制：單線制即從電源到用電設(shè)備使用一根導(dǎo)線連接，而另一根導(dǎo)線則用汽車車體或發(fā)動機機體的金屬部分代替。4．負極搭鐵：將蓄電池的負極與車體相連接，稱為負極搭鐵。5.2蓄電池蓄電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，屬于可逆的直流電源。應(yīng)用最廣泛的汽車蓄電池是鉛酸蓄電池。蓄電池最主要的作用是：發(fā)動機工作時向起動機和點火裝置供電。汽油機起動電流為200－600A有的柴油機起動電流達1000A。蓄電池并聯(lián)電路蓄電池的功用1.發(fā)動機啟動時，向啟動機和點火系統(tǒng)供電2.發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，向用電設(shè)備和發(fā)電機磁場繞組供電。（應(yīng)用中應(yīng)避免）3.發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，將發(fā)電機剩余電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來；4.發(fā)電機過載時，協(xié)助發(fā)電機向用電設(shè)備供電5.蓄電池相當(dāng)于一個大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的舒瞬時過電壓，保護電子元件，保持汽車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定蓄電池的分類車用酸鉛蓄電池按其結(jié)構(gòu)特點不同，可分為普通型、干荷型、免維修型和膠體型蓄電池。（1）干荷式蓄電池：是指在干燥狀態(tài)下，能在較長的時間（一般為2年）內(nèi)保存制造過程所得電量的蓄電池。（2）免維護蓄電池：是指蓄電池在有效試用期（一般為4年）內(nèi)無需進行添加蒸餾水等維護工作的蓄電池。汽車常用起動型酸鉛蓄電池(簡稱蓄電池)。蓄電池的基本構(gòu)造

外殼電解液隔板正極板負極板極板電解液鉛酸蓄電池的電解液，是由相對密度1.84的純硫酸和蒸餾水配制而成。密度一般在1.24－1.31g／cm3的范圍之內(nèi)。蓄電池電解液要用規(guī)定的蓄電池專用硫酸和蒸餾水配制。外殼

蓄電池外殼為一整體式結(jié)構(gòu)的容器，極板、隔板和電解液均裝入外殼內(nèi)。蓄電池電壓一般有6V和12V兩種規(guī)格，因此，外殼內(nèi)由間壁分成3個和6個互不相通的單格。外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐寒、抗震動，并具有足夠的機械強度。汽車用蓄電池名稱6-QA-100即是6個單格電池額定電壓12伏額定容量100Ah起動型干荷蓄電池I單格數(shù)II蓄電池的類型蓄電池的特征III額定容量一、蓄電池的工作原理

蓄電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為:蓄電池放電與充電。使用注意事項:1.蓄電池有自行放電的現(xiàn)象。2.蓄電池有“硫化”現(xiàn)象。3.防止極板脫落。4.電解液的防腐和添加。5.防止蓄電池過充電和過放電。5.3交流發(fā)電機交流發(fā)電機一般由轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋四部分組成。1.定子的作用是產(chǎn)生三相交變電動勢。2.轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。3.整流器作用是將三相繞組產(chǎn)生的交流電整流成直流電。當(dāng)通電的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，定子繞組和磁場磁力線間有相對的切割運動，在定子的三相繞組中產(chǎn)生頻率相同、幅值相等、相位相差120°電角度的三相正弦交流電動勢。交流發(fā)電機的工作原理交流發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)產(chǎn)生的交流電是用六只二極管組成的三相橋式整流電路整流成直流電的。交流發(fā)電機的整流原理交流發(fā)電機調(diào)節(jié)器是把交流發(fā)電機的輸出電壓調(diào)節(jié)在規(guī)定范圍內(nèi)的控制裝置，又稱為電壓調(diào)節(jié)器，簡稱調(diào)節(jié)器。汽車采用有觸點式調(diào)節(jié)器和電子式調(diào)節(jié)器兩大類。交流發(fā)電機的電樞繞組電動勢與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和磁極的磁通成正比。調(diào)節(jié)器通過改變發(fā)電機磁場電流來控制發(fā)電機輸出電壓。8.1內(nèi)燃機的起動內(nèi)燃機第一個工作循環(huán)必須由外力來帶動。才能使其正常運轉(zhuǎn)。使發(fā)動機從靜止狀態(tài)過渡到工作狀態(tài)的全過程，叫發(fā)動機的起動。完成起動所需要的裝置叫起動系統(tǒng)。起動系統(tǒng)起動條件起動轉(zhuǎn)矩：能夠使曲轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的最低轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩必須克服壓縮阻力和內(nèi)磨擦阻力矩。起動阻力矩與發(fā)動機壓縮比、溫度、機油粘度等有關(guān)。起動轉(zhuǎn)速：能使發(fā)動機起動的曲軸最低轉(zhuǎn)速稱為起動轉(zhuǎn)速。在0～20℃時，汽油機的起動轉(zhuǎn)速為30～40r/min，柴油機的起動轉(zhuǎn)速為150～300r/min。起動方式人力起動：起動最為簡單，只須將起動手搖柄端頭的橫銷嵌入發(fā)動機曲軸前端的起動爪內(nèi)，以人力轉(zhuǎn)動曲軸。電動機起動：電動機起動是用電動機作為機械動力，當(dāng)將電動機軸上的齒輪與發(fā)動機飛輪周緣的齒圈嚙合時，動力就傳到飛輪和曲軸，使之旋轉(zhuǎn)。電動機本身又用蓄電池作為電源。本章只講電啟動裝置

起動機一般由三部分組成：

(1)直流串激式電動機。(2)傳動機構(gòu)(或稱嚙合機構(gòu))(3)控制裝置(即開關(guān))8.2電啟動系統(tǒng)直流電動機常采用串激直流電動機，其特點是低速時轉(zhuǎn)矩很大，隨轉(zhuǎn)速n↑，轉(zhuǎn)矩T↓，這一特征非常適合發(fā)動機起動的要求。汽油機用起動機：功率為1.5kW，電壓為12V；柴油機用起動機：功率為5kW，電壓為24V。直流串激式電動機1.電樞電樞在磁力作用下旋轉(zhuǎn)，帶動起動小齒輪旋轉(zhuǎn)。2.磁極磁極由鐵芯和激磁繞組構(gòu)成，其作用是在電動機中產(chǎn)生磁場。磁極一般是4個，由4個激磁繞組形成兩對磁極，并兩兩相對，常見的激磁繞組一般與電樞繞組串聯(lián)在電路中，故被稱為串激式直流電動機。3.電刷和電刷架電刷與電刷架的作用是將電流引入電樞，使電樞產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)動。4.外殼由低碳鋼卷制而成，或由鑄鐵鑄造而成。磁場繞組的連接電樞的結(jié)構(gòu)直流電動機的工作原理直流電動機的轉(zhuǎn)矩與電樞電流、磁極磁通的大小成正比?！姍C常數(shù)。直流電動機轉(zhuǎn)矩自動調(diào)節(jié)原理反電動勢電樞電壓電樞電流當(dāng)電動機負載增加，電樞阻力矩增大，電樞轉(zhuǎn)速降低，則反電動勢減小，電樞電流增大，因此，磁場轉(zhuǎn)矩隨之增大。直到電磁轉(zhuǎn)矩增加到與阻力矩相等為止。直流串激式電動機的特性轉(zhuǎn)矩特性當(dāng)磁通不飽和時，轉(zhuǎn)矩與電樞電流平方成正比。當(dāng)磁通不飽和時，轉(zhuǎn)矩與電樞電流成正比。轉(zhuǎn)速特性由電壓平衡方程可知轉(zhuǎn)速串激式電動機具有在重載時轉(zhuǎn)速低而轉(zhuǎn)矩大的特性，可已保持啟動安全可靠。但在輕載或空載條件下轉(zhuǎn)速很高，易造成“飛車”事故。起動機型號傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)工作原理滾柱式離合機構(gòu)是常用的傳動機構(gòu)起動機中裝有離合機構(gòu)。在起動時，它保證起動機的動力能夠通過飛輪傳遞給曲軸；起動完畢，發(fā)動機開始工作時，立即切斷動力傳遞路線，使發(fā)動機不可能反過來通過飛輪驅(qū)動起動機以高速旋轉(zhuǎn)。傳動機構(gòu)電磁操縱強制嚙合式起動機操縱機構(gòu)起動機電磁操縱機構(gòu)主要由起動繼電器、吸引線圈、保持線圈、驅(qū)動杠桿、起動開關(guān)接觸片等組成。操縱起動機原理起動時，接通起動開關(guān)，繼電器的吸引線圈和保持線圈通電，產(chǎn)生很強的磁力，吸引鐵芯左移，通過撥叉使齒輪移出與飛輪齒圈嚙合。與此同時，由于吸引線圈的電流通過電動機的繞組，電樞開始轉(zhuǎn)動，齒輪在旋轉(zhuǎn)中移出，減小沖擊。當(dāng)鐵芯移動到使短路開關(guān)閉合的位置時，短路線路接通，吸引線圈被短路，失去作用，保持線圈所產(chǎn)生的磁力足以維持鐵芯處于開關(guān)吸合的位置。起動機保護電路基本要求：（1）發(fā)動機起動后，應(yīng)能自動關(guān)閉起動機；（2）發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，即使接通起動開關(guān)，起動機不會工作。9.3減速起動機特點：轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩加大。起動機的典型結(jié)構(gòu)減速起動機（外嚙合）起動機的典型結(jié)構(gòu)減速起動機（內(nèi)嚙合）行星齒輪式減速起動機起動機的典型結(jié)構(gòu)點火系的要求(1)點火系應(yīng)產(chǎn)生足以擊穿火花塞電極間隙的點火電壓；(2)電火花應(yīng)具備足夠的能量；(3)點火時刻應(yīng)適應(yīng)發(fā)動機的工作情況。

汽油機的可燃混合氣在壓縮行程終了時，利用電火花點燃，燃燒后產(chǎn)生的強大動力可推動活塞運動，使發(fā)動機完成做功過程。保證在氣缸內(nèi)產(chǎn)生電火花的全部裝置，稱為點火系。5.4汽油機點火系點火系的組成

點火系的分類點火系統(tǒng)的分類1、蓄電池點火系統(tǒng)3、微機控制點火系統(tǒng)2、半導(dǎo)體點火系統(tǒng)4、磁電機點火系統(tǒng)按照點火系統(tǒng)的組成和產(chǎn)生高壓的方式不同，蓄電池點火系（1）低壓回路·當(dāng)觸點K閉合時，低壓電路（或初級電路）為：蓄電池正極→點火開關(guān)→附加電阻→初級線圈→斷電器活動觸點臂→觸點→分電器殼體搭鐵→蓄電池負極（2）高壓回路·觸點K斷開，高壓電路為：次級線圈→附加電阻→蓄電池正極→蓄電池→搭鐵→火花塞側(cè)電極→火花塞中心電極→高壓線→配電器→次級線圈點火線圈（變壓器）點火線圈把電源的低壓電轉(zhuǎn)變成火花塞點火所需要的高壓電。按其鐵芯結(jié)構(gòu)型式有兩種：開磁路點火線圈：開磁路點火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒有連接在一起，磁力線通過空氣形成磁回路。閉磁路點火線圈：閉磁路點火線圈的鐵芯用“口”字形或“日”字形的鐵片疊制而成。磁路閉合，導(dǎo)磁能力強，能量損失小，主要用于電子點火系。點火線圈（變壓器）點火線圈把電源的低壓電轉(zhuǎn)變成火花塞點火所需要的高壓電。按其鐵芯結(jié)構(gòu)型式有兩種：開磁路點火線圈：開磁路點火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒有連接在一起，磁力線通過空氣形成磁回路。閉磁路點火線圈：閉磁路點火線圈的鐵芯用“口”字形或“日”字形的鐵片疊制而成。磁路閉合，導(dǎo)磁能力強，能量損失小，主要用于電子點火系?；鸹ㄈ?/p>

功用：是將點火線圈式磁電機所產(chǎn)生的脈沖高壓電引進燃燒室，并在其兩個電極間產(chǎn)生電火花以點燃混合氣。SparkPlugs試驗表明，要使發(fā)動機正常工作，火花塞絕緣體裙部的溫度應(yīng)保持在500~600攝氏度以上（該溫度稱為火花塞的“自凈溫度”）。火花塞熱特性若溫度過低，落在絕緣體裙體部的油粒便不能立即燃燒掉，形成積炭而引起漏電，將導(dǎo)致火花塞兩電極間不能發(fā)生火花或火花微弱；若溫度過高，則混合氣與這樣熾熱的絕緣體接觸時，可能在火花塞產(chǎn)生火花之前就自行著火（熾熱點火），從而引起發(fā)動機早燃，發(fā)生進氣管回火現(xiàn)象。

冷型：絕緣體裙部長度h=8mm；熱型：h=11mm和h=14mm；普通型：h=16mm和h=20mm火花塞的分類火花塞跳火間隙火花塞電極間跳火間隙對火花塞的工作有很大影響。間隙過小，則火花微弱，并且容易因產(chǎn)生積炭而漏電：間隙過大，所需擊穿電壓增高發(fā)動機不易起動，且在高轉(zhuǎn)速時容易發(fā)生“缺火”現(xiàn)象。故火花塞中心電極與側(cè)電極之間的間隙應(yīng)適當(dāng)。目前我國蓄電池點火系使用的火花塞間隙一般為0.6---0.8mm。高能電子點火系達到1.0—1.2mm。半導(dǎo)體點火系利用了一些半導(dǎo)體元件替代了蓄電池點火系中的斷電器，產(chǎn)生脈沖信號點火

（2）電控點火系統(tǒng)的主要優(yōu)點·在各種工況下，可自動獲得最佳的點火提前角，使發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放性及穩(wěn)定性均處于最佳。

·在整個工作過程中，均可對點火線圈初級電路的通電時間和電流進行控制，不僅提高了點火的可靠性，而且可有效地減少電能消耗，防止點火線圈燒損。

·采用爆燃控制功能后，可使點火提前角控制在爆燃的臨界狀態(tài)，以此獲得最佳的燃燒過程。（3）電控點火系統(tǒng)的類型1）有分電器電控點火系統(tǒng)·由分電器將點火線圈高壓電按發(fā)火順序依次傳給各缸火花塞，只有一個點火線圈2）無分電器電控點火系統(tǒng)·利用電子分火控制技術(shù)將點火線圈高壓電直接傳給各缸火花塞，有多個點火線圈電控點火系統(tǒng)5.6汽車燈系汽車的照明系統(tǒng)主要由燈具、電源和電路（包括控制開關(guān)）三大部分組成。而燈具大體分為照明用的燈具和信號及標志用的燈具。照明用的燈具有前照燈、防霧燈、后照燈、牌照燈、頂燈、儀表燈和工作燈等。信號及標志用燈具有轉(zhuǎn)向信號燈、制動燈、小燈、尾燈、指示燈和警報燈等。

前照燈

1.前照燈應(yīng)保證車前有明亮而均勻的照明，使駕駛員能看清車前100m以內(nèi)路面上的任何障礙物?，F(xiàn)代有些汽車的前照燈照明距離已達到200～250m。2.應(yīng)具有防止眩目的裝置，確保夜間兩車迎面相遇時，不使對方駕駛員因產(chǎn)生眩目而造成事故。1.前照燈的照明要求二、前照燈的結(jié)構(gòu)前照燈由光源(燈泡)、反光鏡、配光鏡三部分。汽車前照燈燈泡的結(jié)構(gòu)。燈泡的燈絲由功率大的遠光燈絲和功率較小的近光燈絲組成。由鎢絲制作成螺旋狀，以縮小燈絲的尺寸，有利于光束的聚合。1.燈泡充氣燈泡的周圍抽成真空并充滿了惰性氣體。但是燈絲的鎢質(zhì)點仍然要蒸發(fā)，使燈絲損耗。而蒸發(fā)出來的鎢沉積在燈泡上，使燈泡發(fā)黑。新型的鹵鎢燈泡（即在燈泡內(nèi)充以情性氣體中滲入某種鹵族元素）反射鏡由于前照燈燈泡燈絲發(fā)出的光度有限，功率僅45～60W。如無反射鏡，那只能照清汽車燈前6m左右的路面。而有了反射鏡之后，使前照燈照距可達到150m。配光鏡3.配光鏡配光鏡又稱散光玻璃，它是用透光玻璃壓制而成，是很多塊特殊的棱鏡和透鏡的組合。其幾何形狀比較復(fù)雜，外形一般為圓形和短形配光鏡的作用是將反射鏡反射出的平行光束進行折射，使車前路面和路線都有良好而均勻的照明。三前照燈避免眩目的措施1前照燈采用遠近光變光措施遠光位于反射鏡焦點上，近光位于焦點的上方偏右三前照燈避免眩目的措施

2采用配光鏡和反射鏡實現(xiàn)對光線的合理分配三、前照燈避免眩目的措施3.采用裝有遮光罩的雙絲燈泡和偏轉(zhuǎn)配光鏡實現(xiàn)非對稱性配光。三、前照燈避免眩目的措施1.采用裝有遮光罩的雙絲燈泡和偏轉(zhuǎn)配光鏡實現(xiàn)非對稱性配光。四、前照燈的類型

通常按前照可分為可拆式、半封閉式和封閉式前照燈三種。此外還有反射式前照燈和投影式前照燈四、前照