汽车电气设备构造与维修教学课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车电气设备构造与维修,教学课件,审 稿,:,凌 晨,编 制,:,许小钦 于 飞 王 雷 凌 晨,课件首页,汽车电气设备构造与维修,项目一 汽车电气系统的组成与特点,项目四 起动机的结构与维修,项目三 交流发电机的结构与维修,项目二 蓄电池的结构与维修,项目五 点火系统的结构与维修,项目六 照明系统的结构与维修,项目七 信号灯系统的结构与维修,项目十四 汽车电气设备线路,项目八 电喇叭的结构与维修,项目九 汽车仪表的结构与维修,项目十 汽车报警装置的结构与维修,项目十一 辅助电气的结构与维修,项目十二 汽车空调系统的结构与维修,项目十三 防盗系统的结构与维修,项目一 汽车电气系统的组成与特点,活动一 汽车电气系统的组成,活动二 汽车电气系统的特点,活动一 汽车电气设备的组成,项目一 汽车电气系统的组成与特点,一、汽车电气设备的组成,汽车电气作为汽车四大组成部分之一，在现代汽车上所占比例已越来越大。现代汽车的电气设备种类和数量繁多，但按照各电器的作用归纳起来主要有以下八个子系统：,1,、电源系统 也称为充电系统，包括蓄电池、发电机、调节器及充电指示装置。其主要作用是给汽车各用电设备提供低压直流电能。,2,、起动系统 包括起动机及其控制装置。其作用是用于起动发动机。,3,、点火系统 该系统用于汽油发动机上，其任务是产生高压电火花，点燃汽油发动机汽缸内的可燃混合气。,4,、照明系统包括汽车内外各种照明灯及其控制装置，用来保证夜间行车安全。,5,、信号系统包括声、光信号及各种行车信号标识灯，用来保证车辆运行时的人车安全。,6,、仪表系统包括各种电器仪表（电流表、电压表、机油压力表、水温表、燃油表、车速及里程表、发动机转速表等）。用来显示汽车的运行参数。,活动一 汽车电气设备的组成,7,、舒适系统也称为辅助电器系统，包括电动刮水器、空调器、低温启动预热装置、收录机、点烟器、玻璃升降器等。其作用是给驾、乘人员提供舒适的工作和乘坐环境。,8,、微机控制系统 包括汽车的动力传动控制、底盘行驶控制、车身控制和信息与通讯控制等，随着现代汽车技术的发展，各控制系统由独立变成了相互联系，构成了汽车局域网络。其作用主要是解决目前汽车使用所面临的安全、环保、能源问题和提高行驶汽车的动力性、舒适性。,二、汽车电气设备的发展,随着汽车技术的发展，汽车已经不再是单纯的运输工具，它正向着高速、安全、经济、舒适、环保、智能化、人性化发展，而汽车电气的发展起着至关重要的作用。汽车电气技术的发展又主要是汽车电子技术的发展。,电子技术在现代汽车上的应用则是以微处理机对各种工作过程的控制为主要特点。微处理机实质上是一种比较简单、便宜的单片计算机，它把中央处理单元,(CPU),、一定容量的存储器和输入输出接口电路集成在一块芯片上。微处理器工作时，通过各种传感器接受输入信息，经过分析、计算后再向执行机构发出指令，控制机构动作。,项目一 汽车电气系统的组成与特点,活动一 汽车电气设备的组成,项目一 汽车电气系统的组成与特点,从,60,年代开始研究汽车电子技术，其发展大致可分为三个阶段：,1965,1975,年，汽车电子产品是由分立元件和集成电路,IC,组成。,1975,1985,年，主要发展专用的独立控制系统，如电子控制汽油喷射、防抱死制动装置等。,1985,2000,年，主要开发可完成各种功能的综合系统及各种车辆整体系统的集中控制，这个时代称为汽车的电子时代。,尤其是汽车电子技术的进步，将促使各子系统控制走向集中化，以此形成计算机集中控制系统，这一系统除中心电脑外，甚至包括多达,23,个微处理器以及大量的传感器和执行机构，组成一个庞大而复杂的信息交换和电控系统。目前。车用计算机的容量已与现代,PC,机不相上下，计算速度则要求更高。,目前来说，微处理机重点应用于下述几个方面：最佳点火时刻控制、最佳空燃比控制、怠速控制、废气再循环控制、安全系统、减振控制系统、操纵系统、信息交换和报警系统、汽车导航系统、语音系统等。其中，微处理技术在发动机工作过程控制、自动变速、动力转向控制、防抱死制动系统、汽车悬架控制系统等方面已取得可喜的成果。随着计算机人工智能化的进展，将人工智能用于汽车控制也已不再是遥远的事了。国外已研究出装有人工智能电脑的汽车，当汽车运行过程中出现不正常工况时，电脑便会模仿人的声音向驾驶员发出警告。,活动一 汽车电气设备的组成,今后汽车电子技术发展的主攻方向是不断地提高排放的标准；不断地降低燃油消耗；不断地提高安全性；不断地提高舒适性把汽车和外部交通环境结合起来考虑，优化汽车的行驶环境，强化交通运输高水平的监控，达到进一步节油，减少排放，减轻对人们生活的压力。,目前，应用电子技术对汽车进行适时控制特点是：并非是一两个因素的控制；往往是需要多个信息输入，然后，经过信息处理后，才形成准确的判断，指令多个执行器协调完成一次控制动作，同时还要求该次控制结果能反馈，以作下次参考，完成汽车的适时控制过程。这主要是由于汽车行驶工况的变化范围甚宽，情况复杂，仅采用一个模型来解决全部工况要求是不够的缘故。例如，发动机的排放控制，若考虑所有工况的排放量都很低，不超标，即不管是处在什么工况下，如冷起动、暖车、怠速、低速、低负荷、加速、满载、高速、超速、超负荷等各类工况下，则非一般传统方法所能做到，非单纯机械所能完成。另外，有些技术要求已大大突破了当前的机械技术所具有的能力。例如向车内发出反声波以抵消车内噪音；向发动机支座发出反振波，以降低发动机对车身的振动及噪音、提高舒适性诸类等等。总之，电子技术在当代和未来汽车产品的技术中的重要地位是不能没有的和无法代替的。,项目一 汽车电气系统的组成与特点,活动二 汽车电气系统的特点,项目一 汽车电气系统的组成与特点,一、汽车电气设备的一般特点,汽车电气设备众多，但具有以下四个共同特点：,1,、两个电源 蓄电池和发电机，汽车所有设备均与蓄电池、发电机并联。发电机为主电源，主要提供汽车运行时各用电设备用电；蓄电池为辅助电源，主要供起动机用电。,2,、低压直流 现代汽油机用,12V,，柴油机用,24V,，由于汽车用电设备增多，,42 V,电源的研发已经在进行。,3,、并联单线 汽车用电设备较多，但均采用并联电路，从电源到用电设备只用一根导线，汽车车身作为一根共用导线。安装在钣金件上、挂车上或非金属车厢板上的电器设备则一般采用双线制。,4,、负极搭铁 为减少蓄电池电缆铜断子在车架、车身连接处的电化学腐蚀，提高搭铁可靠性，统一标准，便于汽车电子设备的生产、使用和维修，规定汽车电气系统采用单线制时，必须统一电源负极搭铁。,活动二 汽车电气系统的特点,项目一 汽车电气系统的组成与特点,二、汽车电气设备的使用特点,汽车电气设备在使用的过程中，环境对其影响是很大的，具体有以下几个方面：,1,、温度与湿度的影响,温度的变化包括：外界环境温度和条件使用温度。在我国，外界环境温度变化范围大约是,-40,+50(,阳光下,),；条件使用温度与汽车工作时间的长短、电子线路布置的位置及其自身的发热、散热条件等有密切关联。就一般情况而言，发动机的温度可达,100,以上，仪表板内壁温度可达,60,以上，而排气管内温度可达,600,以上,(,排气含氧传感器即置于此,),。这样高的使用温度往往是造成电子元件过热损坏的主要原因之一。另外，在寒冷地区工作的汽车，温度变化较大，如汽车在寒冷地区起动后立即行驶时，各部分温度发生急剧变化，冷却液温度从室外的,-30,到起动,l0min,后升到,+80,左右；发动机油温也在起动,30min,后升到,80,左右。所以电气设备特别是电子元器件的安装要考虑到所安装位置的温度环境。,湿度的增加则会增加水分子对电子元件的浸润作用，使电子元器件的绝缘性能减弱，加速其老化。,活动二 汽车电气系统的特点,项目一 汽车电气系统的组成与特点,2,、电压的波动的影响,正常情况下，汽车电源是波动的。在发动机未起动前或转速低于某值时，由蓄电池供电；在发动机转速超过一定转速时，发电机对外供电，给用电设备供电和给蓄电池充电。由于蓄电池放电程度不同，其输出电压变化较大，同时发电机调节器是用通、断的方式来控制发电机励磁电流的，输出电压在标准电压附近上下波动，这个波动范围应是从蓄电池端电压到调节器起作用的电压之间。例如使用,12v,电源的汽车，低温起动时其蓄电池端电压可低到,6,8v,，而发电机高速运转时，则可达,14.5v,。,汽车电器设备在使用过程中的开关过程、触点断合、点火脉冲等动作会由于电磁感应而在短时间内产生较高电压，称为脉冲电压，也称为瞬时过电压。瞬时过电压的峰值很高，但持续时间很短，对强电设备,(,如起动机、电喇叭等,),危害不大，但对微电子设备及其元件危害较大。因此，在使用有电子控制装置的汽车时，需特别注意瞬时过电压的产生及其预防。,活动二 汽车电气系统的特点,3,、无线电干扰的影响,现代汽车上的各个电器工作方式不同，它们之间会以不同的方式彼此侵扰。点火、开关等工作产生的脉冲，即是一种干扰。通常所有汽车电器能在车上共同工作而不干扰其他电器的正常工作，也能抵抗其他电器于扰的能力称为汽车电器的相容性。,事实上，由于汽车电器间的相互干扰不可避免，因此，对汽车电子电路来说，重要的是电磁相容性。任何因素激发出的电路中的振荡，都会通过导线等以电磁波的形式发射出去，不仅干扰收音机、通信设备，而且对车上具有高频响应特点的电子系统电会产生电磁干扰。此外，由车外收发两用机之类的无线电设备、雷达、广播电台等发射的无线电波，也会干扰汽车上的仪器，使电子控制装置失控。因此，汽车上应用的计算机,(,控制器,),、传感器、执行器等，应具有良好的电磁屏蔽措施，确保电气设备正常工作。,4,、其他环境的影响,振动和冲击是汽车行驶过程中不可避免的，对电子设备的破坏是机械性的，会造成脱线、脱焊、触点抖动、搭铁不良等故障。除此之外，还会受到水、盐、油及其他化学物质的危害。所以，电子元件应具备对水浸、冰冻的承受能力；对盐的耐腐蚀性；对沙尘的耐脏性；对机油、机油添加剂、汽油和防冻液的耐腐蚀性。,项目一 汽车电气系统的组成与特点,项目二 蓄电池的结构与维修,活动一 蓄电池的结构与原理,活动二 蓄电池容量及影响因素,活动三 蓄电池的充电,活动四 蓄电池的常见故障及原因分析,活动五 蓄电池的使用、维护与检测,蓄电池又称二次电池，是一种将所获得的电能以化学能的形式贮存并可将化学能转化为电能的电化学装置。它是目前世界上广泛使用的一种化学,“,电源,”,，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。,汽车用蓄电池，至,1905,年应用至今，已经有一百多年的历史了。在其整个发展历程中，容量、能量密度、材料以及寿命等方面都有了很大的改进。进入,21,世纪，随着电子技术的发展及在汽车上的应用，人们对环保的要求越来越高，汽车蓄电池也将随着电动汽车的普及而逐渐由起动型转为驱动型。,一、汽车用蓄电池的作用,汽车蓄电池作为汽车上的两个电源之一，在汽车上与发电机并联，其主要作用有：,1,、起动发动机时，向起动系、点火系，以及收音机，点烟器，及常用灯光等供电。,2,、当发动机低速运转，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。,3,、储蓄电能：当发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。,4,、过载返回送电：当发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。,5,、电容器功能：蓄电池还可以吸收电路中的瞬时过电压，保持汽车电器系统电压的稳定，保护电子元件。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,二、对汽车用蓄电池的基本要求,汽车用蓄电池最基本的功能是必须能够满足起动发动机的需要，即在短时间内（,5s,10s,），可供给起动机以强大的电流（一般为,200,800A,，有些柴油机可达,1500A,），故对汽车用蓄电池的基本要求是：容量大、内阻小、有足够的起动能力和连续供电能力。,三、起动型铅酸蓄电池的结构,蓄电池的种类很多，下面以起动型铅酸蓄电池为例介绍其结构。起动型铅酸蓄电池由,3,只或,6,只单格电池串联而成，如图,2-1,所示，每只单格电池电压约为,2V,，串联成,6V,或,12V,以供汽车选用，如图,2-2,所示，它主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条和极柱等组成，下面分别加以介绍。,图,2-1,单格电池,图,2-2,蓄电池的结构,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,（一）极板,极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充放电过程中，电能与化学能的相互转换依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸的化学反应来实现。极板分正、负极板两种。它由栅架和活性物质组成。如图,2-3,所示。,图,2-3,极板,1,、栅架,栅架用于容纳活性物质，并使极板成型，一般由铅锑合金浇铸而成。如图,2-4,所示。铅锑合金中，一般加入,6,8.5,的锑，以提高栅架的机械强度并改善其浇注性能。但锑会加速氢的析出而使电解液的消耗加剧，甚至会引起蓄电池自放电和栅架的膨胀、溃烂，缩短蓄电池使用寿命。因此，栅架正向低锑，甚至无锑的铅钙锡合金发展。,图,2-4,栅架,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,为了降低蓄电池的内阻，改善蓄电池的起动性能，有些铅蓄电池采用了放射形栅架，图,2-5,为桑塔纳轿车蓄电池放射形栅架的结构。,2,、活性物质,活性物质就是极板上的工作物质，为充放电过程提供不可缺少的离子。正极板上的活性物质为深棕色的二氧化铅（,PbO2,），负极板上的活性物质为青灰色的海绵状纯铅（,Pb,）。,将一片正极板和一片负极板浸入电解液中，可得到,2.1V,左右的电动势。为增大蓄电池容量，常将多片正、负极板分别并联，用横板焊接成正、负极板组。安装时，正负极板组相互嵌合安装，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成单格电池，如图,2-6,所示。,图,2-6,极板组,图,2-5,放射形栅架,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,由于正极板活性物质比较疏松，且正极板处的化学反应比负极板上的化学反应剧烈，反应前后活性物质体积变化较大，为防止因正极板拱曲和活性物质脱落，在每个单格电池中，负极板的片数总比正极板多一片。,国产负极板的厚度为,1.8mm,，正极板的厚度为,2.2mm,。国外大多采用薄型极板，厚度为,1.11.5mm,。薄型极板对提高蓄电池的比容量（极板单位尺寸所提供的容量）和改善起动性能都是很有利的。,图,2-7,隔板,木质隔板因原料丰富、制作简单、价格便宜，曾得到广泛应用。但因其耐腐蚀性能差，已被淘汰。近年来，由于人造材料工业的不断发展，其价格大幅下降，且微孔橡胶和微孔塑料隔板耐酸性好，强度高，使用寿命长，而玻璃纤维隔板具有多孔性好，成本低廉等优点，故在实际使用中得以普及。,隔板一面平滑，另一面有凹槽。为保证正极板在充、放电过程中化学反应激烈时，而使电解液顺利地上下流通，安装时，带沟槽的一面应朝向正极板。这样还能保证活性物质脱落时，能沿槽迅速沉至底。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,（,三）电解液,电解液一般由密度为,1.84g/cm,3,的专用硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成，它是蓄电池发生化学反应的主要物质，为电化学反应提供必要的离子。电解液的配制应严格选用,GB4554-84,标准规定的二级专用硫酸和蒸馏水。且配置时，一定要把浓硫酸缓慢倒入蒸馏水中，并不断搅拌。,电解液的密度一般为,1.24,1.33g/cm,3,，电解液密度过低，冬季易结冰；电解液密度过大，电解液粘度增加，蓄电池的内阻增加，而加速隔板、极板的腐蚀，使其使用寿命缩短，故应根据本地区气候条件和制造厂的要求合理选用。如表,2-1,所示。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,电解液相对密度值，随温度的变化而变化，一般温度每升高,1,，相对密度变化值为,0.0007 g/cm3,。,（四）外壳,外壳用来盛放电解液和极板组，并使蓄电池构成一个整体。外壳的材料有硬质橡胶和聚丙烯塑料两种，由间壁将其分为三个或六个相互分离的单格，底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路，如图,2-8,所示。,图,2-8,外壳,橡胶外壳的每单格有一个小盖；塑料外壳采用整体盖。普通蓄电池每单格的中间有一个电解液加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。平时拧装一个螺塞，螺塞上有一个通气小孔，蓄电池使用时应保持其畅通，以便随时排出蓄电池内化学反应放出的氢气（,H,2,）和氧气（,O,2,），防,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,止外壳胀裂和发生事故，如图,2-9,所示。,图,2-9,加液孔盖,图,2-10,联条,（五）联条,为提高蓄电池的供电电压，用联条将各单格电池串联连接，一个单格电池的正极桩与相邻单格电池的负极桩采用联条焊接，如图,2-10,所示。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,联条连接方式通常有外露式、内部穿壁式或跨接式等，如图,2-11,所示。,图,2-11,联条的连接方式,为减少蓄电池内阻和质量，现代蓄电池上采用单格电池直接联条。各个单格电池的极板连接条通过单格电池间壁以最短的距离相互连接，这样可减少由于外部影响造成短路的危险。,（六）极柱,极柱的作用是将蓄电池的电压引出，第一个单格电池的正极板联条与正极柱相连，最后一个单个电池的负极板联条与负极柱相连。极柱有锥形、侧置式和,L,形,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,等，如图,2-12,所示。为便于识别，极桩的上方或旁边标刻有,“,+,”,（或,P,）、,“,-,”,（或,N,）标记，或者在正极桩上涂红色油漆。,二、蓄电池的工作原理,蓄电池的工作原理就是化学能和电能的相互转化。它分为充电和放电两个过程。如图,2-13,所示。,图,2-12,蓄电池极柱外形,图,2-13,蓄电池的工作原理,当铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的,PbO,2,和负极板上的,Pb,都变成了,PbSO,4,，电解液中的硫酸变成了水。充电时，正极板上的,Pb,、,SO,4,分别恢复成原来的,PbO,2,和,Pb,，电解液中的水变成了硫酸。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,蓄电池的化学反应方程式为：,当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约,2.1V,的静止电动势。此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。,三、蓄电池的工作特性,蓄电池的工作特性包括蓄电池的内阻、单格电池电压、额定电压、充电电压、充电特性和放电特性。,1,、蓄电池的内阻 反映了它的负载能力。在条件相同时，内阻越小，输出电流越大，负载能力越强。蓄电池的内阻,R,i,主要由极板电阻,R,i1,、隔板电阻,R,i2,、电解液电阻,R,i3,和联条电阻组成,R,i4,，即,R,i,R,i1,R,i2,R,i3,R,i4,。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,图,2-14,放电特性,5,、蓄电池的放电特性,是指恒流放电过程中，蓄电池的端电压,U,f,和电解液密度,25,随时间,f,而变化的规律。,将一只完全充足电的蓄电池以,20h,放电率的电流进行恒流放电，在放电过程中，每隔一定时间，测量其单格电池的端电压和,U,f,和电解液密度,25,，便可得到其放电特性曲线，如图,2-14,所示。,3,、单格电池的额定电压,单格电池的额定电压为,2V,，整个蓄电池的额定电压为单格电池额定电压与串联的单格电池数的乘积。,24V,汽车电系的电压，可由,2,个,12V,蓄电池串联而得到。,4,、充电电压,又叫起泡电压，即高于此电压时，蓄电池的水分解为氢气和氧气，而明显的冒气泡，不同蓄电池的充电电压有所不同，,12V,蓄电池一般应限制在,14.1,14.7V,，免维护蓄电池的充电电压一般应限制在,13.8,14.1V,。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,开始放电阶段，由于极板孔隙内硫酸迅速消耗，电解液密度迅速下降，浓差极化增大，端电压由,2.14V,迅速下降至,2.1V,；当极板孔隙外向孔隙内扩散的硫酸与孔隙内消耗的硫酸达到动态平衡时，孔内外电解液密度一起缓慢下降，所以端电压缓慢下降至,1.85V,；随着放电的继续，当放电接近终了时，电化学极化、浓差极化、欧姆极化显著增大，端电压由,1.85V,迅速下降至,1.75V,，此时应停止放电。如果此时继续放电（过度放电），会在孔隙中生成粗结晶的,PbSO,4,，而使极板损坏，蓄电池容量下降，故应尽量避免。当停止放电后，缘于极板孔隙中的电解液和壳体内的电解液相互渗透趋于平衡，而使端电压有所回升。,图,2-15,充电特性,6,、蓄电池的充电特性,是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压,UC,和电解液密度,25,随时间,C,而变化的规律，如图,2-15,所示。,以一定的充电电流,I,C,给一只完全放完电的蓄电池充电，在充电过程中，每隔一,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,定时间，测量其单格电池的端电压和,Uf,和电解液密度,25,，便可得到其充电特性曲线，,从充电特性曲线可以看出：充电时，电解液密度,25,按直线规律上升。这是因为恒流充电，电流值一定，故化学反应速度一定，单位时间内生成的硫酸量一定。,开始充电时，极板孔隙内迅速生成硫酸，浓差极化增大，端电压迅速上升；随着充电的进行，孔隙内生成的硫酸向孔隙外扩散，当硫酸生成的速度与扩散速度达到平衡时，端电压随电解液密度变化而缓慢上升至,2.4V,；充电末期，端电压迅速上升到,2.7V,左右，且维持,2,3h,不变，电解液呈沸腾状态。,当充电接近终了时，,PbSO,4,已基本还原成,PbO,2,和,Pb,，这时，过剩的充电电流将电解水，使正极板附近产生,O,2,从电解液中逸出，负极板附近产生,H,2,从电解液中逸出，电解液液面高度降低。因此，铅蓄电池在使用过程中需要定期补充蒸馏水。,蓄电池充电终了的特征是：,（,1,）蓄电池产生大量气泡，即所谓沸腾,（,2,）端电压和电解液密度均上升至最大值，且,2,3h,内不再增加。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,四、汽车用蓄电池的类型,目前燃油汽车上使用的蓄电池主要有两大类：铅酸蓄电池（以下简称铅蓄电池）和镍碱蓄电池。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起动机强大的起动电流而被广泛采用。铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。,（一）干荷电蓄电池,干荷电蓄电池是指极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的蓄电池。,它的外观、内部零件结构及使用效果与普通蓄电池的基本相同，如图,2-16,所示。二者的根本区别在于前者的极板在干燥状态下能较长期地保存制造过程中所得到的电荷。,干荷电蓄电池和普通蓄电池相比，自放电小，贮存期长，因而被大批量生产和使用。,图,2-16,干荷电蓄电池,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,（二）湿荷电蓄电池,湿荷电是指极板为荷电状态，带有少,量,的电解液，而大部分电解液被吸入极板和隔板中贮存的一种蓄电池。它与普通蓄电池的不同之处在于，采用极板群组化成后浸入相对密度为,1.350g/cm,3,，内含,0.5%,（质量比）硫酸钠的稀硫酸溶液中浸渍,10min,，离心沥酸后不经干燥即密封而成湿荷电蓄电池。,（三）免维护蓄电池,免维护蓄电池又称,MF,（,Maintenance-Free,）蓄电池，是指在汽车合理使用期间，不需要对蓄电池进行加注蒸馏水、检测电解液液面高度、检测电解液密度等维护作业，如图,2-17,所示。,免维护蓄电池内部安装有电解液密度计，可自动显示蓄电池的存电状态和电解液液面的高低。,图,2-17,免维护蓄电池结构,如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池存电充足，可正常使用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接近报废。如图,2-18,所示。,图,2-18,内装式密度计工作示意图,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,各种铅蓄电池的特点见表,2-3,。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,五、蓄电池的型号,按机械工业部颁发的,JB2599,93,铅蓄电池产品型号编制方法,标准规定，铅蓄电池的型号分为三部分，见表,2-4,。,其中，蓄电池类型采用其用途加以划分。如,“,Q,”,表示起动用蓄电池；,“,M,”,表示摩托车用蓄电池；而,“,N,”,表示内燃机用蓄电池。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,蓄电池特征部分，当产品同时具有两种特征时，原则上按表,2-5,顺序将两个代号并列标示。,蓄电池的特殊性能部分，置于型号的末尾。如,G,表示薄型极板的高起动率蓄电池，,S,表示采用工程塑料外壳、电池盖及热封工艺的蓄电池。,例如：,6-QA-60,：,6,个单格电池组成，额定电压为,12V,、额定容量,60A,h,的起动型干荷电铅蓄电池；,6-QAW-60,：,6,个单格电池组成，额定电压为,12V,、额定容量为,60A,h,的起动型干荷电免维护蓄电池。,活动一 蓄电池的结构与原理,项目二 蓄电池的结构与维修,蓄电池的容量,C,是指在规定的放电条件下（一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下），完全充足电的蓄电池所能够输出的电量。它是标注蓄电池对外放电能力、衡量蓄电池质量的优劣以及选用蓄电池的重要指标。,一、蓄电池容量的分类,蓄电池的容量根据其使用条件不同可以进行如下划分。,1,、理论容量,假定活性物质全部参加放电反应，由活性物质质量按法拉第电化当量定律计算所得容量。,2,、实际容量,C,蓄电池实际放出的电量。恒流放电时，,C=I,f,t,f,。实际容量总小于理论容量。,3,、额定容量,国标,GB5008.1-91,起动用铅蓄电池技术条件,规定：完全充足电的蓄电池在电解液温度为,25,2,条件下，以,20h,放电率的放电电流（,0.05,C,20,）连续放电至,12V,蓄电池的端电压降到,10.5,0.05V,时输出的电量。额定容量是检验蓄电池质量的重要指标，在蓄电池型号中体现。如,6-QA-105,即表示额定容量为,105Ah,。,4,、储备容量,活动二 蓄电池的容量及其影响因素,项目二 蓄电池的结构与维修,国标,GB5008.1,91,起动用铅蓄电池技术条件,规定：完全充足电的蓄电池在电解液温度为,25,2,条件下，以,25A,电流连续放电至,12V,蓄电池电压降,到,10.5,0.05V,时，放电所持续的时间，计量单位为,min,。储备容量表达了在汽车电源系统统出现故障时，蓄电池尚能向外电路提供,25A,电流的能力。,5,、起动容量,起动容量表示蓄电池在发动机起动时的供电能力，分为低温起动动容量和常温起动容量：低温起动容量是指电解液在,18,时，以,3,倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至,1V,所放出的电量。持续时间应在,2.5min,以上；常温起动容量是指电解液在,30,时，以,3,倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至,1.5V,所放出的电量。持续时间应在,5min,以上。,二、影响容量的因素,蓄电池的容量不是一个定值，它与多种因素有关，具体体现在产品的结构因素和使用条件两方面。,（一）产品结构因素对容量的影响,极板上活性物质的数量、极板厚度、极板面积、极板中心距、活性物质的孔率等对容量均有一定的影响。,活动二 蓄电池的容量及其影响因素,项目二 蓄电池的结构与维修,理论上说，一般活性物质的数量越多，容量越大。但是，实际上活性物质的利用率只有,60,左右，一旦活性物质的数量确定后，则可通过增大极板面积以提高其利用率。，从而增大容量。国产蓄电池基本极板面积已基本统一，每对极板面的容量为,7.5Ah,，故通过极板数量,N,计算极板的容量,C,20,7.5,（,N-1,）。,极板越薄，活性物质的利用率就越高，容量就越高，反之亦然；极板面积越大，同时参与化学反应的活性物质就越多，容量越大；中心距越小，蓄电池内阻越小，容量越大；活性物质的孔率一般来说活性物质的孔率越大，电解液扩散渗透更容易，容量越大，但孔率的过分增大会导致活性物质的减少，而导致容量减少。,（二）使用因素对容量的影响,蓄电池的放电电流、电解液温度、电解液密度等使用因素对容量的影响如下：,随着放电电流,I,f,增大，蓄电池的电化学极化、浓差极化、欧姆极化变强，使蓄电池的端电压下降变快，而使放电时间缩短。随着,I,f,的增大，单位时间内生成硫酸铅增多，而导致孔隙堵塞，使活性物质利用率低，从而导致,C,降低；此外随着,I,f,的增大，单位时间消耗硫酸量增多，使电解液密度下降快，容量,C,减小。故在起动发动机的时候，应该要保证每次起动发动机时间不得超过,5s,，再次起动时间间隔,15s,以上。,活动二 蓄电池的容量及其影响因素,项目二 蓄电池的结构与维修,当蓄电池温度降低时，电解液的粘度随之增大，而导致离子渗入极板困难，使活性物质利用率低而导致蓄电池容量,C,降低；与此同时，随着电解液粘度的增大，蓄电池内阻增大，而导致内压降增高，端电压值减少，使,C,进一步减小。所以冬季的时候要对蓄电池保暖，以保证其有足够的容量。,随着电解液密度,增大，蓄电池的电动势,E,增大，电解液渗透能力增强，使参加反应的活性物质量增多，而使蓄电池的容量,C,增大。但是当密度,过高时，会使电解液粘度增大，使其内阻增大，而加剧极板硫化，导致蓄电池容量降低。实践证明，电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量。所以，冬季使用的电解液，在不使其结冰的前提下，应尽可能采用稍低的电解液密度。此外应考虑车辆在用地区的温度，因为温度的高低会影响电解液的密度。,活动二 蓄电池的容量及其影响因素,项目二 蓄电池的结构与维修,充电是蓄电池使用过程中的延长使用寿命的一个重要环节，放电后的蓄电池必须通过充电才能重新投入使用。新蓄电池和修复后的蓄电池在首次使用前必须进行初充电；在蓄电池的正常使用过程中，为了延长蓄电池的使用寿命，还要进行一些必要的补充充电、均衡充电等。,一、充电方法,蓄电池的充电必须根据不同的情况选择恰当的方法，并且正确得使用充电设备，以提高工作效率，并延长充电设备和蓄电池的寿命。通常蓄电池的充电方法如下,3,种：,（一）恒流充电,是指在充电过程中，充电电流保持不变（通过调整电压，保证电流不变）的充电方,法。它广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。,恒流充电的适应性强，可任意选择和调整充电电流的大小，有利于保持蓄电池的技术性能和延长使用寿命，其缺点是充电时间长，要经常调节充电电流。,活动三 蓄电池的充电,项目二 蓄电池的结构与维修,活动三 蓄电池的充电,（二）恒压充电,是指在充电过程中，充电电压保持恒定不变的充电方法，它是蓄电池在汽车上由发电机对其充电的方法。,（三）脉冲快速充电,脉冲快速充电的过程是：先用,0.8,1,倍额定容量的大电流进行恒流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的,50,60,，当单格电池电压升至,2.4V,，开始冒气泡时，由充电机的控制电路自动控制，开始脉冲快速充电，首先停止充电,25ms,（称为前停充），然后再放电或反向充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流（脉冲深度一般为充电电流的,1.5,3,倍，脉冲宽度为,150,1000s,），然后再停止充电,40ms,（称为后停充），而后按着正脉冲充电前停充负脉冲瞬间放电后停充正脉冲充电,循环进行，直至充足电为止。,脉冲快速充电的优点是充电时间可大大缩短（新蓄电池充电仅需,5h,，补充充电需,1h,）。但蓄电池的寿命有一定的影响，并且脉冲快速充电机结构复杂，价格昂贵，故适用于电池集中、充电频繁、要求应急的场合。,项目二 蓄电池的结构与维修,二、充电的种类,根据充电目的不同，蓄电池的充电可分为初充电、补充充电、去硫化充电、间歇过充电和循环锻炼程度,（一）初充电,对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。其目的是恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质因缓慢放电和硫化而失去的电量。初充电的特点：充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。,（二）补充充电,补充充电是指对使用中的蓄电池在无故障的前提下，为保持或恢复其额定容量而进行的正常的保养性充电。,一般汽车用蓄电池应每隔,1,2,个月从车上拆下来进行一次补充充电，使用中，如发现下列现象之一时，必须及时进行补充充电：,电解液相对密度降至,1.15g/cm,3,以下时；冬季放电量超过,25,，夏季超过,50,时；前照灯灯光比平时暗淡，起动无力时；单格电池电压降到,1.70V,以下时。,（三）间歇过充电,间歇过充电又称预防硫化过充电，是避免使用中极板硫化的一种预防性充电。一般应每隔,3,个月进行一次。,活动三 蓄电池的充电,项目二 蓄电池的结构与维修,充电方法是先按补充充电方式充足电，停歇,1h,后，再以减半的充电电流进行过充电，即出现,“,沸腾,”,现象为止。如此反复，直至充足电为止。,铅蓄电池的外部故障容易察觉，现象比较明显，可通过简单的修补、除污、紧固等方法进行修复；而内部故障则不易察觉，只有在使用或充电时才出现一定症状，一旦产生就不易排除。因此在使用中应以预防为,图,2-19,普通铅蓄电池的外部故障,主，尽量避免内部故障产生。,内部故障则包括极板硫化、活性物质脱落、自行放电、极板短路和栅架短路等。,一、极板硫化,蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上生成白色的粗晶粒硫酸铅,PbSO,4,的现象，叫做硫酸铅硬化，简称,“,硫化,”,。粗晶粒硫酸铅导电性差，正常充电很难还原，晶粒粗，体积大，且会堵塞活性物质孔隙，而阻碍电解液的渗透和扩散，使蓄电池的内阻增大，以至于在起动发动机时，不能提供强大的电流，导致不能起动,活动四 蓄电池的常见故障及原因,项目二 蓄电池的结构与维修,故障。,1,、故障特征：,放电时，内阻大，电压急剧下降，不能持续供给起动电流；充电时，内阻大，单格电池的充电电压高达,2.8V,以上，密度上升慢，温度上升快，,过早出现,“,沸腾,”,现象。,2,、产生原因：,蓄电池长期充电不足或放电后不及时充电，当温度变化时，硫酸铅发生再结晶；蓄电池液面过低，电解液不足，极板上部与空气接触发生氧化后与电解液接触，而生成粗晶粒硫酸铅；长期过量放电或小电流深度放电，使极板深处活性物质的孔隙内生成,PbSO,4,；电解液密度过高、电解液不纯或气温变化剧烈；新蓄电池初充电不彻底，活性物质未得到充分还原。,3,、排除方法：,轻度硫化，用小电流长时间充电的方法予以排除；硫化较严重时，采用去硫化充电法充电恢复；硫化特别严重时，予以报废。,4,、预防措施：,保持蓄电池经常处于足电状态；放完电的蓄电池在,24h,内送充电间充电；电解液密度符合规定。,二、活性物质脱落,活性物质脱落，主要指正极板上的活性物质,PbO,2,的脱落。严重时，电解液混浊并呈褐色。,1,、故障特征：,充电时电解液混浊，有褐色物质自底部上升，电压上升过快，,活动四 蓄电池的常见故障及原因,项目二 蓄电池的结构与维修,沸腾过早出现，相对密度上升缓慢；放电时，电压下降过快，输出容量下降。,2,、故障原因：,充电电流过大：电解液温度过高，使活性物质膨胀、松软而易于脱落；过充电时间过长：水电解成,H2,和,O2,，从极板孔隙中大量逸出，在极板孔隙中造成压力，而使活性物质脱落；低温大电流放电：造成极板弯曲