汽车电子与电器设备(整理).doc

汽车电器与电子设备期末复习纲要绪论一、汽车电器设备的组成（一）电源部分1、蓄电池；2、发电机及调节器：当时，向全车除起动机外的用电设备供电，三相交流发动机必须设置电压调节器，以使电压维持相对稳定。（二）用电设备部分 用电设备部分包括点火系统、启动系统、照明及信号设备、仪表及显示系统、辅助电器设备及电子控制设备。二、汽车电器设备的特点1、低压：保障用电设备的安全性，汽油车采用12V电源，所对应的运行电压为14V，柴油车采用24V电源，所对应的运行电压为28V；2、直流：由于蓄电池的充电必须用直流电；3、单线制：对于传统有车架的汽车而言，以车架作为公关地线，其他全部导线都是火线；4、并联连接：当某一支路发生故障时，不影响其他支路的正常工作；5、负极搭铁；6、导线都有颜色和编号；7、具有相对独立的电路系统。第一章 蓄电池一、蓄电池的种类名称电解液优点缺点酸性蓄电池单极电动势高，能达到2.11V，价格低廉充放电寿命短，可靠性较差碱性蓄电池充放电寿命长单极电动势低，为1.2V，价格昂贵二、铅蓄电池的功能1、启动发动机时，是汽车上供给起动机电流的唯一电源，在510s时间内，向起动机提供强大的启动电流（汽油机为200600A，柴油机为1000A），同时向汽油机的点火装置供电；2、发动机低速时，蓄电池向全车供电，向发电机提供激磁电流。3、负载较多是，协助发电机向外供电；4、存电不足时，可将发电机的电能转化为化学能储存起来；5、稳定电网电压，吸收发电机的瞬时过电压，保护电子元件并且能过滤杂波。三、铅蓄电池的构造1、极板组：（1）正极板，充足电状态下的活性物质为二氧化铅；（2）负极板，充足电状态下的活性物质为铅。注意：1、放完电时，正、负极板的活性物质均为硫酸铅；2、负极板的数量总比正极板多一片；3、把正、负极板个一片浸入电解液中，就可获得2V电动势。2、 隔板：绝缘电子，导通离子；3、电解液：稀硫酸；4、 壳体：盛放电解液和极板组，有36个单格，单格电压均为2V。5、 联条（极柱连接板）：外露式和穿壁式。额定容量特殊性能普通不标蓄电池特征串联单个电池数蓄电池用途-类型4、 蓄电池的型号1、 国标标注：2、 国际标注法：将额定容量改标为储备容量。5、 蓄电池的工作原理（1） 充足电的静止状态1、 负极（Pb）：（留在极板上），形成电动势。2、 正极（）：（留在极板上），形成电动势。当外电路未接通，反应达到相对平衡，蓄电池的静止电动势为。（2） 充放电过程1、 放电过程：（1）负极： 。 （2） 正极： 。2、 充电过程：充电过程与放电过程是一个可逆过程，所以充放电总方程式是。6、 蓄电池的工作特性（1） 蓄电池的电动势、内电阻及端电压1、 静止电动势：温度为25时的经验公式为。其大小取决于电解液的密度和温度。充足电状态=1.271.28。放完电状态=1.11。2、 内电阻的构成：极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、联条、极桩电阻。铅蓄电池的放电特性注意：1、电解液的电阻随温度的降低而增大；当相对密度为1.2时，电解液黏度最小，其电阻也最小。2、联条的电阻为。3、 端电压u：放电时低于瞬时电动势：；充电时高于瞬时电动势：。（2） 蓄电池的放电特性铅蓄电池的充电特性1、 电解液密度的变化：（1）随时间的延长按直线规律减小，从1.27降低到1.11；（2）电解液密度每下降0.04蓄电池约放电25%；（3）静止电动势与密度成正比，两者的变化直线平行。2、 端电压U的变化：（1）开始放电阶段（2.112.0V）；（2） 相对稳定阶段（21.85V）；（3）迅速下降阶段（1.851.75V）：此时单格电池电压下降到放电终了电压1.75V，电解液密度下降到最小许可值为1.11。整个过程总是小于电动势E。迅速下降阶段电源后，电动势会回到1.9V。注意：允许的放电终止电压随着电流增大而降低，对应的放电时间也缩短。（3） 蓄电池的充电特性1、 电解液密度的变化直线与静止电动势的变化直线基本平行；电解液密度从1.11上升到1.27。2、 快充阶段的端电压为2.4V，开始产生较多的气泡时，表明接近充电终了；过充阶段的端电压为2.7V，电解液呈现“沸腾”状态，正极板聚集，负极板聚集。3、 整个充电过程的端电压总是大于电动势E，在充电终了后切断电源，端电压逐渐降低到静止电动势的2.11V。7、 蓄电池的容量1、 蓄电池容量的定义：在一定条件下的恒定放电电流与放电时间的乘积，即。2、 额定容量：以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为，电解液相对密度为的条件下，连续放电到规定的单格终止电压为1.75时，蓄电池所输出的电量。单位是AH。3、 额定储备容量：完全充足电的12V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为1.75V时所能维持的时间。单位为分钟min。4、 影响蓄电池容量的因素：（1）极板的构造：极板面积越大，片数越多，厚度越小，容量越大，极板数与容量的关系为：C=7.5（N-1），其中N表示正负极板的总片数。（2） 放电电流越大，则放电时间越长，电池容量越小，因此，每次启动的时间不超过5s，相邻两次之间的时间间隔应为15s。（3） 电解液温度越低，其黏度越大，则容量越小。（4） 电解液密度r=1.211.23时电容量最大。电解液密度偏低有利于提高放电电流和容量，以延长蓄电池的使用寿命，因此，在不结冰前提下，应尽可能采用稍低的电解液密度。8、 蓄电池的充电（1） 充电方法充电方法优点缺点应用定流充电易充足，适用性强充电时间长，需要经常调节电流初充电、补充充电、去硫化充电定压充电充电时间短充电不易充足补充充电、汽车蓄电池就车充电快速脉冲充电充电时间短，可增加蓄电池容量，提高启动性能，去硫化显著。出气率高，对极板的活性物质的冲刷力强，活性物质易脱落快速充电注意：1、采用定流充电时，若蓄电池容量不同，则可先按小容量的蓄电池选择充电电流，再改为大容量的充电电流。2、 采用电压充电时，必须适当的选择充电电压，一般每单格电池约需2.5V。3、 脉冲快速充电的过程为：正脉冲充电前停充负脉冲瞬间充电后停充正脉冲充电，如此循环。（2） 充电的种类1、 初充电：充电电流小，充电时间长，电化学反应充分。2、补充充电。3、 间歇过充电：先按补充充电方法充电，再以减半的充电电流进行充电。4、 循环锻炼充电。5、去硫化充电。9、 蓄电池的故障及排除1、 极板硫化：生产粗大的硫酸铅，致使蓄电池无法再充电。轻度硫化可用间歇过充电方法消除，硫化严重应采用去硫化充电方法消除。2、 自放电：倒出电解液，取出并用蒸馏水冲洗极板和隔板，加入新电解液重新冲电。3、 极板短路：开路端电压低。4、 极板活性物质大量脱落：其中比Pb更易脱落。10、 蓄电池的种类（一）铅酸蓄电池1、干荷电铅蓄电池：无需初充电，无电解液，其特征代号为A，有通气孔。2、胶体电解质铅蓄电池：无需初充电，有胶体电解质，其特征代号为H，有通气孔。3、免维护蓄电池：无通气孔，密封性好，使用不需加水，寿命长，自放电少，耐过充电性能好，接线柱腐蚀小，启动性能好。其特征代号为W。（二）汽车动力用蓄电池性能指标：比能量、比功率、寿命、充放电效率（3） 二次电池1、 铅酸电池；2、锂电池：正、负极板均是电流收集板。3、 镍氢电池：正极为，负极为，总反应方程式为。4、 燃料电池：阴极：，阳极：。第2章 电流发电机与电压调节器1、 交流发电机的构造（1） 交流发动机的特点1、 功率大，体积小，质量轻；2、低速充电性能好；3、 结构简单，故障少，寿命长，维修方便；4、调压器简单，只有电压调压器；5、很少产生电磁波。（二）交流发电机的构造1、转子：发电机的旋转磁场部分，由转轴、爪型磁极、磁轭、激磁绕组、滑环组成。2、钉子：产生三相交流电，由铁芯和三相绕组组成（型或Y型）组成。3、端盖：支承转子，安装和封闭内部构件，由前、后端盖组成。前端盖有突出的安全臂和调整臂，后端盖有电刷（起作用是引入激磁电流，要及时更换）和电刷架。4、风扇：强力通风冷却。5、皮带轮：传动作用。（三）整流器1、作用：将三相交流电变为直流向外输出供给汽车用电设备。2、构造：（1）元件板：压装三个硅整流二级正管。（2）硅整流二极管：三个正极管，壳体是负极，引出极为正极；三个负极管：壳体是正极，引出极为负极。二、交流发电机的工作原理（一）交流发电机的发电原理1、利用电磁感应原理，把通电线圈所产生的磁场在发电机中旋转，使其磁力线切割钉子线圈，在线圈产生交变电动势。2、交变电动势的频率与发电机转速的关系为，p为磁极对数，n为发电机转速。3、有效电动势，其中C为电机常数，n为发电机转速，为磁感应强度，。要使为常数，应使保持不变。定子绕组的匝数越多，转子转速越高，则绕组内感应电动势也越高。（2） 激磁方式1、 它激：当（空载转速）时，蓄电池提供转子电流。2、自激：当时，发电机提供自身激磁电流。（三）整流原理（三相桥式全波整流电路）1、和分别在三相交流电正半周期内导通，且哪相电压最高，则接该向绕组的正极管子导通；2、和分别在三相交流电负半周期内导通，且哪相电压最低，则接该向绕组的负极管子导通；（1）在时间内，最高，最低，则导通，R两端的电压为。（2）在时间内，最高，最低，则导通，R两端的电压为。（3）在时间内，最高，最低，则导通，R两端的电压为。周而复始，就在负载两端得到一个比较平稳的脉动直流电压u，一个周期内有6个文波。3、满足电流回路定理，即电流从哪里流出，必须回流到哪里去，形成闭合回路。同时导通的两个管子总是将发电机的线电压加在负载R两端。4、结论：（1）经整流后的直流电压即是硅整流发电机的直流输出电压，数值为三线交流电线电压的1.35倍；（2）每只二极管的平均电流只有负载电流的1/3；（3）每只二极管所承受的最高反向电压为线电压的最高值，即；（4）中性点电压为直流输出电压值的一半，即。三、三相交流发电机的特性（一）输出特性（负载或输出电流特性）1、当时，端电压低于额定电压，发电机不能向外供电，I=0。2、当时，端电压超过额定值，电流I随着转速升高和电阻R的减小而增大，当时，发电机输出额定功率，此时电流，为满载转速。3、当发电机转速达到一定值时，由于自动限流作用，发电机的输出电流就不再随转速的升高和负载电阻R的减小而增大，这时的电流值称为最大输出电流或限流值，即。注意：自动限流的原因：1、定子绕组具有一定的阻抗Z，其对电流其阻碍作用，其中，转速越高，阻抗Z越大，阻碍电流能力越强。2、 定子电流增加时，电枢反应增强，感应电动势下降。转速越大，则定子感应磁场抵消转子的磁场的趋势就越大。（2） 空载特性（发电机的端电压与转速间的关系）。1、 当时，端电压等于电动势电压，即U=E，此过程为它激。2、 当时，端电压电动势，此过程为自激。（3） 外特性（发电机端电压与输出电流间的关系）。1、 发电机的转速越高，端电压也越高，电流也越大。转速对电压的影响较大，当保持在任一转速时，端电压均随输出电流的增大而相应的下降。2、 由于自动限流作用，电流有个最大值。3、 ，对应的有，所以车用发电机必须安装电压调节器。4、 电压调节器（一）调压原理：使保持常数，为磁感应强度，。（二）调压方式：1、连续作用，利用的是机械调压原理，分为单极触电式和双极触电式。2、脉宽调解式，利用电子调压原理。（三）触点式电压调节器（振动式电压调节器）1、工作原理：通过改变触点闭合或断开的时间长短来改变励磁电流的大小。2、结构：双极触点式有两对触点，高速触点和低速触点，高速触点是搭铁的，一对动断触点是低速触点，一对动合触点是高速触点，调节器对外部只有火线和磁场两个接线柱。双级触点式电压调节器3、调压过程：（1）当时，闭合，此时用电设备均由蓄电池供电，。（2）当时，端电压U高于蓄电池电压E，闭合，如此循环，此时为低速状态，摇臂只在低速触点与中间位置摆动。（3）当时，如此循环，此为高速状态，摇臂只在高速速触点与中间位置摆动。晶体管调节器（4） 电子电压调节器1、 工作原理：利用晶体管的开关特性，使转子与激磁绕组磁场电路接通或断开，来调节激磁电流的平均大小，从而调节产生磁场的强弱，进而调节产生感应电动势的大小。2、 结构：信号检出部分、电子开关部分、开关控制部分。3、 调压过程：（1）检测电压：合上点火开关S，上分得的检测电压为；（2） 控制部分当稳压管Z所受到的反向电压小于稳压管的击穿电压，蓄电池通过供给激磁绕组电流，其电路为当发电机电压随转速升高，超过规定值时，分压器加在稳压管Z上的反向电压达到击穿电压，则稳压Z导通，切断了激磁电路，使发电机电压降下来。又回到中，如此反复，把发电机的电压稳定在规定值。（5） 集成电路调节器1、 交流发电机电压检测法：（1）检测电压：（2） 控制部分：。（3）此法的缺点是蓄电池充电不足，优点是不会使电压失控。2、 蓄电池电压检测法：（1）检测电压：（2） 控制部分：若B-BAT或S-BAT断开，则，导致U无限增大。（3） 此法的优点是蓄电池容易充足电，缺点是会使电压失控。5、 新型交流发电机（1） 八管交流发电机1、 组成：由6个传统整流管电枢整流管和2个中性电流整流管。2、 作用：利用中性点输出的交流电压来曾加交流发电机输出电流，从而提高输出功率，提高10%15%。当n2000rpm时，参与中性点电压整流，中性点电流对外输出功率。（2） 九管交流发电机1、 组成：由6个传统整流管电枢整流管和3个激磁电流整流管。2、 作用：3个激磁电流整流管与原电流整流管共同整流激磁电流。3、 CH灯工作原理：合上SW，（1）当发电机转速时，此时为蓄电池供电；（2）当发电机转速时，此时为发电机供电。（3） 十一管交流发电机由6个传统整流管电枢整流管、2个中性电流整流管和3个激磁电流整流管组成第3章 起动机1、 起动机的构造1、 直流串励式电动机：将电能转化为机械能，产生电磁转矩。起动机的特性曲线2、 传动机构：滚柱式、弹簧式、摩擦片式。起作用是传递扭矩将发动机启动，同时又能在启动后自动打滑脱离啮合保护起动不致损坏。3、 控制装置：接通和切断电动机与蓄电池之间的电路，接入和切割点火线圈的附加电阻。2、 直流串励式电动机1、 构造：（1）电枢：由电枢绕组、换向器和电枢轴组成，是转子；（2） 磁极：有定子产生磁场；（3）电刷与电刷架；（4） 换向器：连接磁场绕组，电枢绕组和电源，保证电枢产生的电磁力矩方向不变，其线匝之间相互绝缘，线匝上通过很大的电流，线匝较为粗大。2、 电动机转矩：。3、 转矩自动调节原理：。3、 起动机的特性（1） 转矩特性：电动机电磁转矩随电枢电流变化的关系：1、当时，此段的特性曲线为一抛物线；2、当，则，此段特性曲线为一直线。（2） 转速特性：电动机电磁转速随电枢电流变化的关系：,。1、 ，此段特性曲线为双曲线一支的一部分。2、 当，则，此段特性曲线为一直线。当n=0时，。（3） 功率特性：电动机功率随电枢电流变化的关系：为一抛物线，当，当P=0时，I=0或I=。4、 起动机的传动机构（1） 滚柱式单向离合器1、 ：起动机转起动机转轴与传动套筒连成一体带动十字块转动滚柱被带到楔形槽的窄处卡住带动外壳带动驱动轮转动。起动机的电路图2、 ：驱动齿带动外壳转动十字块转速，外壳带动滚柱进入楔形槽的宽出外壳与十字块脱开电动机的转动与外壳的转动互不干涉。3、 特点：启动转矩小，100%的小轿车均采用此单向离合器。（2） 摩擦片是离合器1、：起动机转外接合鼓主从动摩擦片压紧在摩擦力带动下内接合鼓转动带动驱动轮转动起动飞轮。2、：内接合鼓主从动摩擦片松开内外接合鼓运动分离。3、特点：起动转矩大。（三）弹簧式单向离合器（起动转矩大）。带启动继电器控制的电磁开关五、起动机的控制装置（一）起动机控制装置的功能1、使驱动机驱动小齿轮与发动机飞轮顺利啮合；2、在小齿轮与飞轮100%啮合后，接通起动机主电路；3、起动后，切断控制电路，使驱动齿与飞轮脱开。（二）直接式电磁控制1、起动过程：合上开关8（1）E(+)12电流表13保险丝987保持线圈5地吸引线圈6起动机（在小电流下，起动机缓慢旋转）地在保持线圈和吸引线圈的作用下，产生磁场，引铁右移，接触盘11与接线柱12、14接通，并且驱动齿弹出。（2） E(+)121114起动机17地。2、 起动中：吸引线圈6两端同电位，无电流通过。3、 起动后，断开开关8，E(+)121114吸引线圈67保持线圈5地，因为吸引线圈通过反向电流产生相反的磁场，在反向磁场力和弹簧回位力的作用下，引铁左移（1） 驱动齿退回；（2）接触盘11退回主电路断开，停止起动。（3） 带起动继电器的电磁控制装置1、 作用：接通电磁开关线圈的电路，借以保护点火开关。2、 起动过程：合上开关3。e（+）（1）4电流表3继电器点火开关线圈2搭铁接地且触点闭合。（控制电路）（2） “电池”触点1“起动机”保持线圈地/吸引线圈起动机地。（继电器控制电路）（3） 主电路：同不带继电器的电磁控制装置。6、 发动机的启动性能1、 起动转矩：克服起动阻力矩（摩擦阻力矩、压缩阻力矩、惯性阻力矩）；2、 最低起动转速：汽油机：n=5070rpm，柴油机n=100150rpm。3、 起动功率；4、起动极限温度。7、 起动机基本参数的确定1、 起动功率，（）。2、 传动比：（1）最佳传动比：；（2）实际传动比：选择电流之间。（因为这一区间M大，起动转速低，功率有适度余量，若余量过大则会是发动机产生大量无用的热量）。，一般汽油机为1317，柴油机为810，传动比只能选单数。3、 蓄电池的容量确定：。第四章 汽车点火系统1、 对点火系统的要求1、 能产生足以击穿火花塞电极间隙的高电压；2、 电火花具有足够的能量；3、 点火时间应与发动机的工况相适应，点火系统应按发动机的工作顺序进行点火，必须在最有利的时间进行点火。注意：1、点火提前角的影响因素：（1）大负荷爬坡时，点火提前角最小；（2）压缩比越大，点火提前角越小；（3）过量空气系数为0.80.9时，点火提前角最小；（4）进气压力越小，点火提前角越大；（5）火花塞越多，点火提前角越小。2、点火在上止点之间，点火后压力的最大点在上止点之后，汽油机上止点距点火压力最大点所对应的曲轴转角是1316。2、 传统点火系统（1） 传统点火系统的构造1、 点火线圈：（1）开式点火线圈，磁阻大，漏磁较多，磁路损失大，主要用于传统的点火系；（2）闭式点火线圈：磁阻小，漏磁较少，磁路损失较小，主要用于电子和电控点火系统。2、 分电器（1） 断电器：主要有一对触点和凸轮组成，凸轮的凸角数与气缸数相同，起作用是时而闭合，时而断开初级电路。（2） 配电器：由分火头和旁电极组成，旁电极的数目与气缸数相同，起作用是将高压电按照发动机各气缸的点火顺序配送至火花塞。（3） 电容器。（4） 点火提前机构离心提前角：发动机转速升高，离心提前角增大，所增大的角度即为离心提前角，怠速时。真空提前角：负荷变大，真空提前角变小，。辛烷值选择：辛烷值越高，抗爆性越好，点火提起角越大。3、火花塞：（1）自净温度：500600，滴到火花塞绝缘体裙部的油滴能够立即气化。磁脉冲式电子传感器示意图（2）散热方式：短裙部火花塞，是冷型火花塞，其散热路径小，散热量大，适用于高转速，大负荷的工况。长裙部火花塞，是热型火花塞，其散热路径大，散热量小，适用于低转速，中、小负荷的工况。（3）结构：由中心电极和旁电极组成，中心电极为负极，旁电极为正极。三、磁感应式电子点火系统1、组成：点火信号发生器、电子点火器、分电器、火花塞、专用点火线圈。2、工作原理：接通点火开关（1）当发动机未工作时，电流从蓄电池的“+”极点火开关3P点A点传感线圈B点回到蓄电池的“-”极P点电位升高导通截止导通导通，这样初级电路接通：电流从蓄电池的“+”极点火开关3附加电阻点火线圈初级绕组回到蓄电池的“-”极。（2）当传感器线圈输出“+”时，截止导通截止导通导通，点火线圈初级绕组有电流经过。（3）当传感器线圈输出“-”时，导通截止导通截止截止，次级绕组便产生了高电压。3、结构示意图（如右图）四、霍尔式无触点电子点火装置1、闭合角控制的目的：（1）防止发动