汽车电气设备与维修(第2版)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:孙志刚,李善锋

出版社:北京理工大学出版社

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汽车电气设备与维修(第2版)

汽车电气设备与维修(第2版)试读:

前言

PREFACE“汽车电气设备与维修”作为汽车维修类专业的核心课程,其教学内容必须满足学员将来的工作需要。通过几年来的改革实践,我们在原版本的基础上,进行了增减,使得教学内容更贴近生产实际,知识结构更趋于系统化和完整化。

本书从现场的实际需求分析,以了解汽车电气系统、正确使用汽车电气设备、解决汽车电气设备的实际故障为目的。全书共设十个情境,包括:蓄电池的检修与维护,交流发电机的检测与维护,起动机的检修与维护,点火系的拆装、检测与诊断,照明与信号系统的检修与维护,仪表、报警灯与电子显示装置的维护,安全与舒适系统维护,空调系统的检修与维护,电路图组成内容识读,汽车整车电器设备生产性能检测与维护。在每一情境中又包括学习目标、情景描述、相关知识、实操演练、评价反馈等部分。相关知识中的每个学习单元都配备了强化训练,供学生进一步深入研究领会相关知识。实操演练部分依据现场汽车电气设备故障的维修任务流程来编制,包括:任务咨询,诊断方案确认,诊断方案实施,排除故障,结论、心得和感悟等部分。其目的是通过学习,使学生尽早明确学习的意义和将来在企业中的社会身份。

本书的特点可归结为以下几点:

1.内容选取注重理论结合实践,采用任务驱动方式组织教材,将理论与实践操作有机地组织起来。

2.加强针对性与实用性的同时,重点突出学以致用,根据所学理论知识及故障分析方法,使学生能够掌握在维修现场解决实际问题的能力,做到举一反三。

3.本书语言精练,图文并茂,使学生在使用过程中重点突出,层次分明,易学、易懂、易用。

4.本书内容详实,保持了汽车电气系统的完整性和系统性。

5.本书打破了传统教材的编写方式,以现场的专项修理任务为情境,设定学习目标,使培养过程工作化。

本书适合高等院校汽车类专业学生使用,也可作为其他院校相关专业师生及从事汽车维修人员自学参考。

参加本书编写工作的有:孙志刚、李善锋、梁晨露、董大伟、黄延刚。全书由孙志刚、李善锋担任主编,董大伟、梁晨露担任副主编。

本书在编写过程中参阅了许多国内外公开出版的同类教材,并得到现场维修人员的大力支持,在此深表感谢。

由于编者水平有限,书中错误之处在所难免,恳请读者批评指正,并提出宝贵意见。编者学习情境一蓄电池的检修与维护学习目标

为了完成蓄电池的检测与维护任务,必须了解蓄电池的结构、工作原理及作用;掌握蓄电池型号的含义及选择蓄电池型号的原则;掌握蓄电池的充电方法、常见故障及排除方法;掌握蓄电池的维护内容等。情境描述

售后服务经理接到客户反映:汽车起动时,起动机转速迅速减慢,转动无力;按喇叭声音弱、无力;开启大灯,灯光很暗;平时发现电解液耗损过快;蓄电池自行放电严重。安排给学员一个检查蓄电池技术状况、维护蓄电池的任务,要求检查蓄电池的容量,检查其是否有故障,确定是否可再用。如可再用,则进行检修、试验并排除可能出现的故障。若不可用,给出建议更换的型号,并进行更换。将检修、维护的相关信息告知经理,得到经理的确认,提交一份分析报告并归档。相关知识单元一 蓄电池的基本知识

一、概述

蓄电池(俗称“电瓶”)是一种化学能与电能互相转换的装置,是可逆的低压直流电源。蓄电池放电时,将其储存的化学能转换为电能;蓄电池充电时,将电能转换为化学能储存起来,直到化学能储存满时充电结束。

1.蓄电池的分类

根据电解液的不同可分为:铅酸蓄电池普通蓄电池铅酸蓄电池免维护蓄电池铅酸蓄电池干荷电蓄电池铅酸蓄电池胶体电解质蓄电池

特点:具有价格便宜、内阻小等特点,在汽车上广泛应用。镍碱蓄电池铁镍蓄电池镍碱蓄电池铜镍蓄电池特点:具有容量大、使用寿命长、维护简单等优点,但

价格昂贵,目前只在少数汽车上使用。

2.蓄电池的作用

汽车上装有发电机与蓄电池两个直流电源,蓄电池与发电机并联,共同向全车用电设备供电。在发动机正常工作时,由发电机向全车用电设备供电,与此同时,蓄电池处于充电状态,由发电机给蓄电池充电。

蓄电池的作用如下:(1)在发动机起动时,蓄电池给起动机提供大电流,同时向点火系统、燃油喷射系统及发动机其他用电设备供电。(2)在发电机不发电时,由蓄电池向用电设备供电。(3)当取下汽车钥匙时,由蓄电池向时钟、发动机及车身的ECU(Electronic Control Unit)存储器、电子音响系统及防盗报警系统等供电。(4)当发电机超载时,蓄电池协助发电机供电。(5)当发电机正常发电时,蓄电池可将发电机的电能转换为化学能储存起来(即充电)。(6)蓄电池相当于一个大容量电容器,在发电机转速和负载变化较大时,能够保持汽车电源电压的相对稳定。同时,还可吸收电路中产生的瞬间过电压,保护汽车电子元件不被损坏。

汽车上所使用的蓄电池主要是为了满足起动机工作的需要,所以通常称为起动型蓄电池。起动型蓄电池在短时间(5~10s)内可提供强大的起动电流(一般为200~600 A,最大可达800~1000 A)。

二、蓄电池的构造与型号

1.蓄电池的构造

普通铅酸蓄电池主要由极板、隔板、电解液、壳体、联条、极柱(桩)等部分组成。蓄电池由单体电池组成,12 V蓄电池由六个单体电池串联而成,每个单体电池电压为2.1 V,如图1-1所示。图1-1 蓄电池的构造1—极桩;2—起动电缆;3—单体电池;4—联条;5—外壳;6—加液孔盖

极板:极板分为正极板和负极板两种,均由栅架和填充在其上的活性物质构成,如图1-2所示。蓄电池充、放电过程中,电能和化学能的相互转换就是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。图1-2 极板1—栅架;2—活性物质2

正极板:其上的活性物质是二氧化铅(PbO),呈深棕色。

负极板:其上的活性物质是海绵状纯铅(Pb),呈青灰色。

栅架:其作用是容纳活性物质并使极板成形,一般由铅锑合金浇铸而成。其中含锑5%~7%,加入锑是为了提高栅架的机械强度并改善浇铸性能,但加锑会引起蓄电池的自放电。

国产负极板的厚度为1.8 mm、正极板的厚度为2.2 mm(正极活性物质脱落和栅架腐蚀是决定蓄电池使用寿命的主要原因)。进口蓄电池普遍采用薄型极板,正、负极板的厚度均在1.1~1.5 mm。薄型极板在相同体积的情况下可以提高蓄电池的容量,改善蓄电池的起动性能。

为了增大蓄电池的容量,将多片正、负极板分别并联,组成正、负极板组,装在单体内,如图1-3所示。由于正极板的机械强度差,所以在每个单体中负极板组比正极板组多一片,这样每一片正极板都处于两片负极板之间,使其两侧放电均匀,防止正极板弯曲变形。图1-3 单体电池极板组1—组装完的极板组;2—负极板;3—隔板;4—正极板;5—联条

隔板:为了减小蓄电池的内阻和尺寸,蓄电池内部正、负极板应尽可能地靠近,但为了避免彼此接触而短路,正、负极板之间要用隔板隔开。隔板材料应具有多孔性和渗透性的特点,且化学性能稳定,即具有良好的耐酸性和抗氧化性。

常用的隔板有木质隔板、微孔橡胶隔板、微孔塑料隔板、玻璃纤维隔板和纸板等。3

电解液:电解液由专用硫酸(密度1.84 g/cm)和蒸馏水按一定3比例配制而成,密度一般为1.24~1.309 g/cm(电解液的温度为25℃)。配制电解液必须使用耐酸的器皿,切记只能将硫酸慢慢地倒入蒸馏水中,并不断搅拌。

壳体:蓄电池的壳体作用是盛放电解液和极板组。要求应由耐酸、耐热、耐振、绝缘性好并且有一定机械强度的材料制成,一般采用橡胶或塑料。

壳体内部由六个互不相通的单体组成,底部有突起的肋条以便放置极板组。肋条之间的空间用来储存脱落下来的活性物质,以防止在极板间造成短路。极板装入壳体后,上部用与壳体相同材料制成的电池盖密封。每个单体的顶部有一个加液孔,用于添加电解液和蒸馏水,也用于检查电解液液面高度和测量电解液密度等,加液孔盖上设有通22风孔,供蓄电池化学反应中产生的气体[氢气(H)和氧气(O)等]能随时逸出。图1-4 单体电池的串联方式

联条:联条的作用是将单体电池串联起来,提高整个蓄电池的端电压。普通蓄电池联条的串联方式一般是外露式,而新型蓄电池联条的串联方式是穿壁式,如图1-4所示。

2.蓄电池的规格型号

蓄电池的型号按JB/T 2599—1993《铅酸蓄电池产品型号编制方法》规定,产品型号含义如下:ⅠⅡⅢ

第Ⅰ部分:表示串联的单体蓄电池数,用阿拉伯数字表示。

第Ⅱ部分:表示蓄电池的类型和特征,用汉语拼音字母组成。一般第一个字母用Q,表示启动型蓄电池;其他字母表示蓄电池的特征代号,如:A表示干荷电式,H表示湿荷电式,W表示免维护式等。

第Ⅲ部分:表示蓄电池的额定容量,用20 h放电率额定容量来表示,以阿拉伯数字表示,单位为A·h(安·时),在型号中单位略去。

例如:(1)6-QA-105:表示由六个单体蓄电池组成,额定电压12 V,额定容量为105 A·h的启动型干荷电蓄电池。(2)6-QAW-100:表示由六个单体蓄电池组成,额定电压12 V,额定容量为100 A·h的启动型干荷电免维护蓄电池。

在蓄电池选用时,按照先选“型”,再选“号”的次序进行。首先要选起动型,再选电压和容量,电压必须和汽车电气系统的额定电压一致,容量必须满足汽车起动的要求。根据起动机要求的电压和容量选择,一般应满足连续起动三次以上的要求。每辆车尽量选用一个蓄电池,实在不行,才选用两个蓄电池。若电压不符,则两个电池串联,每个蓄电池的电压为总电压的1/2;若容量不符,则选两个蓄电池并联,每个容量为总容量的1/2。

三、蓄电池的工作原理和工作特性

1.蓄电池的工作原理

1)电动势的建立

当正负极板各一片浸入电解液时,通过活性物质与电解液反应的过程使负极板带负电,正极板带正电。当反应达到平衡时,溶解便停止,此时负极板具有负电位,约为﹣0.1 V;正极板呈正电位,约为+2.0 V。因此,当外电路未接通时,蓄电池的静止电动势约为2.1 V。

2)蓄电池的放电

当蓄电池接上负载后,在电动势的作用下,电流I从正极经过负载流往负极(即电子从负极到正极)。

3)蓄电池的充电

充电时,应将蓄电池接直流电源(充电机)。当电源电压高于蓄电池电动势时,在电源电压作用下,电流从蓄电池正极流入、负极流出(外电路电子是从正极流向负极)。

2.蓄电池的工作特性

内阻:蓄电池的内阻由极板电阻、隔板电阻、联条电阻及电解液电阻等四部分组成。正常情况下,蓄电池的内阻很小,所以能够为起动机提供几百安培的起动电流。

极板电阻总的来说是很小的。随着蓄电池放电的进行,正、负极44板表面PbSO逐渐增多,由于PbSO的导电性差,因此放电程度越高,极板电阻越大。

隔板电阻与材料有关。木质隔板由于其多孔性差,所以其电阻比橡胶隔板和塑料隔板的电阻大。

联条电阻与联条形式有关。传统外露式联条电阻比内部穿壁式、跨越式联条的电阻要大。图1-5 电解液电阻与密度的关系

电解液电阻与密度和温度有关。温度低,黏度大,电解液电阻大。而电解液的密度过高或过低,均会使电解液电阻增大。电解液的密度3为1.2 g/cm时(电解液的温度为15℃),电解液的电阻最小。电解液电阻与密度的关系如图1-5所示。

1)放电特性f

蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中,蓄电池的端电压U和电解液密度随时间变化的规律。

蓄电池放电终止的特征是:(1)电解液密度下降至最小允许值。(2)单体蓄电池的端电压下降至放电终止电压。

允许的放电终止电压与放电电流有关,放电电流越大,持续放电时间越短,则允许的放电终止电压越低,见表1-1。表1-1 允许的放电终止电压与放电电流的关系

2)充电特性C

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U和电解液密度随充电时间变化的规律。

蓄电池充电终止的特征:(1)蓄电池电解液内产生大量气泡,呈“沸腾”状态。(2)端电压和电解液密度均上升至最大值,且2~3 h内不再增加。

四、蓄电池的容量及影响因素

1.蓄电池的容量

蓄电池的容量是标志蓄电池对外放电能力、衡量蓄电池性能的优劣以及选用蓄电池的最重要的指标。

蓄电池容量是指在规定的放电条件下,完全充电的蓄电池所能输出的电量,用“C”表示,单位为A·h(安·时)。

蓄电池容量分为20 h放电率额定容量、起动容量及储备容量等。这里只介绍常用的20 h放电率额定容量,简称额定容量。

完全充电的蓄电池,在电解液温度为25℃时,以20 h放电率(放20电电流为0.05C)连续放电,直到单体蓄电池端电压降至1.75 V时为20止,蓄电池所输出的电量称为额定容量,用C表示。额定容量是设计容量,是蓄电池性能的重要标志之一。例如,6Q100型蓄电池,其“100”就是额定容量,是在电解液平均温度为25℃时,以5 A的电流连续放电20 h后,单体蓄电池端电压降至1.75 V时得到的。

2.影响蓄电池容量的因素

放电电流的影响:放电电流越大,端电压下降越快,放电时间越短,故蓄电池容量越小。

电解液温度的影响:电解液温度降低,蓄电池容量减小。因此,冬季在寒冷地区使用蓄电池时,应特别注意蓄电池的保温。

电解液密度的影响:适当增加电解液的密度,可以减小蓄电池内阻,提高电解液的渗透速度,使蓄电池容量增大。实践证明,电解液密度稍低有利于提高蓄电池的放电电流和容量及延长蓄电池的使用寿命。因此冬季在保证电解液不结冰的前提下,也应尽可能使用密度稍低的电解液。

强化训练

1.定义:蓄电池(俗称“_____”)是一种将_____转变为_____的装置,是可逆的低压直流电源。能量的转换:蓄电池放电时,将_____转变为电能;蓄电池充电时,将电能转化为_____储存起来,直到化学能储存满时充电结束。

2.构造:写出下图中各部分的名称、组成物质及作用。(1)_____(2)_____(3)_____(4)_____(5)_____(6)_____单元二 蓄电池的检修方法

一、蓄电池的常见故障及其排除

1.内部故障

1)极板硫化

蓄电池长期充电不足或放电后长时间未充电,极板上会逐渐生成4一层白色大晶粒的PbSO,这种现象称为硫酸铅硬化,简称硫化。其阻碍了电解液的渗透和扩散,使蓄电池的内阻增加,起动时不能给起动机提供足够大的起动电流,以致不能起动发动机。

蓄电池极板硫化后的现象:在充、放电时会有异常现象,如放电时蓄电池容量下降很快,用高率放电计检查时,单体蓄电池端电压急剧降低;充电时单体蓄电池端电压上升快,电解液温度迅速升高,但密度却提高很慢,且过早出现“沸腾”现象。

产生极板硫化的主要原因是:(1)蓄电池长期充电不足,或放电后没有及时充电。(2)蓄电池内液面过低,使极板上部与空气接触而发生氧化(主要是负极板)。(3)电解液密度过高、电解液不纯、环境温度温差较大等因素也能引起蓄电池极板硫化。

注意事项:为了避免极板硫化,蓄电池应经常处于充足电的状态,放完电的蓄电池应及时进行充电,电解液密度要选择恰当,液面高度应符合规定。

对于已经硫化的蓄电池极板,轻者可用去硫化充电法消除极板硫化,重者蓄电池应报废。

2)自放电

充足电的蓄电池,放置不用会逐渐失去电量,这种现象称为蓄电池的自放电。

造成故障性自放电的原因有以下几方面:(1)电解液中有杂质,这些杂质在极板周围形成局部蓄电池而产生自放电。(2)蓄电池内部短路引起的自放电。(3)蓄电池盖表面不清洁,如有电解液等,会造成自放电,还会使极桩腐蚀。

因此,为了减少蓄电池的自放电,电解液的配制应符合要求,使用中还应经常保持蓄电池表面的清洁。

3)极板活性物质大量脱落

极板活性物质脱落一般多发生在正极板上,其特征为充电时电解液中有褐色物质自底部上升,单体蓄电池端电压上升快,电解液过早出现“沸腾”现象,而电解液密度不能达到规定的最大值;放电时,蓄电池容量明显下降。极板活性物质大量脱落的原因有充电电流过大、过度充电时间过长、低温长时间大电流放电等。另外,蓄电池受到剧烈振动时,也会引起极板活性物质脱落。

4)极板短路

极板短路的故障现象是:充电过程中,电解液温度迅速上升,单体蓄电池端电压与电解液密度上升缓慢;放电时,蓄电池容量明显下降。

极板短路的原因主要有:隔板损坏;活性物质在蓄电池底部沉积过多;极板弯曲及金属杂质落入正、负极板之间等。对于短路的蓄电池,必须将其拆开,查明原因,排除故障。

2.外部故障

外部故障主要是由以下几方面引起。(1)容器破裂。造成破裂的原因有蓄电池固定螺母旋得过紧、行车剧烈振动、外物击伤和电解液结冰等。

检查判断方法:检查蓄电池电解液的液面高度;检查电池底部的潮湿情况。如果电解液液面高度过低及电池底部有潮湿现象,则可以用来判断容器是否有裂纹存在。(2)封口胶破裂。多因质量不佳或受到撞击造成。(3)极柱螺栓和螺母腐蚀。螺栓和螺母产生腐蚀污物,可以用竹片将污物刮去,再用蘸有5%的碱溶液的抹布擦去残余的污物和酸液,在用清水清洗干净,最后在极柱和接线端表面涂上凡士林油保护。(4)蓄电池爆炸。主要是氢、氧排不出来,所以必须保证蓄电池排气孔通气顺畅。

二、蓄电池的充电

1.充电种类

1)初充电

新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前的首次充电称为初充电。初充电的特点是充电电流小、充电时间长。

初充电的过程如下所示:(1)按规定将电解液加注到蓄电池中,加入电解液的温度不得超过35℃,加入电解液后蓄电池应静置3~6 h,电解液液面应高出极板10~15 mm。(2)接通充电电源。因为新蓄电池的极板表面已被空气氧化,充电时易于过热,因此,初充电一般应选用较小的充电电流。初充电20通常分两个阶段:第一阶段的充电电流约为C/15,充电至电解液中产生气泡,单体蓄电池端电压达2.4 V为止;第二阶段将充电电流减半,继续充电到蓄电池充足电为止,全部充电时间为60~70 h。(3)初充电完毕后,应测量电解液的相对密度,如不合规定,应用蒸馏水或相对密度为1.40的电解液进行调整。

在初充电过程中,如果电解液温度上升至40℃,可将充电电流减半或停止充电,待电解液温度下降后再继续充电。

2)补充充电

使用中的蓄电池有下列现象之一时,说明蓄电池容量不足,应进行补充充电。3(1)电解液密度下降到1.15 g/cm以下。(2)冬季放电超过25%,夏季放电超过50%。(3)起动机运转无力。发动机不工作时,开前照灯,灯光暗淡;按电喇叭(以下简称喇叭),喇叭声音小。(4)蓄电池放置时间超过一个月。

3)去硫化充电

当蓄电池极板轻微硫化时,可进行去硫化充电,方法如下:(1)先倒出蓄电池内的电解液,用蒸馏水反复冲洗蓄电池极板数次,然后加入蒸馏水至液面高出极板10~15 mm。3(2)用初充电电流进行充电,当电解液密度升到1.15 g/cm以上时,倒出电解液,加入蒸馏水,再继续充电,如此反复多次,至密度不再上升为止。(3)用10 h放电率放电检查蓄电池容量,如蓄电池容量达到额定容量的80%,说明硫化已基本消除,即可使用。否则蓄电池报废。

2.充电方法

通常蓄电池的充电方法有定流充电、定压充电及脉冲快速充电三种方法,不同的充电种类应根据具体情况正确选择充电方法。

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。

定流充电注意事项:(1)由于充电过程中蓄电池电动势逐渐升高,因此,定流充电过程中要不断调整充电电压。当单体蓄电池的端电压上升到2.4 V时,电解液开始有气泡冒出,这时应将充电电流减半,直到蓄电池完全充足电为止。图1-6 定流充电连接方式(2)采用定流充电时,被充电的多个蓄电池可串联在一起充电,如图1-6所示。充电时,每个单体电压需要2.7 V,故串联电池的ee单体总数不应超过n=U/2.7(U为充电机的充电电压)。此外,所串联的蓄电池最好容量相同,否则充电电流的大小必须按照容量最小的蓄电池来选定。(3)定流充电适用于蓄电池的初充电、补充充电及去硫化充电,其缺点是充电时间长,并且需要经常调整充电电压。

2)定压充电图1-7 定压充电的连接方式

充电过程中,电源电压始终保持不变的充电方法称为定压充电,如图1-7所示。在定压充电开始时,充电电流很大。此后随着蓄电池电动势的增大,充电电流逐渐减小,至充电终止时,充电电流降到最小值。如果充电电压调整得当,当充足电时,充电电流为零。

由于定压充电时间短,充电过程中不需调整充电电压,因此适合于蓄电池的补充充电。但定压充电过程,不能调整充电电流的大小,所以不能用于蓄电池的初充电及去硫化充电。定压充电时,要求所有充电的蓄电池电压必须相同。

采用定压充电时,要选择好充电电压。若充电电压过高,则充电初期充电电流过大,且易发生过度充电现象;若充电电压过低,则蓄电池充电不足。在汽车上,发电机给蓄电池的充电是定压充电,故发电机的调节电压要选择适当,过高过低对蓄电池都不利。

3)脉冲快速充电

在充电过程的后期,蓄电池两极板间电位差会高于两极板活性物质的平衡电极电位(每单体为2.1 V),这种现象称为极化。极化阻碍了蓄电池充电过程化学反应的正常进行,是造成充电效率低及充电时间长的主要因素。

脉冲快速充电,克服了充电过程中所产生的极化现象,有效地提高了充电效率。脉冲快速充电首先利用充电初期极化现象不明显、蓄20电池可以接受大电流充电的特点,初期采用0.8~1C的大电流对蓄电池进行定流充电,使蓄电池容量在短时间内达到60%左右的额定容量;当单体蓄电池端电压达2.4 V,电解液开始冒气泡时,控制电路使充电转入脉冲快速充电阶段:先停止充电25 ms左右,接着再反向脉冲快速充电,反向充电的脉宽一般为150~1 000 μs,脉幅为(1.520~3)C的充电电流,接着再停止充电25 ms,然后再用正向脉冲进行充电,周而复始,直到充足电为止,其充电电流波形如图1-8所示。图1-8 脉冲快速充电电流波形

脉冲快速充电的优点:(1)充电时间大为缩短,一般初充电不多于5 h,补充充电需要1~2 h。而采用定流充电进行初充电需要60~70 h,采用定压充电进行补充充电需要13~16 h。(2)可以增加蓄电池容量。(3)去硫化作用显著。

三、蓄电池使用中技术状况的检查图1-9 用玻璃管测量电解液液面高度

1.电解液液面高度的检查

电解液液面应高出极板10~15 mm,液面高度可用玻璃管测量,如图1-9所示。目前使用的新型蓄电池都是采用塑料透明壳体,可以从蓄电池侧面观察液面高度,蓄电池容器侧面有液面高度指示线,电解液不足时应加注蒸馏水。注意:除非明确知道液面降低是由于电解液溅出所致,否则不允许加入硫酸溶液。图1-10 测量电解液的密度和温度1—密度计;2—温度计

2.放电程度的检查

放电程度可以通过测量电解液密度得到,如图1-10所示。根据实3际经验,电解液密度每下降0.01 g/cm,相当于蓄电池放电6%,所以根据所测得的电解液密度就可以粗略估算出蓄电池的放电程度。

3.起动性能的测试

蓄电池的主要作用是给起动机提供大电流,所以蓄电池的主要性能也就是起动性能。

高率放电计的工作原理是模拟接入起动机负荷,测量蓄电池在大电流(接近起动机起动电流)放电时的端电压,用以判断蓄电池的起动能力和放电程度,如图1-11所示。图1-11 用高率放电计测试蓄电池的起动性能

测试时,用力将高率放电计触针压紧蓄电池正、负极,保持5 s,若蓄电池端电压能保持在9.6 V以上,说明该蓄电池性能良好,但容量不足;若稳定在10.6~11.6 V,说明蓄电池是充足电状态;若蓄电池端电压迅速下降,则说明蓄电池已损坏。

4.蓄电池极桩连接状态的测试

为保证蓄电池在车上能给起动机提供大电流,除蓄电池本身的技术状况良好外,蓄电池极桩与电缆线的连接也非常重要,极桩与电缆线的连接是否可靠可通过测量二者之间的压降来确定。如图1-12所示,将电压表正表棒接到蓄电池的正极桩上,负表棒接到正极桩电缆线的线夹上,接通起动机,使起动机带动发动机工作,这时电压表的读数不得大于0.5 V,否则说明极桩与线夹接触不良,将起动困难。当极桩与线夹接触不良时,若是极桩表面氧化,应清除氧化物;若是接触松动,应重新紧固线夹。负极桩与其电缆线的线夹的压降的测量,其表棒接触与上述相反。图1-12 蓄电池极桩与电缆线的线夹接触压降的测试强化训练

1.各检测工具的认识。

名称:__________

作用:__________

名称:__________

作用:__________

2.外部检测。(1)容器破裂。造成破裂的原因主要有蓄电池_____过紧、行车剧烈_____、外物击伤和电解液_____等。检查判断蓄电池_____高度及电池_____的潮湿情况来判断容器是否有裂纹存在。(2)封口胶破裂。多因_____或受到_____造成的。(3)极柱螺栓和螺母腐蚀。螺栓和螺母产生腐蚀污物,可以用_____将污物刮去,用蘸有5%的碱溶液的抹布擦去残余的_____,再用清水清洗干净,最后在极柱和接线端表面涂上_____保护。(4)蓄电池爆炸,主要是_____排不出来,所以必须保证排气孔通气顺畅。

3.内部极板的检测。(1)蓄电池极板硫化后的现象:在充、放电时会有异常现象,如_____时蓄电池容量下降很快,用高率放电计检查时,_____端电压急剧降低;充电时单体蓄电池_____上升快,电解液_____迅速升高,但_____却提高很慢,且过早出现“沸腾”现象。

产生极板硫化的主要原因是:

①蓄电池长期_____,或放电后没有及时充电。

②蓄电池内液面过低,使极板上部与空气接触而发生_____(主要是负极板)。

③电解液密度过高,电解液_____、环境温度温差较大等因素也能引起蓄电池极板硫化。(2)极板活性物质脱落一般多发生在_____板上,其特征为充电时电解液中有褐色物质_____上升,单体蓄电池端电压上升快,电解液过早出现“_____”现象,而电解液密度不能达到规定的最大值;放电时,蓄电池容量明显下降。(3)极板短路的故障现象是:充电过程中,电解液_____上升,单体蓄电池端电压电压与电解液_____上升缓慢;放电时,蓄电池_____明显下降。

极板短路的原因主要有:_____损坏;活性物质在蓄电池底部_____过多;极板弯曲及_____落入正、负极板之间等。对于短路的蓄电池必须将其拆开,查明原因,排除故障。

4.蓄电池使用中技术状况的检查。(1)电解液液面高度的标准:__________。(2)目前使用的新型蓄电池都是采用塑料透明壳体,可以从蓄电池侧面_____高度,蓄电池容器侧面有液面高度指示线,电解液不足时应加注_____。(3)注意:除非确知液面降低是由于_____所致,否则不允许加入硫酸溶液。(4)放电程度可以通过_____得到。根据实际经验,电解液密度3每下降0.01 g/cm,相当于蓄电池放电6%,所以根据所测得的电解液密度就可以粗略估算出蓄电池的放电程度。

5.充电操作。

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;放电后的蓄电池也要通过充电才能重新投入使用;蓄电池在正常使用过程中为了保持一定容量,延长其使用寿命,还要进行一些必要的补充充电、均衡充电等维护性充电作业。我们应该掌握充电的相关知识。(1)充电方法包括:_____、_____及脉冲快速充电三种方法。(2)常用的充电设备由交流电源和整流器组成,常用的有_____、_____。(3)根据充电目的的不同,蓄电池的充电作业分为_____、_____、去硫化充电等。(4)初充电的过程。新蓄电池或修复后的蓄电池在使用之前的首次充电称为初充电。初充电的特点是充电电流小、充电时间长。

①按规定将电解液加注到蓄电池中,加入电解液的温度不得超过_____℃,加入电解液后蓄电池应静置3~6 h,电解液液面应高出极板_____mm。

②接通充电电源。因为新蓄电池的极板表面已被空气氧化,充电时易于过热,因此,初充电一般应选用_____的充电电流。初充电通20常分两个阶段:第一阶段的充电电流约为C/15,充电至电解液中产生气泡,单体蓄电池端电压达_____V为止;第二阶段将_____减半,继续充电到蓄电池充足电为止,全部充电时间约为_____小时。

③初充电完毕后,应测量电解液的相对密度,如不合规定,应用_____或相对密度为1.40的电解液进行调整。在初充电过程中,如果电解液温度上升至_____℃,可将充电电流减半或停止充电,待电解液温度下降后再继续充电。(5)补充充电。使用中的蓄电池有下列现象之一时,说明蓄电池容量不足,应进行补充充电。3

①电解液_____下降到1.15 g/cm以下。

②冬季放电超过25%,夏季放电超过_____%。

③起动机运转无力。发动机不工作时,开前照灯,灯光_____;按电喇叭(以下简称喇叭),喇叭声音_____。

④蓄电池放置时间超过_____月。(6)去硫化充电。当蓄电池极板轻微硫化时,可进行去硫化充电,方法是:

①先倒出_____电解液,用_____反复冲洗蓄电池极板数次,然后加入蒸馏水至液面高出极板10~15 mm。3

②用初充电电流进行充电,当电解液密度升到1.15 g/cm以上时,倒出电解液,加入蒸馏水,再继续充电,如此反复多次,至_____不再上升为止。

③用_____检查蓄电池容量,如蓄电池容量达到额定容量的80%,说明_____已基本消除,即可使用。否则蓄电池报废。单元三 蓄电池的使用与保养

一、蓄电池的使用与维护

1.蓄电池的使用

1)蓄电池的选择

选择蓄电池时,主要根据外型尺寸和额定容量。额定容量不能大也不能小,小了易导致起动困难,大了易导致蓄电池长期充电不足。

2)电解液的选择

现今蓄电池所使用的电解液一般都是购买配制好的标准电解液,无需维修站自己配制电解液。在给蓄电池加注电解液时,要选择电解液的密度,一般情况下应该选择密度偏低的电解液。寒冷地区选择电解液的前提应该是保证电解液不结冰。电解液密度与冰点的关系见表1-2所示。表1-2 电解液密度与冰点的关系

3)冬季使用蓄电池的注意事项

冬季使用蓄电池,应经常保持蓄电池处于充足电状态,因为放电后的蓄电池电解液密度会降低,增大了结冰的危险。

冬季给蓄电池补加蒸馏水时,只能在给蓄电池充电前进行,通过充电使水较快地和电解液混合,减少电解液结冰的危险。

由于冬季蓄电池容量降低,因此,要注意对蓄电池的保暖,或起动之前对发动机进行预热,以便使发动机容易起动。

4)新蓄电池的使用

一般情况下,新蓄电池在使用之前应参考说明书,以说明书为准。非干荷电蓄电池在使用之前应进行初充电;干荷电蓄电池在使用之前不需要初充电,加注电解液后30 min即可使用。

2.蓄电池的维护

为了使蓄电池经常处于完好状态,延长其使用寿命,对使用中的蓄电池需进行下列维护工作:(1)检查蓄电池在车上安装是否牢靠;检查起动电缆线与极桩的连接是否紧固;检查电缆线的线夹与极桩是否有氧化物,若有则应及时清除。(2)经常检查蓄电池盖表面是否清洁,应及时清除盖上的灰尘、电解液等脏物,保持加液孔盖上的气孔畅通。(3)定期检查电解液的液面高度,液面一般应高出极板10~15 mm。一般情况下,当液面降低时,应补加蒸馏水。(4)定期对蓄电池进行补充充电,以保证蓄电池始终保持充足电的状态。(5)经常检查蓄电池的放电程度,超过规定时应立即进行补充充电。

3.蓄电池的贮存(1)湿贮存适用于短期不使用的蓄电池。贮存时将蓄电池充足电,液面调至正常高度,密封加液孔盖上的通气孔,然后将蓄电池放置室内。贮存的时间不宜超过六个月,若容量下降25%时应立即充电。(2)干贮存适用于存放时间较长的蓄电池。贮存时将蓄电池以20 h放电率完全放电,倒出电解液,用蒸馏水多次冲洗至水中无酸性,将水全部倒出,晾干后旋紧加液孔盖密封贮存。

二、新型蓄电池

启动型铅蓄电池虽然被誉为汽车的传统电源,但仍存在能量低、相对密度小、充电频繁、维修麻烦、寿命较短、受地区气温条件影响较大等缺点。为此,人们长期以来都在不断研制其他类型的汽车用电池,尽量改善汽车电源的性能。本节就几种有发展前途和推广价值的其他电池作简要介绍。

1.干荷电铅蓄电池

在极板完全呈干燥状态下能够长期(一般为2年)保存其化学过程中所得到的电量的蓄电池叫作干荷电铅蓄电池。这类电池在注入符合规定的电解液之后,静置20~30 min即可投入使用,不需进行初充电,使用方便,是应急的理想电源。

干荷电铅蓄电池之所以具有干荷电性能,主要在于负极板的制造工艺与普通铅蓄电池不同,在负极板上的活性物质是海绵状铅,由于其表面积大,化学活性高,容易氧化,所以要在负极板的铅膏中加入某种抗氧化剂,如松香、油酸、硬脂酸、有机聚合物等。加入抗氧化剂后,可在干燥的过程中,形成一种保护膜覆盖在海绵状铅的表面,以免与空气接触而氧化。在极板化学过程中要有一次深放电或反复充、放电循环,使之在极板的深层也形成海绵状铅。

正极板上的活性物质是二氧化铅,在空气中是很稳定的。对于储存超过2年的干荷电铅蓄电池,因极板上有部分氧化,使用前应补充充电,充电5~10 h后再使用。由于这种电池使用方便,是理想的应急电源,已得到广泛使用。图1-13 干荷电铅蓄电池结构1—容器;2—隔板;3—极板;4—穿壁式联条;5—整体盖;6—极柱;7—加液盖;8—液面高度标线

目前,干荷电铅蓄电池均采用穿壁跨接式联条、整体塑料容器结构,图1-13所示为干式荷电铅蓄电池结构。

干荷电蓄电池的使用。初次使用时,需将蓄电池加液盖旋开,疏通通气孔(有些采用蜡封口,有些采用封条贴封),加入标准相对密度为1.26(15℃)的电解液到规定高度,记下相对密度和温度,将蓄电池静放20 min,然后再测量电解液温度和相对密度,如温度上升不到6℃、相对密度下降不到0.01,蓄电池即可使用。若超过以上规定差值,则应照正常充电率对蓄电池再充电。

干荷电蓄电池除不必长时间初充电外,其使用与维护要求与普通蓄电池完全一致。

在下列情况下,请对干荷电蓄电池补充充电,并达到充足电状态。(1)电解液注入后,超过48 h没使用的。(2)由于发电机工作不良或车辆停放时间长或行驶行程过短等原因,造成蓄电池容量损失或充电不足(电解液相对密度低于1.087)。(3)蓄电池干态储存超过1年有效期。

2.胶体电解质铅蓄电池

在胶体电解质蓄电池中,电解质用经过净化的硅酸钠溶液和硫酸水溶液混合后,凝结成稠厚的胶状物质,故而得名。

这种蓄电池的主要优点是电解质呈胶体状,不流动,无溅出,使用时只需加蒸馏水,不需要调整和测量相对密度值;使用、维护、保管、运输都比较安全和方便;同时,可保护极板活性物质不易脱落;寿命比一般铅蓄电池长20%以上。其缺点是内阻较大,起动容量较小,自放电程度较高。

3.免维护蓄电池

免维护蓄电池是现代汽车上广泛使用的一种新型蓄电池,或称为MF蓄电池。这种新型蓄电池是20世纪70年代后期进入国际市场,并得到迅速发展。

免维护蓄电池的含义是,在汽车合理使用过程中无须加水,只要把电池装好就行,是名副其实的免维护。无论任何高温或低温天气都有足够的电力起动汽车,结构坚固耐用,保护装置多。市内短途车可行驶800 000km,长途货车可行驶400 000~480 000km,不需进行维护,可用3.5~4年不必加水,极桩基本没有腐蚀,自放电少,在车上或贮存时不需要进行补充充电,是一种先进的新型汽车电源。

1)免维护蓄电池的结构特点

图1-14所示免维护蓄电池的结构示意图,与普通铅蓄电池相比在构造与使用特性上具有很多特点。图1-14 免维护铅蓄电池的构造1—极板组;2—极板上部;3—压铸成型密封式极桩;4—安全通气装置;5—盖;6—内装液体密度计;7—外壳与盖连接处;8—外壳;9—穿壁式单格电池连接条;10—袋式隔板(1)采用铅钙合金栅架。免维护蓄电池的结构特点主要是极板栅架采用铅钙或低锑合金制成。AC Delco免维护蓄电池采用“小窗口”式铸造的铅钙栅架(不含锑),带有塑料底座。铸造的系条坚固,增强了正极板的抗震性,具有坚固、电功率高和防腐蚀等优越性。采用铅钙合金栅架,一是增强了栅架的支承强度;二是使蓄电池在充、放电过程中减少了析气量和耗水量,自放电也大大减少。(2)采用袋式聚氯乙烯隔板。如图1-15所示,将正极板装入袋式聚氯乙烯微孔塑料隔板之中,避免活性物质脱落,并防止极板短路,因而壳体底部不需凸筋,降低了极板组的高度,增大了极板上部容积,使电解液储量增多,延长了补充充电期限。图1-15 袋式隔板(3)采用新型安全通气装置和气体收集器。如图1-16所示,这种新型安全通气装置,实际是在孔盖内部设置了一个氧化铝过滤器,它可以安全通风,既可避免蓄电池内的硫酸气排出与外部火花直接接触发生爆炸,又可借助通气装置中装有的催化剂钯,促使化学反应中产生的氢离子与氧离子再结合成水返回电解液。图1-16 通气装置

气体收集器用以收集水蒸气和硫酸气。当水蒸气和硫酸气进入集气室后将其冷却变为液体再流回电解液。图1-17 消氢帽1—外罩;2—铜球及分子筛;3—刚玉筒;4—瓷盘;5—上滤气片;6—下滤气片;7—滤酸粒;8—托盘;9—塑料片;10—回水盘;11—进气孔;12—回水管

有的生产厂家生产的免维护铅蓄电池通气装置使用一种消氢帽,其结构如图1-17所示。它是在蓄电池的防酸隔爆帽中增加了一个消氢装置,用铂、钯作催化剂,将电池内部产生的氢和氧重新化合成水,再流回电解液。消氢帽安装在免维护蓄电池盖的出气孔上。

这种通气装置可使蓄电池顶部和接线柱保持清洁,减少接线端头的腐蚀,保证接线牢固可靠。(4)内装液体密度计电眼。MF蓄电池增设了一个内装式温度补偿型密度计电眼(实际是一个检视装置)。通过这个装置,可以判断出所使用蓄电池的技术状况。

目前,采用全密封型免维护蓄电池的小轿车越来越多,由于这种蓄电池盖上没有设置加液孔,因此不能用密度计测量电解液的相对密度,为此在这种免维护蓄电池盖上设有一个结构如图1-18(a)所示的蓄电池技术状态指示器(电子眼)来指示蓄电池的技术状况。

蓄电池技术状态指示器又称为内装式密度计,由透明塑料管、底座和两个小球(一个为红色、另一个为蓝色)组成,借助螺纹安装在蓄电池盖上,两只颜色不同的小球安放在塑料管与底座之间的中心孔中,红色小球在上、蓝色小球在下。由于两个小球是由密度不同的材料制成,因此可随电解液密度变化而上下浮动。

蓄电池技术状态指示器是根据光学折射原理来反映蓄电池技术状态的。当蓄电池充电充足、电解液相对密度大于1.22时,两个小球向上浮动到极限位置,经过光线折射小球的颜色,从指示器顶部观察到的结果如图1-18(b)所示,中心呈红色圆点周围呈蓝色圆环,表示蓄电技术状态良好。图1-18 蓄电池技术状态指示器结构原理(a)指示器结构;(b)存电充足;(c)充电不足;(d)电解液不足1—透明塑料管;2—指示器底座

当充电不足,电解液相对密度过低时,蓝色小球下移到极限位置,如图1-18(c)所示,中心呈红色圆点,周围呈无色透明圆环,表示蓄电池充电不足,应及时补充充电。

当电解液液面过低,两个小球都下移到极限位置,如图1-18(d)所示,中心呈无色透明圆点,周围呈红色圆环,表示电解液不足,蓄电池无法继续使用,应更换蓄电池。(5)单格电池间的连接条采用穿壁式贯通连接以减小内阻。(6)外壳为聚丙烯塑料热压而成的全密封外壳,工艺性好,重量轻。

2)免维护蓄电池的优点(1)在整个使用过程中不需要添加蒸馏水。铅蓄电池在使用过程中,消耗水的途径一是水的蒸发(占10%左右),二是水的电解(占90%),蓄电池析气导致电解液失水,在充电末期冒出大量气泡,失水更多。免维护蓄电池采用铅钙栅架,在对蓄电池充电时,单格电池电压在2.15 V之前不会冒出气泡,因此,水分蒸发少。实践证明,传统蓄电池每行车1 000km,消耗水16~32 g,而免维护电池每行车1 000km仅消耗水1.6~3.2 g。图1-19所示为三种不同材料栅架制作的蓄电池在充电过程中电解液中水分的耗量程度的比较。图1-19 三种不同合金材料栅架制作的蓄电池的电解液损耗特性

在相同的充电电压和温度条件下,铅钙合金栅架的蓄电池水的消耗最少。传统蓄电池采用含锑的栅架,在充电和加速大电流放电时,会产生大量的气泡,使电解液中水分蒸发,因此需经常添加蒸馏水。另外由于免维护蓄电池采用袋式隔板将极板完全包住,并且极板直接坐落在电池底部,可使电解液量比普通电池增加较多(不但储液量增加,而且耗水量减少,所以免维护电池在使用中无须加水)。(2)自放电少,寿命长。普通蓄电池,由于栅架含锑,在放电过程中,锑要从栅架内转移到正负极板的活性物质及电解液中,因而增加了自放电,缩短了使用寿命。免维护蓄电池由于极板栅架中无锑,因此,自放电大大减少,使用寿命延长,一般在4年左右。

图1-20所示为两种蓄电池自放电比较。图1-20 两种蓄电池自放电比较(3)接线柱腐蚀小。普通蓄电池中,由于析出的酸气聚集在顶部,不仅会腐蚀接线柱,还会在电极间形成短路。免维护蓄电池因有安全通气孔和气体收集器,电池中硫酸气不会排出,顶部干燥,极桩几乎无腐蚀。(4)耐过充电性能好。铅钙栅架的蓄电池具有较高的内阻,所以具有较强的耐过充电能力。图1-20所示为两种蓄电池耐过充电性能的比较。

从图可以看出,在相同的充电电压和温度条件下,普通蓄电池的过充电电流比免维护电池大得多。图1-21(a)中免维护蓄电池的过充电电流,在充满电时仅52 mA,接近于零;而普通电池都保持着1.1 A的充电电流。图1-21(b)中表现的差别更大,比较(a),(b)图可知,当温度从26.7℃提高到51.6℃时,普通电池的过充电电流增大了三倍,而免维护电池仅增大一倍多。图1-21 两种铅蓄电池耐过充电性能的比较(a)充电电流比较;(b)使用期间充电电流的变化比较

⑤起动性能好。免维护电池由于单格间采用穿壁式连接,缩短了电路的连接长度,放电电压可提高0.15~0.4 V,因此有较好的起动性能。此外,还具有低温起动功率大、耐热和抗震性能好等优点。

强化训练

1.汽车上使用的蓄电池有两大类,即_____和_____。铅酸蓄电池又分为普通蓄电池、_____、_____及胶体电解质蓄电池等;镍碱蓄电池有_____及铜镍蓄电池等。铅酸蓄电池具有价格便宜、内阻小等特点,在汽车上广泛应用;镍碱蓄电池具有容量大、使用寿命长、维护简单等优点,但价格昂贵,目前只在少数汽车上使用。

新型蓄电池包括:_____、_____、_____以及碱性蓄电池和电动车蓄电池。

2.蓄电池的规格识别。

写出下列规格的含义:(1)6-QA-105:_______________________________。(2)6-QAW-100:______________________________。

3.为了使蓄电池经常处于完好状态,延长其使用寿命,对使用中的蓄电池需进行下列维护工作:(1)检查蓄电池在车上_____是否牢靠;检查起动电缆线与极桩的连接是否紧固;检查电缆线的线夹与极桩是否有_____,若有则应及时_____。(2)经常检查蓄电池盖表面是否清洁,应及时清除盖上的_____、_____等脏物,保持加液孔盖上的_____畅通。(3)定期检查电解液的液面高度,液面一般应高出极板_____mm。一般情况下,当液面低时,应补加_____。(4)定期对蓄电池进行_____充电,以保证蓄电池始终保持充足电的状态。(5)经常检查蓄电池的_____程度,超过规定时立即进行补充充电。实操演练

任务描述

2010年3月1日居住在上海的金先生驾驶一辆奥迪轿车来到售后服务站,张先生描述该车在城乡行驶了6 500km,保养了1次,底盘号为LFPH3ACC8A1A30006。该车在行驶过程中灯光亮度不足、喇叭响度不够。作为修理工,接到蓄电池供电系统的检修任务,要求检查蓄电池的容量,判断其是否有故障,确定是否可再用。进行组装、试验并排除可能出现的故障。制定学习和维修计划,完成此任务。零部件检修的相关信息要告知经理,得到经理的确认后,提交一份分析报告并归档。

1.任务资讯

2.诊断方案确认(描述故障产生的可能原因及对应检查方法)序号可能原因检查方法

3.诊断方案实施(描述对应检查项目、测量数据和判定结果)序号检查项目检查结果正常状态结果判定

4.排除故障(描述最终确认的故障部位和修复方法)故障部位(零部件)故障原因修复方法

5.结论、心得和感悟评价反馈学习情境二交流发电机的检测与维护学习目标

为了完成交流发电机的检测与维护任务,必须掌握交流发电机的构造、主要部件的作用及工作原理;交流发电机的拆装方法;交流发电机的整机检测及解体后主要部件的检测方法;了解发电机充电指示灯的作用及控制方法;掌握交流发电机常见故障的诊断及排除方法等知识。情境描述

售后服务经理接到客户有关发动机起动后充电指示灯仍亮,或有时打开点火开关,充电指示灯不亮的维修的任务,安排给学员检修发电机的任务,要求检查发电机各零部件的破损程度,确定是否可再用。如可再用,进行组装、试验并排除可能出现的故障。制定学习和维修

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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