汽车电器设备构造与维修教案上册Word格式.docx

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第六节照明与信号系统的常见故障诊断与维修

第六章仪表、报警灯、及其显示装置

第一节汽车仪表

第二节汽车报警灯

第三节汽车电子显示装置

第七章汽车辅助装置

第一节电动刮水器及其风窗洗涤器

第二节电动辅助设备

第三节汽车空调系统

第八章汽车电器总线路

第一节汽车电器总线路的组成

第二节汽车电路分析与识图

汽车电器设备构造与维修教案（上册）

汽车电器设备及其维修课时计划

汽车电器设备及其维修教学计划

汽车电器设备及其维修教学目标

第一课时

教学目的：

掌握汽车电气设备与维修课的学习方法

掌握汽车电器设备与维修课的学习任务和学习目标

教学内容：

教学重点：

掌握汽车电气设备维修课的学习方法

掌握汽车电器设备与维修的学习目标

教学难点：

掌握各个电气设备在汽车上的共性和分类

了解汽车电气设备在汽车应用中的重要性

教学课时：

两课时

教学方法及用具：

讲授法

教学过程：

一、导引

汽车电器设备构造与维修课是一门介绍汽车电器设备构造、解释汽车电器设备作用原理、分析汽车电器设备工作特性、传授汽车电气设备的使用和维修技能的专业课

汽车电器设备构造与维修课在汽车维修中的重要性：

汽车电气设备是汽车的重要组成部分，随着电子技术在汽车工业中的不断应用而变得越来越广泛，特别是近年来的微型计算机在汽车上的应用，

（1）使得汽车工业朝着一个电子化的方向发展；

（2）使得原有的传统控制发生了很大的变化；

（3）使得汽车能源、安全、污染等问题得到不断解决；

（4）使得汽车售后服务朝着一个多元化的方向发展。

汽车电器设备构造与维修课的主要任务：

使学生具有高素质劳动者和中初级专门人才所必需的汽车电器设备维修的基本技能；

汽车电器设备构造与维修课的主要学习目标：

通过理论教学和实践技能训练，使学生系统的掌握汽车电器设备构造的基本工作原理、使用与维修，检测与调试、故障诊断与排除等基本知识的基本技能。

汽车电器设备构造与维修课的主要学习方法：

抓住结构（构造）——功能（作用）——工作原理与特性——使用与维护——故障诊断与排除这一条主线。

二、汽车电器设备的特点

（1）数量多，控制单元多；

（2）各个系统之间联系紧密；

（3）集成度高，维修需要专门的诊断仪器。

三、汽车电器设备的共性

1、两个电源：

发电机为运行电源，主要在汽车运行时为各用电设备提供电能和给蓄电和充电，蓄电池为启动电源主要供起动机用电。

2、低压直流：

汽车电压的标称电压有三种：

6V\12V\24V，相配套的发电机调节器的额定电压有7V\14V\28V.汽油机汽车和轻型柴油机采用的电压是12V，其他才有机车和工程车辆采用的是24V，

问题一、为什么汽车电源系统要采用低压直流？

3、并联单线：

问题一、为什么在汽车上要采用并联单线？

答案：

因为汽车上的电气设备比较多，

（1）采用并联电路可以保证各个用电设备相互独立的控制，

（2）采用并联单线使得汽车上的线路布局清晰、安装方便，节约导线，维修简便；

（3）采用单线连接方式可以把汽车的车架、发动机等金属壳体沟通并且作为汽车电气设备的公共连接端子。

注意：

安装在钣金件上、挂车上或非金属零件上的电器设备则一般采用双线制。

4、负极搭铁：

因为汽车电器设备采用的是单线制，所以必须有一个统一的电源负极作为搭铁端，目的是为了方便汽车电器设备的生产，使用和维修，而且统一了标准提高了零件的互换性、减少了导线端子在车架上、车身处的化学腐蚀。

四、汽车电气设备按其功能可以分为以下几类：

1、电源系统：

又称：

充电系，

组成：

蓄电池、发电机、调节器及充电指示装置组成；

作用：

向全车用电设备提供低压直流电能

2、启动系：

组成：

起动机、启动控制装置等组成；

作用：

启动发动机

3、点火系统：

点火线圈、火花塞等组成

在汽缸中适时可靠的产生电火花，以便点燃汽缸中的可燃混合气。

4、照明系统：

车内外各种照明灯及其控制装置

在转向，倒车或者夜间行车等等的时候照明

5、信号系统：

声响信号和灯光信号

告示行人、车辆引起注意、指示行驶趋向，指示操纵件状态，报警运行性机械故障，以便提高行车和停车的安全性、可靠性。

6、仪表系统：

常见的有电流表、电压表、机油压力表、水温表、燃油压力表气压表、车速表、发动机转速表

显示汽车运行参数及相关信息

7、辅助电气设备：

常见的有空调器、音响设备、风窗刮水设备、电动车窗、电动座椅等

为驾驶员和乘员提供良好的工作条件和舒适的工作环境而设置。

8、微电子控制系统：

主要有驱动系统、安全系统、通信系统和舒适系统

为提高汽车的动力性、经济性、改善安全性、减少环境污染。

五、作业：

1、现代汽车电气设备按照功能可以分为那几个系统？

2、汽车电器设备有那些共同的特点？

3、为什么汽车上喜爱用负极搭铁？

4、画出汽车电气线路控制框图？

5、各种汽车采用的标称电压有什么不同？

第一章蓄电池

本章要点：

1、汽车用铅蓄电池的功用

2、

3、

4、

5、

6、

学习目标

1、

7、

第二课时

铅蓄电池

掌握铅蓄电池的功用

掌握铅蓄电池的构造

导引：

1）汽车电器设备有哪些共同的特点？

2）汽车电气设备按照其功能可以分为哪几类？

3）我们常见导的电池有哪些？

他们是怎么工作的，在使用中需要注意些什么问题？

你是怎么处理你自己用过的电池的？

一、铅蓄电池的构造

问题一：

什么是汽车电源？

（1）汽车发动机启动时，向发动机或者点火系供电；

（2）、当发电机不发电或者电压较低时向用电设备供电；

（3）、发电机过载时，协助发电机向用电设备供电

（4）、发电机正常运转时，发电机向蓄电池充电

（5）、蓄电池还有稳定电压的作用，蓄电池相当于一个比较大的电容器，可以吸收电路中的瞬时高电压，从而保护电子元件不被击穿。

汽车用的启动型蓄电池，满足启动发动机的需要，5-10s内项启动机提供强大的电流，一般汽油机为200-600A，有些柴油机高达1000A。

2、铅蓄电池的优点：

（1）、铅蓄电池的结构；

；

（2）、蓄电池的内阻小

（3）、起动性能好

（4）、电压稳定；

（5）、成本低廉，元材料丰富。

3、铅蓄电池的缺点：

（1）、蓄电池的比能低

（2）、蓄电池的使用寿命比较短。

4、注意的问题：

（1）、蓄电池和发电机并联，为整个汽车用电设备提供电流；

（2）、铅蓄电池的一端接在汽车的发电机上，一端搭铁；

二、铅蓄电池的型号

按照机械行业的标准规定：

铅蓄电池由五部分组成:

1、串联单格电池数：

是指该铅蓄电池总成所包含的单个电池数目，用阿拉伯数字表示；

2、电池类型：

根据其主要的用途划分，启动型铅蓄电池用字母“Q”表示；

3、电池特征：

附加部分，表示区别于同类产品的某种特征，普通型不标，

当产品具有两种特征时应该按照表1-1所示的顺序将两个代号并列标记。

表1-1常见电池产品特征代号

4、额定容量：

是指20小时放电率时的额定容量，常用阿拉伯数字表示，单位为A.h，在型号中可以省略不写

5、特殊性能：

额定容量后面用一个数字表示起特殊性能，G表示高启动率；

S表示塑料外壳；

D表示低温启动型好。

举例说明：

6-Q-105:

表示6各单个电池，额定电压为12V，额定容量为105A.h，的普通起动型铅蓄电池

注意的问题：

（1）、

（2）、

（3）、

三、作业：

3、

第三课时

导引

问题一、铅蓄电池的功用由那些？

举例说明？

问题二、铅蓄电池型号由那几部分组成？

问题三、铅蓄电池于汽车用电设备是如何并联的，用电路图说明？

1、普通铅蓄电池的组成：

注意的问题：

（1）、铅蓄电池的每只单格电池的电压为2V

（2）、蓄电池上为什么要留有通气孔？

（3）、单格电池主要有哪几部分组成？

2、铅蓄电池的结构图

（1）、极板：

极板是蓄电池的基本组成部分，由他接受输入的电能和向外释放电能，基板上的活性物质与电解液反应，完成铅蓄电池的充、放电化学反应，

铅蓄电池的极板分为正极板和负极板，他们都是由栅架和涂在栅架上的活性物质组成，正负极板的外形不同。

极板栅架由铅锑合金浇铸而成，加锑是为了改善栅架的浇铸性能和提高机械强度，但是锑有加速氢析出的副作用，会加速电解液的消耗，还能引起自放电现象和栅架腐蚀，缩短铅蓄电池的使用寿命，所以一些新型的铅蓄电池采用低锑合金或者无锑合金，一般锑含量为2-3.5%，而采用放射性的删架，能降低铅蓄电池的内阻，改善铅蓄电池的启动性能。

正极板上的活性物质是棕红色的二氧化铅（暗棕色），负极板上的活性物质是青灰色的海绵状纯铅（深灰色），为了使得电解液顺利的渗入极板内部，极板上的好哦性物质必须具有多孔性，

目前国产极板的厚度为1.8-2.4mm，国外大都采用1.1-1.5mm厚的薄形极板（正极板比负极板厚）采用薄形极板可以提高铅蓄电池的比能量和启动性能。

将一片正极板和一片负极板侵入电解液中，就可以获得2.1V的电动势，为增加铅蓄电池的容量，可以将多片正负极板相间排列，然后分别用连接板焊接，连接板上焊有极柱，各片间留有间隙，并在相邻正负极板间插入隔板。

在每格单个电池中负极板总比正极板多一片，因为正极板上的活性物质比较疏松，而正极板处的化学反应比较剧烈，反应前后活性物质的体积变化比较大，所以将正极板加在负极板之间，可以使两侧放电均匀，从而减轻正极板的翘曲和活性物质的脱落。

问题1、栅架中为什么要加入铅锑合金？

问题2、正负极板上的活性物质是什么？

问题3、蓄电池电动势是怎么获得的？

问题4、为什么说采用薄型极板可以提高铅蓄电池的比容量和启动性能？

问题5、为什么在每个单格电池中负极板总比正极板多一个？

（2）、隔板

隔板安装在政府及板之间，作用是使正负极板尽量靠近，而又不至于接触短路。

以缩小蓄电池的体积，防止基板变形和活性物质脱落。

隔板的面积比极板稍大。

隔板必须具有多孔性、耐酸、抗氧化性能要好，并且要有一定的机械强度隔板一般采用微孔橡胶和微孔塑料等材料制成，微孔塑料各班因其孔径小、孔率高、薄而柔、成本低廉而被广泛采用，单面隔板一面带有沟槽，在安装时带沟槽的一面应该朝向正极板，并与外壳底部垂直，同时沟槽能使电解液上下疏通，使得气泡能够演沟槽上升，微孔塑料可以做成袋装隔板，将它套在正极板上可以防止活性物质脱落。

～

（3）、电解液

电解液是用化学纯硫酸和蒸馏水按照一定的比例配置而成的溶液，俗称电瓶水。

电解液的相对密度对铅蓄电池的寿命和性能有很大的影响，为了提高铅蓄电池的容量和激昂地电解液的冰点希望电解液的密度稍大一些，但是相对密度过大又会使电解液的流动性变差，降低铅蓄电池的容量而且还会加速铅蓄电池的损坏，和极板的硫化，缩短蓄电池的寿命。

蓄电池的电解液的相对密度应根据当地的最低气温或者制造厂的要求选择。

表1-2不同地区使用的电解液的相对密度（15℃）

（4）、外壳

外壳用于安装及极板组和盛放电解液，使铅蓄电池构成一个整体，长用硬橡胶和硬塑料加工成由间壁分成三个或者六个互不相通单格的整体式结构，单个底部制有凸筋用于支撑极板组。

凸筋之间的空隙可以积存极板脱落的活性物质，避免正负极板间短路，每各单格的盖中间有加液孔，可以用来检查液面的高度和测量电解液的密度。

加液孔平时用加液螺栓拧紧加液螺塞中心的通气孔应该保持畅通，使得蓄电池工作的过程中产生的气体能够随时逸出。

在极板组上装有防护滤网，以防止测量电解液相对密度、液面高度和添加电解液时损坏基板上部，单格小盖与外壳之间的缝隙用密封胶密封，密封胶嫩保证在65摄氏度是部逸出，零下30度是不产生裂纹，塑料外壳的铅蓄电池用整体式盖，盖与壳体之间采用热封合法封合。

（5）、接线柱

普通的铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱，接线柱侧控型，圆锥形和L形三种，为了便于区别，正接线柱上标有“+”或者“P”记号，有些接线柱上涂有红色油漆，负接线柱上标有“-”或者“N”记号。

（6）、联条

联条的作用是将单格蓄电池串联起来，以便提高中整个蓄电池的端电压，联条一般由铅锑合金铸造而成，硬橡胶外壳蓄电池的联条位于蓄电池的上方；

塑料外壳蓄电池则采用穿壁式联条；

二、作业

4、

三、课后小记

第四课时

掌握新型铅蓄电池的结构及特点

新型铅蓄电池的类型与结构

铅蓄电池的结构

新型铅蓄电池的优点

新型铅蓄电池的结构特点

问题一铅蓄电池的组成有哪几部分？

问题二铅蓄电池的电解液是怎么得来的？

相对密度的选择依据是什么?

问题三蓄电池的正负接线柱是怎么来区分的？

问题四蓄电池极板上的活性物质有什么组成?

有什么要求？

一、新型铅蓄电池的类型与结构

1、新型铅蓄电池的的产生

随着新技术的创新，新材料的开发和利用，出现了许多的新型铅蓄电池使得蓄电池的必能提高。

2、新型铅蓄电池的优点

无需初充电或者免去定期添加蒸馏水；

减少了繁琐的维护作业。

3、新型铅蓄电池的种类

（1）、干荷电式蓄电池

普通电池的负极板在储运的过程中，活性物质微粒表面易被氧化，这样新电池灌入电解液就会消耗一部分能量，为了把这部分物质还原，需进行较繁琐的初充电，干荷电式启动型铅蓄电池负极板的活性物质在铅中配有一定比例的抗氧化剂，如松香、羊毛脂、油酸、有机聚合物和脂肪酸等经过深化处理以后，使得活性物质形成较深层的海绵状结构，在经过防氧化浸渍处理，极板表面附着一层较薄的保护膜，提高了抗氧化能力，最后还要经过有害气体或真空干燥处理，经过这样的处理能使负极板上的海绵状纯铅在空气中长期干从而不被氧化以至于获得大量的负电荷而不会消失，达到了负极板在干燥状态下长期保存电荷的独特功能。

一般为一到两年。

目前，干荷电式蓄电池均采用穿壁跨接式联条。

（2）、湿式电式蓄电池

湿式电式蓄电池与普通的铅蓄电池不同的是采用极板群组化成，化成后将极板浸入相对密度为1.35（15），内含5%（质能比）硫酸钠的稀硫酸溶液中浸渍10分钟，，硫酸钠在负极板活性物质表面起抗氧化作用，离心沥酸后，不经干燥即进行组装密封成湿式电式蓄电池。

湿式电式蓄电池极板和隔板任然带有部分电解液，蓄电池内部是湿润的。

湿式电式蓄电池自出厂之日起，允许储存6个月，在储存期内若需要使用，只需要加入相对密度的电解液，20分钟后不需初充电即可投入使用，其首次放电容量可达额定容量的80%若储存期过长，则需要短时间的补充充电，方可正常使用。

（3）、少维护蓄电池

这种类型的蓄电池的维护工作比传统的蓄电池要少，在工作温度和充电条件合适的情况下，每年只需检查一次，或者每行驶8万公里检查一次。

除栅架材料含锑量少（2%-3%）少维护蓄电池的结构与普通的铅蓄电池没有什么区别，由于其工作性能是在原来的基础上设计的，因此正中新型铅蓄电池可用于一般的汽车上。

（4）、免维护蓄电池

免维护蓄电池最大的特点是除了几个非常小的通气孔之外，其余部分全部密封，因此除了需要保护表面的清洁之外，不需要其他的维护作业。

免维护蓄电池的栅架中去除了锑的成分，这就避免了普通铅蓄电池常见的4个故障，的发生。

1、自行放电

2、水分蒸发

3、过量充电

4、热破坏

免维护铅蓄电池的栅架材料使用了铅钙合金，这种结构能够使得蓄电池在充电末期达到更高的电动势，这就有可能使过充电时的水分自然减少80%以上，

免维护蓄电池内部常配有内装式电解液密度计。

免维护蓄电池在设计上的特点

（1）高强度低阻值薄形（1.1-1.5mm）栅架；

（2）密封外壳，穿壁式联条，平地结构的大储液室，袋状隔板；

（3）体积比一般的蓄电池要小，质量也轻。

免维护蓄电池的通气孔采用新型安全通气装置，可以避免蓄电池内部的酸气与外部的火花直接接触，以防爆炸，通气孔中还装有催化剂---钯，可以使排出的氢气、氧气结合生成水再回到电池中去，这种装置不但保证了蓄电池顶部和接线柱的干燥和清洁，减少接线柱的腐蚀，保证界限牢靠。

免维护蓄电池的优点：

1、使用中无需加蒸馏水；

2、接线柱不会被腐蚀；

3、自放电少，寿命长，使用时不需补充充电；

4、比传统的铅蓄电池有更高的启动功率。

四、技能实训

实习目标：

掌握电池的型号含义：

了解蓄电池的构造组成

了解新型潜血电池的结构特点

实习工具和材料:

实习记录

第五课时

掌握铅蓄电池的工作原理

问题一、

问题二、

问题三、

一、蓄电池的基本工作原理

工作原理

　　⑴放电原理

　　负极电化学反应式：

　　Pb→Pb2++2e

　　H2SO4→2H++SO42+ 

Pb+H2SO4→PbSO4+2H++2e

　　Pb2++SO42-→PbSO4

　　正极电化学反应式：

　　PbO2+2H2O→Pb4++4（OH）-

　　Pb4++2e→Pb2+

　　H2SO4→2H++SO42- 

PbO2+H2SO4+2H++2e→PbSO4+2H2O

　　Pb2++SO42-→PbSO4

　　放电过程总反应式为：

　　PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO4+2H2O

　　在放电过程中，消耗了硫酸，生成水，所以电解液密度不断下降。

　　⑵充电过程原理：

　　PbSO4→Pb2++SO42-

　　Pb2++2e→Pb 

PbSO4+2H++2e→Pb+H2SO4

　　SO42-+2H+→H2SO4

　　正极的电化学反应式：

　　Pb2+-2e→Pb4+

　　4H2O→4H++4（OH）- 

PbSO4+2H2O+SO42--2e→PbO2+H2SO4

　　Pb4++4（OH）-→PbO2+2H2O

　　4H++2SO42-→2H2SO4

　　充电过程的总反应式：

　　2PbSO4+2H2O→PbO2+Pb+2H2SO4

　　在充电过程中，消耗了水生成了硫酸，电解液的密度上升。

（相关视频：

第一集）

1、蓄电池电压的形成

（1）、负电荷的形成

将蓄电池的正负极板插入电解液中，负极板上的活性物质铅在电解液溶解压力的作用下失去电子变为+2价的铅离子，并融入电解液中，电子留在了负极板上，使得负极板带负电。

（2）、正电荷的形成

正极板上的二氧化铅水解形成的四价铅离子从极板上夺得电子，变为二价的铅离子融入电解液中，正极板上缺少电子带负电，这一过程是可逆的，在外电路没有接入用电器时，化学反应达到了平衡状态，正负极板各自聚集了一定量的正负电荷，形成一定的电压。

（3）、注意的几个问题

2、铅蓄电池的放电过程

铅蓄电池的放电过程是将化学能转化为电能的过程。

（1）、铅蓄电池的放电过程

铅蓄电池将化学能转化为电能,铅蓄电池接通外电路的负载时，负极板上的电子减少，使得极板上的铅不断的失去电子变为二价的铅离子，融入电解液，正极板上的电子增加，二氧化铅不断的水解，形成四价的铅离子，从极板上夺得电子，变为二价的铅离子，融入电解液中，，融入电解液的二甲铅离子，与电解液中的硫酸，作用变为硫酸铅，用于硫酸铅的溶解度很小，因此它析出并附在各自的极板上，并且有水生成，电化学反应方程式为：

（2）、铅蓄电池的放电本质

当铅蓄电池接通外电路负载时，负极板上的电荷数减少，正极板上的电荷数增加使得正极板上多余的电荷发生了定向移动，形成了放电电流。

（3）、化学反应方程式

Pb+H2O+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

铅蓄电池在放电过程中，正极板上的二氧化铅和负极板上的铅都变成了硫酸亚铅，电解液中的硫酸增多，水增多。

3、铅蓄电池的充电过程

（1）、铅蓄电池的充电过程

铅蓄电池在外电源电压的作用下，负极板上的电子增加，使得极板上的硫酸铅不断溶解，形成二价的铅离子，并从极板上获得电子，还原为铅附在极板上，正极板上电子减少，使得极板上的硫酸铅不断溶解，形成二价的铅离子并失去电子，转变为四价的铅离子，，与说作用形成二氧化铅附在正极板上。

电解液中有硫酸生成。

（2）、铅蓄电池的充电本质

当铅蓄电池接通外电路负载时，负极板上的电荷数增加，正极板上的电荷数减少使得正极板上多余的电荷发生了定向移动，形成了充电电流。

2PbSO4+2H2O=Pb+H2O+2H2SO4

铅蓄电池的充电过程中，正极板上的硫酸亚铅分别恢复成原来的二氧化铅和铅电解液中的水减少，硫酸增多。

显然，铅蓄电池在充放电过程中的化学反应是可逆的，铅蓄电池作为电源向用电设备供电时将内部的化学能转化为电能，当存电不足时，利用具用适当电压的直流电源，又能给蓄电池充电，在正常使用条件下，国产铅蓄电池的充放电次数为250-500次。

4、过充电

将充电接近节数时，极板上的硫酸亚铅已经基本上转化完毕，电解液中的水电离出的氢离子和氢氧根离子分别云集在正负极板的周围，氢离子得到电子变为氢气逸出，氢氧根例子失去电子变为氧气逸出，即电水解，化学反应方程式为

2H2O=2H2↑+O2↓

过充电时电解水产生大量的气体，冲击极板，电解液中的水减少，氢气和氧气与明火会燃烧甚至爆炸，因此应该避免过充电。

第6课时

1、课前回顾

2、交代新课内容和学习