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1、2018/10/29,摩托车结构与设计,1,第三章 摩托车电气设备,为了保证摩托车能正常行驶，摩托车上配置有多种电器元件，这些电器元件都要使用电能以发挥其功能。因此，摩托车电器包括两大部分：一是电源部分；二是用电装置部分。电源部分包括蓄电池、发电机及蓄电池的充电系统。其作用是在发电机发出的电能充足的时候，除了向用电装置供电外，还要向蓄电池充电，把一部分电能储存在蓄电池内，保证在发电机因转速较低或用电装置负荷较大而引起的供电不足的情况下向用电装置供电。用电装置部分包括起动系统、点火系统、照明系统、信号系统和控制系统五大部分，仪表有里程表、转速表、燃油表、电流表等。,2018/10/29,摩托车结
2、构与设计,2,2018/10/29,摩托车结构与设计,3,2018/10/29,摩托车结构与设计,4,第一节 电源系统,一、蓄电池,1、蓄电池的种类与作用 （1）蓄电池的分类蓄电池一般由电极，电解液和壳体组成(图51)。按照电极的材料，可将蓄电池分为铅蓄电池，锂(Li)蓄电池、镍镉蓄电池、银锌蓄电池等。锂蓄电池和镍镉蓄电池的性能好能量密度高，因而容量大，体积小，重量轻。可逆性能好，因而充电快，寿命长。但这种蓄电池生产工艺复杂，价格昂贵，内阻较大，目前还没有广泛应用。,2018/10/29,摩托车结构与设计,5,按电解液的酸碱度，又可将蓄电池分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类。碱性蓄电池主要是镍镉
3、蓄电池和银锌蓄电池，采用氢氧化钾溶液作电解液。摩托车上主要应用酸性蓄电池。但碱性蓄电池因减小了对环境的污染和腐蚀作用，应用前景还是很远大的。按整体结构和封装形式，蓄电池又可分为普通蓄电池、干荷蓄电池和免维护蓄电池(又称为密封铅酸蓄电池)。干荷蓄电池是铅酸蓄电池的新产品，在结构上与普通蓄电池相同，只是对极板作了些特殊处理。一般常见的处理方法是负极板在化成后浸入甘油溶液中取出干燥后使极板表面形成一种保护膜，可防止负极板氧化。,2018/10/29,摩托车结构与设计,6,密封铅酸蓄电池的板栅采用特殊铅合金制作，电池盒及盒盖也采用高强度材料。制造厂在生产中就将电解液注入电池格中后，再进行密封处理，因此
4、电池盖上没有注液口和气口只有两个接线柱。这种蓄电池具有很好的密封性和保护性，在使用过程中无须作添加电解液等维护工作，具有安全可靠、全密封、免维护等优点。当前国产摩托车以使用干荷铅酸蓄电池为主。铅酸蓄电池具有内阻小，起动性能好，电压稳定，制造简单，成本低廉等优点，所以在摩托车上得到广泛应用，其缺点是体积大，比能低，使用寿命短。,2018/10/29,摩托车结构与设计,7,（2）蓄电池的作用,蓄电池在摩托车电气系统中与发电机并联向用电设备供电。它在摩托车上的主要作用： 当发电机不发电或发出的电压较低时，向用电装置供电； 把发电机多余的发电量转变成化学能储存起来； 吸收电路中瞬间过电压，保护电器，起
5、到电容器的作用； 当用电装置的负载过大时，协助发电机供电。,摩托车用铅酸蓄电池是用3个或6个蓄电池单体串联在一起，每个蓄电池单体的结构相同，都是由电极板、隔板、电解液和壳体组成。电压约为2v，即6v蓄电池由三个蓄电池单体串在一起，12v蓄电池由6个蓄电池单体串在一起，装在一个壳体内，使用时加入相应的电解液。,2、铅酸蓄电池的结构,2018/10/29,摩托车结构与设计,8,(1)、极 板蓄电池的极板有正极板和负极板。正极板用二氧化铅制成，呈棕色，负极板为纯铅制成，呈青灰色的海绵状。负极板比正极板多一块，单格蓄电池的正负极板之和为单数。极板数量越多、面积越大，其蓄电池的容量越大。,2018/10
6、/29,摩托车结构与设计,9,(2)、隔 板为了尽可能地减小蓄电池的体积，正负极板的安装就要求尽可能地靠近，为避免由此引起的极板接触短路，在相邻的正、负极板之间插人多孔性、耐腐蚀的绝缘板称为隔板。隔板应尽可能不妨碍正、负极板之间的电解液中的离子运动又能防止正、负极板相接触造成短路。 (3)、电解液铅蓄电池电解液是用纯硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成的，浓硫酸的密度为1.84。水的密度为1，按一定的体积比或重量比配制成密度为1 .241 .28(T278K时)之间的电解液.,2018/10/29,摩托车结构与设计,10,(4)、壳 体壳体包括电池槽和电池盖，它们都是用耐酸性能好的硬橡胶或硬塑料制成
7、，其中有透明的和不透明的两种，槽和盖之间用合成材脂胶粘剂粘结。盖上设有加液孔，并有气体排出的通气孔。 3、 蓄电池的型号规格蓄电池的外壳上都标有型号和规格。目前国产摩托车用蓄电池有3种类型：(1)普通蓄电池，如3M 12；(2)干荷蓄电池，如3 MA 4，(3)全密封蓄电池，如3 MF 4。 国产摩托车蓄电池型号的含义举例：,2018/10/29,摩托车结构与设计,11,4、蓄电池的工作原理铅蓄电池是通过化学反应，实现化学能与电能之间能量有转化，这种化学反应是可逆的，把电能输入转变成化学能贮存的过程称充电，把化学能转变成电能输出的过程称为放电。 （1）、放电过程,2018/10/29,摩托车结
8、构与设计,12,放电过程是一种把化学能转变成电能的化学反应过程。化学知识告诉我们：硫酸在水溶液中生成H+(氢离子)和SO42- (硫酸根离子)。在正极板上H+与活性物质PbO2反应生成H20(水)。其正极板上的化学反应可以用下式表示：四价的铅离子沉附在正极板上，使正极板因缺少大量电子而带正电荷。这一反应消耗硫酸生成水，使电解浓密度下降。负极板附近的电解液中的SO42-与负极板上的活性物质Pb4+反应生成PbS04(硫酸铅)，而在负极板上留下两个电子2e。,2018/10/29,摩托车结构与设计,13,若将外电路接通，电子e从负极板上通过外电路流向正极板。 （2）、充电过程放电完毕的蓄电池，其正
9、、负极板上都附着一层PbS04 ，电解液中的H2SO4含量减少，相对密度很低，蓄电池应进行充电。充电时蓄电池的两极板接通直流电源，直流电源的端电压高于蓄电池的电动势，于是电流I以放电电流相反的方向通过蓄电池，由于电流的作用，电解液中不光含有H2SO4生成的H+和SO42- ，而且含有水电解后生成的H+和O2-。,2018/10/29,摩托车结构与设计,14,2018/10/29,摩托车结构与设计,15,5、充电时的注意事项 (1)充电时蓄电池的正极和负极分别与充电机的正极和负极连接； (2)充电时应取下蓄电池的加液孔盖，使充电时单体电池内的氢气和氧气顺利排出； (3)由于氢气和氧气遇到火花会引
10、起爆炸，所以充电时应严禁烟火； (4)在充电过程中，当电解液温度超过450C时，应适当减小充电电流，以防止电解液温度过高； (5)充电过程应连续进行，不要长时间的中断； (6)充电结束后，应测定电解液比重，比重偏低时，应补加比重较高的电解液；比重偏高时，应补加蒸馏水。,2018/10/29,摩托车结构与设计,16,6、蓄电池的保养通常规定在摩托车初驶1000km和每行驶3000km时对蓄电池进行检查和保养。 (1)检查排气管是否通畅，如不通畅，应清洗污物。 (2)检查电池盖与电池槽之间是否密封良好，并清除表面污物。 (3)检测电解液的比重。 (4)检查电解液液面的高度。在正常情况下，液面高度下
11、降是由于电解液中的水的挥发造成的，所以应经常补加蒸馏水。 (5)蓄电池长期不用时，会因自行放电而充电不足，对此应每月进行一次补充充电。,2018/10/29,摩托车结构与设计,17,二、发电机,发电机是将机械能转变成电能的装置。当发动机转速达到一定时，发电机发出电能，供用电设备用电，并将剩余的电能，经调节器向蓄电池充电，将电能转变成化学能贮存起来。摩托车用发电机形式有：飞轮磁电机、磁钢转子式交流发电机和三相交流发电机等。 1、飞轮磁电机摩托车用飞轮磁电机是一种最简单的永磁式交流发电机， 如图所示。从结构上来看，飞轮磁电机由转子和定子组成，其中又分转子在定子外侧回转的为外转子式、转子在定子内侧回
12、转的为内转子式两种。,2018/10/29,摩托车结构与设计,18,（1）转子飞轮式磁电机转子的结构基本相同，都是由盆形外壳、永久磁铁和中心接头组成；外壳用钢板冲压成盆形，内腔均布安装有四块或六块或更多的永久磁铁，并用不导磁的材料制成的螺钉或用树脂胶固牢飞轮加装永久磁铁后质量较大，随发动机转动时，既起到形成旋转磁场的作用，又起到贮存和释放发动机机械能而平稳转速的作用。,2018/10/29,摩托车结构与设计,19,（2）定子根据点火方式的不同，飞轮磁电机定子分为有触点磁电机定子和无触点磁电机定子。有触点磁电机定子主要由铝制底板和固定在底板上的电枢铁芯及电枢绕组和断电器组成，定子底板上有两个或三
13、个均布的弧形腰子槽，用螺钉穿过此槽将底板固定在曲轴箱的右侧，松开螺钉后底板可以在弧形腰子槽范围内转动一定角度，从而改变底板与发动机曲轴的相对位置，改变断电器触点闭合时刻，以调整点火提前角。定子铁芯都是用硅钢片叠成的，片与片之间绝缘且无间隙，否则产生涡流，导致线圈在工作过程中生热。无触点磁电机定子与有触点磁电机定子的主要区别是：定子底扳上不装断电器，用在二冲程汽油机上的磁电机定子上一般装有触发线圈。用在四冲程发动机上的磁电机，其信号线圈放在磁电机转子的外部，装在曲轴箱上。,2018/10/29,摩托车结构与设计,20,（3）磁电机的工作原理发动机起动后，内装永久磁铁的飞轮随曲轴旋转并形成旋转磁场
14、，使穿过线圈的磁通量发生周期性变化，从而在感应线圈上产生交变感应电动势。,磁电机具有体积小、重量轻、易设计电子点火电路等特点，被越来越多的中、小排量摩托车所采用。,2018/10/29,摩托车结构与设计,21,2、磁钢转子式交流发电机,磁钢转子式交流发电机如图所示。由定子、转子、带断电器的端盖和整流器组成。均属于多极转子式磁电机，这种磁电机发出的交流电的波形近似于正弦波。,2018/10/29,摩托车结构与设计,22,（1）转子转子是磁场部分，用永久磁铁制造(高磁场强度的磁性材料)。 （2）定子定子由铁芯和定子绕组组成，定子铁芯由很多冲有内孔的硅钢片相互绝缘地叠在一起，孔内冲有12个法线槽。内
15、侧均布安装了串连在一起的六个线圈组成的电枢绕组2每两槽安一个线圈。绕组的首端和末端分别与发电机的两个接线柱连接，作为单相交流输出，定子固定在曲轴箱的右半部，与曲轴同轴线。,2018/10/29,摩托车结构与设计,23,2018/10/29,摩托车结构与设计,24,3、起动/发电机为了使结构简单，有些摩托车采用兼有起动和发电两种功能的起动/发电机。起动/发电机的结构特点是将起动电机用的串激磁绕组接到并激的直流发电机上，使起动机和发电机共用电机的转子、整流子和电刷等部件，起动时作为串激电机用，起动后作为并激的发电机工作。,2018/10/29,摩托车结构与设计,25,4、三相交流发电机摩托车用交流
16、发电机，多采用同步交流发电机。同步交流发电机产生的电压频率和转速间的关系是恒定的，这种恒定关系取决于发电机转子的极数。各国生产的交流发电机都大同小异，主要由定子、转子、滑环、电刷、整流二极管、前后端盖以及风扇等组成。有的还将调节器装在发电机上。,2018/10/29,摩托车结构与设计,26,（1）转子交流发电机的转子是发电机的磁场部分，它主要由两块爪极、一个激磁绕组、两个滑环和一个转子轴等组成，如图33所示。,2018/10/29,摩托车结构与设计,27,（2）定子定子又称电枢，由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯由相互绝缘，内圆冲有若干个缺口，(一般为36个)的硅钢片叠成，叠在一起后形成若干个
17、定子槽。定子槽内安放有三相定子绕组。,2018/10/29,摩托车结构与设计,28,（3）整流器三相交流发电机整流器，由6只硅二极管接成三相桥式全波整流电路(图3-6)，且采用负极搭铁。,2018/10/29,摩托车结构与设计,29,（4）三相交流发电机的工作原理 1）发电原理交流发电机转子的激磁绕组由发电机(发电机以中高速运转时)或蓄电池经电刷和滑环供给一个较小的直流电，使之产生磁场，转子旋转而形成旋转磁场。使通过定子绕组内的磁场发生变化，使在各绕组中产生方向和大小都变化的交流电动势。 2）整流充电原理三相交流发电机定子(电枢)上有三相绕组，转子上有一个激磁绕组。激磁绕组中有电流通过时产生磁场，转子转动时磁场旋转，定子电枢上的三相绕组中都感生交流电，相位差 1200电角度。,
