汽车电器设备原理与检修一体化教程.ppt

主 编 杨洪庆 陈 晓副主编 马金刚 杨进峰 马书红机械工业出版社,汽车电器设备原理与维修理实一体化教材,教学目标（1）汽车电器的作用及基本组成；（2）汽车电器系统的特点；（3）汽车电路检测常用工具的使用。能力要求（1）掌握汽车电器系统检测的基本流程；（2）学会用试灯和跨接线诊断汽车电路故障的方法；（3）学会用万用表诊断汽车电路故障的方法。,项目一 汽车电器检修基础,目标及要求,随着汽车技术和电子技术的发展，汽车电子技术也得到了迅速发展，它已成为一个国家汽车工业发展水平的标志。汽车电器维修已经成为汽车维修的关键岗位。汽车电路维修不仅要掌握汽车电器专业知识，还要熟练掌握检测工具的使用。本项目主要介绍汽车电器的基本组成、特点以及电路检测常用工具的使用方法，设置两个学习任务,任务一 汽车电器组成及特点,一、任务描述,学生：从事汽车电器维修工作，首先应从什么方面做起？,老师：要想成为一名合格汽车电器维修人员，首先应掌握汽车电器的基础知识,（一）汽车电器主要组成部分 图1-1 汽车电器基本组成1-蓄电池 2-起动机 3-电动座椅 4-安全气囊 5-组合仪表 6-电动车窗 7-电动后视镜 8-发电机 9-空调压缩机 10-前照灯,二、相关知识及技能,包括蓄电池、发电机。其中发电机为主电源，发电机正常工作时，由发电机向全车用电设备供电，同时给蓄电池充电。发电机的输出电压是由调节器保持恒定的。,1电源系统,蓄电池,发电机,发电机,（1）起动系统（2）点火系统（3）照明系统（4）信号系统（5）仪表系统（6）安全舒适系统（7）电子控制系统,2用电设备,电路开关、保险装置、中央接线盒、插接器及导线,3配电装置,1低压汽车电器设备的额定电压常用有12V、24V两种。汽油车多采用12V电源电压，而柴油车多采用24V电源电压。2.直流从蓄电池的充电角度来看是用直流电，所以汽车电源必须是直流电。3.单线制从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替，这种连接方式称为单线制。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修，因此现代汽车电器设备广泛采用单线制。4.负极搭铁将蓄电池的负极与车架相连接，俗称“搭铁”。若将蓄电池的负极与车架相连，称为“负极搭铁”。目前汽车电器设备基本都采用“负极搭铁”。,（二）汽车电器系统的特点,任务二 汽车电路检测工具使用,一、任务描述,学生：汽车电器维修用的工具有哪些？,老师：汽车电器元件及电路检测常用工具有：试灯、万用表、故障诊断仪等。,测试灯是由一个12W的灯泡（或双发光二极管）和引线组成的，用于线路短路、断路的检测。类型按结构原理不同有普通式和有源式两种，如图1-2所示。,二、相关知识及技能,（一）试灯及跨接线的使用1测试灯原理,a）普通测试灯 b）有源测试灯,图1-2 测试灯,（1）试灯法查找短路位置（2）用自备电源试灯检查开关导通性（3）试灯法查找断路位置（4）跨接线的使用,2具体应用,图1-3 用试灯查找短路位置 1-试灯 2-保险丝 3-开关 4-前照灯,图1-4 检查开关导通性1-自备电源测试灯 2-开关,如图1-5 用试灯查找断路位置,如图1-6 用跨接线查找断路位置,目前用于诊断和检测发动机电路故障的数字万用表类型很多，但功能基本相同。（1）交、直流电压测量（2）直流电流测量（3）电阻测量（4）二级管测量（5）电路通断测量（6）汽车闭合角测量（7）发动机转速测量（8）温度测量（9）数据保持（HOLD）,（二）万用表的使用与应用,1.功能介绍,（1）电路熔断器的检查（2）起动继电器的检查,2.万用表应用,图1-17 熔断器检查,图1-18 起动继电器检查,（1）用电流挡检测时，要测量的电流大小如果不清楚，为了万用表的安全，应先用最大的量程来测量，然后再逐渐减小量程来精确测量。（2）禁止用电阻档测量电流或电压（特别是交流 220V 电压）或带电测量电阻，否则容易损坏万用表。（3）万用表测量二极管时，万用表显示二极管的正向导通电压，单位是 mV。通常好的硅二极管正向导通电压应为 500mV800mV，好的锗二极管正向导通电压应为 200mV300mV。（4）测量发动机闭合角时，应注意屏幕显示的数值。4 缸机闭合角为 0 90.0；6 缸机闭合角为 0 60.0；8 缸机闭合角为 0 45.0。（5）用万用表测量时，注意不要将表笔连接线靠近发动机旋转件，以防发生事故。,3.万用表检测电路时注意事项,1查询控制单元版本号2查询故障代码 3执行元件诊断4系统基本调整5清除故障代码,（三）故障诊断仪的使用,教学目标（1）蓄电池的组成及结构原理；（2）蓄电池的工作特性；（3）蓄电池的性能检测内容和方法。能力要求（1）掌握蓄电池的结构原理及工作特性；（2）学会用各种工具检测蓄电池性能的方法；（3）学会用充电机给蓄电池充电的方法。,项目二 蓄电池结构原理及性能检测,目标及要求,蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及环境温度范围大的优点。车用蓄电池具有存储电能、协助发电机供电等功能，本项目主要学习蓄电池结构原理、工作特性、蓄电池性能检查等，设置两个学习任务。,项目概述,任务一 蓄电池结构原理与特性,一、任务描述,学生：有关蓄电池原理应掌握哪些知识？,老师：应掌握蓄电池的结构组成、工作原理及工作特性。,汽车上使用的蓄电池有两大类：即铅酸蓄电池和镍碱蓄电池。铅酸蓄电池又分为普通蓄电池、免维护蓄电池、干荷蓄电池及胶体蓄电池；镍碱蓄电池有铁镍蓄电池及镉镍蓄电池。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。,二、相关知识及技能,（一）蓄电池作用及结构组成,1蓄电池的分类,图2-1 常见型号的蓄电池,（1）起动发动机时，给起动机提供强大的起动电流，同时给点火系、燃油喷射系统及发动机其他用电设备供电。（2）当发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。（3）当发电机不发电或发电不足时，向用电设备供电。（4）当发动机不工作时，向时钟、车上的电控单元、电子音响系统及防盗报警系统等提供常电源。（5）在发电机转速和负荷变化较大时，电路中会产生瞬间的高电压，这时蓄电池相当于一个大电容，它能吸收瞬间的过电压，将一部分电能转变为化学能储存起来，使汽车电源电压相对稳定，保护汽车电子元件不被损坏。,2蓄电池的作用,蓄电池一般由极板、隔板、电解液、壳体、联条等组成。,3蓄电池结构组成,图2-2 蓄电池的结构组成,图2-3 极板的结构,图2-4 单格蓄电池极板组1-组装完的极板组 2-负极板 3-隔板 4-正极板 5-联条,图2-5 蓄电池的壳体,a）外露连接,b）内部连接,图2-6 蓄电池的联条,（1）国家标准蓄电池汽车用铅蓄电池的型号都是按照一定标准来命名的，在国内市场上使用的蓄电池型号主要是按照国家标准以及日本标准、德国标准和美国标准等命名的。（2）日本JIS标准蓄电池（3）德国DIN标准蓄电池（4）美国BCI标准蓄电池,4蓄电池型号,图2-7 蓄电池的型号,（二）蓄电池工作原理及特性,1蓄电池工作原理,图2-8 蓄电池的放电过程,图2-9 蓄电池的充电过程,（1）静止电动势和内阻在静止状态下（是指不充电不放电的情况），蓄电池正、负极板的电位差（即开路电压）称为蓄电池的静止电动势E0，其大小取决于电解液的相对密度和温度。（2）放电特性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Uf、电动势E和电解液相对密度r15随时间而变化的规律。（3）充电特性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、电动势E和电解液相对密度15随时间变化的规律。,2蓄电池工作特性,图2-10 蓄电池的放电特性If.放电电流 Uf.放电端电压 E.电动势 E0.静止电动势 R0.内阻 t.放电时间 E.电位差 15.电解液在15时的相对密度,图2-11 蓄电池的充电特性曲线Ic-充电电流；Uc-充电端电压；E-电动势；E0-静止电动势；R0-内阻；t-充电时间；E-电位差；15-电解液在15时的相对密度,蓄电池的容量是指在放电容许的范围内蓄电池输出的电量，它标志蓄电池对外供电的能力。（1）额定容量C20 根据国家标准GB/T5008.12005起动用铅酸蓄电池技术条件中规定，额定容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25，以20h的放电率放电至单格电压降到1.75V（12V蓄电池端电压下降至10.500.05V）时所输出的电量。（2）起动容量起动容量表示蓄电池接起动机时的供电能力，有常温和低温两种起动容量。,（三）蓄电池的容量,1蓄电池容量,影响蓄电池容量的因素主要有：放电电流、电解液温度、电解液相对密度和极板构造等。（1）放电电流（2）电解液的温度（3）电解液的相对密度（4）极板的构造,2影响因素,a）放电电流,b）电解液温,c）电解液相对密度,图2-12 不同因素对蓄电池容量的影响,干荷蓄电池的外观与普通蓄电池的内部零件结构及使用效果基本相同，如图2-13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。普通蓄电池在开始使用之前，必须进行60-70h初充电，甚至还需要更长时间的充、放电循环；而对干荷电蓄电池，由于其负极板的制造工艺不同，故初次使用时，只需按规定加足电解液，浸泡2-3h后即可装车使用，不需要进行长时间的初充电，因而使用更方便。,（四）改进型铅酸蓄电池,1干荷蓄电池,图2-13 干荷蓄电池的外观,电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。胶体电池的外形如图2-14所示，其性能与普通铅酸电池相比，具有放电曲线平直、拐点高、比能量、循环寿命好、耐过放电，且可以长期不充足电又进行放电、高低温性能也好。缺点是胶体电池存在热失控现象。,2胶体蓄电池,图2-14 胶体电池的外形,免维护蓄电池也称MF蓄电池，是目前汽车上广泛使用的蓄电池，它的外形及结构组成如图2-15所示。主要由正负极板、隔板及安全阀等组成，其极板具有很强的抗过充电能力，同时具有内阻小、低温起动性能好、电量储存时间长、使用寿命长等特点，因而在整个使用期间不需添加蒸馏水，在充电系正常情况下，不需从拆下进行补充充电。,3免维护蓄电池,图2-15 免维护蓄电池1-负极板 2-隔板 3-正极板 4-接线柱 5-密封胶 6-安全阀,（1）初充电（2）补充充电（3）锻炼循环充电（4）去硫化充电（5）预防硫化（6）均衡充电,（五）蓄电池的充电,1蓄电池的充电类型,2蓄电池充电方式,a）连接示意图 b）定压充电特性曲线图2-16 定压充电,a）连接示意图 b）定压充电特性曲线图2-17 定流充电,图2-18 快速脉冲充电,1）充电室要安装通风和防火设备，在充电过程中，严禁烟火，以免发生事故。2）充电过程中，要及时检查记录各单格电池电解液密度和端电压。在充电初期和中期，每2h检查记录次即可，接近充电终了时，每1h检查记录一次。3）在充电过程中，观察各单格电池的端电压和电解液密度，若有异常，应停止充电。4）在充电过程中，必须随时测量各单格电池的温度，以免温度过高影响蓄电池的性能。当电解液温度上升到40时，应立即将充电电流减半，减小充电电流后，如果电解液温度仍继续升高，应该停止充电，待温度降低到35以下时，再继续充电。5）初充电作业应连续进行，不可长时间间断。6）充电时，应旋开出气孔盖，使产生的气体能顺利逸出。7）就车充电时，一定要将蓄电池负极断开，否则会将电控系统的电器元件损坏。8）如果蓄电池长时间未在行车中使用，如库存车蓄电池等，必须以小电流进行充电。9）对过度放电的蓄电池进行充电时，不可采用快速充电方法充电。,3蓄电池拆装与充电（1）注意事项,1）将蓄电池从车上拆下，2）正确连接充电机和蓄电池，如图2-22所示。3）将充电机上的电压调节旋钮调至最小位置；4）打开充电机上的电源开关，调节电压旋钮，观察电流表读数，直到电流表读数指示出所确定的电流值为止（按照充电规范，确定充电电流大小）；5）通过加液孔观察蓄电池的内部情况，用万用表测量蓄电池两端的电压，当有充足电的特征时，应立即停止充电。6）将蓄电池安装到车上。,（2）从车上拆下蓄电池后充电,1）首先将车上的重要信息记录下来，再将蓄电池的负极断开。2）将充电机与蓄电池极柱进行连接，如图所示。3）注意观察蓄电池的端电压、电解液密度及电解液温度，若出现异常，应停止充电。,（3）就车蓄电池的充电,任务二 蓄电池性能检测与维护,一、任务描述,学生：如何判断蓄电池好坏？,老师：通过对蓄电池的性能参数检查，就能断定其好坏。,极板硫化是指在极板上生成的一层白色的颗粒状的硫酸铅物质，在正常的充电时不能转化为二氧化铅和海绵状纯铅，这种现象称为硫酸铅硬化，简称硫化。硫化的蓄电池不能正常进行充放电反应，且容量降低、内阻增大，在起动汽车时，端电压下降多，使起动机运转无力。所以，应注意蓄电池的日常维护，预防极板硫化。要经常保持工程车辆充电系统的正常工作，若发现发电机和调节器出现故障应予以及时排除；保证电解液的液面高度不能过低，在日常维护中应及时添加补足；不要将半放电的蓄电池长期搁置，尤其要注意给蓄电池定期补充充电，使之保持完全充电状态；不要让蓄电池过度放电，每次接通起动机时间不应超过5s，避免低温大电流放电。,二、相关知识及技能,（一）蓄电池常见故障,1极板硫化,一般情况下，维护良好、充足电的蓄电池在2030的环境中，开路搁置28天，其容量损失不应超过20%。超过上述数值,则属于自放电过大。自放电过大的主要原因：上盖不清洁；电解液不纯；蓄电池离热源过近,负极海棉状铅溶解加快,析氢量增加，导致负极板自放电加剧。蓄电池自放电过大的预防：坚持日常维护，保持蓄电池表面清洁干燥；加液孔螺塞通气孔畅通，拧紧加液孔螺塞，防止灰尘及脏物进入壳内；使用按国家标准的规定配制的电解液,切不可随意添加矿泉水或自来水；充电电流大小应适宜，防止充电电流过大，导致极板活性物质脱落；蓄电池离热源过近应有隔热措施；暂不用的新蓄电池不要灌注电解液；对已灌电解液待用的蓄电池应定期补充电，以免降低其容量缩短寿命。,2自行放电,隔板损坏或活性物质沉积过多都会造成极板短路。极板短路充电时，电解液温度会迅速升高，而蓄电池端电压和相对密度回升相对缓慢，且充电末期气泡很少，用蓄电池放电测试仪测量端电压时，电压很低并且会迅速下降为零。导致蓄电池内部短路的主要原因：极板活性物质或其他导电物落入蓄电池内或两极板间使其发生短路。,3极板短路,（1）对于有加液口的蓄电池，可以用玻璃管进行测量，如图2-24所示。标准值为1015 mm，如果液面过低，一般情况下加入蒸馏水即可。（2）对于透明壳体的蓄电池，可以观察到蓄电池内电解液液面与上、下刻线的关系，如图2-25所示。标准值应在上、下刻线之间。若液面过低，一般情况下可以直接加入蒸馏水。,（二）蓄电池性能检测,1检查蓄电池电解液液面高度,图2-24 用玻璃管检查1-加液孔 2-玻璃管 3-外壳 4-防护板 5-极板组,2-25 液面高度指示线,（1）用吸管式密度计检测电解液密度（2）用综合测试仪对电解液密度进行测试（3）观察内置比重计指示的电量,2检查蓄电池充电状态,图2-26 密度计及测量密度的方法 a）密度计的构造 b）测量电解液密度的方法 1-橡皮球 2-浮子 3-外管 4-吸管,图 2-27 综合测试仪检测电解液密度,蓄电池极柱电压降就是测量蓄电池正负极柱和电缆线连接夹之间的电压差，判断连接处是否存在接触不良，如图2-29所示。用电压表测量起动机起动时电极柱和电缆之间的电压差，如果这个电压降超过0.1V，说明电极连接处存在额外的高电阻。,3检查蓄电池极柱电压降,图2-29 蓄电池极柱电压降检测,蓄电池电解液密度与电压（有负荷时）结合起来，可以清楚地反映蓄电池充电的情况。一般用万用表测试发动机起动瞬时的蓄电池端电压大小，来判断蓄电池性能。线路连接如图2-30所示，方法是：起动发动机的同时，读取蓄电池电压值，如果低于9V（12V的蓄电池）时，且电解液密度为放电状态，应对蓄电池进行补充充电。,4检查蓄电池开路电压,图2-30 起动状态下端电压1-蓄电池 2-万用表 3-发电机 4-仪表盘 5-点火开关,（1）用高率放电计来测量蓄电池电压（2）用万用表测量蓄电池的端电压（3）专用检测仪检测,图2-31 高率放电计测量蓄电池的放电程度,图2-32 测量蓄电池的端电压,图2-33 蓄电池专用检测工具,将万用表连接到蓄电池两端，启动发动机，并读取蓄电池端电压。测量结果可参照表2-6给出的不同温度下的蓄电池最低启动端电压，对比分析被测蓄电池技术性能如何。检测过程中由于大电流流过蓄电池，其内阻压降较大。如果蓄电池正常，电压只降到最低电压。最低电压值根据蓄电池容量、内阻和冷态检测电流的不同而不同。根据冷态检测电流即可了解在寒冷季节蓄电池的输出功率。,5蓄电池低温输出能力检测,当一个蓄电池不能通过容量的负载检测时，用3分钟充电检测可以判断蓄电池是否存在硫化现象。硫化是蓄电池使用时间较长，极板活性退化的现象。3分钟充电检测的方法是：（1）拆下蓄电池负极电缆，使蓄电池和汽车电器系统电路分开。（2）把蓄电池与充电机相连，连接时要注意正负极的连接。（3）保持充电机40A的充电强度3分钟，然后检查连接到蓄电池上的电压表的读数。（4）如果电压读数低于15.5V，说明该蓄电池没有被硫化；如果读数在15.5V以上，说明该蓄电池已经硫化。,6蓄电池3分钟充电检测,（1）在车上每次起动发动机不能超过5秒钟，两次起动间隔15秒以上；（2）经常检查蓄电池在车上安装是否牢靠，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，并及时清除；（3）经常检查蓄电池盖表面是否清洁，及时清除盖上的灰尘、电解液等脏物；（4）保持蓄电池盖上的气孔畅通。蓄电池在充电时会产生大量气泡若通气孔被堵塞使气体不能逸出当压力增大到一定的程度后就会造成蓄电池壳体炸裂。（5）定期检查电解液的液面高度，液面一般应高出极板1015mm，一般情况下，当液面低时，应补加蒸馏水；（6）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；（7）经常检查蓄电池的放电程度，超过规定时立即进行补充充电；检查蓄电池的电量时，不可用短路的方法，这样会对蓄电池造成损害。（8）冬季要加强蓄电池的充电检查，以防电解液结冰。（9）当需要用两块蓄电池串联使用时蓄电池的容量最好相等。（10）普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水。,（1）电解液初次加注（2）蓄电池的补液（3）电解液密度的调制（4）蓄电池极桩维护（5）注意蓄电池警示图标,2蓄电池维护作业内容,图2-34 铅酸蓄电池警示图标,1）用起动电源跨接起动时，跨接电压不能超过16V，以防损坏发动机电控系统。2）如果跨接起动困难，起动发动机，将发动机转速提高到2000转，再次尝试起动。3）跨接线的连接方法，将一个12V的备用蓄电池和原来的蓄电池正极与正极、负极与负极相连，如图2-35所示。,3.蓄电池的跨接（1）蓄电池的跨接方法,图2-35 与备用蓄电池的连接方法,1）测量抛锚汽车的蓄电池端电压，如果电压表读数大约等于10.55V，则说明蓄电池内部一格已被短路，此时不能进行跨接起动，因为这一格短路相当于给支援车上的升压蓄电池加了一个额外的负载，这是十分危险的。2）如果电压表的读数为0.55V，则说明蓄电池内部有一格已经开路。当跨接电缆拆下后。抛锚汽车的交流发电机供给汽车的电压可能高达30V以上。在电源系统中使用一个开路的蓄电池对于交流发电机本身的使用影响不大，可是它的输出电压此时将作为整个电气系统的参考电压，这个高电压可能击穿和损坏汽车电子控制系统的控制电脑。,（2）失效蓄电池不能进行跨接起动的原因,1）连接跨接线时，操作人员应戴上护目镜。因等待跨接起动汽车蓄电池的周围可能存在可以引起爆炸的氢气。2）保证两部汽车的手制动都拉上，并且变速器挡位为空挡或停车挡。3）保证两部车身之间没接触。避免车辆起动过程中出现电流经接触的车身流向支援车。4）连接起动电缆前必须关闭起动开关和所有电气附件。5）不能使用支援车作为蓄电池充电机，因为这样会使支援车的交流发电机过载而可能发生损坏。因为这将会使支援车发电机严重过热而造成绕组或轴承早期损坏。6）禁止使用超过16V的电压去跨接起动一辆装备有发动机控制电脑的汽车，过高的电压会损坏汽车的电气部件。7）在抛锚汽车正在起动时不能断开连接电缆，否则支援车上的电气部件可能会被高电压击穿而损坏。,（3）跨接起动时的注意事项,教学目标（1）交流发电机及调节器工作原理；（2）交流发电机及调节器的性能检测；（3）充电电路分析及故障诊断。能力要求（1）能正确将发电机从车上拆下，并能正确将发电机安装到车上。（2）能拆装发电机总成，以及正确对发电机组成零件进行检测。（3）能正确分析充电系统工作电路，并能诊断和排除故障。,项目三 充电系统及控制电路,目标及要求,车用蓄电池虽然具有存储电能的功能，但还得有发电机协助供电，现代汽车均采用交流发电机，本项目主要学习交流发电机结构、交流发电机电压调节器、充电指示灯控制电路等。本项目设置三个学习任务。,项目概述,任务一 交流发电机及调节器工作原理一、任务描述,学生：什么是交流发电机？应该从哪方面开始学习？,老师：首先应该从交流发电机的结构原理及工作特性开始学习。,汽车充电系统由蓄电池、交流发电机及调节器、点火开关、充电指示灯及线路组成，如图3-1所示。发动机运转时通过皮带驱动发电机转动，发电机应对除起动机外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电，以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。现代汽车常用充电指示灯监控充电系统的工作情况，在发电机正常工作时，充电指示灯熄灭；发电机不工作或输出电压过小（低于蓄电池电压）时，充电指示灯点亮。,二、相关知识及技能,图3-1 汽车充电系的组成1-蓄电池 2-驱动皮带 3-发动机 4-发电机 5-仪表 6-点火开关,（1）型号目前汽车上所用的交流发电机，按调节器是否单独安装可分为两大类：一类是调节器单独安装，称为普通硅整流发电机；另一类是调节器安装在发电机内部，称为整体式硅整流发电机。（2）分类1）交流发电机按总体结构的不同，可分为普通式、整体式、带泵式、无刷式和永磁式等多种型式。2）按磁场绕组搭铁型式不同，交流发电机可分为内搭铁式和外搭铁式两种。内搭铁交流发电机励磁绕组的两端通过电刷分别引至发电机端盖上的接线柱，分别为F和E接线柱，如图3-3a所示；3）按整流板二极管数目不同，分为六管式交流发电机、八管式交流发电机、九管式交流发电机和11管交流发电机，如图3-4所示。,（一）交流发电机构造及原理 1交流发电机型号与类型,图3-3 交流发电机的搭铁形式,a）六管式交流发电机 b）八管式交流发电机,c）九管式交流发电机 d）十一管式交流发电机,图3-4 二极管数目不同的交流发电机,a)内搭铁 b)外搭铁,普通硅整流交流发电机由三相同步交流发电机和6只硅二极管组成的三相桥式全波整流器组成，结构原理如图3-5所示。交流发电机主要组成零件有前后端盖、电刷及电刷架总成、二极管元件板、转子总成、定子总成、风扇及皮带轮等，如图3-6所示。,2交流发电机的构造,图3-5 交流发电机结构原理 1-前轴承 2-定子 3-电刷及电刷架 4-电压调节器 5-后轴承 6-滑环 7-整流二极管 8-转子 9-皮带轮,图3-6 交流发电机零件组成 1-后端盖 2-电刷及电刷架 3-二极管元件板 4-转子总成 5-定子总成 6-前端盖 7-风扇 8-带轮,（1）三相交变电动势的产生汽车用交流发电机的工作原理示意如图3-12所示。当转子旋转时，磁力线和定子绕组之间产生相对运动，在三相定子绕组中产生交流电动势。,3交流发电机的工作原理,图3-12 交流发电机工作原理1-电刷 2-滑环 3-励磁绕组 4-定子绕组 5-整流器 6-正二极管 7-负二极管,（2）整流原理定子绕组中感应出的交流电动势，是通过6个硅二极管组成的三相桥式整流电路改变为直流电的。二极管具有单向导电性。当给二极管加上正向电压（正极电位高于负极电位）时导通，即呈现低电阻电状态；当给二极管加上反向电压（正极电位低于负极电位）时截止，即呈现高电阻状态。利用二极管的这种单向导电特性，就可以把交流电变为直流电。三相桥式整流电路的原理如图3-13所示。,a）电路 b）三相交流电动势 c）整流后的直流输出电压图3-13 三相桥式整流电路及电压波形,有些交流发电机用导线将中性点引出，接线柱标记为“N”，如图3-14所示。中性点通常用来控制各种用途的继电器，如磁场继电器、充电指示灯继电器等。（3）励磁方法在发电机转速较低，发电机电压低于蓄电池电压时，由蓄电池通过电源开关供给磁场电流，进行他激，使电压很快上升。当发电机转速升高，发电机电压超过蓄电池电压时，进行自激，并对外输出。励磁方法是先它激，后自激。,图3-14 有中性点的交流发电机,交流发电机的工作特性包括空载特性、输出特性和外特性。1空载特性当发电机空载时，发电机端电压U与发电机转速率n的函数关系，即U=f（n），称为发电机的空载特性，其曲线如图3-15所示。随着转速的增加，端电压将不断上升。2输出特性当发电机向负载供电时，发电机输出电压保持一定，而输出电流I与发电机转速n之间的函数关系，即If（n），称为发电机的输出特性，其曲线如图3-16所示。3外特性当发电机转速不变时，发电机的端电压U与输出电流I的函数关系，即Uf（I），称为发电机的外特性，如图3-17所示。,（二）交流发电机的工作特性,图3-15 交流发电机的空载特性 图3-16 交流发电机的输出特性,图3-17 交流发电机的外特性,汽车发动机转速变化较大，交流发电机工作时，其转速变化范围也很大，若对发电机不加以调节，其端电压将随发动机转速的变化而变化，会引起用电设备故障。因此，发电机必须要有一个自动的电压调节装置。交流发电机电压调节器的作用就是当发动机转速变化时，自动对发电机的电压进行调节，使发电机的电压稳定，以满足车用电器设备的要求。目前汽车采用的电压调节器都为电子式电压调节器，一般分为晶体管电压调节器和集成电路电压调节器两种。,（三）电压调节器的工作原理,当发电机端电压UAB达到规定的调整电压时，UAC正好等于稳压管的反向击穿电压。当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反向击穿电压，DW处于截止状态，T1基极无电流也处于截止状态，T2导通，产生励磁电流，R3既是T2的偏流电阻，也是T1导通是的负载电阻。,1晶体管电压调节器,图3-18 晶体管调节器的基本电路,JFT201型晶体管电压调节器是在基本电路上增加一些元件，其调节特性得到了改善。如图3-19所示，JFT201型晶体管电压调节器中主要组成元件及作用如下：（1)R2、R3、R4组成分压电路，电位器R3是调整调节器的调节电压，使之达规定值。（2)二极管D与励磁绕组并联，用以保护大功率三极管T2。由于并联D后，励磁绕组中会产生很高的自感电势，便自成回路，从而避免击穿T2。（3)C1用来降低T1的开关频率，减小T1的损耗。（4)C2、R5组成正反馈电路，以提高晶体管调节器的灵敏度，使调节电压更加稳定，同时也减少了T2管的过度损耗。（5)在分压器前设置R1，可改善发电机的负载特性。（6）R6、R7、R8为T1、T2的偏置电阻，用以调节T1、T2的工作点。JFT201适用于14V、500W以下的交流发电机。,图3-19 JFT201型晶体管调节器,集成电路电压调节器是通过汽车电源电压变化的检测，利用晶体管的开关特性控制发电机的励磁电流，达到稳定发电机输出电压的目的。按检测电源电压的方式不同，分为发电机电压检测式和蓄电池电压检测式两种。,2集成电路电压调节器,图3-20 发电机电压检测法的电压调节器线路,图3-21 蓄电池电压检测法的电压调节器线路,在发电机电压检测法线路中，如果B点到蓄电池正极之间的电压降较大时，会出现蓄电池充电不足会偏低；在蓄电池电压检测法线路中，如果B点与蓄电池正极之间或S点与蓄电池正极之间断线时，由于不能检测出发电机的端电压，发电机电压将会失控。但若在线路上采取一些措施，如图3-22所示，即为实际的蓄电地电压检测法线路。方法是在调节器的分压器与发电机B之间增加了一个电阻R6和一个二极管VD2，这样当B点与蓄电池正极之间或S点与蓄电池正极之间出现断线时，由于R6的存在，仍然能检测出发电机的端电压UB，使调节器正常工作，可以防止发电机电压过高的现象。,图3-22 实际采用的蓄电地电压检测法线路,当发电机电压低于规定值时，稳压管VD1截止，VTl也截止，VT2在R4的偏置作用下导通，励磁电路接通，发电机电压上升；当发电机电压高于规定值时，稳压管VD1被击穿导通，VT1也导通，则VT2被短路而截止，励磁电路被切断，发电机电压下降。如此反复使发电机电压保持恒定。,3典型集成电路电压调节器,图3-23 JFT151型集成电路电压调节器,电脑控制发电机电压调节是由电脑向磁场提供一个固定频率的电流脉冲，通过改变占空比，得到正确的励磁电流平均值，从而使发电机发出适当的输出电压。电脑控制发电机电压调节电路如图3-24所示。计算机工作时，可使发电机励磁电路间歇性地搭铁，以保持发电机的电压在规定值范围内。,4电脑控制发电机电压调节电路,图3-24 电脑控制发电机电压调节电路1-发电机 2-继电器 3-电控单元（ECU）,任务二 交流发电机及调节器的性能检测一、任务描述,学生：如何对交流发电机定子和转子进行检测？,老师：首先要正确分解发电机，然后再对零件进行检测,二、相关知识及技能（一）发电机的分解与组装,图3-25 发电机拆装分解图1-带轮 2-发电机 3、4、5-支架,以桑塔纳2000交流发电机为例进行拆装，首先用专用扳手固定发电机V形带轮，旋下紧固螺母，将发电机从车上拆下，如图3-25所示。（1）拆下前端盖连接螺栓，分解前端盖、带轮、转子、后端盖、整流调压器。（2）拆下定子绕组端头，从后端盖上取出定子。（3）拆下电刷架，取出电刷总成、二极管、整流子及电容器。（4）拆下带轮固定螺母，取下带轮、半圆键、风扇、轴套，使转子和前端盖分离。,1发电机的分解,（1）按照拆解的相反顺序，进行组装，注意不要漏装各绝缘垫片，注意元件板、“+”柱、“F”柱与壳体之间的绝缘垫圈不能漏装。（2）装复后用万用表电阻档测量“B”接线柱与端盖间电阻应为。测量两散热板之间及绝缘散热板与端盖之间电阻，均应为。若上述电阻较小或者为零，表明漏装了绝缘垫片或套管，应拆开重装。（3）检查发电机前、后端盖上的安装挂脚位置是否符合拆解前作的标记。（4）装上前、后端盖紧固螺栓，并分几次拧紧。注意各螺栓的拧紧切不可一次完成，而应轮流进行，并且不断转动转子，若转子运转受阻或者内部有摩擦，应调整拧紧力矩。（5）装配完毕后，发电机应能运转灵活。（6）按正确方法将发电机安装在车上，并调整好V形带张紧度。,2发电机装复,发电机拆解后，先用布或棉纱蘸适量清洗剂擦洗转子绕组、定子绕组、电刷及其他机件。然后再检测转子、定子的电阻值及绝缘电阻。为了取得较准确的测量数值，建议使用数字万用表测量。最后，要将检测结果记录到表中。,（二）发电机零件检测,（1）转子表面检查（2）磁场绕组短路与断路检查（3）转子绕组搭铁检查（4）转子轴的检查（5）集电环的检查,1转子总成的检查,a）短路、断路检查 b）搭铁检查图3-26 转子绕组检查,图3-27 检测转子轴的径向圆跳动 1-测试仪 2-电枢 3-百分表,（l）定子表面检查（2）定子绕组短路与断路检查（3）定子绕组搭铁检查,2定子总成的检查,a）短路与断路检查 b）搭铁检查图3-28 定子绕组的检查,可以在不解体的情况下，用示波器测试二极管波形，也可进行解体检测。下面介绍用万用表测试整流器二极管方法。（1）用指针万用表测量（2）用数字万用表测量,3整流器二极管的检查,图3-29 指针万用表检测整流板性能1-负整流板 2-正整流板 3-散热片 4-连接螺栓 5-正极管 6-负极管 7-安装孔 8-绝缘垫 9-电枢接柱安装孔,图3-30 桑塔纳2000整流板性能检测,（1）电刷高度的检查。（2）电刷弹簧压力的检测（3）电刷的更换,4电刷组件的检查,图3-31 检查电刷组件,图3-32 电刷弹簧压力的检测,（1）检查轴承轴向和径向间隙均不应大于0.20mm，滚珠、滚道有无斑点；（2）使发动机怠速运转，通过听诊器或起子诊断轴承转动时有无异响，如图3-33所示；（3）检查发电机前后端盖、皮带轮等是否有裂损、变形，绝缘垫是否完好。（4）V形带槽内不能有毛刺，以免损伤V形带。V形带轴孔与轴的配合过盈量为0.010.04mm，若配合松旷时，应加工修复。,5其他零件检查,图3-33 用听诊器或起子检查轴承异响,对晶体管电压调节器进行检查前，应先了解调节器的电路搭铁类型，再确定相应的测试方法。（1）内搭铁式晶体管电压调节器（2）外搭铁式晶体管电压调节器,（三）电压调节器的检测1晶体管电压调节器的检查,a）内搭铁电压调节器 b）外搭铁电压调节器图3-34 晶体管电压调节器检测,在检查集成电路电压调节器时，应首先分清集成电路电压调节器引线的根数以及接线方法，以防将电源极性接错。集成电路调节器常见引线有三根和四根两种，其线路连接如图3-35所示。三根引线连接方法如图3-35a所示。首先逐渐增加直流电源电压，该直流电压值由电压表V2指示。当V2指示值小于调节器调节电压值时，V1电压表上的电压值应在0.61V的范围内；当V2指示值大于调节器调节电压值时，V1表上的电压值应为V2的值。四引线电压调节器线路连接如图3-35b所示，测试方法同上。V2读数小于调节电压值时，V1读数为061V；V2读数大于调节电压值时，V1读数与V2相同。,2集成电路电压调节器的检查,a）三根引线电压调节器 b）四根引线电压调节器图3-35 晶体管电压调节器检测,（1）电压调节器短路检测电压调节器短路检测也称全励磁测试，即用蓄电池给发电机内的转子磁场绕组供电，使磁场线圈处于满励磁状态，进一步判断电压调节器是否失效。以桑塔纳2000发电机调节器检测为例，如图3-36所示。如果发动机转速高于怠速，充电指示灯仍不熄灭时，可通过短路检测判断电压调节器是否正常。,a）右视图 b）主视图图3-36 IC调节器与电刷组件1-IC调节器 2-电刷架 3-负电刷 4-正电刷,图3-37 电压调节器短路检查,（2）调节器调节电压检测即使用可调直流稳压电源和试灯试验其性能。接线方法如图3-38所示。（3）调节器管压降的检测调节器的管压降的检测电路如图3-39所示。,图3-38 检查调节器和工作状态,图3-39 检查调节器管压降,即检测发电机发电能力，接线方法如图9-28所示。试验时应先用蓄电池对发电机进行励磁，其方法是当发电机转速提高时，闭合一下开关S1，然后再打开。将发电机转速逐渐提高，当电压表的读数达到12.414.V时，发电机的转速应不大于1050rmin，如读数不符合要求，说明调节器或发电机有故障。,（四）发电机整机性能检测1.发电机空载试验,图3-40 发电机空载试验 1-可调速电机 2-发电机 3-可变电阻,（1）把点火开关转到“OFF”位置，拆下蓄电池的负极电缆。（2）从发电机的“B”端子拆下输出线，在“B”端子和已拆下的输出线之间串联一个0 100 A 的测试用直流电流表。（3）把一个电压表接到端子“B”和地之间。（4）连接蓄电池的负极电缆，如图3-41所示。（5）检查电压表的读数是否为蓄电池电压12V。若电压为0V，则认为发电机“B端子与蓄电池（）极间的接线脱开或易熔丝烧断。（6）将照明开关置于“ON”位置使前灯点亮后，起动发动机。（7）把前照灯调到远光束位置，取暖器送风机开关调到大风量位置，然后将发动机转速升高到2500 rmin，观察该电流表上的最大输出电流值。极限值应为额定输出电流的70。桑塔纳2000发电机的额