汽车电器设备与维修教案.docx

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汽车电器设备与维修教案

汽车电器设备与维修

模块一电源系

绪论

一．汽车电器设备的组成

1．蓄电池——将化学能转变成电能的装置

2.发电机——将机械能转变成电能的装置

3.起动机——起动发动机

4.点火系——点燃进入发动机燃烧室的混合气

5.仪表，照明及信号

6.辅助装置

二．汽车电器设备的特点

1．低压电

2．直流电

3．单线，并联制

4．各设备前均装有保险装置

三．汽车电器设备的作用

1．保证可靠而准时点燃进入发动机汽缸的混合汽。

2．保证汽车在不同气候和地理条件下，可靠起动。

3．保证在各种气候条件和错综复杂的公路`交通运输中，

信号装置的正常工作及夜间行驶时的道路照明等。

项目一蓄电池结构认识

一．铅蓄电池的用途

1．起动时，向起动机提供电流。

（200——600）A

2．怠速时，向用电设备供电。

3．发电机超载时，协助发电机供电。

4．当发电机电压高于蓄电池电动势时，进行充电。

二．铅蓄电池的构造

1.极板与极板组

正极板---二氧化铅（PbO2），棕红色，（3---14）片

负极板---纯铅（Pb），浅灰色，（4---15）片

解释极板片数的多少与容量的关系：

Q=正极板片数×15

2.隔板

木隔板有槽面应对准正极板

隔板的要求：

绝缘、疏通

3.电解液

电解质硫酸的水溶液（H2SO4）----将1.83的H2SO4进行稀释至1.26—1.28

4.壳体

要求：

耐酸、耐震、密封性好。

介绍极板组的连接，单格电池的形成、电压、电动势、容量等基本参数。

三、铅蓄电池工作原理

工作原理：

PbO2+Pb+2H2SO4=PbSO4+PbSO4+2HO2

在整个充放电过程中，正极板反应是负极板反应的1.67倍。

在充电过程中，比重逐渐上升，水逐渐下降

在放电过程中，比重逐渐下降，水逐渐上升

极化现象——在充放电过程中，极板表面进行的是电化学反应过程；在溶液中进行的是离子传递过程；在这两个过程中有“迟缓性”（既最慢步骤），影响整个反应的速度，也影响到电极电位的变化，即产生了极化现象。

极化现象有：

欧姆极化，浓差极化，电化学极化

项目二蓄电池技术状况的检测与使用

一、放电特性

（1）放电电流If——长时间恒温小电流放电。

（2）比重——从（1.27——1.11）直线下降。

（3）放电电压Uf——分三个阶段不断下降。

终止电压——以20小时放电率连续放电到每单格电池电压为1.75V。

判断放电是否放完：

1．Uf下降到终止电压。

2．下降到最小允许值（1.11）

二、充电特性

（1）充电电流Ic——以恒定电流进行充电。

（2）比重——以直线上升从（1.11——1.27），且保持2小时不变。

（3）充电电压Uf——开始时从（1.95——2.1）V；然后缓慢上升到（2.3——2.4）V；并

产生,气泡接着急剧上升到2.7V

判断充足电否：

1．Uc上升到最大值（2.7V），且保持二小时不变。

2.上升到最大值（1.27），且保持二小时不变。

3.出现大量气泡。

三、容量

在放电允许的范围内，蓄电池输出的电量称为容量。

用Q表示。

Q=If*t（安培*小时）

1．额定容量Qe

新的充满电的蓄电池，在平均温度为30度，以20小时放电率连续放电到每单格电池电压为1.75V时所输出的电量。

2．起动容量

（a）在平均温度为30度时，以5分钟放电率的放电电流连续放电到单格电池电压为1.5V时所输出的电量。

（b）在平均温度为-18度时，以5分钟放电率的放电电流连续放电到单格电池电压为1V时所输出的电量。

四、使用条件对容量的影响因素

1．充电状况

充电电压，充电机会、充电电流的大小等。

2．放电电流If

If↑——Q↓

3．电解液温度T

T↑——Q↓

4．电解液比重

=1.23时，Q最大

项目三蓄电池充电设备的使用

 一、蓄电池常见故障

1．极板硫化

——由于长期充电不足或放电后长时间未充电，极板上会逐渐生成一层白色的粗晶粒的硫酸铅，在正常充电时很难溶解，这种现象就称为“硫酸铅硬化”。

现象：

（1）容量严重下降；

（2）充电时，电压迅速上升，比重上升也很快，但都达不到标准值，过量“沸腾”，温度升高很快。

原因：

（1）长期充电不足，

（2）电池内液面太低，

（3）比重过高。

2．自行放电

原因：

（1）主要时材料不纯，

（2）蓄电池盖上留有电液，

（3）长期不使用，H2SO4下沉。

3．极板短路

现象：

（1）充电时，电压低，比重升高很快，充

电后期气泡很少，

（2）放电时，电压迅速下降到0V。

原因：

（1）极板拱曲，

（2）隔板损坏，

（3）活性物质沉底。

4．极性反相

现象：

电池中某单格电池极性自然反相，端电压

严重下降，充电时好象断路。

原因：

（1）新的蓄电池，初充电时，接线接反，

（2）旧的蓄电池，因中间一格损坏。

二、蓄电池充电

（一）充电方法

1．定流充电

2．定压充电

（二）充电种类

1．初充电

步骤：

（1）配制电解液，

（2）选择二阶段的充电电流（查表），

（3）接电源（充电机正极接蓄电池+极，充电机正极接蓄电池+极）

（4）进行充电。

初充电总的时间约为45——65小时。

2．补充充电

步骤：

（1）选择二阶段的充电电流：

第一阶段的充电电流为额定容量的十分之一；

第二阶段的充电电流是第一阶段的一半。

（2）接电源（充电机正极接蓄电池+极，充电机正极接蓄电池+极）

（3）进行充电。

补充充电的时间约需10—20小时。

3．去硫化充电

4．脉冲快速充电

（三）充电设备

1．电动机-发电机组

2．变压器整流

3．可控硅整流

4．脉冲快速充电机

三、蓄电池的使用与维护

（一）使用

1．严格遵守各种充电方法和充电规范。

2．在充电过程中，要注意各个单格电池电压和比重的测量及判定其充电程度和技术。

3．在充电过程中，要注意测量各个单格电池的温度。

4．初充电工作应连续进行，不可长时间间断。

5．配制和灌入电解液时，要严格遵守安全操作规则和器皿的使用规则。

6．充电时应经常备用冷水，10%苏打水或10%的氨水。

7．充电时，打开电池的孔盖，使氢氧气体顺利逸出。

8．充电室要安装通风设备。

9．充电室要严禁用明火去暖。

10．充电时，应先接牢电池线，停止充电时，应先切断交流电源，导线的连接务必牢靠。

（二）保养

1．妥善安装，保持清洁。

2．保持正常的液面高度。

3．及时进行补充充电。

4．检查放电程度。

5．防止蓄电池长时间大电流充放电和过充电。

6．冬季使用，保持在充足电的状况，电解液在百忙之中不结冰的前提下，可采用低比重，加水只能在充电时进行。

项目四免维护蓄电池的结构认识

一、干荷电和湿荷电蓄电池

新的蓄电池，注入电解液后，静止的放置30分钟即可使用。

措施：

在负极板上增加抗氧化剂

1．给负极板的铅膏中加入某种抗氧化剂

2．极板化成

3．水洗，浸渍

4．极板干燥

二、无需维护铅蓄电池（MF）

1．结构和材料方面的特点

（1）内部设置了一个氧化铅的过滤器

使H2，O2顺利通过，H2SO4气体和水蒸气不能逸出。

（2）将极板上部的容积增大（33%）

（3）栅架采用铅——钙——锡的合金

（4）采用袋式极板，串壁式连接

2．优点

（1）在整个使用过程中不需要补加蒸溜水

（2）自放电少——放置时间长

（3）耐过充电性能好——起动性能好

（4）使用寿命长

3．缺点

不能深度放电

三、胶体电解质蓄电池

胶体电解质蓄电池即电解液采用硅酸钠溶液与硫酸水溶液混合，成胶体状。

特点：

（1）电解液不会溅出来，对人体腐蚀较小，使用较安全

（2）保养简单，只需加入少量的蒸流水，不必调整比重

（3）使用寿命长（20%）

缺点：

内阻较大，起动容量较小，自放电较大。

四、碱性蓄电池

特点：

（1）容量大

（2）使用寿命大

（3）故障少

（4）成本高，仅小批量生产

Ni（HO）3+KHO+Gr=Ni（HO）2+KHO+GrHO

五、新型蓄电池

燃料蓄电池

由燃料（氢，煤，天燃气），氯化剂（氧气，空气，氯气），电极，电解质KOH溶液等组成，是利用燃料的氧化反应直接转变成电能。

只要不断地加入燃料和氧气，就会不断地产生电能，且能量可达200—350瓦*时/千克，是铅蓄电池的4—7倍。

项目五交流发电机的拆装与部件测试

一．交流发电机的优点：

1、体积小、重量轻；

2、输出功率大；

3、低速充电性能好；

4、对无线电干扰小；

5、配用调节器结构简单；

二、交流发电机的分类

1．按总体结构分

普通式、整体式、带泵式、无刷式、永磁式

2．按磁场绕组搭铁方式分：

内搭铁、外搭铁

3．按装用的二极管数量分：

六管的、八管的、九管的、十一管的

三、交流发电机的构造

交流发电机的组成部分——发电、整流

1．转子

组成：

激磁绕组＋铁芯

作用：

产生磁场（在激磁绕组上加入激磁电流）

滑环──引导电流

2．定子

组成：

三相绕组＋铁芯

作用：

产生三相交流电（导线切割磁力线）

3．整流器

组成：

六只硅二极管（其中三只正二极管──装在元件

板上；三只负二极管──装在后端盖上）

形成三相全波桥式整流

作用：

将交流电变成直流电

4．其它

炭刷、炭刷架、前、后端盖、风扇、皮带轮等

四、流发电机的工作原理

（一）工作原理

1．发电原理

Ea=EmSinwt

Eb=EmSin（wt-120）

Ec=EmSin（wt-240）

2．整流原理

正极管导通是：

加在正极管上的正向电压最高的

管子导通。

负极管导通是：

加在负极管上的反向电压最低的

管子导通。

3．激磁方式

起动时由蓄电池提供激磁电流，为他激式；起动后由蓄电池提供激电流转变成发电机自己提供激磁电流，为自激式。

项目六交流发电机的性能测试

一、交流发电机的特性

1．空载特性：

U=f（n）

2．输出特性：

I=f（n）

3．外特性：

U=（I）

二、交流发电机性能的改善

交流发电机的性能改善只要在中性点处接入两只中性点二极管，便可利用中性点电压来增加发电机的输出电流（10~15）%

项目七晶体管电压调节器的制作与检修

一、交流发电机的调节器

（一）调节器的功用

E=Cnφ

（二）电压调节原理

通过改变激磁回路的电阻值，来调节发电机的输出电压，使其保持稳定。

（三）调节器的分类

1．电磁振动式调节器

1）按触点的对数分：

单级式、双级式

2）按组成的联数分：

单联式、双联式

2．电子调节器

1）按结构形式分：

晶体管式、集成电路式

2）按安装方式分：

外装式、内装式

3）按搭铁形式分：

内搭铁、外搭铁

4）按功能的多少分：

单功能、多功能

（四）电压调节器的型号

二、触点式调节器

1．双级式电压调节器

FT61型（P65）

工作过程：

1）闭合点火开关，蓄电池电流同时流经调节器磁化线圈和发电

机的磁场绕组。

磁化线圈的电路：

蓄正→电流表→点火开关→调节器“B”接线柱→R1→磁化线圈→R3→搭铁→蓄负。

磁化线圈产生的电磁力小于弹簧的拉力→K1闭合。

磁场电流的电路：

蓄正→电流表→点火开关→调节器“B”接线柱→K1→调节器“磁场”接线柱→发电机“F”接线柱→磁场绕组→发电机“-”接线柱→搭铁→蓄负。

2）当发电机发出的电压低于蓄电池的电压时，电路电流同上。

3）当发电机转速升高，发电机的电压高于蓄电池电压时，磁场电流和磁化线圈中的电流均由发电机供给。

4）当发电机转速增高，达到工作电压时，磁化线圈产生的电磁力大于弹簧的拉力→K1打开（K2未闭合）。

此时磁场电路为：

发电机“B”→SW→调节器“B”→R1→R2→调节器“F”→发电机“F”→磁场绕组→发电机“-”。

由于磁场电路中串入R1和R2，使磁场电流减小，发电机电压降低。

5）当发电机高速运转时，即使K1打开，R1、R2串入磁场电路，因其数值较小，发电机电压仍会继续升高，磁化线圈产生的电磁力更大，使K2闭合。

当K2闭合时，磁场绕组被短路，于是发电机电压急剧下降。

2．单级式调节器

三、充电指示灯电路

1．利用中性点电压控制

图略

2．利用具有三个磁场二极管的九管交流发电机控制

图略

3．带隔离二极管的控制

图略

四、晶体管调节器

（一）晶体管调节器的优点

1．调节速度快

2．调节范围大

3．调节可靠

4．使用寿命长

（二）晶体管调节器的基本工作原理

通过控制磁场绕组有电和没电，来使发电机的输出电压保持稳定。

工作过程：

1．当K闭合，蓄电池电压E加在分压器A，C两端，使Uab的电压小于Uw，

使W截止→T1截止→T2导通（饱和）→产生激磁电流：

蓄电池正极→K

→T2（e2→c2）→F→激磁绕组→搭铁。

2．起动发动机，当发电机的电压低于蓄电池电压时，（同上）。

3．当发动机转速升高，使发电机的电压高于蓄电池电压时，

Uab﹥Uw+Ube，使W击穿→T1导通（饱和）→T2截止→激磁回路被切断，使发电机电压急剧下降

例题：

如图所示，E=12V，R1=800，R2=470，

R3=500，b1=b2=100，Uw=8.3V，

Ube=0.7V，RL=6，Uces=0.3V

试求：

1）发动机熄火，但点火开关已接通时，AB

端的电压及验证T1，T2的工作状况？

2）当发电机发电时的最大输出电压为多少？

五、晶体管调节器实例

JFT106型晶体管调节器（P73）

JFT126A型晶体管调节器（P75）要求自己解读

六、集成电路调节器

（一）集成电路调节器的特点

1．体积小、重量轻

2．故障少、工作可靠

3．耐温性能好

4．耐振，使用寿命长

（二）集成电路调节器的电压检测法

1．发电机电压检测

2．蓄电池电压检测

（三）集成电路调节器的实例

1．国产JFT152型集成电路调节器（P77）

2．英国卢卡斯14TR型集成电路调节器（P78）

3．日本尼桑蓝鸟牌轿车

项目八电源系常见故障判断与排除

一、汽车电源系统的保护电路

（一）磁场绕组的保护电路

1．采用磁场继电器

P83

2．利用油压开关控制磁场绕组电流的切断

P84

（二）汽车电源系过电压的产生

1．瞬变过电压

2．非瞬变过电压

（三）汽车电源系过电压的保护电路

1．稳压管保护

2．稳压管加继电器的保护电路

3．可控硅保护电路

4．具有瞬变过电压和非瞬变过电压的保护电路

二、交流发电机的故障检测与测试

（一）解体前的检测

1．用万用表测量各接线柱之间的电阻值

发电机型号

“F”与“-”之间的电阻

“+”与“-”之间的电阻

“+”与“F”之间的电阻

正向

反向

正向

反向

JF11

JF13

JF15

JF21

5——6

40——50

>1000

50——60

>1000

JF12

JF22

JF23

JF25

19．5——21

40——50

>1000

50——70

>1000

2．在试验台上进行发电试验

3．用示波器观察输出电压的波形

（二）解体后的检查

1．二极管的检查

2．磁场绕阻的检查

3．定子绕阻的检查

三、调节器故障检查与调整

（一`）电磁振动式调节器的检查与调整

1．触点、电阻和线圈状况的检查

2．各部间隙的检验与调整

3．试验与调整

（二）晶体管调节器的检查、试验与调整

1．晶体管调节器的故障与检查

2．晶体管调节器的试验与调整

（三）内装集成电路调节器的检查

四、交流发电机充电系统故障的判断

（一）不充电

（二）充电电流过小

（三）充电电流过大

（四）充电电流不稳定

五、交流发电机及调节器的使用

交流发电机使用注意事项：

1．搭铁极性一致

2．不能用试火的方法来检查发电机是否发电

3．发电机不能带“病：

运转

4．不能用摇表来检查发电机的绝缘性

5．发动机熄火时应将点火开关断开

6．连线必须牢固

7．发电机与调节器必须配套使用

六、其它形式车用交流发电机简介

1．无刷交流发电机

2．带泵交流发电机

模块二起动系

项目一起动机的结构

一、起动机的组成与作用：

1．直流串激式电动机——产生转矩

2．传动机构——起动时，使小齿轮与飞轮啮合，传递转矩；起动后，使小齿轮与飞轮自动脱开

3．控制装置——接通、切断电动机与蓄电池之间的电路

二、直流电动机

1．直流电动机构造

电枢（转子）--产生转矩。

由铁芯+电枢绕组组成

磁极（定子）--产生磁场。

由铁芯+激磁绕组组成

换向片—将交流电变成直流电。

由铜片组成

2．直流电动机工作原理

（1）载流导体在磁场的作用下，受电磁力作用产生电磁转矩M=C*φ*Is

（2）转矩方向一致

（3）产生反电动势

反电动势---电磁转矩的产生，使电枢旋转。

此时，电枢绕组会切割磁力线，产生感应电动势，因其感应电动势与外加电流方向相反，故称为反电动势。

E=C*N*φ

（4）当负载变化多端时，电动机的转速，电流，转矩会作相应的变化。

（当负载↑→n↓→Is↑→Μ↑）

项目二起动系的检查与性能测试

 一、直流串激式电动机的特性

（1）起动转矩大

（2）轻载转速高，重载转速低，且允许在短时间内超载工作

二、起动机的特性曲线

三、功率及其影响因素

1．起动机的功率

P=M*N/716.2（马力）1马力=735W

汽油机：

P=（0.24—0.28）马力=（176.4—205.8）W

柴油机：

P=（1—2）马力=（735—1470）W

2．影响功率的因素

接触电阻Rd

蓄电池内阻Rx

温度

四、起动机基本数据的确定

1．起动机功率的选择

2．传动比的选择

3．蓄电池容量的确定

五、起动机的传动机构

1．滚柱式单向离合器

滚柱式单向离合器的工作过程：

滚柱式单向离合器在起动时传递转矩，而在发动机起动后还未来得及松开踏板时打滑，以保护起动机电枢不会被飞轮带动高速旋转而损坏。

其原理：

啮合器的外壳与十字块之间的间隙宽窄不等（呈锲形槽）。

当起动机小齿轮啮入飞轮齿圈，并接通主电路时，转矩由移动套筒传到十字块，使十字块随同电枢轴一同旋转。

此时，再加上飞轮齿圈施加给小齿轮的反作用力，就使滚柱在摩擦力作用下，滚入锲形槽的窄端而卡死。

于是小齿轮和套筒成为一个整体，带动飞轮，起动发动机。

发动机起动后，如果未松开踏板，则小齿轮会在飞轮的带动下旋转。

这时，小齿轮的旋转方向虽未改变，但齿上的受力方向改变了，所以使滚柱滚入锲形槽宽的一端而打滑。

这样发动机的转矩就不能通过小齿轮传给电枢，防止了电枢超速飞转的危险。

调整：

（1）传动叉压到底时，止推垫圈与小齿轮之间的间隙（1±0.5）mm。

（2）开关刚刚接通时，止推垫圈与小齿轮之间的间隙（2±0.5）mm。

2．摩擦片式单向离合器

3．弹簧式单向离合器

六、起动机的分类与型号

1．按控制机构分：

直接操纵

电磁操纵

2．按传动机构的啮合方式分：

惯性啮合式

强制啮合式

电磁啮合式

电枢移动式

齿轮移动式

七、强制啮合式起动机

强制啮合式起动机按控制方法的不同又可分为：

机械式起动机（直

接操纵式）、电磁式起动机。

1．直接操纵强制啮合式起动机

2201型，用于CA10B

特点：

由人直接施加力，使齿轮与飞轮啮合，同时接通主电路，其飞散保护装置为滚柱式单向离合器。

2．ST614型电磁操纵强制啮合式起动机

ST614型，用于JN150（黄河）载重车（P=5150W，M=58.8NM）

特点：

其杠杆机构是由电磁铁操纵的，而电磁铁同时又控制了起动机的主电路，其飞散保护装置为—弹簧（摩擦）式单向离合器。

工作过程：

P121

3．QD124型电磁操纵强制啮合式起动机

QD124型，用于东风EQ1090型载重车

特点：

其杠杆机构是由电磁铁操纵的，而电磁铁是有起动继电器控制，同时又控制了起动机的主电路，其飞散保护装置为—滚柱式单向离合器。

工作过程：

P122

调整：

（1）传动叉压到底时，止推垫圈与小齿轮之间的间隙（1±0.5）mm。

（2）开关刚刚接通时，止推垫圈与小齿轮之间的间隙（2±0.5）mm。

八、电枢移动式起动机

特点：

电枢移动式起动机是借磁极磁通的电磁力，移动整个电枢而使

起动机的小齿轮与飞轮啮合。

用于斯柯达706、太脱拉T111、T138

工作过程：

P124

九、齿轮移动式起动机

特点：

靠电磁开关推动安装在电枢轴孔内的啮合杆而使驱动齿轮与飞轮齿环啮合的。

工作过程：

P126

十、减速起动机

（一）组成

磁场绕组、电枢绕组、电磁线圈、单向离合器、减速齿轮组等组成。

1、减速齿轮组

主动小齿轮与电枢轴直接连接，减速齿轮与单向离合器直接连接，其减速比通常为3.5：

1

2、单向离合器

单向离合器为滚柱式，其工作过程与前相同

（二）减速装置的种类

内啮合、外啮合、行星齿轮。

（三）特点

起动机的结构特点是：

电动机为小型、高速串激式直流电动机，在电枢轴端有主动齿轮13、它与内啮合减速齿轮12相啮合。

十一、永磁式起动机

（一）优点

1、结构简单

2、体积小

3、输出转矩大

（二）特点

将普通型起动机的电磁场机构用永久磁铁做为磁极，另外在电枢的前端装有行星齿轮减速器，使电枢能以较高的转速转动。

（三）构造

1.行星齿轮－高重叠系数的齿轮组

有太阳轮－是电枢轴的一部分，有三个小齿轮组成－有滚针轴承支撑，以提高效率、减小噪声。

2.永久磁铁

四块具有防腐保护作用的永久磁铁代替磁场线圈－减小外绕线圈磁场固有的功率损耗，提高了电动机的效率和使用寿命。

项目三起动系故障诊断与排除

一、起动系的故障诊断

1．起动机不转

原因：

1）蓄电池亏电严重，导线接头松动或极柱太脏。

2）启动机电磁开关触电烧蚀或调整不当而未闭合。

3）磁场绕组或电枢绕组有断路、短路或搭铁。

4）绝缘电刷搭铁，或电刷在电刷架内卡死、弹簧折断。

5）电磁开关中的吸引线圈断路、短路。

6）启动继电器的触电不能闭合，或触电烧蚀、油污；保护继电器的触电烧蚀、油污。

故障诊断方法：

1）首先检查蓄电池充电情况和导线连接情况，如蓄电池存电充足、接线良好，则故障出在启动机，电磁开关或复合继电器。

2）用螺丝刀连接启动机的两接线柱1、2，若启动机不转动，则故障在启动机内部，当用螺丝刀搭接时无火花，表明启动机内部有断路；若有强烈火花，启动机又不转动，则表明启动机内部有短路或搭铁之处，应拆下启动机进一步检修。

用螺丝刀连接启动机的两接线柱1、2时，若启动机空转正常，则故障出在电磁开关或复合继电器。

3）检查启动机电磁开关：

用螺丝刀连接启动机火线接线柱1与电磁开关接线柱3，若启动机不转动，说明电磁开关有故障麻蝇拆开检修。

若启动机转动，说明电磁开关正常，应再检查复合继电器。

4）检查启动继电器：

用螺丝刀短接接线柱“S”与“B”，启动机转动说明启动继电器有故障，可用砂条打磨其常开触电K1或拆下检修。

2．起动机