NO1汽车电气系统构造与维修.docx

1、NO1汽车电气系统构造与维修教学目标知识目标：了解电源系统的工作原理，掌握电源系统的组成、工作过程和检修的方法。能力目标：能熟练使用汽车专用万用表，具备电源系统维护和检测能力。素质目标：遵守6S操作规程；同学之间团结、协作，互帮互助、共同提高！教学重点电源系统检测方法教学难点电源系统的组成、工作过程和维修和检修的方法。教学手段理实一体实物讲解小组讨论、协作教学学时20学时教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计注 释项目一 电源系统的故障检修汽车电源系统主要有交流发电机，电压调节器，整流电路、蓄电池及充电指示灯等组成。蓄电池的功用为：发动机起动时，向起动机和点火系供电；发电机不发电或电压较低

2、时向用电设备供电；发电机超载时，协助发电机供电；发电机端电压高于蓄电池电动势时，将发电机的电能转变为化学能储存起来；吸收发电机的过电压，保护车用电子元件。任务载体一辆轿车无法起动，现象为起动时起动机运转无力，前大灯昏暗。车主陈先生与修理厂联系，修理人员赶到现场进行维修，检测时发现蓄电池电压不足12V，蓄电池亏电。并联充足电的蓄电池，起动车辆，运行正常。为了正确地判断蓄电池故障，作为汽车维修人员必须熟悉电源系统中的蓄电池的结构、工作原理，掌握蓄电池的检修方法。理论教学 任务一 蓄电池的结构原理与型号认识一、蓄电池的构造 二、干荷电蓄电池 其干燥状态下能够较长时间(2年)保存其在制造过程中所得到的

3、电荷。活性物质与普通蓄电池是一样的，但负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。 正极板上的活性物质一一二氧化铅的化学活性较稳定，它的荷电性能可以较长时间地保持。 而负极板上的活性物质一一易氧化等。在负极板的铅膏中加入氧化剂，且在化成过程中进行了一次深放电或反复充、放电循环等措施。 三、免维护铅蓄电池的使用特性 1、免维护铅蓄电池的结构特点 采用低锑合金或铅钙合金PhC a制作极板栅架，提高了氧在正极、氢在负极的析出过电位，使蓄电池在使用时失水量少，以保证在整个使用寿命期内无需补充水；同时使自放电小，荷电保持能力增强。 采用密封式压铸成型极桩，不易断裂，避免酸气腐蚀。 外壳为聚丙烯塑料热压而成，槽底没

4、有肋条，极板组可以直接安放在蓄电池底部，使极板上部的电解液量增加一倍多。而且，外壳壳体内壁较薄，与同容量的普通铅酸蓄电池相比较，体积小，质量轻。 隔板采用袋式聚氯乙烯隔板。极板被隔板所包围，可以保护正极板上的活性物质不至脱落，并能够防止极板短路，同时还可使蓄电持久。 通气孔采用新型安全通气装置。这样的通气孔既可避免蓄电池内的硫酸气与外部火花直接接触发生爆炸，又可借助催化剂把，帮助排出的氢离子与氧离子结合成水再回到电池中去，减少了水的消耗，因而可以使用三四年不必补加蒸馏水。这种通气装置还可以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。 2、免维护铅蓄电池的使用特点 （1）

5、使用中不需要加水 （2）自放电少，寿命长 （3）接线柱腐蚀较小 （4）起动性能好四、蓄电池的工作原理 1、蓄电池的放电过程 Pb4+2ePb2+ Pb2+SO42PbSO4 在负极板处，Pb2+与电解液中的SO42化合也生成PbSO4，沉附在负极板上，而极板上的金属铅继续溶解，生成 Pb2+，留下电子2e。2、蓄电池的充电过程 正极板上的总反应为 PbSO42e2H2OSO42PbO22 H2 SO4 在负极板处，也有少量的PbSO4溶于电解液中，产生Pb2+和SO42，Pb2+在电源力的作用下获得两个电子变成金属Pb，沉附在极板上，而SO42与电解液中的H+化合生成H2 SO4。负极板上的总

6、反应为PbSO42e2H+PbH2 SO4 由此可见，在充电过程中，正负极板上的PbSO4将逐渐恢复为PbO2和Pb，电解液中的硫酸（H2 SO4）成分逐渐增多，水（H2O）逐渐减少。五、蓄电池的型号 根据机械工业部JB2599-85标准规定，蓄电池的型号的编制由五部分组成，型号和含义如图1-8:12345图1-8 蓄电池型号的表示方法第1部分表示蓄电池含有单个格电池数量，用阿拉伯数字表示。第2部分表示蓄电池用途，用大写字母表示。如汽车用蓄电池用“Q”表示，起动用蓄电池。第3部分表示蓄电池特征，用大写字母表示，如表1-1所示。第4部分表示20h放电率的额定容量，用阿拉伯数字表示，单位是Ah。第

7、5部分表示特殊性能，用大写字母表示，若无字为一般性能蓄电池，如：G-高起功率、S-塑料外壳。六、影响蓄电池容量的因素 蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力。一完全充足电的蓄电池，在允许的放电范围内所输出的电量称为蓄电池的容量，即 C If t f式中，C蓄电池的容量，单位为Ah； If放电电流，单位为A； t f放电时间，单位为h。 蓄电池的容量与放电电流的大小以及电解液的温度有关，蓄电池出厂时规定的额定容量是在一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下测得的。 分析表明，蓄电池容量的大小与放电允许范围内实际参与化学反应的活性物质的数量有极大的关系。因此，影响蓄电池容量有以下四方面的

8、因素。 （1）放电电流 （2）电解液的温度 （3）电解液的密度（4）电解液的纯度实践指导 一、蓄电池的正确使用与维护(1)蓄电池电解液是硫酸，具有强腐蚀性。牢靠安装蓄电池，拆卸和搬运蓄电池时应竖直，并且轻搬轻放，切勿敲打。(2)避免蓄电池大电流长时间工作。如不要连续接通起动机电路。每次接通的时间不得超过5s，如果一次未能起动，应停顿15s以上再作第二次起动，连续三次起动发动机，应查明原因，排除故障后再接通起动发动机。 (3)冬季使用蓄电池，应做好蓄电池保温工作，应特别注意保持蓄电池充足电，以免电解液密度降低而结冰。 (4)拆卸蓄电池电缆时，必须确认点火开关处于关闭位置。应先拆蓄电池负极，再拆蓄

9、电池正极；安装蓄电池电缆时，应先安装蓄电池正极，再安装蓄电池负极，以免拆卸过程中造成蓄电池短路。 (5)蓄电池在使用过程中，要注意亏电或放完电的蓄电池应及时充足电，停驶车辆的蓄电池，每两个月应进行一次补充充电。(6) 普通蓄电池在使用过程中，经常检查各单格内电解液的液面高度，如发现不足及时补充蒸馏水。还要经常疏通加液孔盖上的通气孔。二、蓄电池的充电方法1、蓄电池充电的方法 蓄电池的充电可分为定流充电、定压充电和快速充电三种不同的充电方法，应根据具体情况正确选择充电方法。 （1）定电流充电 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。充电电流的大小必须按容量最小的来选定，大小为C20的

10、115l10。 定流充电有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流，因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电。例如，新蓄电池的初充电，使用中的蓄电池补充充电，去硫充电等。定流充电的不足之处在于需要经常调节充电电流，充电时间长。 （2）定电压充电 蓄电池在充电过程中，直流电源电压保持不变的充电方法称为定压充电。定压充电时，充电电流很大，充电开始之后45 h内蓄电池就可以获得本身容量的9095，因而可以大大缩短充电时间。定压充电的充电时间短，定压充电不能调整充电电流的大小，所以适应性较小上不能将蓄电地完全充足，故只适用于蓄电地补充充电。定压充电要求所有参与充电的蓄电池的电压完全相等。 （3）快速充

11、电 目前采用的快速充电方法有脉冲快速充电法和大电流递减充电法。 快速充电具有充电时间短、空气污染小、省电节能的优点，因此一般在蓄电池集中、充电频繁的场合或应急部门使用快速充电。但其输出容量较低，能量转换效率也较低，不能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利的影响。因此，在正常情况下，应按蓄电池生产厂提供的规定电流值进行初充电或补充充电，在特殊情况下才采用快速充电。三、蓄电池充电的种类 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，它的目的在于恢复蓄电池存放期间，极板上部分活性物质缓慢硫化和自放电而失去的电量。因此，初充电对蓄电池的使用性能极为重要。初充电的特点是充电电流

12、小，充电时间长。 2、补充充电 蓄电池在汽车上使用时，经常有充电不足的现象发生，城区公共汽车等短距离运营的车辆更为突出。应根据需要进行补充充电，一般每个月进行一次。四、蓄电池常见故障检修蓄电池的常见故障有极板硫化、容量下降、自放电等。一般可通过观察窗、密度计、高率放电计和万用表等检查蓄电池的状况。1.极板硫化(1)故障现象电池容量降低，端电压下降很快。充电时，电压上升快，电压很快达到 2.7V 以上，过早出现“沸腾”现象。极板表面生成不易溶解的白色大颗粒。(2)故障原因蓄电池长期充电不足，极板上生成的的硫酸铅经过多次结晶，便形成粗大的不易溶解的硫酸铅晶体。电解液液面过低，极板上部与空气接触而氧

13、化，生成粗晶粒的硫酸铅。蓄电池经常过量放电或深放电，在极板细小孔隙的内层生成硫酸铅，平时充电不易恢复。电解液不纯导致蓄电池自行放电，产生硫酸铅，为硫酸铅再结晶提供条件。(3)排除方法 蓄电池初充电要充足，蓄电池使用期间要及时进行定期补充充电。对轻微硫化的蓄电池，可采用 2 3A 的小电流长时间过充电，使硫酸铅还原成活性物质。对硫化严重的蓄电池应更换极板或予以报废。2.自放电(1)故障现象充足电的蓄电池放置不用会逐渐失去电量称为自放电。蓄电池由于本身结构的原因自放电是不可避免的，若每昼夜容量下降过2%，应视为自放电故障。(2)故障原因电解液中含杂质过多，电解液中的杂质沉附于极板上产生局部放电。从

14、而使蓄电池失去容量。蓄电池外壳不清洁，溢出电解液堆积在盖板上，使正负极桩形成回路，引起自放电。蓄电池长期放置不用，硫酸下沉，电解液下部的密度比上部的高，极板的上下部之间出现电位差，引起自放电。 极板活性物质脱落，下部沉淀物过多使极板短路，引起自放电。(3)排除方法自放电严重的蓄电池，应倒出电解液，用蒸馏水冲洗极板和隔板，然后再重新组装，加入新的电解液重新充电。3.蓄电池容量达下降(1)故障现象 蓄电池在供电时，很快就没有电量，不能提供用电设备所需的正常电压。如汽车起动时，起动机转速很快地减慢，转动无力。(2) 故障原因 蓄电池内部损坏，电解液的相对密度低、极板的硫化和电解液的液面过低等故障都会

15、造成蓄电池容量达下降。 发电机调节器电压调得过低，蓄电池充电电压过低，经常充电不足，蓄电池供电能力下降。(3) 故障排除 蓄电池的外部检查。外壳是否完好，表面是否清洁，搭铁接线是否良好。 蓄电池的内部检查。测量蓄电池的电解液密度，液面高度等。 检查发电机电压调节器的调节电压。小 结 1、蓄电池的作用、组成。 2、蓄电池型号各代号的含义。 3、蓄电池的工作原理。 4、影响蓄电池容量的因素。 5、蓄电池充电方法和充电种类。 6、蓄电池正确使用与维护方法。7、蓄电池常见故障原因及检查排除方法。任务二 交流发电机的检修 任务描述 汽车有两个电源：蓄电池和交流发电机。蓄电池的能量是的有限的，不能满足汽车

16、的长时间连续供电的需求。在发动机正常工作的情况下，交流发电机是汽车的主要电源。交流发电机工作不良会造成不充电、充电电流过小等故障。为了掌握电源系统的检修方法，必须了解发电机的作用和型号；掌握交流发电机结构和工作原理；学会交流发电机的拆装、分解、检修、组装和安装操作步骤和交流发电机相关线路的检测方法。情境导入一辆轿车行车中电源警告灯突然点亮，车主李先生停车后与修理厂联系，修理人员赶到现场进行维修。经过检测发现发电机传动皮带过松，发电机发电电压过低，电源系统报警。调整发电机传动皮带张紧度后，起动车辆，运行正常。为了正确地检修电源系统，作为汽车维修人员必须熟悉电源系统中的交流发电机的结构、工作原理和

17、检修方法。理论学习 一、交流发电机的概述1.交流发电机的特点与功能交流发电机具有发电性能好，使用寿命，体积小，重量轻，结构紧凑等优点，以硅整流交流发电机应用最为普遍。交流发电机的三个功能：一是发电；二是整流；三是调节电压。2.交流发电机的构造交流发电机将发动机的机械能变成电能，汽车用的交流发电机多采用三相交流发电机，主要部件有定子、转子、电刷、整流二极管、风扇、前后端盖及带轮等组成。图1-9 JF132型交流发电机1后端盖； 2电刷架； 3电刷； 4电刷弹簧压盖； 5硅二极管； 6散热板；7转子； 8定子总成； 9前端盖； 10风扇； 11皮带轮1)转子 交流发电机的转子的作用是产生磁场，它主

18、要由两块爪极、磁场绕组、滑环及轴等组成，如图1-10。 图1-10 交流发电机转子1滑环； 2转子轴； 3磁爪； 4磁轭； 5磁场绕组 2)定子定子是产生和输出交流电的部件，由定子铁心和定子绕组组成。 图1-11 交流发电机定子总成的连接方式3)电刷 两个电刷分别装在电刷架的孔内，电刷架装在后端盖上，电刷借助弹簧压力与滑环保持接触。 图1-12 电刷架的结构1电刷架； 2弹簧； 3接线端子； 4电刷按交流发电机电刷引线的搭铁接法不同，分为内搭铁型和外搭铁型。图1-13 交流发电机的搭铁形式a) 内搭铁交流发电机 b) 外搭铁交流发电机4)前后端盖 前后端盖用铝合金制成，因为铝合金为非导磁材料，

19、可减少漏磁并具有轻便、散热性能良好等优点。端盖包括驱动端盖、整流端盖以及安装在其上的轴承、轴承盖等零部件。后端盖装有电刷架。两个电刷分别装在电刷架的孔内，借弹簧压力与滑环保持接触端盖由铝合金制成。为了提高轴承孔的机械强度，增加其耐磨性，在有的发电机端盖的轴承座内镶有钢套。 5)风扇风扇安装在前端盖外侧的转轴上，在发电机工作时，随着发电机转轴一同运转，对发电机进行冷却。6)整流器交流发电机的整流器的作用是将定子绕组产生的三相交流电变成直流电输出。图1-14 整流板及二极管的安装二、交流发电机的工作原理1.交流电动势的产生交流发电机工作原理如图1-15。图1-15 交流发电机的工作原理 交流发电机

20、定子的三相绕组按一定的规律嵌套在发电机的定子槽内，彼此互差120电角度。当转子磁场绕组接通直流电源时，转子的爪极被磁化为N极和S极。其磁力线由N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又通过气隙回到S极。 a) b) c)图1-16 三相桥式整流电路中的电压、电流波形a)三相桥式整流电路；b) 三相交流电动势；c) 整流后交流发电机输出波形2.整流电路工作原理 将交流发电机产生的交流电转变成直流电称为整流。常见的整流电路有六管交流发电机的整流电路和九管交流发电机的整流电路。 1）六管交流发电机的整流电路 六管交流发电机的整流装置实际是一个由6个硅整流二极管组成的三相桥式整流电路，

21、见图1-16a）。3个二极管VD2、VD4、VD6的负极分别与发电机三相绕组的始端相连，它们的正极连接在一起，组成共阳极组接法，3个二极管的导通原则是在某一瞬间负极电位最低的二极管导通。3个二极管VD1、VD3、VD5的正极分别与发电机三相绕组的始端相连，它们的负极连接在一起，组成共阴极组接法，3个二极管的导通原则是在某一瞬间正极电位最高的二极管优先导通。每个时刻有2个二极管同时导通，其中一个二极管在共阴极组，另一个在共阳极组，同时导通的两个管子总是将发电机的电压加在负荷两端，如图1-16c）所示。 当t0时，C相电位最高，而B相电位最低，所对应的二极管VD5、VD4均处于正向导通。由于二极管

22、的内阻很小，所以此时发电机的输出电压等于B、C绕组之间的线电压。 在t1-t2时间内，A相的电位最高，而B相电位最低，故对应VD1、VD4处于正向导通。同理，交流发动机的输出电压可视为A、B绕组之间的线电压。 在t2-t3时间内，A相电位最高，而C相电位最低，故VD1、VD6处于正向导通。同理，交流发动机的输出电压可视为A、C绕组之间的线电压。 以此类推，周而复始，在负载上便可获得一个比较平稳的直流脉动电压。 2）九管交流发电机的整流原理 九管交流发电机的特点是除了常用的6个整流二极管外，又增加了3个功率较小的二极管。3个功率较小的二极管用来供给交流发电机磁场电流，故又称之为磁场二极管。采用磁

23、场二极管后，输出端连接充电指示灯，即可指示发电机工作情况的好坏。九管交流发电机充电系统的电路如图1-17所示。图1-17 九管交流发电机充电系统电路图3.交流发电机励磁方式 汽车用交流发电机的励磁方法是由他励方式到自励发电的一个过程。由于汽车用交流发电机转子的剩磁较弱，不能利用磁极的剩磁自励发电，所以需要外接直流电源。交流发电机只有在较高转速时，才能自励发电。交流发电机在低速运转时，采用他励方式。三、国产交流发电机的型号根据中华人民共和国行业标准QCT 7393汽车电气设备产品型号编制方法的规定，汽车交流发电机的型号表示方法如下： 第1部分为产品代号。交流发电机的产品代号有JF、JFZ、JFB

24、、JFW四种，分别表示交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机和无刷交流发电机。 第2部分为电压等级代号。用1位阿拉伯数字表示，1-12 V；2-24V；6-6 V。 第3部分为电流等级代号。用1位或2位阿拉伯数字表示，其含义见表1-3。表1-3 电流等级代号电流等级代号123456789电流A19202930394049505960697079808990 第4部分为设计序号。用1或2位阿拉伯数字表示,按产品的先后顺序，用阿拉伯数字表示。 第5部分为变型代号。交流发电机以调整臂的位置作为变型代号。从驱动端看，在中间不加标记，Y-右边；Z-左边。例如：桑塔纳、奥迪100型轿车所使用的JFZ

25、1610Y型交流发电机，其含义是电压等级为12 V、输出电流大于6090 A、第 10次设计、调整臂位于右边的整体式交流发电机。四、无刷交流发电机无刷交流发电机是指无电刷无滑环的交流发电机，在结构上没有电刷和滑环，工作时不会产生火花，减少了无线电干扰。它结构新颖、性能优良、工作稳定、故障率低。无刷交流发电机的结构形式有爪极式、励磁机式、永磁式和感应子式四种，以爪极和感应子式最为常见。1.爪极式无刷交流发电机爪极式无刷交流发电机的磁场绕组是静止的，不随转子转动，所以磁场绕组两端可直接引出，不需要滑环和电刷。构造如图1-18所示。磁场绕组5装在发电机中部的磁轭托架上，磁轭托架用螺栓固定在端盖上，磁

26、场绕组是静止的。 图1-18 爪极式无刷交流发电机的构造 图1-19 感应子式无刷交流发电机 1-定子绕组；2-定子铁心；3、4-爪形磁极； 1-定子铁心；2-电枢绕组；3-磁场5-磁场绕组； 6-转子轴；7、8-端盖；9-机座 绕组；4-转子2.感应子式交流发电机感应子式交流发电机由转子、定子、整流器和机壳等组成。转子由硅钢片铆成，呈齿轮状，齿轮上有若干个沿圆周均匀分布的齿形凸极。磁场绕组和电枢绕组均安放在定子槽内，所以发电机内没有滑环和电刷。小 结 1、 交流发电机的作用、组成。 2、 交流发电机型号各代号的含义。 3、 交流发电机的工作原理。 4、 交流发电机拆卸和安装的方法。 5、 交

27、流发电机各部分的检修方法。 任务三 电源系统的故障检修任务描述汽车电源系统故障造成发动机无法工作，为了掌握电源系统的检修方法，必须了解电压调节器作用、工作原理和检修方法。学会汽车电源系统故障诊断与修复方法。情境导入一辆轿车电源系统中的电压调节器损坏，发电机输出电压随发动机转速大幅波动，造成用电设备不能正常工作甚至损坏。为了正确地维修电压调节器，作为汽车维修人员必须全面了解电压调节器，熟悉电压调节器的结构、工作原理与检测方法。理论学习一、硅整流交流发电机的工作特性硅整流发电机的转速变化范围大，而且传动比较大。由于硅整流发电机的转速变化范围大。硅整流发电机的端电压变化规律可以知道，要表征硅整流发电

28、机的特性，应以转速为基础分析空载特性、输出特性和外特性。1.输出特性输出特性又称负载特性，它是在发电机保持输出电压一定时，发电机的输出电流与转速之间关系。图1-23 交流发电机的输出特性由负载特性可以看出发电机在不同转速下输出特性，它表明： 发电机在较低的空载转速n1时，就能达到额定输出电压值，可知低速充电性能好。发电机转速升至满载转速n2时，输出电流为额定值，从而输出额定功率的电能，可知发电性能优良的特点。 当转速升到某一定值以后，输出电流就不再随转速的升高和负荷的增大而增大，具有自动限制输出电流的功能，因此不需要限流器。交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1.5倍。 2.空载特性空载特性

29、是指无负荷时，发电机端电压与转速的变化规律。图1-24 交流发电机的空载特性 从曲线看出，随着转速的升高，端电压升高。由他励转入自励发电时，即能向蓄电池进行充电。空载特性是判定交流发电机低速充电性能是否良好的重要依据。3.外特性外特性是指转速保持一定时，发电机的端电压与输出电流的关系。在不同恒定转速的试验后，可以绘出一族相似的Uf(I) 外特性曲线。图1-25 交流发电机的外特性 交流发电机端电压受转速和负载变化的影响较大，当发电机处于高速运转的工作状态时，如果突然失去负荷，其端电压会急剧升高，这时发电机中的硅二极管和调节器中等电子元件将有被击穿的危险，应避免外电路断路的现象。二、电压调节器交

30、流发电机端电压受转速和负载变化的影响较大，因此必须配用电压调节器来控制电压。电压调节器的功用是：在发动机转速和发电机上的负载发生变化时自动控制发电机的输出电压，使其保持恒定，防止发电机的电压过高而造成用电设备的损坏和蓄电池过充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备不能正常工作和蓄电池充电不足。1.电压调节原理根据电磁感应原理，发电机的感应电动势为EC1n，其中C1为常数，因此，交流发电机端电压的高低，取决于转子的转速n和磁极磁通。要保持电压恒定，在转速n升高时，应相应减弱磁通，这可以通过减少励磁电流来实现；在转速n降低时，应相应增强磁通，这可以通过增大励磁电流来实现。2.电压调节器的类型交流发电机电压调节器分为触点式和电子式调节器两大类。电子式又分为晶体管式和集成电路式，基本原理都是通过改变励磁电流的大小来控制电压的。触点式电压调节器结构复杂，质量和体积大，触点易烧蚀，寿命短，对无线电干扰大，触点开闭动作迟缓，可靠性不高，目前已被淘汰。3.晶体管式电压调节器晶体管式电压调节器是利用晶体管的开关特性，控制发电机的磁场电流，使发电机的输出电压保持恒定的。下面以JFT106型晶体管电压调节器为例进行分析。JFT106型晶体管电压调节器属