1、汽车电气设备构造与维修,第一章 电源系,电源系系统：向车上用电设备或控制装配供电，满足汽车的需要。它的组成：发电机：由发动机带动，把机械能电能整流调压供电（设备）储存（电池）调节器：避免因发动机转速过高产生电压过大。（调节励磁电流）维持恒定电压输出。蓄电池：化学能=电能 提供能量：起动时。储存能量：正常行驶电流表：用来指示蓄电池充电或放电电流的大小。（注意连接方法）,第一节 蓄电池的构造与型号,概述 铅酸蓄电池。由负极板，正极板和电解液（纯HSO4+蒸馏水）。分为普通型、干荷电型和免维护型等。作用与特点提供大电流；供电；储存电能；电容器。单格电压高；内阻小；性能可靠；价廉。,蓄电池的基本组成,
2、第一节 铅酸蓄电池,蓄电池基本结构极板（组）栅架活性物质正极：PbO2负极：Pb隔板外壳连条电解液:H2SO4+H2O盖、极桩、封口料、注液口,干荷电蓄电池：在干燥、保存期内使用，加入适当密度的电解质。静置30min，调整电解液密度、高度，可使用，不必初充电。便于运输保管、且不须初充电。当储存超过保存期时，因部分极板已氧化，使用前应充电5-10H才可使用。,免维护蓄电池：结构特点超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发；装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。栅架 改进合金材料减少自放电、电解现象并减小内阻带密度计，不同颜色判断电池存电量：绿色，深绿色，浅黄
3、色。性能特点免维护或极少维护寿命长(8年以上）内阻小，起动性能好,国产蓄电池规格型号按照标准JB/T2599-1993的规定，蓄电池产品型号共分为三段，五个含义。1、串联单格电池的数，用阿拉伯数字表示。其UN为它的2倍。2、电池的用途。Q：起动用蓄电池。3、蓄电池的特征代号。无符号：普通式铅蓄电池。A：干荷蓄电池。4、放电额定容量，我国用20H放电率额定是表示（A.H）。5、特殊性能，D：低温起动性能好。例：6-QA-60，6Q105D,第三节蓄电池的工作原理与工作特性,工作原理静态时（充好电）正极：Pb4+负极：2e电解液：H2SO4+H2O正、负极电位差：2.1v12v蓄电池电压：11.7
4、v-12.6v电解液密度：1.1-1.27,工作原理(续）放电时正极：PbO2+H2SO4+2H+2e-PbSO4+2H2O负极：Pb+SO42-PbSO4+2e-电解液：H2SO4减少，H2O增加，密度总反应：PbO2+Pb+2H2SO42 PbSO4+2H2O,工作原理（续）充电时正极：PbO2 负极：Pb电解液：H2SO4增加，H2O减少，密度总反应：2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4过充电：H2O分解为H2和O2,电动势与内阻1、静止电动势：在 静止状态下，极板间电位差，其值取决于电解液的密度和温度。经验公式：EJ=0.85P25 P25：25时的电解液密度。P25=
5、PT0.0075（T25）PT：测量的电解液密度。2、内阻：极板电阻、隔极电阻、电解液电阻、联条和极柱电阻等内阻。大小与电解液的密度和温度有关。P，电阻；P，电阻；T，电阻；极板面积越大越薄，极板电阻；放电结束时，电阻蓄电池在良好技术状态下。内阻和很小40 R0=0.01 20 R0=0.019 满足起动机工作要求（大电流）。对于完全充电的蓄电池在T=20时，内阻PO可用经验公式得到PO=e/1.71Qe（e：额定电压 Qe额定容量）,工作特性静态电动势范围：1.95V2.1V电解液密度范围：1.11.29充电特性（图）条件：恒定电流电压与电动势的关系：U=E0+I R电压的变化密度的变化,充
6、电特性,放电特性（图）条件：恒定电流电压与电动势的关系：U=E0 I R电压的变化密度的变化终止电压：与放电率有关（图）,第四节 蓄电池的容量与影响因素,蓄电池的容量容量概念容量（安时）=放电电流（安）放电时间（小时）即 C=If tf(Ah)20h放电率额定容量(Ah)有关规定：GB5008.1-1991举例：6Q105（20h*5.25A=105Ah)储备容量（min),影响容量的因素极板结构电解液：温度，密度放电电流（下表）,实际容量与放电电流间的关系（标称容量：135Ah）,第五节 蓄电池的充电方法,充电设备:硅整流、可控硅、快速充电机充电方法按过程分类定流充电特点与连接定压充电特点与
7、连接快速充电问题的提出原理方法（图）与注意,第五节 蓄电池的充电方法,充电方法（续）按作业分类初充电补充充电*（条件、步骤、要求）防硫化充电（间歇过充电）锻炼循环充电（大充大放）去硫充电（水冲洗）,第六节 蓄电池的正确使用与维护,使用与技术状态检查使用要求大电流放电时间、充电电压、过放电状态、电解液密度。检查液面高度、密度、放电程度使用维护安装牢固接触电阻影响保持清洁漏电问题检查溶液密度补充蒸馏水,第七节 蓄电池的常见故障,常见故障容量降低现象：起动时运转无力原因：新蓄电池初充电不足溶液密度不对过度放电，活性物质脱落长期不用，极板硫化,第七节 蓄电池的常见故障,常见故障（续）自行放电现象：每日
8、放电原因电解液不纯局部有短路充电困难现象：充不上电原因内部有短路或极板变形,免维护（MF）蓄电池,结构特点隔板超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板减小极板短路和活性物质脱落 孔塞通气孔设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发通气孔中装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。栅架 改进合金材料（铅钙合金取代铅锑合金）减少自放电、电解现象并减小内阻性能特点免维护或极少维护寿命长(8年以上）内阻小，起动性能好,胶体蓄电池,特点胶体电解液，不易流动和蒸发，水分 损失极少自放点率极小，可充电后长期存储（1-2年）、便于启用 放电特性好比能量特别是比功率要比常规铅酸蓄 电池大 20%以上寿命比一般蓄电池长一
9、倍左右也是免维护 应用电动汽车、电动自行车、UPS电源等,硷性蓄电池,结构特点电解液为硷性溶液主要种类镉镍（Cd-Ni)蓄电池正极：Ni(OH)3负极：Cd电解液：KOH铁镍(Fe-Ni)蓄电池银锌(Ag-Zn)蓄电池镍氢（Ni-H)蓄电池性能特点能量密度高少维护、寿命长（可长达1020年）荷电保持能力强价格高,燃料电池（FC）,燃料电池结构原理正极：O2（或空气）负极：H2（或其它燃料如甲醇）电解液：KOH（或高分子电解质膜）反应过程：2H2+O22H2O（在催化剂作用下）(与电解水的过程相反),氢氧燃料电池,在催化剂的作用下，在电解液中使氢失去电子，氧得到电子，并与氢离子和电子结合生成水。
10、电子通过外电路的移动形成电流。氢气作为“燃料”，氧气作为氧化剂。氢和氧通过电化学反应释放出电能。,氢-空气燃料电池,结构负极：氢气正极：空气电解质薄膜,甲醇燃料电池,甲醇分解,氢离子+氧+电子,燃料电池的特点及应用,燃料电池与普通电池的区别普通电池只是一个有限的电能输出和储存装置。燃料电池则不同，参与反应的化学物质氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供。只要能保证氢氧反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。从这个意义上说，燃料电池是一个氢氧发电装置。燃料电池特点能量密度更高无环境污染燃料电池的应用纯电动汽车（EV）、航天方面,三菱公司的燃料电池汽车,氢燃料箱,燃料电池系统,丰田燃
11、料电池汽车,氢燃料箱,燃料电池汽车,独立轮毂电机,燃料电池组,蓄电池,思考题与练习题1、说明蓄电池正、负极板的主要材料，以及电解液的主要成分。2、分别说明蓄电池在充、放电过程中正、负极板各自生成什么物质？充、放电过程中溶液的密度有什么变化？3、说明定流充电与定压充电各自的优缺点。4、某蓄电池使用中发现容量降低、起动无力，分析可能的故障原因。,蓄电池,思考题与练习题（续）5、国产6-Q-135型蓄电池额定容量是多少？若以20h放电率放电，其放电电流是多少？若以135A电流放电，能否连续放电1小时？6、说明蓄电池使用维护中需要注意的主要问题。7、说明免维护蓄电池的优点。,第九节 交流发电机构造及类
12、型,概述发电机的作用提供电源发电机的种类直流与交流使用交流发电机的优点结构简单、价廉、变压、便于维护。汽车发电机的种类1、按总体结构分类有刷发电机（普通-JF132、整体式-CS121、带真空助力泵-JFZB292）无刷发电机JFW1913永磁发电机JFW1712,2、按搭铁方式分类内、外搭铁3、按整流管数目分类六管、八管、九管、十一管等,第九节 交流发电机构造及类型,普通交流发电机的构造（图）转子作用：产生磁场结构：爪极磁场线圈定子作用：产生交流电（交流电压、电流）结构：铁心电枢绕组绕组结构及连接,第九节 交流发电机构造及类型,交流发电机构造,第九节 交流发电机构造及类型,交流发电机的构造（
13、续）整流器作用接法：三相桥式（图）端盖与电刷电刷的作用：向转子线圈引进磁场电流国产交流发电机型号系列按QC/T731993规定：产品代号、电压等级、电流等级、设计序号、变形代号JF系列JF1512 JFZ1813Z,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的工作原理两个基本关系f=pn/60E=Ce n m整流原理（图）整流电压平均值U与线电压UL、相电压U的关系U=3/ULm=32/UL=1.35 UL=2.34 U其中：U=整流电压平均值，ULm=线电压幅值，UL=线电压有效值，U=相电压有效值 整流管选择ID=1/3 IUDRM=2 UL U（实际远大于此值）,第十节交流发电机的工作
14、原理及特性,交流发电机的工作原理（续）,整流管连接,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的工作原理（续）中性点电压问题UN（平均）=U/2中性点电压波形（图），三谐波发电原理中点二极管电路（图）发电机的激磁问题自激问题它激问题,中性点电压,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的特性空载特性（图）I=0,U=f(n)它激阶段自激阶段外特性（图）n=const,U=f(I)U下降的原因阻抗压降电枢反应,第十节交流发电机的工作原理及特性,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的特性（续）输出特性（图）nn2：转速增加，I增长有限（限流能力）。IImax,第十节交流发电机的工作原
15、理及特性,其它车用交流发电机无刷电机爪极式（图）永磁式（图）带励磁机式（图）,第十一节 交流发电机电压调节器的原理及类型,电压调节器概述调节器的作用稳定发电机的输出电压调节器调压原理调节励磁电流，使输出电压稳定调节器的种类机械（电磁）振动式单级式(FT111),双级式(FT61)单联式(FT61),双联式(FT61A)电子式晶体管式(FT106),IC式(JFT152)搭铁方式,调节器的接线（图）内搭铁式 外搭铁式,第二章 交流发电机及调节器,电磁振动式调节器基本结构与工作原理（图）存在问题 触点电火花，惯性和磁滞性引起振动频率低特性的改善提高振动频率铁心结构温度补偿问题补偿电阻,带双极的调节
16、器,磁场线圈,调节器线圈,电磁振动式调节器（FT61）双极振动式调节器基本原理（图）特点：加速电阻使振动频率提高,第二章 交流发电机及调节器,电磁振动式调节器（续）实用线路国产FT61型双级振动式调节器（图）带充电指示灯的线路LADA2105型调节器线路（图）丰田皇冠车调节器线路（图）带充电指示灯的电路（续）九管发电机及调节器线路（图）,LADA2105型调节器线路,丰田皇冠车调节器线路,九管发电机及调节器线路,第十一节 交流发电机调节器的原理及类型,电子调节器与振动式调节器比较有晶体管式和IC式三个环节：采样、放大、开关晶体管调节器基本原理三极管的开关作用通（断）励磁电流实例国产JFT106
17、型调节器（图）,电子调节器,国产JFT106型调节器,C1、C2：降低开关频率；VD1：给VD2限流；VD3：提高开关切换速度；VD4：释能二极管；VD5：稳压保护；R4：反馈电阻，改善性能,第十一节 交流发电机调节器原理及类型,集成电路调节器特点小、轻、耐高温。集成电路调节器的电压检测方式发电机电压检测方式（图）蓄电池电压检测方式（图）实例英国Lucas14TR型（图）丰田车IC调节器（图）,优点：采样线在发电机内部，发电机对外接线少。缺点：检测的是发电机电压，当B点与蓄电池+极间导线有压降时蓄电池充电电压会偏低,优点：检测的是蓄电池电压，可保证蓄电池有足够的充电电压缺点：采样线在发电机外部
18、，发电机对外接线多一条。,英国Lucas14TR型,丰田车IC调节器,第十一节 交流发电机调节器原理及类型,电源系统保护与故障分析电源系统保护的必要性停车断电问题磁场线圈过电压问题调节器故障后的电压失控问题过电压的产生瞬态过电压发动机突然减负载时点火线圈初级断开时稳态过电压调节器失控造成,第十一节 交流发电机调节器原理及类型,过电压保护电路（续）过电压保护问题（续）过电压保护电路稳压管保护（图）稳压管+继电器保护（图）,稳压管保护电路,调压器与继电器配合保护电路,利用油压开关控制励磁电流,第十二节交流发电机与调节器的正确使用,交流发电机的正确使用与维护 1、搭铁形式 2、调节器配套使用 3、熄
19、火后，点火开关在“关”位 4、兆欧表检查注意事项 5、有故障，及时排除。,调节器的正确使用（一）、注意问题：电压等级、搭铁形式、导线连接、受开关控制。（二）、搭铁形式的判别(图）（三）、调节器好坏的判别（四）、不同搭铁形式调节器的替换,调节器的检查方法,基本线路检查方法内搭铁外搭铁,内搭铁：电压高时灯灭外搭铁：电压低时灯灭,第十三节交流发电机的检修,1、交流发电机不解体的检测技术 交流发电机每运转750h（相当于行驶30000KM）或有故障时的解体检查之前，应对它进行整体检查，以便判断其技术状态.A：万用表测法：万用表R1档检查发电机F和D-接线柱。B（D+）与D-接线柱，D+与F接线柱间电阻
20、。B：试验台检测法：通过检测空载转速n1，额定工作条件下转速n2满载转速，再。,与标准值比较，判断发电机的工作性能.C：示波器检测法：2、检修技术（1）转子的检修：转子的常见故障：接触不良、短路、断路。：转子的检修：励磁绕组绝缘情况的检查；励磁绕组间断路与短路检查；滑环磨损的检查；轴检查。（2）定子的检修：,：定子常见故障：发电机绕组短路、断路或搭铁、整流管的击穿、断路、造成发电机不发电或发电不良。：检修 A：定子绕组绝缘情况的检修：B：定子绕组断路的检查：C：整流板的检查：3）电刷组建的检修：电刷：电刷弹簧：3)装复：,第十四节 电源系故障的诊断与排除,电源系统常见故障与维护常见故障不能充电
21、原因蓄电池与发电机间断线发电机内故障调节器故障（低速触点烧坏或高速触点烧死）一种常用的诊断方法,第十四节 电源系故障的诊断与排除,电源系统常见故障与维护（续）常见故障（续）充电电流太小皮带过松发电机个别二极管坏发电机电刷磨损调节器触点烧坏调节器电压调整不当,第十四节 电源系故障的诊断与排除,电源系统常见故障与维护（续）常见故障（续）充电电流过大调节器低速触点烧死调节器线圈断线电源系统维护注意事项发电机与调节器配套（内、外搭铁问题）发电机与调节器、蓄电池连接牢固检查充电故障时宜将调节器脱开检查是否发电不宜用试火方法,思考题与练习题1、简述交流发电机的基本结构。2、说明发电机所发电压与磁场和转速的
22、关系。3、发电机转子线圈所需激磁电流来自何处？4、说明发电机内部线电压有效值UL与整流输出电压U的关系。5、发电机为什么要配合使用电压调节器？6、调节器触点振动频率太低有什么问题？,思考题与练习题（续）7、分别画出内搭铁与外搭铁发电机和调节器的接线简图，并说明调节器如何起作用。8、读懂p64图2-36双级振动式调节器的工作原理。9、读懂p68图2-42丰田双联调节器的工作原理。10、简述电磁振动式与晶体管式调节器的各自特点。11、晶体管电压调节器一般由哪几部分电路组成？,第二章 起动系,概述起动系的作用与要求：起动系的作用就是供给发动机曲轴足够的起动转矩，以便使发动机曲轴达到必需的起动转速，使
23、发动机进入自行运转状态。当发动机进入自由运转状态后，便结束任务立即停止工作。起动系的基本组成（图）直流启动机、蓄电池、控制电路（开关、继电器、导线）为增大转矩，便于起动，起动机与曲轴的传动比：汽油机一般为1317，柴油机一般为810。,启动机的构造：直流串励式电机、电磁开关、传动机构,直流串励式电动机的原理构造基本原理构造机壳磁极电枢，与磁极的连接方式（图）,第三章 起动机,直流电动机的原理构造（续）构造（续）换向器电刷端盖电枢绕组简介（图）直流电动机的基本关系转矩关系:M=CmIs电压关系:U=Ef+IsRs电枢反电动势：Ef=Cen,电枢转矩的自动调节过程电源接通瞬间，n=0,Ef=0,I
24、s=U/Rs最大。M最大，满足刚启动的需要。随着n Ef Is M。工作过程是电动机输出扭矩M与发动机阻力矩Mz不断平衡的过程。1、负载增加：M Mz n Ef Is M M=Mz2、负载减少：,第三章 起动机,直流电动机的原理构造（续）直流电动机的特性直流电动机的励磁方式,串激直流电动机的特性（Is=Ia)工作特性M=f(Ia)曲线N=f(Ia)曲线P=f(Ia)曲线 P=Mn/9550机械特性n=f(M)曲线,第三章 起动机,直流电动机的原理构造（续）输出功率及其影响因素功率计算影响输出功率的因素(容量、温度、电阻）起动机与发动机的配合要求功率（转矩）要求：摩擦阻力矩，压缩损失力矩，驱动发
25、动机附件的阻力矩。传动比（最低启动转速）选择：吸进可燃混合气，压缩终点的温度。汽：P=(0.1840.21)L(KW)柴：P=(0.731.05)L(KW),启动机的型号按QC/T73-1993规定 QD QDJ QDY 112伏；224伏 如：QD124,第三章 起动机,啮合传动机构作用：启动时，将电动机的驱动转矩传给发动机曲轴；启动完成后，切断电动机与发动机间的动力联系。,几种主要结构滚柱式单向离合器（图）摩擦片式单向离合器（示意图）弹簧式单向离合器（示意图）,电磁控制装置基本结构原理,实用线路QD124型起动机线路图JD136型起动机线路（带复合继电器，图）日产UD63型起动机线路（带安
26、全继电器，图）,JD136型起动机线路,日产UD63型起动机线路,几种常见起动机结构QD124型起动机(图）移动电枢式起动机（图）-启动力矩大齿轮移动式（电磁开关内置）永磁式（无磁场线圈）（图）带减速齿轮的起动机（体积小）（图）,第五节 启动机的使用与维护,使用注意事项：空挡启动、启动时间、启动完毕维护要点：导线连接、换向器检查、碳刷与弹簧启动机的检修：1、电枢的检修短路、断路、搭铁1）、电枢短路检查2）、电枢绕组搭铁3）、电枢绕组断路4）、电枢轴跳动量检查,换向器检查：磨损量（0.50.8；0.2mm)、最小直径电刷检修：长度不小于新电刷2/3；接触面积75%以上。弹簧弹力1822N励磁绕组
27、检查：断路、搭铁1）、绕组断路检查2）、绕组与壳体的搭铁检查电磁开关检查：保持线圈、吸拉线圈电阻检查（吸合与释放电压）单向离合器检查：启动继电器检查：,电磁开关：吸合电压不大于额定电压75%；释放电压不大于额定电压40%继电器检查：标准电压力12V时，触点闭合电压为 67.6 V，触点断开电压为 35.5 v。标准电压为 24V时，触点闭合电压为1416V，触点断开电压为4.58V。,第二章 起动机,起动机常见故障分析起动机不转原因蓄电池故障（无电，或极桩接触不良）电动机故障（磁场连线断路，电刷损坏）电磁开关故障（线圈断线）起动继电器故障,第二章 起动机,起动机常见故障分析（续）起动机不转（续
28、）诊断（见图）检查蓄电池接线检查电动机检查电磁开关检查起动继电器,第二章 起动机,起动机常见故障分析（续）运转无力原因蓄电池问题（缺电，连线接触不良）大触点烧坏，或换向器表面烧蚀大小齿轮反复撞击原因保持线圈短路起动机打滑原因：单向离合器损坏,第二章 起动机,思考题与练习题1、说明起动机主要由哪几部分组成，以及各部分的作用。2、起动机的转矩大小与哪些因素有关？3、说明起动机发出的功率与转速、转矩的关系？4、说明起动系统对单向离合器的要求。5、起动机每次起动的时间大约是多少？起动机能否长时间工作？为什么？,第二章 起动机,思考题与练习题6、已知起动时：发动机转速n发=55r/m，齿轮变比i=20，此时起动机恰好发出最大功率P=1kw。求：（1）此时起动机的转速？（2）此时起动机轴上的扭矩M起？（3）此时发动机轴上的扭矩M发？7、若起动机不能起动，最常见的原因是蓄电池连线接触不良。试从理论上进行分析。,可控硅保护的电路,
