汽车电气技术

1、绪论： 汽车电器系统的组成1、供电装置2、用电设备3、检测装置4、配电装置1、汽车电源 汽车上有两个电源：1）蓄电池：是汽车的辅助电源2）发电机：是汽车的主要电源蓄电池和发电机组成汽车电源（供电）系统2、用电设备1.起动系统： 功用是启动发动机。2.点火系统 ：功用是产生电火花，点燃混合气。3.照明与信号系统 : 为汽车提供各种用途的照明、信号等。4.汽车信息显示系统：包括指示汽车工作状况的各种仪表、报警灯信息显示装置等。5.辅助电器系统： 空调、刮水器、收音机、电动座椅、电动门窗、防盗系统、汽车安全系统等。6） 电子控制系统：包括 电子控制喷射系统；电子控制点火系统；自动变速器；制动防抱死；

2、四论转向、电控悬架、巡航控制等3、检测装置包括各种检测仪表和检测传感器4、配电装置综合配电盒（箱）（中央配电盒）继电器 、保险装置、插接器 电路开关 导线和线束等汽车电路线路图 线束图 原理图汽车电器系统的共同特点汽车电气系统的标称电压有12V、24V两种，目前汽油车普遍采用12V系统，而重型柴油车多采用24V系统。对发电装置，12V系统的额定电压为14V，24V系统的额定电压为28V，低压系统的优点主要是：安全性好，蓄电池单格数少，对减少蓄电池质量和尺寸有利，白炽灯的灯丝较粗，寿命较长。特点：单线制 负极搭铁 直流 低压 各电器并联第二章 汽车供电系统本章主要内容1.蓄电池的分类与作用2.蓄

3、电池的构造与型号，工作原理3.蓄电池的工作特性及使用与维护4.发电机的工作原理、构造及特性5.交流发电机的调节器6.交流发电机和调节器的检修及充电系统的检修和故障诊断第一节 蓄电池的作用与分类汽车作为移动的机电一体化装备，其中很多部件需要电能。一是从机械能转化而来，即发电机发电；主要电源。二是从化学能转化而来，即蓄电池的放电，辅助电源蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化学能转变为电能对用电设备供电，也能将电能转变为化学能储存。蓄电池（Battery）是汽车的辅助电源蓄电池与发电机组成了汽车电源系统。汽车用(起动)蓄电池的主要功用1.发动机起动时，向起动机和点火系统供电；2.发动机不发电或

4、电压较低，向用电设备供电；3.用电设备接入过多，发电机超载，协助发电机供电4.发电机端电压高于蓄电池的电动势时，将电能转换成化学能储存起来；5.在发动机转速和负载发生较大变化时，保持电网电压的相对稳定；（相当于一个容量很大的电容器）6.吸收电网中的瞬间过电压，保护用电设备；汽车对蓄电池的要求满足启动发动机要求，要求蓄电池要容量大，短时间内（35s）可供给起动机强大的电流（汽油机，200A600A，柴油机1000A以上），内阻小，构造简单，电压稳定，启动性能好。 汽车用蓄电池的分类电池是将化学能转换为电能的一种低压直流电源，通常称为化学电源，一般分为四大类：原电池 蓄电池 储备电池 连续电池电解

5、液的不同，蓄电池分为酸性和碱性。碱性蓄电池的电解液为化学纯净的NaOH溶液或KOH溶液。酸性蓄电池的电解液为化学纯净的硫酸水溶液。酸性蓄电池极板上的活性物质的主要成分是铅，称为铅酸蓄电池蓄电池的分类免维护蓄电池（也叫MF蓄电池），它是在传统蓄电池基础上发展起来的新型蓄电池，在使用过程中无需添加蒸馏水，所谓的免维护主要就是指这一点。此外蓄电池自放电少，耐过充电性能好，使用寿命长。蓄电池制造好后，里面带电解液，充满电。买回来可以直接用的。蓄电池制造好后，里面不带电解液，极板上充好电，买回来之后，加注电解液后静置半小时就可以使用了。蓄电池制造好后，里面不带电解液，使用时要加注电解液，并对其进行初充电

6、，然后才能使用。铅酸蓄电池普通干封 干荷电 湿荷电 免维护电动车蓄电池蓄电池的特点内阻小，电压高而且稳定，还复系数高，成本低，易于满足汽车的需要，但比能低，可靠性较差，易于出现故障，需要经常维护，使用寿命较短。蓄电池的性能指标电压 电动势 开路电压 额定电压：在一定标准规定条件下工作时应达到的电压。 工作电压终止电压：一定标准所规定的放电条件下放电时，其电压降逐渐降低，电池活性物质能再生的最低工作电压。铅蓄电池以一定的放电率在25环境温度下放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终了电压。大多数固定型电池规定终止电压为1.8V。终止电压值随放电速率而定。通常，为使电池安全运行，小电流放电时，终

7、止电压取值稍高，大电流放电时，终止电压取值稍低。在研究电池容量时要规定统一的放电电流，常用n小时率表示。如果以电流I放电，电池在n小时内放出的电量为额定容量的话，这个放电率称为n小时放电率。蓄电池放电率:放电速率简称放电率，常用倍率和时率表示。时率是以放电时间表示的放电速率，即以某电流放电至规定终止电压所经历的时间;倍率是指电池放电电流的数值为额定容量的倍数，例电池容量为40A.h，若放电电流表示为1 CA时，则此时放电电流实际为40A 。2、容量指充足电的电池在给定的放电条件下（温度、放电电流）放电到终止电压时所放出的电量，单位（A h）蓄电池的容量反映蓄电池对外供电能力的大小。是选用蓄电池

8、的重要指标。是蓄电池的主要性能参数。充足电的蓄电池在给定的放电条件下（温度、放电电流、终止电压）所放出的电量，就是蓄电池的容量C。恒流放电时，它等于放电电流与放电时间的乘积。即：蓄电池的容量 蓄电池的容量与放电电流、温度、电解液密度等因素有关，因此标称的蓄电池容量是在一定的标准规范下测得的。20小时放电率额定容量C20定义 一充全充足电的蓄电池在电解液温度为25条件下，以20h放电率（If=0.05C），连续放电到单格电池电压降至1.75v蓄电池所输出的电量（A.h）。 （电量的量纲）是检验新蓄电池质量和衡量蓄电池能否继续使用的重要指标，新蓄电池达不到额定容量为不合格产品，旧的蓄电池的实际容量

9、和其额定容量之差超过某一限值时，则应报废。额定储备容量 Cm定义 一充全充足电的蓄电池在电解液温度为25条件下，以25A电流放电到单格电池端电压将为1.75V时所能维持的时间。单位分钟。 （量纲是时间）说明当汽车充电系统失效时，蓄电池能够提供25A电流的能力。起动容量常温起动容量电解液在30时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V蓄电池为8V，6V蓄电池为4V）所放出的电量称为常温起动容量（持续时间应在5min以上）。低温起动容量电解液在18时，以3倍额定容量的电流持续放电至终止电压（12V蓄电池为6V，6V蓄电池为3V）所放出的电量称为低温起动容量（持续时间应在2.5min以上 3

10、.电池能量 电池能量 指在按一定标准所规定的放电制度下电池对外作功时所输出的电能,单位为瓦特小时（W h）。 比能量 电池单位质量所能输出的电能量（Wh/kg）。 能量密度 电池单位体积所能输出的电能量（Wh/L）。4.循环使用寿命 (Cycle Life) 电池的循环使用寿命指电池满充满放一次为一循环，按一定测试标准，当电池容量降到某一规定值（国际标准规定为80%额定值）以前，电池完成的充放电循环总次数。使用寿命的概念是基于电池在每一个充放电循环中，其中的活性物质要发生一次深度的可逆性化学反应。随着循环次数增加，电池中的化学活性物质会老化变质，其化学功能逐渐衰弱，使得充放电的效率逐渐降低，直

11、至电池功能丧失而报废。使用寿命是衡量动力蓄电池品质的重要技术指标，也是经济指标第二节 蓄电池的结构与型号组成：极板、隔板、外壳、电解液、连条和接线柱等组成。极板是蓄电池的核心，由栅架和填充在其上的活性物质组成，充、放电过程中，电能和化学能的转换都是通过栅架上的活性物质和电解液的化学反应来实现的。厚度：1.1-1.5mm.提高蓄电池的比容量，改善起动性能。正极板：PbO2,深棕色，负极板: Pb，深灰色。栅架的主要作用是容纳活性物质，并使极板成型，铅锑合金浇铸，锑：6%-8.5%，提高栅架的机械强度并改善浇铸性能。 但耐化学腐蚀性能差，锑易从正极板解析，引起电池自放电，减少寿命，因此栅架的生产向

12、低锑甚至不含锑的铅钙合金方向发展。极板组使每片正极板置于两片负极板之间，使之两面的放电均匀，正极板上的活性物质比较疏松，单面放电容易造成极板拱曲而使活性物质脱离。为提高蓄电池容量，将正极板和负极板并联焊起来形成正极板组和负极板组。将正负极板组相互嵌合，中间用隔板隔开，置入存有电解液的容器中，就构成了单格电池。正极板比负极板少一片？为了减少蓄电池的内阻和尺寸，正负极板应尽可能的靠近，隔板可以防止相邻正、负极板接触而短路。多孔性，以便电解液的渗透，化学性质稳定，良好的耐酸性和抗氧化性。木质，微孔塑料、微孔橡胶（耐酸性和抗氧化性能好，价格低） 带槽的一面朝向正极板，且沟槽必须与壳体的底部相垂直。因为

13、正极板在充放电过程中化学反应激烈，沟槽使电解液上下直通，充电生成的气体可沿沟槽上升，脱落的活性物质沿沟槽下沉。电解液化学纯净的硫酸和蒸馏水按一定的比例配制。纯度和密度对蓄电池的影响很大。密度一般为1.24g/cm31.31g/cm3,密度应根据地区、气候条件和制造厂的要求确定。不同气温下电解液密度的选使用地区最低温度冬季（g/cm3）夏季（g/cm3)<-401.301.26-30-401.281.25-20-301.271.240201.261.23壳体用于盛放电解液和极板组，有电池槽和电池盖组成，壳内用间壁分成3个或6个互不相通的单格壳底部的凸棱搁置极板组，凸棱间的凹槽可以积存从极板

14、上脱落下来的活性物质，以避免沉积的活性物质连接正、负极板而造成短路。 单格电池的加液孔盖都设有一个通气的小孔，用于在蓄电池充电时及时排出因电解水而产生的氧气和氢气，以防止气体聚集使其内部压力升高，造成胀裂容器甚至产生爆炸事故。第三节 蓄电池的工作原理蓄电池充放电过程中电能与化学能相互转换是依靠其正负极板上的活性物质和电解液中的化学反应来实现的。蓄电池的化学反应是可逆的，一般认为1882年格拉斯敦和特拉普提出的双极（或双重）硫酸盐化理论（简称双硫化理论）能较准确的说明蓄电池中的化学反应过程。双硫化理论蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质是海绵状的纯铅，电解液是硫酸的水溶液。 放

15、电时，PbO2和Pb都变成PbSO4，电解液中的硫酸减少，密度降低，充电时按相反方向变化，硫酸增加，密度增大。Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O电动势的建立正极板 负极板静止电动势在正极板附近，有少量的PbO2溶入电解液当中，和水反应生成Pb(OH)4,在分解成Pb4+和OH- ,Pb4+沉附于极板的倾向，大于溶解的倾向，因此沉附在极板上，使极板呈正电位，达到平衡时，约为+2.0V。负极板处，一方面它有溶解于电解液的倾向，有少量铅进入溶液，生成Pb+，在极板上留下两个电子，使极板带负电，另一方面，由于正、负电荷的相互吸引， Pb+有沉附于极板的倾向，当两者达到平衡

16、时，溶解便停止，此时极板具有负电位。约为-0.1V放电过程 放电是蓄电池将其化学能转化为电能输出，对外负载作功的过程。 在正极板附近，Pb4+ 得到电子变成Pb2+,并与电解液中的硫酸根离子结合生成PbSO4 。负极板处，Pb2+和电解液中的 SO42-生成硫酸铅PbSO4沉附在负极板上，于此同时金属Pb继续溶解成 Pb2+，并分解出电子。如果电路保持畅通，上述的化学反应将继续进行。使正负基板上的活性物质都转变为PbSO4。电解液中的硫酸逐渐减少，而水分逐渐增多。蓄电池放电过程中的三个特征1）极板上的活性物质PbO2和Pb均逐渐转变为PbSO4。 由于PbSO4层的阻挡，电解液不能渗透到活性物

17、质内层，因而铅酸蓄电池活性物质的利用率只有20%-30%； 2） 电解液相对密度下降； 3）蓄电池内阻增大。充电是外部电源对蓄电池作功，蓄电池吸收电能而提高活性物质化学反应自由能的过程。 充电时，将蓄电池接直流电源。当电源电压高于蓄电池电动势，在电源作用下，电流从蓄电池正极流入，负极流出。这时正负极板处的反应正好与放电过程相反。蓄电池反应原理小结1）充放电亦就是内部活性物质化合与分解的过程。略去中间环节，该反应方程式 PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4 +2H2O 可从电解液的相对密度判断蓄电池的充放电程度2） 极板处的电解液流动性要好3） 减少极板厚度，提高孔隙率第三节 蓄电池工作特

18、性及使用与维护1、静止电动势2、蓄电池内阻3、蓄电池的放电特性4、蓄电池的充电特性5、蓄电池的容量6、蓄电池的使用与维护静止电动势 电池在不充电也不放电的静止状态下正负极板间的电位差。大小和电解液密度、温度有关。电解液的密度在1.05-1.30g/cm3范围内，静止电动势Ej可用经验公式计算电解液密度在充电时增大，放电时减小，一般在1.121.30g/cm3之间波动，静止电动势：1.97v2.15v。蓄电池内阻 反应蓄电池带负载的能力，在相同条件下，内阻越小，输出电流越大，带负载能力越强。极板电阻 隔板电阻 电解液电阻 串联单格电池的连条电阻 完全充足电，在温度为20时的内阻，可按下面的公式计

19、算近似值R0=Ue / (17.1 C20) Ue ：额定电压，v C20：额定容量,A.h电池端电压为:2.32.4v,PbSO4最大限度的转变为PbO2,Pb。如果继续充电，电解液中的水将开始电解而产生氢气和氧气，以气泡的形式剧烈放出，形成所谓的“沸腾”状态。充电中期，随着充电的进行，新生成的硫酸不断向周围扩散，当极板孔隙中生成的硫酸的速度和向外扩散的速度处于动态平衡时，蓄电池端电压的上升速度比较稳定，随着整个容器内电解液密度的上升而相应增高。充电初期，端电压迅速上升，是因为充电时极板上的活性物质和电解液的反应首先在极板孔隙内进行的，极板孔隙内迅速生成的硫酸来不及向极板外扩散，使孔隙中的电

20、解液密度快速增大，致使电池的电动势和端电压迅速上升。 充电特性指恒流Ic充电过程中，蓄电池的充电电压Uc、电动势E和电解液密度等参数随充电时间的变化规律。Uc=E+IcR0充电特性小结蓄电池充电终了的特征：1、蓄电池内部产生大量的气泡，呈现“沸腾”状态；2、端电压和电解液密度均上升至最大值（单格电池为2.7V），且2h3h内不在增加；蓄电池的放电特性 放电特性指恒流If放电过程中，蓄电池的放电电压Uf、电动势E和电解液密度等参数随放电时间的变化规律。当渗透到极板孔隙中的硫酸和消耗的硫酸达到平衡时，端电压将随整个容器内电解液密度的降低而缓慢的降到1.95v，接着电压又迅速下降到1.75v，应停止

21、放电。端电压下降到1.75v后若继续放电，电压将急剧下降，这是因为，放电终了，化学反应深入到极板的内层，而放电时生成的硫酸铅较原来活性物质的体积大，硫酸铅积聚在孔隙内，缩小了孔隙的截面积，使电解液渗入困难，因而孔隙内消耗掉的硫酸难以得到补充，孔隙内的电解液密度下降，端电压也随之急剧下降。放电过程中，因为蓄电池内阻上有压降，所以端电压总是小于电动势。 放电初期，端电压从2.1v迅速下降，这是因为极板孔隙中硫酸迅速消耗，周围的硫酸还没有来得及补充。使极板孔隙内的硫酸密度迅速下降。蓄电池放电特性小结放电终了的判据：1 单格电池电压降到放电终止电压（1.75V）2 电解液比重降到最小许可值（1.11g

22、/cm3）但要注意：蓄电池的放电终止电压是与放电 电流强度的关系有关的。蓄电池的维护1、检查电解液渗漏，擦去电池盖上的电解液2、检查连接紧固（汽车连接，导线和极柱）3、清除灰尘、泥土、酸垢和极柱和导线接头上的氧化物。4、检查通气孔畅通5、检查电解液密度和高度蓄电池的正确使用1、正确使用起动机（启动时间3-5s,15s以上启动第二次）2、定期补充充电（每使用两个月进行一次补充充电，蓄电池放置不用，每个月补充充电）3、蓄电池在汽车上必须固定牢靠，防止汽车行驶时，振动受损，4、新蓄电池首次使用之前需要合理选择电解液相对密度蓄电池的储存1 新蓄电池的储存；储存室要干燥、清洁、通风、 530度温度放置不

23、挤压、密封加液孔和通气孔、远离热源和有害气体、不能倒置、却不能超过期限2 使用过的蓄电池的长时间储存； 先充足电，然后放完电；用蒸馏水洗净，密封加液孔、通气孔。3带电解液的蓄电池的储存 充足电，每隔12个月补充充电一次新电池的启用1、普通蓄电池：清洁表面；除去密封；注入电解液；浸泡48h；初充电。2、干荷蓄电池：清洁表面；除去密封；注入电解液；浸泡0.5h。（若存放时间超过2年，应补充充电）蓄电池的选用蓄电池的选择必须符合如下两点要求： 1、电压等级必须一致 2、蓄电池的容量必须足够。蓄电池小结本章要求同学们掌握以下几个内容：1、蓄电池的功用2、蓄电池的基本组成，对每一个组成部分都能描述其特点

24、和结构。3、详细描述蓄电池的工作原理，即静止电动势的建立，充电过程，放电过程。4、蓄电池的工作特性，包括静止电动势、内阻、充电特性、放电特性。5、蓄电池的使用与维护及选用。第六节 发电机的构造、工作原理及特性早期采用的都是直流发电机，靠换向器将电枢绕组内感应的交流电转变为直流电的，换向过程中，电刷和换向器之间易产生火花引起电刷和换向器的烧蚀和磨损，转速越高，火花越大，磨损加剧。已不能适应现代高速发动机的要求。汽车上采用的交流发电机是三相同步交流发电机，通过硅二极管组成三相桥式整流电路将定子绕组中产生的交变感应电动势转变为直流输出。所以也称之为硅整流发电机。采用目前汽车采用硅整流发电机，发电机是

25、汽车的主要电源，由汽车发动机驱动。在发动机正常运转时（怠速以上），向所有用电设备（起动机除外）供电，同时向蓄电池充电。 发电机可分为直流发电机和交流发电机发电机概述交流发电机输出电压随转速的变化而变化。交流发电机必须配装电压调节器才能工作，电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。体积小、结构简单、重量轻、维修方便、使用寿命长、低速充电性能好、配用的调节器结构简单以及节约铜材等优点。目前汽车上全部采用硅整流发电机交流发电机的结构分以下几部分: 一、 转子 磁场绕组分别焊接在滑环上，当两个电刷和直流电源接通时，磁场绕组中便有电流流过产生轴向磁场，被磁化的爪极

26、中一块为N极，另一个为S极。 滑环由彼此绝缘的两个铜环组成，压装在转子轴的一端并与转子轴绝缘，磁场绕组的两端分别焊接在两个滑环上，两个滑环分别于发电机后端盖上的两个电刷相接触。 为了使磁场呈正弦分布，有利于电枢绕组中产生的感应电动势有较好的正弦波形。两块爪极上制有6个鸟嘴型的磁极。爪极是压装在转子轴上的，磁轭（即铁心）装在爪极的空腔内，磁场绕组绕在铁心上。二、 定子（又叫电枢）-产生交流（交变）电动势 三相绕组有星形（Y）连接和三角形连接两种。定子铁心由内圈带槽、互相绝缘的硅钢片叠成。硅钢片的厚度为0.5mm.三相绕组按一定的规则对称嵌放在槽内。三、整流器-将交流电转变为直流电 交流发电机用的

27、二极管有正极管和负极管之分，引出电极为二极管正极的为正极管，引出的电极为二极管负极的称为负极管。汽车用整流二极管特点： 工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A 反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V 有正极管和负极管之分 只有一个引线端安装二极管的铝制散热板称为整流板，整流板有正整流板和负整流板之分。安装负极管的称为负整流板，安装正极管的为正整流板。四、前后端盖端盖1 端盖一般用铝合金铸造（非导磁材料，减少漏磁。质量轻散热性能好等优点。）2后端盖内装有电刷组件，普通发电机中一般有两只电刷3. 无刷发电机中没有电刷。4.发电机的后端盖上有进风口，前端盖上有出风

28、口，当皮带轮与风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部进行强力通风冷却。电刷总成由两个电刷、电枢架和电枢弹簧。电刷装在电刷架内，借助电刷弹簧的压力与转子总成上的压力保持接触，用于给转子绕组提供磁场电流。交流发电机的内搭铁和外搭铁和电刷的接线方法有关外搭铁型发电机 磁场绕组的两端均于绝缘接线柱相连，并通过接线柱经调节器搭铁。五、带轮及风扇交流发电机的前端装有带轮和风扇，由发动机通过传动带驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转 。（1） 转子的转动使发电机发电；（2）风扇的转动为发电机散热。 六、交流发电机的型号设计序号用12位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。交流发电机以调整臂位置作为变形代号。

29、 Z左调整臂Y 右调整臂例：JFZ1913Z发电机 JF表示普通交流发电机JFZ表示整体式（调节器内置）交流发电机；JFB表示带泵的交流发电机；JFW表示无刷交流发电机。交流发电机的工作原理当外电路通过电刷、滑环使磁场绕组通电时，便产生磁场，使磁极磁化为N极和S极。当转子（磁极）旋转时，产生旋转的磁场，使得相对静止的定子电枢绕组切割磁力线。磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生交变的感生电动势。由于转子的爪极具有鸟嘴型，使得交变的感应电动势成正弦波形。这就是交流发电机的发电原理。 感应电动势交流感生电动势的频率交流电动势的变化频率f与发电机的转速n、磁极对数p

30、成正比：式中：K-绕组系数(和发电机定子绕组的绕线方式有关的系数 )N-每项匝数（匝） f频率（Hz） -每极磁通（Wb）Ce-电机常数（Ce4.44KNp/60） 称E为相电动势。交流发电机整流原理交流发电机三相交流电经6只硅整流二极管组成的全波桥式整流电路整流后，变直流电输出导通原则：对于正极管，某一瞬间，正极电位最高的者导通，负极管，负极电位最低者导通。交流发电机整流原理小结三只正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通； 三只负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通。 每一瞬时都有一个正极和一个负极管导通 ，每个周期内，六个二极管以六种不同的组合两两依次导通，通过用电器的

31、就是直流电。中性点电压三相绕组采用y 连接，三相绕组的三个末端的公共接点，称为中性点。中性点和外壳之间的电压是通过2、4、6三只负极管三相半波整流后得到的直流电压，称为中性电压。除了永磁式交流发电机不需要励磁以外，其他形式的交流发电机都需要励磁，因为它们的磁场都是电磁场，也就是说必须给磁场绕组通电才会有磁场产生。1、定义：将电源引入到磁场绕组，使之产生磁场称为励磁。2、交流发电机励磁两种方式：1）自励2）他励交流发电机的特性汽车用硅整流发电机的工作特点是传动比大，工作转速变化范围大。汽油机转速变化为1：8。柴油机为1：5。因此掌握发动机的输出电流和端电压随转速的变化规律十分重要。输出特性（最重

32、要） 空载特性 外特性第五节 电压调节器 由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器， 电压调节器功用：使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。电压调节器的分类 （1）触点式电压调节器 （2）晶体管调节器 （3）集成电路调节器 电子调节器 （4）数字电路调节器 电压调节原理 由于发电机的电动势及端电压和磁极磁通也成正比关系，当发动机转速发生变化时，如果要保证发电机电压恒定，就必须相应的改变磁极磁通，磁极磁通的大小取决

33、于磁场电流的大小，因此在发电机转速发生变化时，只要相应地改变磁场电流就可以了。电子调节器调节原理利用晶体管的开关特性，将三极管作为开关串连在发动机的磁场电路中，根据发电机电压的高低，控制三极管的导通和截止，使磁场电路接通或切断来调节发电机磁场电流。使输出电压稳定在某一规定的范围内。 电子调节器有内搭铁和外搭铁之分，分别于内搭铁或外搭铁发电机匹配使用。晶体管调节器工作过程发电机信号的采集和输入控制电路由电阻R1， R2和稳压管VS组成，电阻R1和R2组成一个分压器 ，R1上得分压为：第六节 硅整流发电机故障诊断与测试硅整流发电机故障检查与测试硅整流发电机每运转750h后，应拆开检修一次，主要检查

34、电刷和轴承的状况。新电刷高度14mm，磨损到7mm-8mm时应该予以更换。轴承如有显著松动，应予以更换。不发电原因：硅二极管损坏，磁场绕组和定子绕组有断路、短路和搭铁等故障所致第三章 起动机第一节 起动机的起动性能发动机不能自己启动，她必须依靠外力带动曲轴来帮助启动，使发动机依靠自身的惯性而进入连续不断的吸气、压缩、燃烧和排气循环。起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成，其主要功用是起动发动机。起动机的起动性能评价指标有：起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。 电磁强制啮合式 电枢移动式 减速式起动机一、起动转矩起动机要有足够大的转矩来克服发动机初始转动时的各种阻力矩。起动阻力矩

35、包括：1.摩擦阻力矩；2.压缩阻力矩；3.惯性阻力矩。 二、最低起动转速1.在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴转速。汽油机中，约为5070r/min。柴油机为150-300r/min。2.起动机传给发动机的转速要大于发动机的最低转速：若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行程的散热损失和漏气损失增加，导致发动机不能起动。起动转速 三、起动功率 起动机所具有的功率应和发动机起动所必需的起动功率相匹配而蓄电池的容量与起动机的额定电压成正比P=Mc*n/9550(kw)四、起动极限温度环境温度降低时，最低起动转速升高；当环境温度低于某一数值的时候，起动机不

36、能起动发动机。当环境温度低于起动极限温度时，应采取起动辅助措施 加大蓄电池容量 进气加热 电喷车低温补偿第二节 起动机的结构和工作原理起动机由三部分组成。电磁开关 直流电机 传动机构电磁控制装置用来接通或者是切断电动机与蓄电池之间的电路，控制起动机驱动齿轮与发动机飞轮齿环的啮合与分离。 在发动机启动时，使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，将起动机转矩传给发动机曲轴，而在发动机起动后，使驱动齿轮自动打滑，避免起动机发生电枢飞散的“飞车”事故直流串励式电动机（即磁场绕组和电枢绕组串联），产生电磁转矩，将蓄电池的电能转换成机械能。一、直流串励式电动机结构电枢-产生转矩的核心部件（电枢轴 电枢绕组 铁心）换

37、向器 换向器的作用是连接磁场绕组、电枢绕组和电源，并保证电枢产生的电磁力矩方向不变，使电枢轴能输出固定方向的转矩。它有许多截面呈燕尾形的铜片围和而成，铜片的一端有焊接电枢绕组线头的凸缘。磁极-建立电动机的电磁场 机壳用钢管制成，一端开有窗口，用于观察电刷和换向器的工作，平时用防尘罩盖住，机壳上只有一个电流输入接线柱并在内部和磁场绕组相连，磁极固定在机壳上。有固定在机壳上的铁心和装在铁心上的磁场绕组组成，磁场绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制，一般的起动机装有四个磁极，大功率的起动机为了增大起动机的电磁力矩，有的装有六个磁极电刷 电刷的作用是将电流引入电动机，一般有四个电刷架，两个电刷架和端盖绝缘，称

38、为绝缘电枢架，另外两个电刷架和端盖直接铆合而搭铁，称为搭铁电刷架，电刷装在电刷架里，借助弹簧的压力将其压紧在换向器上。二、直流电动机的工作原理1.功用 直流电动机时将电能转变为机械能的设备。2.原理 载流导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动。由于一个线圈所产生的转矩太小，转速又不稳定，因此实际电动机的电枢采用多匝线圈，换向片的数量随着绕组匝数的增多而增多。电动机的电磁转矩M取决于磁通、电枢电流Is的乘积，即M= CmIs其中Cm电机结构常数直流电动机转矩自动调节特性 直流电动机拖动负载，当负载发生变化时，电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化，以满足不同负载的需要。其原理如

39、下：直流电动机接入电源，流入电枢绕组的电流，使电枢产生转矩而旋转。电枢旋转，其中的导体切割磁力线，必然产生感应电动势。导体中感应电动势的方向恰与电枢绕组电流方向相反，也与电源电压的方向相反，故称反电动势。分析： Is=（U- Ef）/Rs负载轴上阻力矩电枢转速EfIs电磁转矩直至电磁转矩减至与阻转矩相等电机拖动负载以较高转速平稳运转；负载轴上阻力矩电枢转速EfIs电磁转矩直至电磁转矩增至与阻转矩相等电机拖动负载以较低转速平稳运转。直流电动机转矩自动调节特性电动机工作时，电压平衡方程式为：Ub=Ef+IaRa该公式称为电动机发电机一体公式即电动机在一定条件下可以变成发电机，用于电机制动和储能起动

40、机的工作特性直流电动机的型式按照磁场绕组和电枢绕组的连接方法不同，可分为并激、串激、复激。直流电动机的机械特性（1）定义当电源电压为额定值，励磁电路电阻为常数时，电动机的电磁转矩与转速之间的关系。即：Ub = UN，Rf =常数，n=f（M）。并励电动机和串励电动机磁路未饱和时，由于Q不是常数，Ia增大，Q也增大，故转速随Ia的增大而显著下降，由于转矩正比于电枢电流的平方，所以串励式电动机的转速随转矩的增加而迅速下降。结论并励式电动机中由于磁场电流不变，磁通为常数，电枢电路电阻又很小，所以电枢电流增大使电磁转矩增大时，电机转速下降并不多，称为硬的机械特性，不适合汽车用；串励式电动机具有软的机械

41、特性，即：轻载时转速高，重载时转速低，对起动发动机十分有利，要求与工作机械的联结为刚性或齿轮联结，避免“飞车”。起动机型号根据中华人民共和国行业标准QC/T73-1993汽车电气设备产品型号编制方法规定，起动机的型号如下： QDY 1 2 2 5电压等级代号 1表示12V；2表示24V。设计序号,5.变型代号产品代号 起动机的产品代号：QD表示起动机；QDJ表示减速起动机；QDY表示永磁型起动机（包括永磁减速型起动机）传动机构1）滚柱式单向离合器2）摩擦片式单向离合器3）弹簧式单向离合器发动机起动时，使起动机的驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给飞轮；发动机起动后，小齿轮应能自动打

42、滑或脱离啮合，自动切断动力传递，以免发动机带动起动机电枢高速旋转，造成电枢绕组“飞散”。传动机构主要由拨叉、单向离合器等组成。单向离合器起着单向传递转矩的作用，同时又能在启动后自动打滑，以防止发动机起动后飞轮带动起动机电枢高速飞转而造成事故的作用。拨叉和移动衬套一起工作，使单向离合器作轴向移动，将驱动齿轮和发动机飞轮齿环啮合。滚柱式单向离合器结构驱动齿轮采用40号碳钢加工后淬火而成，与单向离合器的外壳制成一体。驱动齿轮则套在轴的光滑部位，它们可以随轴转动，又可以在轴上前后移动，以便使驱动齿轮和飞轮能啮合与分离。外壳内装有十字块3和四套滚珠4及弹簧和压帽，十字块与花键套筒固定连接，护盖7与外壳相

43、互扣合密封。花键套筒的外面装有缓冲弹簧和拨叉环，并由卡簧限位。拨叉操纵拨叉环迫使驱动齿轮沿电枢轴轴向滑动，平时在回位弹簧的张力作用下，驱动齿轮与飞轮保持分离状态。整个单向离合器总成利用花键套筒套装在电动机电枢轴的花键部位上，可以作轴向移动和随轴转动。滚柱式单向离合器优缺点结构简单、加工方便，成本低，坚固耐用，但在传递较大扭矩时容易卡死，故不能用于大功率发动机；适用于中小功率的发动机。大功率的发动机采用摩擦片式单向离合器和弹簧片式单向离合器。摩擦片式离合器摩擦片式单向离合器的原理是通过主、从、动摩擦片的压紧和放松来实现分离的，可传递较大扭矩；扭矩是可调的；结构复杂。弹簧式单向离合器弹簧式单向离合

44、器的原理是通过扭力弹簧的径向收缩和放松来实现分离和接合的。其结构如图所示。结构简单，成本低，使用寿命长轴向尺寸较大，一般只用在功率较大的发动机上。控制装置1.作用：控制装置的作用是控制驱动齿轮和飞轮的啮合与分离；控制电动机电路的接通与切断。常用的装置有机械式和电磁式汽车上广泛使用电磁式控制装置（电磁开关）分为直接直接控制式电磁开关和带启动继电器控制的电磁开关。ST614型起动机电磁控制装置构造传动比的选择选择依据：保证发动机可靠起动，并使起动机达到最大功率。使起动机在发动机最低转速时发出最大功率。即最佳传动比应和起动机的最大功率相对应。实际工作中，传动比应比最佳值稍小，虽然起动机的工作电流有所

45、增大，功率减小了一些，但起动机的转矩却增大较多，这对起动有力。典型起动机的结构和工作原理起动机旋转时，驱动齿轮借电磁力拉动杠杆，自动啮入飞轮齿环。靠磁极磁通的电磁力，使电枢轴向移动，将驱动齿轮啮入飞轮齿环。靠电磁开关推动安装在电枢轴孔内的啮合杆，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。在各种起动机的三个组成部分中，电动机部分一般没有本质的区别，控制方法一般也采用电磁控制装置，只有传动机构的啮入方式有很大区别，因此按传动机构啮入方式的不同来分，可分为：电磁控制强制啮合式电枢移动式齿轮移动式 电枢移动式和齿轮移动式起动机性能较好，但其结构复杂，目前应用较多的是电磁控制强制啮合式起动机，除此之外还有磁极为永久磁铁的

46、永磁起动机和内装减速齿轮的减速起动机。减速式起动机减速式起动机和普通的带电磁开关的强制啮合式起动机没有本质的区别，只是在起动机的电枢和驱动齿轮之间增加了一套减速机构，因此可以将电枢的工作转速设计的较高，然后通过减速机构使驱动齿轮的转速降低并使转矩增加。减速起动机的优点 1.单位重量的输出功率增加；2.缩小了外部尺寸,便于安装；3.提高了起动转矩,有利于发动机的低温起动；4.减轻了蓄电池的负担,延长了使用寿命。电动机采用直流电动机。其磁场型式有：1.永磁式 电动机不需要磁场绕组，节省材料，体积小，换向性能好。用在小功率起动机上。2.电磁式 适用于输出功率大于1.9KW的电动机。减速装置在电动机的

47、电枢轴和输出轴之间，设置了齿轮减速装置。1.作用：通过转矩的倍增作用，使起动机的输出特性适应发动机的起动要求。齿轮减速比一般为35。减速装置结构形式（1）外啮合齿轮减速器；（2）内啮合齿轮减速器；（3）行星齿轮减速器。传动机构及控制装置1.减速起动机的传动装置（单向离合器）仍采用滚柱式单向离合器，结构形式和普通起动机相同，但耐冲击要求提高了。2.减速起动机的控制装置电磁开关和普通起动机相同。但单向离合器的操纵有两种型式：（1）拨叉式：和普通起动机相同，用在行星减速机构上。（2）直动齿轮式：驱动齿轮和引铁装在一起，用在平行轴外啮合式减速机构上第五节 起动机的使用与维修 一、起动机的正确使用 1、

48、 起动机每次使用不超过5秒2、 电喷车和自动变速器车不能采用推车启动3、发动机起动后必须切断控制电路 二、起动机的维护 1、 起动机的保养和清洁（3000公里）和更换电刷（5000公里或根据需要）。2、 起动机的调整（实习中进行）电磁开关接通时刻调整 起动继电器闭合电压与断开电压的调整 轴承的配合3、单向离合器的调整三、起动机的故障分析与处理方法起动机的常见故障有：起动机不转，起动机运转无力，驱动齿轮运转不良，起动机不停止工作，起动机空转等。起动机故障分析的首要条件是区分起动机故障和起动系电路故障，一般应先判断电路故障。常见故障及检测方法当起动系出现故障时，故障的原因可能是蓄电池、起动机、起动

49、继电器、点火开关、起动系线路等出现故障引起的，通过故障诊断，能准确判断故障在哪个部位。起动系常见故障的诊断方法一、起动机不工作 起动机不工作指的是当点火开关打到起动档时，起动机不转动，并且电磁开关没有动作。检查步骤如下：1)检查蓄电池 应先检查蓄电池的极柱是否松脱、氧化、腐蚀，检查电缆线及搭铁端是否正常。然后检查蓄电池是否亏电按喇叭，根据喇叭声音的大小可判断蓄电池是否亏电，也可以开大灯，根据灯光亮度的变化来判断蓄电池是否亏电，如果喇叭声音变小或大灯灯光变暗，说明蓄电池亏电。如果以上都正常，进行下一步检查。2)检查起动机 将起动机上接电缆线的主接线柱与起动接线柱短接若起动机不能工作，说明起动机的

50、电磁开关等有故障，需拆下起动机检修。如果起动机能正常工作，进行下一步检查。3）检查起动继电器是否是好的；4）检查点火开关是否是好的。二、起动机起动无力起动机起动无力指的是起动机的驱动齿轮已经与飞轮齿圈啮合，但由于起动机的转速太慢而不能使发动机起动。起动无力一般是由于电路中潜在的故障引起的，这些潜在故障引起额外的电压降，使起动电流减小。检查步骤如下：1）检查蓄电池 先检查蓄电池的极柱是否有松动、氧化或腐蚀等现象，然后通过按喇叭、开大灯等检查蓄电池是否亏电，如果以上情况都正常，可初步判断故障在起动机。2）检查起动机 起动时起动无力，如果不是蓄电池和起动电缆线的故障，一般可将起动机从车上拆下，将起动

51、机解体后，进行检查维修。三、起动机工作正常，但发动机不转动，有异响 这种故障现象的主要原因可能是单向离合器打滑，或者是飞轮齿圈部分损坏。一般根据声音判断，声音“轻、尖且连续”的是单向离合器打滑，应更换单向离合器；声音“沉重、间断”的是飞轮齿圈损坏。也可重新转动曲轴或将车挂上档，前后移动一下汽车，使起动机的驱动齿轮与发动机的飞轮重新啮合。如果能起动发动机，说明飞轮齿圈的齿轮啮合面部分损伤，飞轮齿圈损伤轻微的可将飞轮齿圈翻转过来，重新使用，严重的更换齿圈。第四章 汽车点火系统点火系是发动机正常工作所必需的电器系统之一，对本章内容来说，在学习了解传统点火系的分电器、点火线圈、火花塞的等各组成部件的结

52、构、原理基础上，整体把握普通电子点火系的工作原理，掌握磁感应式和霍尔式普通电子点火系的工作过程,以及微机控制点火系统的控制原理。汽油发动机气缸内的可燃混合气在压缩行程终了时，利用电火花点燃混合气后产生的强大动力，推动活塞运动，使发动机完成做功过程。能适时的在燃烧室内产生电火花的装置，就称为点火系。一、点火系作用点火系将电源的低电压变成高电压，再按照发动机点火顺序轮流送至各气缸，点燃压缩混合气；并能适应发动机工况和使用条件的变化，自动调节点火时刻，实现可靠而准确的点火；还能在更换燃油或安装分电器时进行人工校准点火时刻。二、点火系种类.点火系按采用的电源不同，可分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类

53、。 蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为 传统点火系（机械触点式点火系统）（已淘汰） 电子点火系（正在淘汰） 微机控制点火系统（正在广泛应用）三、电子点火系的分类 1按储能方式分类（1）电感储能电子点火系：火花能量以磁场形式储存在点火线圈中，如蓄电池点火系；（2）电容储能电子点火系统：火花能量以电场的形式储存在专门的储能电容器中。2按信号发生器型式分类（1）磁感应式；（2）霍尔式；（3）光电式；（4）电磁震荡式。四、对点火系统的基本要求在发动机各种工况和使用条件下均能保证准确点火的点火系统一般应满足以下三个基本要求。能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压 电火花应具有足够的能量 点火时刻应适应

54、发动机工况变化一、产生足以击穿火花塞电极间隙的电压二、点火花应具有足够的能量三、点火时刻应适应发动机工况的变化第二节 传统点火系统组成和工作原理传统点火系统的组成 （1）  电源（2） 点火线圈（3） 分电器：断电器、配电器、电容器、点火提前角机构。（4） 火花塞（5） 点火开关电源 电源多为蓄电池和发电机，标称电压为12V，供给点火系统所需要的能量。点火开关主要用于接通或断开点火电路。分电器 分电器的外壳由铸铁制成，下部压有石墨青铜衬套，分电器轴装在机油泵的顶端，利用速比为1：1的斜齿轮由发动机配气凸轮轴经机油泵轴驱动，发动机曲轴和分电器轴转速比为2：1，即曲轴每转两转分电器轴转一

55、转。断电器 主要由触点副和凸轮（凸角数和汽缸数相同）组成，断电器装在固定板上，固定板上又装有活动底板，其上装有触点副。固定触点搭铁，固定在活动底板上。活动触点臂一端有孔，套在销钉上，臂中部有胶木顶块，靠弹簧片压在凸轮上。触点臂经弹簧片和导线与壳体外面的接线柱相连。通过导线和点火线圈“-”接线柱相连。配电器 配电器装于分电器的上部，由分电器盖、分火头组成。分电器盖壳内有旁电极，当分火头旋转时，它上面的导电片和各缸的旁电极相对，将点火线圈产生的高压电按各缸的工作顺序送往各缸的火花塞。点火提前机构 随发动机的转速和负荷变化自动地改变点火提前角。离心点火提前机构 真空点火提前机构点火线圈 将12V的电压转变成1520KV的高电压。由一次绕组、二次绕组和铁心等组成。按磁路的结构形式不同，可分为开磁路式点火线圈和闭磁路式点火线圈两种。火 花 塞 火花塞的工作条件极其恶劣，它受到高温、高压以及燃烧产物的强烈腐蚀，因此要求火花塞具有足够的力学强度，能够承受冲击性高压电的作用，能够承受剧烈的温度变化，并具有良好的热特性。火花塞主要由接触头、瓷绝缘体、中心电极、侧电极和壳体等部分组成。火花塞电极间隙多为0.6