汽车电气设备构造与维修

汽车电气设备构造与维修第一部分：电源系统

第二部分：起动系统第三部分：点火系统第四部分：照明与信号系统第五部分：仪表与报警系统第七部分：信息娱乐系统第六部分：舒适与安全系统第一部分电源系统情境一：蓄电池的结构与检修情境二：发电机的结构与检修蓄电池的作用汽车蓄电池作为汽车上的两个电源之一，在汽车上与发电机并联，其主要作用有：发动机起动时，由蓄电池向起动机、点火系统、仪表等用电设备供电。当发电机输出电压低于蓄电池电压时，由蓄电池向汽车用电设备供电，并向交流发电机提供激磁电流。蓄电池存电不足，由发电机向蓄电池充电。具有吸收高压脉冲（即电路中产生的过电压），稳定电网电压，保护用电设备功能。铅蓄电池由于结构简单、价格便宜、内阻小、可以短时间供给起动机强大的起动电流而被广泛采用。铅蓄电池又可以分为普通铅蓄电池、干荷电铅蓄电池、湿荷电铅蓄电池和免维护铅蓄电池。二、蓄电池的分类图1-1普通铅蓄电池如图1-1所示，新蓄电池的极板不带电，使用前需按规定加注电解液并进行初充电，初充电的时间较长，使用中需要定期维护。1．普通铅蓄电池2．干荷电铅蓄电池

干荷电蓄电池是指极板处于干燥的已充电状态和无电解液贮存的蓄电池。它的外观、内部零件结构及使用效果与普通蓄电池基本相同，如图1-2所示。新蓄电池的极板处于干燥的已充电状态，电池内部无电解液。在规定的保存期内，如需使用，只需按规定加入电解液，静置20～30min即可使用，使用中需要定期维护。

图1-2干荷电铅蓄电池湿荷电是指极板为荷电状态，带有少量的电解液，而大部分电解液被吸入极板和隔板中贮存的一种蓄电池。此类蓄电池，自出厂之日起，可允许贮存6个月。在此期间，如需使用，只需要按规定加入相应密度的电解液，20min后即可投入使用。但如果贮存期过长，为能正常使用，需要进行短时间的补充充电。3．湿荷电铅蓄电池4．免维护蓄电池图1-3免维护蓄电池结构免维护蓄电池又称MF（Maintenance-Free）蓄电池，是指在汽车合理使用期间，不需要对蓄电池进行加注蒸馏水、检测电解液液面高度、检测电解液密度等维护作业，只需要通过观察电量指示器了解蓄电池的电量情况，如图1-3所示。当然，日常还有其他电解质蓄电池，比如胶体电解质蓄电池、燃料电池（FuelCell）、纳-硫蓄电池。图1-4蓄电池的结构起动型铅酸蓄电池由3只或6只单格电池串联而成，每只单格电池电压约为2V，串联成6V或12V以供汽车选用。它主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条和极柱等组成，如图1-4所示。三、蓄电池的组成1．极板图1-5极板极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充放电过程中，电能与化学能的相互转换依靠极板上的活性物质与电解液中的硫酸的化学反应来实现。极板分正、负极板两种，它由栅架和活性物质组成，如图1-5所示。2．隔板图1-6隔板为了使蓄电池的结构尽量紧凑，正负极板应尽可能接近，但又得避免其互相接触而造成短路，必须采用隔板加以绝缘，如图1-6所示。由于电化学反应在液体中进行，有离子迁移运动，为使电解液渗透，隔板应具有多孔性和良好的耐酸性，故一般采用微孔塑料、微孔橡胶、木质材料、玻璃纤维等材料。隔板一面平滑，另一面有凹槽。为保证正极板在充、放电过程中化学反应激烈时，而使电解液顺利地上下流通，安装时，带沟槽的一面应朝向正极板。这样还能保证活性物质脱落时，能沿槽迅速沉至底。

3．电解液

电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由纯净硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成。蓄电池电解液的密度一般为1.24～1.31g/cm3，使用中密度应根据地区、气候条件和制造厂的要求而定，如表1-1所示。使用地区最低温度（℃）冬季（g/cm3）夏季（g/cm3）﹤－401.301.26－30～－401.281.25－20～－301.271.240～－201.261.23表1-1不同气温下电解液密度的选择4．外壳

外壳用来盛放电解液和极板组，并使蓄电池构成一个整体。外壳的材料有硬质橡胶和聚丙烯塑料两种，由间壁将其分为三个或六个相互分离的单格，底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路，如图1-7所示。图1-7外壳

5．联条

联条的作用是将单格蓄电池串联起来，提高蓄电池的端电压。起动铅蓄电池的联条用铅锑合金制成。有传统外露式、穿壁式和跨越式三种，如图1-8所示，前者用在硬橡胶外壳上，后两者用在塑料外壳上。（a）传统外露式（b）穿壁式（c）跨越式图1-8联条6．极柱

极柱的作用是用来与外部电路联接接线将蓄电池的电压引出，第一个单格电池的正极板联条与正极柱相连，最后一个单个电池的负极板联条与负极柱相连。极柱有圆锥形和L形等，如图1-9所示。为便于识别，极柱的上方或旁边标刻有“+”（或P）、“-”（或N）标记，或者在正极柱上涂红色油漆。（a）圆锥形（b）L形图1-9极柱图1-10蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理就是化学能和电能的相互转化，它分为充电和放电两个过程，如图1-10所示。当铅蓄电池接通外电路负载放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb都变成了PbSO4，电解液中的硫酸变成了水。充电时，正、负极板上的PbSO4分别恢复成原来的PbO2和Pb，电解液中的水变成了硫酸。四、蓄电池的工作原理当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1V的静止电动势。此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电，蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。1．铅蓄电池的放电理论上，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电蓄电池的活性物质利用率只有20％～30％。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。充电时，蓄电池的正、负极分别与直流电源的正、负极相连，当充电电源的端电压高于蓄电池的电动势时，在电场的作用下，电流从蓄电池的正极流入，负极流出，这一过程称为充电。蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。它是在外电源的作用下，迫使2个电子从正极板返回负极板，形成从正极板流向负极板的充电电流。

2．铅蓄电池的充电

五、蓄电池的正确使用

1．蓄电池的型号第一部分第三部分第二部分第一部分表示串联的单格蓄电池数，用阿拉伯数字表示，其额定电压为这个数字的2倍。

表示电池类型和特征，用两个汉语拼音字母表示。第一个字母为“Q”表示汽车起动型铅蓄电池。第二个字母表示电池结构特征，如表1-2所示。第二部分第三部分

表示蓄电池额定容量和特殊性能，额定容量指20h放电率额定容量，单位为A﹒h（安培﹒小时），用阿拉伯数字表示，特殊性能用单个字母表示：G-高启动率；S-塑料槽；D-低温启动性好。序号123456789101112产品特征干荷电湿荷电免维护少维护防酸式密闭式半密闭式液密式气密式激活式带液式胶质电解质代号AHWSFMBYQIDJ表1-2蓄电池产品特征代号2．蓄电池的正确使用与维护三抓抓及时、正确充电放完电的电池24h内送充电间；装车使用的电池应定期补充充电，放电程度，冬季不超过25%，夏季不超过50%；带电解液存放的蓄电池应定期补充充电。抓正确使用操作每次启动时间不超过5s，启动间隔时间15s，最多连续启动3次；车上蓄电池应固定牢靠，安装搬运时应轻搬轻放。抓清洁保养保持蓄电池表面清洁；及时清除蓄电池表面的酸液；经常疏通通气孔。01防止过充和充电电流过大；03防止电解液液面过低；05防止电解液内混入杂质。02防止过度放电；04防止电解液密度过大；五防六、蓄电池的充电充电方法蓄电池的充电必须根据不同的情况选择恰当的方法，并且正确地使用充电设备，以提高工作效率，并延长充电设备和蓄电池的寿命。通常蓄电池的充电方法如下3种：（1）恒流充电恒流充电是指在充电过程中，充电电流保持不变（通过调整电压，保证电流不变）的充电方法。它广泛用于初充电、补充充电和去硫化充电等。为缩短充电时间，充电过程通常分为两个阶段：第一阶段采用较大的充电电流，使蓄电池的容量得到迅速恢复，当蓄电池电量基本充足，单格电池电压达到2.4V，开始电解水产生气泡时，转入第二阶段，将充电电流减小一半，直到电解液密度和蓄电池端电压达到最大值且在2～3h内不再上升，蓄电池内部剧烈冒出气泡时为止。（2）恒压充电恒压充电是指在充电过程中，充电电压保持恒定不变的充电方法，它是蓄电池在汽车上由发电机对其充电的方法。在恒压充电初期，充电电流较大，充电4～5h后即可达到额定容量的90％～95％，因而充电时间较短，充电电流IC会随着电动势E的上升，而逐渐减小到零，使充电自动停止，不必人工调整和照管。但是在充电过程中，充电电流大小不能调整，所以不能保证蓄电池彻底充足电，也不能用于初充电和去硫化充电。充电时，若充电电压过高，将导致过充电；充电电压过低，将导致充电不足。所以一般单格电池充电电压选为2.5V。对于就车使用的蓄电池，为了防止其产生硫化故障，必须定期（每两个月）拆下用改进恒流充电的方法充电一次。

图1-11快速脉冲充电机恒流充电和恒压充电统称为“常规充电”，其充电时间过长，给使用带来不变，故采用脉冲快速充电，脉冲快速充电必须用脉冲快速充电机（图1-11）进行。（3）脉冲快速充电脉冲快速充电的过程是：先用0.8～1倍额定容量的大电流进行恒流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的50％～60％，当单格电池电压升至2.4V，开始冒气泡时，由充电机的控制电路自动控制，开始脉冲快速充电，首先停止充电25ms（称为前停充），然后再放电或反向充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流（脉冲深度一般为充电电流的1.5～3倍，脉冲宽度为150～1000μs），然后再停止充电40ms（称为后停充），而后按着正脉冲充电→前停充→负脉冲瞬间放电→后停充→正脉冲充电……循环进行，直至充足电为止。脉冲快速充电的优点是充电时间可大大缩短（新蓄电池充电仅需5h，补充充电需1h）。但蓄电池的寿命有一定的影响，并且脉冲快速充电机结构复杂，价格昂贵，故适用于电池集中、充电频繁、要求应急的场合。

2．充电的种类

根据充电目的不同，蓄电池的充电可分为初充电、补充充电、去硫化充电、间歇过充电和循环锻炼程度等。初充电对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。其目的是恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质因缓慢放电和硫化而失去的电量。初充电的特点：充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。加注电解液：按蓄电池制造厂的规定和本地区的气温条件，加注一定密度的电解液（加注前，电解液温度不得超过30℃），放置4-6h，使极板浸透，并调整液面高度至规定值。2）连接蓄电池：将蓄电池的正、负极分别与充电机的正、负极相连。初充电的程序如下：选择充电电流，进行充电：采用两阶段恒流充电法充电时，第一阶段充电电流为额定容量的1/15，待电解液中有气泡冒出、单格电池电压达2.4V时，转入第二阶段，将电流减小一半，直至蓄电池充足电为止。充电过程中应注意测量电解液的温度，当温度超过40℃时，应将电流减半，如温度继续上升达45℃时，应停止充电，待冷却至35℃以下时再充电。调整电解液密度：充好电的蓄电池应检查电解液的密度，如不符合规定，应用蒸馏水或1.4g/cm3的稀硫酸进行调整，并调整液面高度至规定值。调整后，再充电2h，直到电解液密度符合规定为止。补充充电是指对使用中的蓄电池在无故障的前提下，为保持或恢复其额定容量而进行的正常的保养性充电。一般汽车用蓄电池应每隔1～2个月从车上拆下来进行一次补充充电，使用中，如发现下列现象之一时，必须及时进行补充充电：电解液相对密度降至1.15g/cm3以下时；冬季放电量超过25％，夏季超过50％时；前照灯灯光比平时暗淡，起动无力时；单格电池电压降到1.70V以下时。（2）补充充电（3）间歇过充电间歇过充电又称预防硫化过充电，是避免使用中极板硫化的一种预防性充电。一般应每隔3个月进行一次。充电方法是先按补充充电方式充足电，停歇1h后，再以减半的充电电流进行过充电，即出现“沸腾”现象为止。如此反复，直至充足电为止。No.1蓄电池在使用中常处于部分放电的状态，参加化学反应的活性物质有限，为迫使活性物质都能参加工作，以避免活性物质由于长期不参与化学反应而收缩，每隔一段时间（如3个月）应对蓄电池进行一次循环锻炼充电。No.2（4）循环锻炼程度充电方法是先用补充充电或间歇过充电将蓄电池充足电，然后，以20h放电率放完电，再用补充充电法直至充足电后使用。均衡充电是为了消除蓄电池在使用过程中，由于制造、使用等因素，导致单格电池的端电压、电解液密度及容量异常等差异。充电方法是先用正常的方法进行充电，待蓄电池电压稳定后，停歇1h，改用20h率电流进行充电，充2h停1h，反复3次，直至充足电为止。（5）均衡充电（6）去硫化充电去硫化充电是消除硫化的充电工艺。蓄电池轻度硫化，可采用此方法予以消除，方法如下：倒出电解液，加入蒸馏水冲洗两次后，再住入蒸馏水至液面高出极板15mm；用IC=C20/30（A）的电流进行补充充电，当密度上升到1.15g/cm3时，再加蒸馏水稀释后继续充电，直至密度不再上升；以20h率放电电流放电至单格电池电压降到1.75V时，再进行上述充电。反复进行以上过程，直至输出容量达到额定容量的80%以上，即可使用。3．充电设备

蓄电池是直流电源，必须用直流电源对其进行充电。充电时，充电电源的正极接蓄电池的正极，充电电源的负极接蓄电池的负极。汽车上的充电设备是由发动机驱动的交流发电机，而充电间多采用硅整流充电机、智能充电机和快速充电机等。

七、蓄电池的故障诊断与排除

1．铅蓄电池性能的检查（1）蓄电池液面高度的检查检测蓄电池液面高度的方法有三种：玻璃管测量法、液面高度指示线法、加液孔液位判断法，如图1-12所示。玻璃管测量法液面高度指示线法加液孔液位判断法图1-12蓄电池液面高度检查法图1-13用密度计测量电解液相对密度蓄电池放电程度的检查可用密度计测量电解液相对密度和用高率放电计检查蓄电池放电程度两种方法。用密度计测量电解液相对密度如图1-13所示，电解液的密度与放电程度的关系是密度每下降0.01g/cm3相当于蓄电池放电6％。（2）蓄电池放电程度的检查2）用高率放电计检查蓄电池

如图1-14所示，测量时，将放电叉紧压在单格电池的极柱上，时间不超过5s。单格电池的电压在1.5V以上，并在5s内保持稳定，说明此单格电池良好。图1-14用高率放电计检查蓄电池（3）蓄电池开路电压检查测量蓄电池开路电压时，蓄电池应处于稳定状态，蓄电池充、放电或加注蒸馏水后，应静置半小时后再测量。蓄电池开路电压可用万用表的电压档测量，将万用表的正、负表笔分别与蓄电池的正、负极相接即可。

2．免维护蓄电池的检查

对于全密封型免维护蓄电池，由于无加液孔，所以不能采用传统的密度计来测量电解液密度以判断其技术状况，为此，通过顶端的检查孔观察其颜色来判断蓄电池的技术状况，如图1-15所示。电量检查孔；绿色：蓄电池已经充分充电黑色：未充电或充电量较少无色/黄色：临界的酸液状态或需要添加蒸馏水图1-15免维护蓄电池的检查3．蓄电池常见故障诊断与排除蓄电池常见故障分内部故障和外部故障，内部故障有极板硫化、活性物质脱落、极板栅架腐蚀、极板短路、自放电、极板拱曲，外部故障有外壳裂纹、极柱松动、封胶干裂等。故障现象：充足电或第一天使用良好的蓄电池，放置较短的时间即感觉存电不足，甚至无电，起动机运转无力，喇叭声音微弱且沙哑，灯光黯淡。故障原因：电解液不纯、蓄电池溢出的电解液堆积在盖板上等（1）蓄电池自行放电故障诊断与排除：检查并清洁蓄电池外表面；检查当所有电路切断时，是否还有某些电器元件或部件在耗用蓄电池电能。试灯法：蓄电池外电路漏电测试在拆下搭铁电缆后，用小功率试灯串入蓄电池负极柱与搭铁电缆之间，若试灯发亮，说明电路有漏电。电压表或电流表测试：检查数字钟、电子调谐式收放机、发动机控制微机的二极管在点火开关断开时的耗电情况，可用电压、电流表进行测试。用欧姆表测试：从蓄电池上拆下搭铁电缆，将欧姆表测试棒分别连接搭铁电缆与蓄电池正极电缆，其电阻值应不少于100Ω。（2）电解液消耗过快

故障现象：经常添加蒸馏水进行补充。故障原因：

1）蓄电池外壳破裂造成电解液渗漏；

2）充电电流过大，电解液蒸发或析出；

3）极板硫化或短路。检查蓄电池外壳有无裂纹及渗漏，壳体破损应换用新蓄电池；电解液消耗过快的同时，伴有经常烧坏灯泡等现象，表明充电电流过大，应更换电压调节器；连续多次长时间使用起动机，也会造成蓄电池电解液损耗增多。故障诊断与排除：故障现象：起动机运转无力、起动困难。故障原因：新蓄电池未进行充、放电循环锻炼，未达到规定容量；电压调节器工作不良，致使蓄电池经常充电不足或过充电，极板活性物质脱落；电解液密度过低；电解液密度过高或液面长时间过低，引起极板硫化；经常长时间使用起动，造成大电流放电，致使极板损坏。（3）蓄电池电容量降低先用万用表测量蓄电池的开路电压，然后用起动机起动发动机，并检查蓄电池的端电压。电压降应≤3V,表明蓄电池良好；若电压降在4～6V，说明蓄电池充电不足，应对蓄电池进行补充充电，并检修其电源系统。若电压降＞6V，说明蓄电池内部有故障，应予以更换。故障诊断与排除：故障原因：蓄电池固定螺母拧得过紧、汽车行驶中剧烈震动、外物撞击和电解液结冰等引起。故障诊断与排除：可根据电池电解液液面高度以及电池底部的潮湿情况来判断是否有裂纹存在，裂纹一般在其四角或附近区域。蓄电池的裂纹小的可以修补，严重的要更换蓄电池。（4）容器破裂破裂后，电解液从裂缝中渗出，与杂质混合会导致蓄电池外部导通短路，引起蓄电池自放电。故障诊断与排除：封口胶有轻微裂缝的话，可以清洁干燥后，用喷灯喷裂纹处烤热熔封。裂缝严重的可以把封口胶清除干净，重新封口。（5）封口胶破裂（6）极柱螺栓或螺母腐蚀故障诊断与排除：如果蓄电池的极柱螺栓和接线端已经腐蚀产生污物，可以用竹片将污物刮去，用抹布蘸有5％的碱液擦去残余的污物和酸液，用水清洗干净。然后在极柱和接线端的表面涂上凡士林油保护。如果腐蚀比较严重，应该更换极柱连接螺栓和螺母。（7）蓄电池爆炸蓄电池充电后期，电解液中的水分解为氢气和氧气。故障诊断与排除：为了防止蓄电池产生爆炸事故，必须使蓄电池的通气孔保持畅通，严禁蓄电池周围有明火，蓄电池内部连接处的焊点要牢固，以免松动引起火。图1-16汽车并联电路发电机是汽车上的主要电源，它与蓄电池并联，由汽车发动机驱动，如图1-16所示。现代汽车装备的发电机几乎都是交流发电机，由于三相同步交流发电机采用硅二极管进行整流，所以通常又称之为硅整流发电机。交流发电机的功用是当发动机所需电压高于蓄电池电压时，能及时向蓄电池充电，并向全车除起动机外的所有用电设备直接供电。情境二：发电机的结构与检修一、发电机的分类按交流发电机的总体结构分普通交流发电机：使用时需要配装电压调节器的发电机；整体式交流发电机：发电机和调节器制成一个整体的发电机；带泵交流发电机：和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机，多用于柴油机；无刷交流发电机：无电刷和滑环的发电机；永磁交流发电机：转子磁极用永磁铁制成的发电机。2．按整流器结构分六管发电机：整流器由6只二极管组成；八管发电机：整流器由6只二极管和2只中性点二极管组成；九管发电机：整流器由6只二极管和3只磁场二极管组成；十一管交流发电机：整流器由6只二极管、2只中性点二极管和3只磁场二极管组成。

图1-17内、外搭铁式交流发电机按磁场绕组（两只电刷引线）和发电机的联接不同，把发电机分为内搭铁型和外搭铁型两种，如图1-17所示。3．按磁场绕组的搭铁形式分内搭铁型发电机磁场绕组直接在发电机内部与壳体直接相连而搭铁，即两只电刷的引线一根与后端盖上的磁场接线柱“F”相连，另一根直接与发电机外壳上搭铁接线柱“-”相连。外搭铁型发电机磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘，通过调节器搭铁的发电机，即两电刷的接线柱均与发电机外壳绝缘，分别用“F1”和“F2”表示。另外，按冷却方式还可以分为，风冷式交流发电机和水冷式交流发电机两类。二、发电机的组成

三相同步交流发电机主要由转子、定子、电刷与电刷架、风扇、皮带轮、前后端盖等组成，如图1-18所示。

（a）实物图（b）结构图图1-18交流发电机1．转子转子的作用是产生磁场，转子主要由两块爪极、磁场绕组、转子轴和滑环等组成，如图1-19所示。转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有6个由低碳钢制成的鸟形磁极，空腔内装有磁轭，用于导磁。磁轭上绕有磁场绕组，磁场绕组的两根引线分别焊在与转子轴绝缘的两滑环上。滑环由两个彼此绝缘的铜环组成，它与两装在后端盖上的两个电刷相接触，两个电刷通过引线分别接在两个螺钉接线柱，即“F”和“-”上。

当两滑环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使得爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。

（a）实物图（b）分解图图1-19转子图1-20定子2．定子定子也叫电枢，它的功用是产生感应电动势。主要由定子铁心和定子绕组组成，如图1-20所示。星形接法（Y形）三角形接法图1-21定子绕组连接方式定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在定子铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组连接方式有星形接法（Y形）和三角形接法，都能产生三相交流电，如图1-21所示。星形接法是将三相绕组的末端连接在一起，形成三相绕组的中性抽头或称为中性点，标记为N。三角形接法是将相邻绕组的首段与尾端相连。星形接法多用在需要发动机低速时提供较高电压的场合，而三角形接法的交流发电机可以输出较高的电流强度。图1-22电刷与电刷架电刷的作用是将电源通过滑环引入磁场绕组，由石墨制成。电刷架内装电刷和弹簧，利用弹簧的弹力与滑环紧密接触，多采用酚醛玻璃纤维塑料模压而成或用玻璃纤维增强尼龙制成。3．电刷与电刷架（图1-22）图1-23电刷总成

发电机的电刷总成有内装式和外装式之分，如图1-23所示。内装式是将电刷架安装在后端盖内部，故如果电刷损坏，必须解体发电机，现已逐渐被淘汰。外装式电刷架用螺钉安装在后端盖壳体外表上，检修和更换方便。（a）外装式（b）内装式图1-24整流器交流发电机整流器的作用是将定子绕组产生的三相交流电整流成为直流电。6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路，如图1-24所示，6只整流管分别压装（或焊装）在两块板上。4．整流器交流发电机整流二极管有正极管和负极管之分。外壳为负极、中心引线为正极的二极管，称为正极管，管壳底上有红色标记。3只正极管的外壳压装或焊接在元件板上，由一个后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外，成为发电机的电枢接线柱“B”或“+”极。外壳为正极、中心引线为负极的二极管，称为负极管，管壳底上注有黑色标记。3只负极管的外壳压装或焊接在另一元件板上，和电机外壳一起成为发电机的负极，其安装如图1-25所示。图1-25硅整流二极管安装图5．风扇、皮带轮（图1-26）

为保证发电机在工作时不致因温升过高而损坏，在发电机上装有风扇，一般用钢板冲制而成或用铝合金压铸而成。对于只有一个风扇的发电机，其风扇均装在前端盖和皮带轮之间。图1-26风扇、皮带轮、前后端盖对于有两个风扇的发电机，其安装形式有两种：一种是在前后端盖内的转子爪极两侧各焊接一个，另一种是在前端盖和带轮之间安装一个风扇，另一个安装在后端盖和转子爪极之间。发电机在后端盖上有进风口，在前端盖上有出风口，当发电机旋转时，风扇也一起旋转，使空气高速流经发电机内部对发电机进行强制冷却。发电机的前端装有传动皮带轮，它通过发动机曲轴带动皮带轮旋转。皮带轮通常用铸铁或铝合金制成，也有用薄钢板卷压而成的，分为单槽、双槽和多楔形槽三种，利用半圆键装在风扇外侧的转轴上，再用弹簧垫片和螺母紧固。如图1-26所示，前后端盖起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好，而且能够减轻发电机的质量。前端盖铸有支脚、调整臂和出风口，后端盖上铸有支脚和进风口，而且还装有电刷总成。6．前后端盖发电原理交流发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，内部有一个转子，转子上安装着爪极和磁场绕组。当外电路通过电刷使磁场绕组通电时，便产生磁场，使爪极被磁化为N极和S极。当转子旋转时，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应电动势，而后经整流器整流为直流电输出，这就是交流发电机的工作原理，如图1-27所示。图1-27交流发电机的工作原理

三、发电机的工作原理2．整流原理交流发电机是利用二极管的单向导电性把交流电转变为直流电的。普通交流发电机是用六只二极管组成的三相桥式整流电路，把定子绕组中感应出来的交流电转变为直流电的。图1-28是以六管构成的三相桥式整流电路，其中3只正极管（VD1、VD3、VD5）的负极联接在一起，在某一瞬间，正极电位最高的管子导通；而3只负极管（VD2、VD4、VD6）的正极联接在一起，在某一瞬间，负极电位最低的管子导通。所以每个时刻有2个二极管同时导通，同时导通的两个管子总是将发动机的电压加在负载的两端。图1-28三相桥式整流电路当t=0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，在0～t1时间内电流流向如图1-28（a）所示。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均处于正向导通，时间内电流流向如图1-28（b）所示。在t2～t3时间内，A相电位最高，而C相电位最低，故VD1、VD6均处于正向导通，t2～t3时间内电流流向如图1-28（c）所示。图1-29整流过程以此类推，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，各时间内电流流向如图1-29所示。四、发电机的型号第一部分第四部分第二部分第一部分

表示产品代号，用中文拼音字母表示。JF为普通硅整流交流发电机，JFZ为整体式硅整流交流发电机，JFB为带泵硅整流交流发电机，JFW为无刷硅整流交流发电机。

表示电压等级代号，用一位阿拉伯数字表示，1表示12V，2表示24V，6表示6V。第二部分第四部分

表示设计序号，用1-2位阿拉伯数字表示。第三部分第五部分第三部分

表示变形代号，交流发电机以调整臂作为变形代号，从驱动端看，调整臂在左边用Z表示，在右端用Y表示，在中间不加标记。

表示电流等级序号，用一位阿拉伯数字表示，含义如表1-3所示。第五部分

表1-3电流等级代号分组代号123456789电流等级（A）～19≥20～29≥30～39≥40～49≥50～59≥60～69≥70～79≥80～89≥90五、电压调节器作用电压调节器在发电机转速变化时，自动控制发电机电压，使其保持恒定，防止发电机电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。电压调节器按工作原理可分为触点式电压调节器、晶体管调节器、集成电路调节器和电脑控制调节器，按搭铁极性可分为内搭铁、外搭铁，分别配内搭铁发电机和外搭铁发电机。2．分类当交流发电机的转速改变时，调节器通过发电机的励磁电流来改变磁极磁通量，从而控制发电机输出电压，使之保持恒定。触点式电压调节器由于结构复杂、可靠性差，目前已被淘汰，下面就分别对晶体管调节器和集成电路调节器的工作原理进行讲解。LOGO3．工作原理（1）晶体管调节器

晶体管调节器分内搭铁和外搭铁式两种。

1）内搭铁式晶体管调节器（图1-30）图1-30内搭铁式晶体管调节器内搭铁式晶体管调节器主要由大功率晶体管VT2，小功率晶体管VT1，稳压管VS，分压器R1、R2和VT1的负载电阻R3等组成。工作过程：他励：点火开关S闭合后，蓄电池的电压就加到分压器的A、C两端，其电压小于发电机输出电压调整值，故UAB小于VS的反向击穿电压，VS截止，VT1的基极电流Ib1等于零，VT1截止，而VT2导通饱和，产生励磁电流。②自励：发动机起动后，发电机的输出电压将高于蓄电池的电压，发电机的励磁电流由他励转变为自励。励磁电路为：发电机正极→点火开关S→调节器“+”接线柱→VT2→调节器“F”接线柱→发电机“F”接线柱→励磁绕组→蓄电池负极。③节压：随着转速变化，当发电机输出电压高于调整值时，UAB升至VS反向击穿电压，VS导通，VT1导通，VT2截止，切断励磁电路，发电机输出电压下降；当输出电压低于调整值时，UAB低于VS反向击穿电压，VS截止，VT1截止，VT2导通，接通励磁电路，发电机输出电压上升。重复②、③步，如此周而复始，发电机输出电压被控制在一定范围内。外搭铁式晶体管调节器外搭铁式晶体管调节器与外搭铁的交流发电机配套使用，调节器内的功率三极管串联在发电机励磁绕组与搭铁之间，发电机励磁绕组无搭铁端，调节器控制励磁绕组搭铁。集成电路调节器集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的工作原理都是通过稳压管感应发电机的输出电压信号，利用三极管的开关特性控制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持恒定。集成电路调节器根据分压器检测点位置不同可分为“发电机电压检测电路”和“蓄电池电压检测电路”两种型式。

1）发电机电压检测法

发电机电压检测法的特点是直接在发电机上检测发电机的输出电压，如图1-31所示，加在分压器R2、R3和上的电压是磁场二极管输出端L的电压UL，UL和发电机B端的电压UB相等，检测点P的电压为UP，由于检测点P加在稳压管VD2两端的反向电压与发电机的端电压UB成正比，所以称为发电机电压检测法。图1-31发电机电压检测采用发电机电压检测法的特点：发电机的引出线可以少一根，缺点是在“B”到蓄电池接线柱之间导线的电压降较大时，蓄电池的充电电压将会偏低，使蓄电池充电不足。因此，一般大功率发电机宜采用蓄电池电压检测法。蓄电池电压检测法蓄电池电压检测法的特点是通过连接导线检测蓄电池端电压的变化来调节发电机的输出电压。如图1-32所示，加到分压器R2和R3上的电压为蓄电池端电压，由于检测点P加在稳压管VD2上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以称为蓄电池电压检测法。图1-32蓄电池电压检测法采用蓄电池电压检测法时，若“B”到蓄电池接线柱之间或“S”到蓄电池接线柱之间断线时，由于不能检测出发电机的端电压，发电机的输出电压将会失控。为了克服这一缺点，电路上应采取一定措施。六、充电系统的故障诊断与排除1．交流发电机的整机检测充电指示灯检查打开点火开关，不起动发动机时充电指示灯点亮，然后起动发动机，当发动机正常运转时充电指示灯应熄灭，否则应检查发电机。发电机检查在发动机运转状态下用一带铁的物体检查发电机转子轴有无磁性，如有说明发电机励磁电路良好。如没有应检查发电机励磁电路有无输入电压，如无则检查电压调节器及励磁绕组有无损坏。然后检查发电机输出电压（在发动机2500r/min时12V）发电机输出应为12～14.8V，否则应检查硅整流器及定子绕组有无损坏。转子的检修励磁绕组断路和短路检查表笔分别触在两集电环上，如图1-33所示，电阻正常为2.5～6Ω，如果电阻比标准值小，说明励磁绕组有短路故障；如果电阻无穷大，说明励磁绕组有断路故障。图1-33励磁绕组断路、短路检查2．交流发电机零部件的检测与维修2）励磁绕组绝缘性检查

检查转子绕组与铁心之间的绝缘情况。用万用表蜂鸣档检测两集电与铁心之间的导通情况，正常应为“∞”，若发出蜂鸣响声，说明有搭铁故障，如图1-34所示。图1-34励磁绕组绝缘性检查3）集电环的检修

集电环应光滑平整，若有划伤或沟槽可用细纱布磨光，如图1-35所示；用游标卡尺测量集电环的外径，其值应不小于标准直径的0.5mm，集电环厚度应≧1.5mm。图1-35集电环的检修

（2）定子的检修

1）定子绕组断路与短路的检查数字万用表置于“Ω”档，检测定子每两个绕组端头之间的电路。正常时阻值应小于1Ω且相等。阻值为“∞”，说明断路；阻值为0，说明短路，如图1-36所示。

图1-36定子绕组短路、断路检查2）定子绕组搭铁检查

检查定子绕组与定子铁心间绝缘情况。用数字万用表蜂鸣档测试定子铁心与绕组各接线端间的电阻，正常应指示“∞”，如图1-37所示。图1-37定子绕组绝缘检查（3）整流器的检查

1）检测正极管用数字万用表的蜂鸣档，黑表笔接元件板，红表笔分别接整流器各接柱，万用表均应导通，否则说明该二极管断路；调换两表笔进行测试，此时万用表均不导通，否则说明二极管短路，如图1-38所示。图1-38正极管的检测2）检测负极管

用数字万用表的蜂鸣档，红表笔接发电机后端盖，黑表笔分别接整流器各接柱，万用表均应导通，否则说明该二极管断路；调换两表笔进行测试，此时万用表均不导通，否则说明二极管短路，如图1-39所示。

图1-39负极管的检测（4）电刷组件的检查

电刷表面不得有油污，且应在电刷架中活动自如，电刷外露长度一般不小于7mm，电刷架应无裂纹，弹簧应无腐蚀或折断的现象，否则应更换电刷或电刷弹簧。电刷外露长度的检测如图1-40所示。图1-40电刷外露长度的检测3．充电系统常见故障诊断与排除国内外大多数汽车上，均装有充电指示灯，用来监测充电系统的工作情况。一般情况下，当接通点火开关时，充电指示灯亮，当发动机起动后，交流发电机正常工作时，充电指示灯熄灭（只有极个别的车型例外，如天津大发）。因此，当发动机正常工作时，充电指示灯突然发亮，则表示充电系统有故障，提醒驾驶员注意及时维修。汽车充电系统常见的故障现象有：发动机起动后，充电指示灯仍亮。发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯熄灭。汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备。打开点火开关，充电指示灯不亮。汽车运行时，发电机或传动带有异响。发动机起动后，充电指示灯仍亮调节器单独安装的情况外搭铁式交流发电机不发电的诊断方法在诊断之前：①先检查发电机传动带有无松滑现象；②检查调节器的火线是否正常，检查发电机的磁场接线柱F，是否有“火”。以上检查正常时，做进一步诊断：将调节器上的“F”和“E”两接线柱上的导线拆下，并将两线端短接后起动发动机。起动后，如果充电指示灯熄灭，说明调节器有故障，需要更换调节器。如果充电指示灯仍亮，用一根导线将发电机的磁场接线柱F2直接搭铁，起动发动机。若发电，故障在充电线路，若仍不发电，故障在发电故障诊断与排除：2）整体式交流发电机（以奥迪轿车为例）故障诊断与排除：先检查发电机传动带有无松滑现象，发电机的外观接线是否脱落。以上检查正常时，再做进一步诊断：先闭合点火开关，用万用表测量发电机上的“D+”接线柱（蓝色）有无电压。若有电压，说明发电机有故障，这时可先更换调节器，若发电，故障在调节器，若仍不发电，故障在发电机，应从车上拆下发电机进一步检查；若测量“D+”接线柱没有电压，则说明充电线路有故障，应检查线路。（2）发动机起动后，充电指示灯亮，发动机高速运行时，充电指示灯熄灭故障诊断与排除：这种情况说明发电机发电量低。检查时应先检查发电机传动带有无松滑现象、发电机的固定是否牢固。这些情况排除后，故障原因可能是：电刷接触不良、整流器中的个别二极管损坏、定子中的三相绕组或转子中的励磁绕组局部短路等，一般需要将发电机拆下，解体检查。（3）汽车运行时，经常烧灯泡、熔丝及各种开关等电器设备故障诊断与排除：这种情况说明发电机发电量高。在诊断时，用电压表测量蓄电池的两个极桩，测量时将发动机的转速控制在2000r/min左右，观察电压表的读数。如果读数大于14.5V，说明电压调节器有故障，可直接更换调节器。故障诊断与排除：这种情况说明充电指示灯电路有故障。故障可能是：充电指示灯线路有断路的地方，对于奥迪轿车来说，这类发电机也可能是发电机的电刷损坏；对于东风、解放汽车来说，这类发电机也可能是组合继电器有故障。（4）打开点火开关，充电指示灯不亮（5）汽车运行时，发电机或传动带有异响故障诊断与排除：交流发电机异响有可能是发电机轴承或传动带引起的。诊断时先检查传动带状况和张紧力，必要时可更换。检查轴承异响时，利用一段软管或一把长一字形螺钉旋具，也可以用听诊器，将一端放在靠近轴承的地方，然后将耳朵贴在另一端倾听。在倾听过程中，可提高发动机的转速，随着转速的提高，噪声越来越大，说明异响是轴承引起的，在倾听过程中，应留心发电机周围的风扇、传动带和其他运动件。更换轴承时，发电机需要拆下解体。汽车发动机在以自身动力运转之前，必须借助外力旋转。发动机借助外力由静止状态过渡到能自行运转的过程，称为发动机的起动。发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动三种形式。人力起动采用绳拉或手摇的方式，简单但不方便，只适用于一些小功率的发动机；辅助汽油机起动主要用在大功率的柴油发动机上；电力起动方式操作简便，起动迅速，并且可以远距离控制，因此被现代汽车广泛采用。第二部分起动系统

起动系统由蓄电池、起动机、起动继电器、点火开关等组成，如图2-1所示。图2-1起动机的组成情境一：起动机的结构与工作原理起动机的组成起动机由直流电动机、传动机构和控制机构三部分组成，如图2-2所示。图2-2起动机组成直流电动机的作用是将蓄电池输入的电能转换为机械能，产生电磁转矩。传动机构由单向离合器与驱动齿轮、拨叉等组成。其作用是在起动发动机时使驱动齿轮与飞轮齿圈相啮合，将起动机的转矩传递给发动机曲轴；在发动机起动后又能使驱动齿轮与飞轮自动脱离，在它们脱离过程中，发动机飞轮反拖驱动齿轮时，单向离合器使其形成空转，避免了飞轮带动起动机轴旋转。控制机构也称操纵机构或电磁开关，用来接通或断开电动机与蓄电池之间的电路。按控制机构分按控制机构可分为机械操纵式起动机和电磁操纵式起动机。机械操纵式起动机用脚踏或手拉方式，直接控制起动机主电路开关。电磁操纵式起动机以钥匙开关控制电磁开关，再由电磁开关控制起动机主电路，它可以实现远距离控制，操作简便、省力，被现代汽车广泛采用。二、起动机的分类2．按传动机构分No.3按传动机构可分为惯性啮合式、电枢移动式、强制啮合式、齿轮移动式和减速式。惯性啮合式：起动时驱动齿轮借惯性力啮入飞轮齿圈，起动后驱动齿轮又靠惯性力自动与飞轮齿圈脱开。缺点：不能传递大的转矩，可靠性差，现在很少采用。电枢移动式：靠起动机内部磁极的电磁力，使起动机电枢作轴向移动，将驱动齿轮啮入飞轮齿圈、发动机起动后，电枢回位，带动齿轮脱离啮合。它的结构比较复杂，多用于大功率的柴油机上，如斯柯达等车型。No.2No.1强制啮合式靠人力或电磁力操纵，强制拨动驱动齿轮啮入和脱出飞轮齿圈。它结构简单、工作可靠、操纵方便，因此被现代汽车广泛使用。减速式传动机构设有减速装置，它采用高速小型电动机，故体积和质量小，但结构和工艺复杂，一般用于轿车和轻型越野车，如上海帕萨特汽车。

齿轮移动式依靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合推杆移动，从而使驱动齿轮啮入飞轮齿圈，多用于大功率发动机汽车上，如斯太尔SX2190，奔驰2026型汽车等。3．按总体结构不同分

按总体结构不同可分为电磁式和永磁式。电磁式指电动机的磁场是电磁场的起动机，一般用于载货汽车，如东风，解放等车型用，如图2-3所示；永磁式指电动机的磁场由永久磁铁产生的起动机，该类型的起动机无需磁场绕组，因此简化了电动机的结构，体积小，质量轻，主要用于轻型越野车和小轿车上，如桑塔纳、广州本田等车型用，如图2-4所示。图2-3电磁式图2-4永磁式三、直流电动机1．结构现代汽车一般使用直流串励式电动机，这种直流电动机其励磁绕组与电枢绕组串联。直流电动机主要由电枢（转子）、磁极（定子）、换向器、电刷与电刷架、机壳和端盖等主要部件构成。（1）电枢电枢用来产生电磁转矩，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁心、电枢绕组、电枢轴及换向器组成，如图2-5所示。图2-5电枢图2-5电枢电枢铁心由多片互相绝缘的硅钢片叠成，借内圆面的花键槽压装在电枢轴上，其外圆表面有槽，用来安装电枢绕组。电枢绕组嵌装在铁心槽内，因电枢电流很大，所以其绕组采用截面积较大的矩形裸铜线绕制，并用绝缘纸在铜线与铜线之间以及铜线与铁心之间隔开，以防止其短路。（2）磁极磁极由固定在机壳内的铁心和磁场绕组线圈组成，如图2-6所示。磁极一般是4个，两对磁极相对交错安装在电机的壳体内。4个励磁线圈有的是相互串联后再与电枢绕组串联（称为串联式），有的则是两两相串后再并联，再与电枢绕组串联（称混联式），如图2-7所示。图2-6磁极（a）串联式（b）混联式图2-7磁场绕组结构图2-8换向器剖面示意图LOGO（3）换向器换向器向旋转的电枢绕组注入电流，它由许多截面呈燕尾形的铜片围合而成，如图2-8所示。铜片之间由云母绝缘。云母绝缘层应比换向器铜片外表面凹下0.8mm左右，以免铜片磨损时，云母片很快突出。电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器的铜片上。如图2-9所示，电刷架一般为框式结构，其中正极电刷架绝缘固定在端盖上，负极电刷架与端盖直接相连并搭铁。电刷置于电刷架中，电刷有铜粉与石墨粉压制而成，呈棕黑色。电刷架上有较强弹性的盘形弹簧。图2-9电刷与电刷架电刷与电刷架（5）机壳机壳为基础件，并起导磁作用。一端有四个检查窗口，中部有一接线柱，其在机壳内与励磁绕组的一端相接，如图2-10所示。图2-10机壳端盖前端盖（b）后端盖端盖分前后两个端盖，如图2-11所示。前端盖用钢板压制，内装电刷架。后端盖用灰铸铁铸成，内装电机传动机构，设拨叉座及驱动齿轮行程调整螺钉。每个端盖的中间均装有青铜石墨轴承或铁基含油轴承；后端盖与机壳之间装中间轴承板对轴起中间支承作用。整机由两个长螺栓通过前后端盖夹紧机壳固定。图2-11端盖2．工作原理直流电动机是根据载流导体在磁场中受到电磁力作用而发生运动的原理工作的。其工作原理如图2-12所示，电动机工作时，电流通过电刷和换向器流入电枢绕组。如图所示，换向片A与正电刷接触，换向片B与负电刷接触，绕组中的电流方向为a→b→c→d，根据左手定则，绕组ab边、cd边均受到电磁力F的作用，由此产生逆时针方向的电磁转矩使电枢转动；当电枢转动至换向片A与负电刷接触，换向片B与正电刷接触时，电路改由d→c→b→a，如图所示，但电磁转矩的方向仍然不变，使电刷按逆时针方向继续转动。实际的电枢上有很多线圈，换向器铜片也有相应的对数。图2-12直流电动机工作原理传动机构也称为单向传动机构，由单向离合器和传动拨叉等部件组成，如图2-13所示。作用是在发动机起动时，使驱动小齿轮与飞轮齿圈啮合，传递电动机转矩以起动发动机，在发动机起动后自动打滑，保证电枢不致飞散损坏。图2-13传动机构011．结构起动机不工作时起动机不工作时如图2-14（a）所示，在电磁开关的作用下，驱动齿轮与飞轮齿圈进入啮合，2．工作过程如图2-14（b）所示。当二者完全啮合后，主电路接通，驱动齿轮与飞轮齿圈正在啮合如图2-14（c）所示，电枢轴开始带动发动机曲轴旋转。发动机起动后，驱动齿轮与飞轮齿圈仍处于啮合状态，单向离合器打滑，驱动齿轮在飞轮的带动下空转。起动结束后，驱动齿轮在电磁开关的作用下，与发动机飞轮齿圈脱离啮合。

（c）完全啮合图2-14传动机构工作示意图3．单向离合器的结构与工作原理传动拨叉比较简单，主要讲述单向离合器，常见单向离合器有滚柱式、弹簧式和摩擦片式三种。（1）滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器如图2-15所示，驱动齿轮与外壳制成一体，滚柱与弹簧嵌装在与花键套筒制成一体的十字块上。整个离合器总成套装在电动机轴的花键部位上，既可在拨叉作用下沿电枢轴轴向移动，又可在电枢驱动下作旋转运动。图2-15滚柱式单向离合器发动机起动时，拨叉使离合器总成沿电枢轴花键移动，驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈，然后起动机通电旋转，转矩由花键套筒传到十字块，十字块则随电枢旋转，这时滚珠在摩擦力的作用下滚入楔形槽的窄端被卡死，迫使驱动齿轮带动发动机飞轮旋转，起动发动机。当发动机起动后，起动齿轮被飞轮带着超速旋转。它的转速高于电枢转速，此时，起动齿轮尾部带动滚柱克服弹簧的张力，使滚柱向楔形腔室较宽的一边滚动，于是滚柱在起动齿轮尾部与外座圈间发生滑摩，导致起动齿轮和外座圈以及电枢脱离联系，此时仅起动齿轮随飞轮旋转，从而避免了电枢超速旋转导致在强离心力作用下甩出的危险，如图2-16所示。滚柱式单向离合器结构简单、体积小、工作可靠，一般不需调整，在现代汽车上被广泛采用。但它不能传递大的转矩，在大功率起动机上使用受到限制。

图2-16滚柱式单向离合器工作原理（2）摩擦片式单向离合器摩擦片式单向离合器的结构如图2-17所示，其原理是通过主、从动摩擦片的压紧和放松来实现接合和图2-18摩擦片式单向离合器压紧状态图分离的，如图2-18所示。图2-17

摩擦片式单向离合器图2-18摩擦片式单向离合器压紧状态图发动机起动前，在操纵装置的作用下，驱动齿轮和飞轮处于分离状态。起动发动机时，控制装置迫使拨叉推动离合器后移，使驱动齿轮与飞轮啮合。此时电枢轴带动外接合毂和主动摩擦片转动，借摩擦力带动从动摩擦片及内接合毂。由于发动机阻力大，驱动齿轮和轴套开始并不转动，因而迫使内接合毂沿驱动齿轮轴套的螺旋键槽转动（从驱动齿轮一端看从动盘作顺时针方向转动）。如果把内接合毂看作螺母，则此时相当于将螺母向里拧紧一样。由于它是沿着压紧摩擦片的方向作轴向移动，摩擦片之间的摩擦力将随之增大。当摩擦片之间能够传递的转矩增大到克服发动机的阻力矩时，从动盘将停止轴向移动，电动机产生的转矩即可通过驱动齿轮带动飞轮旋转起动发动机。发动机起动后若未及时放松控制装置，离合器驱动齿轮仍与飞轮相啮合，驱动齿轮被飞轮带着高速旋转，其转速超过了电枢，此时由于内接合毂的惯性作用，使内接合毂在驱动齿轮轴套的螺旋槽上作反时针转动，内接合毂沿螺旋槽向左退出，相当于拧松螺母一样，向放松摩擦片的方向移动，因而主、从动摩擦片之间开始打滑，离合器分离，避免了电枢轴超速旋转的危险，限制了起动机的最大输出转矩，防止了起动机过载。摩擦片式单向离合器的扭矩是可调的，且可以传递较大的转矩，应用于大功率起动机上。（3）弹簧式单向离合器弹簧式单向离合器的结构如图2-19所示，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。图2-19弹簧式单向离合器起动发动机时，控制装置迫使驱动齿轮与飞轮齿环啮合，电枢轴带动花键套筒旋转，在摩擦力的作用下扭力弹簧扭缩，直径缩小，抱紧两个套筒外圆表面，使其成一刚体，于是电动机产生的转矩经花键套筒、扭力弹簧传给驱动齿轮，从而带动飞轮旋转。起动发动机后，由于飞轮带动驱动齿轮的转速高于花键套筒，迫使扭力弹簧放松，使弹簧直径扩大，驱动齿轮和花键套筒不再成为一刚体，可以相对滑动，从而避免了电动机超速旋转的危险。弹簧式单向离合器结构简单，成本低，寿命长，并可传递较大的转矩。但因扭力弹簧轴向尺寸较大，故一般只用在大功率起动机上。五、控制机构1．结构起动机的控制机构主要由电磁开关、拨叉等组成。起动机的工作受电磁开关的控制，电磁开关由吸拉线圈、保持线圈、活动铁心、主开关接触盘及复位弹簧等组成。其中电磁开关上的“30”端子接至蓄电池正极，“C”端子接起动机励磁绕组，吸拉线圈一端接起动机主电路，与励磁绕组和电枢绕组串联，保持线圈的一端直接搭铁，两线圈的公共端接点火开关。电磁开关实物如图2-20所示。图2-20电磁开关

2．工作原理

如图2-21所示为起动机控制电路图。（1）起动机不工作时驱动齿轮与飞轮齿圈处于脱开位置，电磁开关中的接触盘与主触点分开。图2-21起动机控制电路当点火开关置于起动档时蓄电池经起动控制电路向起动机的电磁开关通电，其电流回路为：吸拉线圈回路：蓄电池正极→点火开关→电磁开关“50”端子→吸拉线圈→电动机开关接线柱→电动机励磁线圈→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。保持线圈回路：蓄电池正极→点火开关→电磁开关“50”端子→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。此时，吸拉线圈和保持线圈的电流方向相同，两线圈产生同方向的磁场，磁化铁心，使活动铁心克服回位弹簧的弹力前移，使前端的接触盘与两个主触点接触。与此同时，活动铁心后端带动拨叉将驱动齿轮推出与发动机的飞轮齿圈啮合。当驱动齿轮与飞轮齿圈完全啮合时，接触盘已经将主触点接通，起动机的主电路接通，此电路电阻极小，电流可达几百安培，电动机产生最大转矩，通过接合状态下的单向离合器传给发动机飞轮。主开关电路接通后，保持线圈的电流回路不变，活动铁心在保持线圈电磁力的作用下，保持在啮合位置。此时吸拉线圈和附加电阻则由于主触点的接通而被短路，其电流回路被替代为：蓄电池正极→电动机“30”端子→“C”端子→电动机励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。（3）断开点火开关时断开点火开关时，起动机主电路被切断，此时保持线圈和吸拉线圈串联，其电流回路为：蓄电池正极→电动机“30”端子→接触盘“C”端子→吸拉线圈→保持线圈→搭铁→蓄电池负极。因此时吸拉线圈和保持线圈的电流方向相反，产生反方向的磁场，互相抵消，活动铁心在回位弹簧的作用下迅速回位，使驱动齿轮与发动机的飞轮齿圈脱开啮合，起动机停止工作，起动完毕。情境二：起动机的检修起动机的静态检修磁场绕组的检修磁场绕组常见的故障有接头脱焊、绕组短路、断路或搭铁等。接头松脱故障，解体后可直接看到，若绕组连接脱焊，应重新施焊。（1）搭铁检查搭铁故障多因绝缘层击穿或被碰伤所致，可用万用表R×10KΩ档检查，如图2-22所示。若电阻值不为∞，则说明磁场绕组搭铁。

图2-22磁场绕组搭铁检查（2）短路的检查当存在匝间短路时，线圈表面可能有烧焦痕迹或已脆化，若表面没有烧焦痕迹，无法从外部确定短路部位，可采取下列方法进行检查。如图2-23所示，将蓄电池的电压加在磁场绕组的两端，注意控制电流，同时用一铁片或螺丝刀在四个磁极上分别感受磁极吸力的大小，如果某一磁极有吸力但明显低于其它磁极，则表明该磁极上的磁场绕组短路。若磁场绕组出现短路故障，则需重新绕制或更换新品。图2-23磁场绕组短路的检查（3）断路检查磁场绕组的断路一般为机壳接线柱与绕组抽头之间的连接导线焊接处、两个励磁线圈之间的接线处，可用万用表电阻档进行。如图2-24所示，用R×1Ω档检测绕组断路，若电阻值为∞表示绕组断路。图2-24磁场绕组断路检查2．电枢绕组的检修电枢绕组常见的故障是匝间短路、断路或搭铁等。电枢绕组短路检查检查电枢绕组匝间短路可用电枢检验仪检查。接通仪器电源，在检验仪上不断地转动电枢，同时在电枢上方放一锯条或钢片等导磁材料，看其振动情况来判断是否短路。若电枢中有短路，则在电枢绕组中将产生感应电流，钢片在交变磁场的作用下，在槽上振动，由此可判断电枢绕组中的短路故障。电枢绕组断路情况可用万用表法检查，如图2-25所示，用万用表R×1Ω档分别测量换向器两相邻铜片间电阻值，其阻值应接近于0，若阻值偏大，则有断路故障。（2）电枢绕组断路检查图2-25电枢绕组断路检查

（3）电枢绕组搭铁检查搭铁检查可采用万用表测量，如图2-26所示，用万用表R×10KΩ档检查电枢绕组和电枢轴之间的电阻，即一表笔接电枢轴，另一表笔接换向器，测量阻值，阻值应为无穷大。如果导通，说明电枢绕组与电枢轴之间绝缘不良，应更换。电枢绕组若有短路、搭铁故障，则需重新绕制，浸漆绝缘漆后烘干重新装复或予以更换。图2-26电枢绕组搭铁检查

3．电枢轴的检修图2-27电枢轴的检修

电枢轴铁心处径向跳动应不大于0.15mm，轴颈处径向跳动应不大于0.05mm，否则应用冷压校正法校直。电枢轴常见故障是弯曲变形，可用百分表予以检查，如图2-27所示。4．换向器的检修换向器故障多为表面烧蚀、云母片突出等。在检测时，应先目测外观，看换向器表面是否有烧蚀。若轻微烧蚀可用“00”号砂纸打磨即可，如图2-28所示。严重烧蚀，应进行车削精加工。用百分表检查换向器的圆跳动量，测量其圆度，若严重失圆，应进行车削加工，加工后换向器铜片厚度不得少于2mm。云母片的深度应为0.5~0.8mm，云母片如果高于铜片也应车削修整，云母片是否应该割低视具体的起动机而定。

图2-28用砂纸打磨换向器图2-29检查电刷架电刷与电刷架的检修电刷的高度应不小于新品高度的2/3，否则应更换。电刷与换向器接触面积应达75%，否则应研磨电刷。用弹簧秤检查电刷压力，普通货车应为12～15N，若压力不足，可反向拨动增加弹力或更换。如图2-29所示，用万用表检查绝缘电刷架绝缘情况和搭铁电刷架搭铁情况，均应符合要求。检查电刷的高度与接触面检查弹簧压力检查电刷架6．轴与轴承的检修一般电枢轴与轴承的配合间隙应为0.05mm，最大不超过0.10mm。驱动齿轮铜套与轴的间隙一般0.06mm，最大不超过0.15mm。若间隙值超出最大允许极限，则应予以更换。7．传动机构的检修（1）检查拨叉拨叉应无变形、断裂、松旷等现象，回位弹簧应无锈蚀，且弹力正常，否则应予以更换。（2）检查驱动齿轮1）驱动齿轮表面检查齿长不得小于全齿长的2/3，驱动齿轮无断齿、裂痕，无齿面、齿端倒角磨损过甚或扭曲变形，否则应更换。2）驱动齿轮驱动齿轮与驱动齿轮端盖内端面的间隙应在0.3~2.5mm之间，否则应调整电磁开关的滑动阀上的调整螺母或增、减电磁开关与驱动端端盖间的垫片。8．单向离合器的检修如图2-30（a）所示，握住外座圈，转动驱动齿轮，应能自由转动；反转时不应转动，否则就有故障，应更换单向离合器。（a）（2）将单向离合器夹紧在台钳上，插入花键轴，扭力扳手用套管与花键轴相连，向锁止方向搬动扭力扳手，单向离合器应能承受规定的转矩而不打滑，如图2-30（b）所示。

（b）电磁开关的检修电磁开关常见故障为触点、接触盘烧蚀；接触面积过小或线圈短路、断路及搭铁等。触点、接触盘的检查。目测触点、接触盘，应清洁、无烧蚀。若轻微烧蚀，可以用锉刀或砂布予以打磨修整。若烧蚀严重，则予以更换。吸拉线圈是否断路、搭铁可用万用表通过测量电阻来检查。如图2-31、图2-32所示，用万用表R×1Ω档检查吸拉线圈和保持线圈的电阻值，应符合规定。若线圈已经断路或严重短路时，应更换或重绕。绕制时，应注意漆包线的直径、匝数以及绕线方向应与原来的相同。且保持线圈在内层，吸拉线圈在外层，线圈间、线圈与外壳之间应用青壳纸隔开，线圈头部要套绝缘管。（2）线圈检查图2-31吸拉线圈的检测图2-32保持线圈的检测

前后端盖的检修前后端盖表面应无裂纹，检查轴承孔有无毛糙、烧伤现象。

二、起动机的动态检修对于新出厂、使用中的和修复后的起动机，均可利用起动机动态试验进行技术状况检查。起动机试验包括空转试验和全制动试验。试验时，必须保证蓄电池充足电，且其容量、电压要与起动机电压和功率相匹配，起动机与蓄电池间的连接导线电阻要小，电压降不得超过0.2V～0.3V。1．空转试验空转试验又称空载试验，是在起动机不带负载时进行的试验，其试验电路如图2-33所示。空载试验的目的是通过测量起动机空载电流和转速，以检查起动机内部是否有电路故障和机械故障。图2-33起动机空载试验电路按下起动按钮，让起动机空载运转，起动机应转速均匀、无异响，换向器无火花，试验时间不得超过1min。读取起动机空载电流值和转速值，再与标准值相进行比较，判断起动机是否有电气和机械故障。若空载电流基本符合标准，但转速低于标准值，则为起动机机械部分故障；若空载电流大于标准值，而转速低于标准值，则为起动机装配过紧、电枢轴弯曲、磁场绕组短路或电枢绕组短路故障；若空载电流小于标准值，且转速低于标准值，则为起动机内部电路接触不良，如换向器接触不良、电刷弹簧弹力不足、电动机开关触点烧蚀等。2．全制动试验（测试Mmax）全制动试验应在空载试验的基础上进行，空载试验不合格的起动机不应进行全制动试验。全制动试验的目的是测量起动机在完全制动时的制动力矩和制动电流，以判断起动机主电路是否正常，并检查单向离合器是否打滑。如图2-34所示安装起动机，先将起动机固定，制动力矩扭杆一端夹住起动机的驱动齿轮，另一端挂在弹簧秤上。而后将起动机与电流表、电压表以及蓄电池按图示连线，检查无误后开始试验。按下起动按钮的瞬间，迅速读出电流表、电压表和弹簧秤的读数，并观察单向离合器是否打滑。图2-34起动机全制动试验若制动电流基本符合标准，而制动力矩小于标准值，则为机械故障；若制动电流大于标准值，而制动力矩小于标准值，则为磁场或电枢短路；若制动电流小于标准值，且制动力矩也小于标准值，则为起动机内部电路接触不良（换向器接触不良、电刷弹簧弹力不足、电动机开关触点烧蚀）；若驱动齿轮锁止，而电枢轴有缓慢转动，则为单向离合器打滑。三、起动系常见故障诊断与排除发动机起动时，起动电流很大，起动系在大负荷下工作，易发生故障。常见的故障有：起动机不转、运转无力、空转、不能停转、间歇工作、驱动齿轮与飞轮不能啮合等。其故障原因多为电气方面的，也有机械方面的，故在进行故障分析时，应综合多方面的因素。1．起动机不转故障故障现象：接通起动开关，电磁开关出现“哒……哒……”现象，起动机不转动。故障原因：（1）电源故障：蓄电池严重亏电或极板硫化、短路等，蓄电池极桩与线夹接触不良，起动电路导线连接处松动而接触不良等。（2）起动机故障：起动机电磁开关触点烧蚀、氧化，换向器与电刷接触不良，磁化线圈短路、断路、搭铁，活动铁心动作不良；磁场绕组或电枢绕组有断路或短路，绝缘电刷搭铁等。（3）继电器故障：继电器线圈断路、短路、搭铁或其触点接触不良。（4）点火开关故障：点火开关接线松动或内部接触不良。（5）起动系线路故障：起动线路中有断路、导线接触不良（含连接器插入部位接触不良）或松脱等。按喇叭或开大灯，如果喇叭声音小或嘶哑，灯光比平时暗淡，说明电源有问题，应对蓄电池充电或更换蓄电池。（1）检查电源用起子将起动机电磁开关上连接蓄电池和电动机导电片的接线柱短接，如果起动机不转，则说明是电动机内部有故障，应拆检起动机。否则，说明故障部位在电磁开关或起动继电器。（2）检查起动机用起子将电磁开关上连接起动继电器的接线柱与连接蓄电池的接线柱短接，若起动机不转，则说明起动机电磁开关有故障，应拆检电磁开关。否则说明故障在继电器及其连接线路。（3）检查电磁开关用起子将继电器上的“电池”和“起动机”两接线柱短接，若起动机转动，则说明起动继电器内部有故障，应予以检修或更换。否则说明故障在点火开关上。（4）检查继电器将起动继电器的“B”与点火开关用导线直接相连，若起动机能正常运转，则说明故障在继电器至点火开关的线路中，可对其进行清洁、紧固或更换。否则说明点火开关本身损坏，应予以更换。（5）检查点火开关及线路故障诊断与排除：2．起动机运转无力故障现象：接通起动开关，起动机能转动，但转速明显偏低，运转无力故障原因：电源故障：蓄电池亏电或极板硫化短路，起动电源导线连接处接触不良等。起动机故障：起动机装配过紧或内部旋转件碰擦，阻力矩过大；换向器与电刷间脏污、烧蚀或电刷磨损过量或电刷弹簧过软，导致接触不良；电磁开关接触盘和触点接触不良；电动机磁场绕组或电枢绕组有局部短路等继电器故障：继电器线触点接触不良。起动系线路故障：起动线路中有导线接触不良。（1）检查电源按喇叭或开大灯，如果喇叭声音小或嘶哑，灯光比平时暗淡，说明电源有问题，应对蓄电池充电或更换。（2）检查起动系线路检查起动电路各连接导线有无松动或搭铁，有则予以排除。（3）检查起动机用起子将起动机电磁开关上连接蓄电池和电动机导电片的接线柱短接，如果起动机运转正常，则说明故障部位在电磁开关或起动继电器。否则说明是电动机内部有故障，应拆检起动机。（4）检