汽車電氣設備構造與修理

第一章電源系電源系系統：向車上用電設備或限制裝配供電，滿足汽車的須要。它的組成：發電機：由發動機帶動，把機械能→電能→整流→調壓→[供電（設備）儲存（電池）調整器：避開因發動機轉速過高產生電壓過大。（調整勵磁電流）維持恒定電壓輸出。蓄電池：化學能《=》電能[供應能量：起動時。儲存能量：正常行駛]電流表：用來指示蓄電池充電或放電電流的大小。（留意連接方法）第一節蓄電池的構造與型號概述鉛酸蓄電池。由負極板，正極板和電解液（純HSO4+蒸餾水）。分為一般型、干荷電型和免維護型等。作用與特點供應大電流；供電；儲存電能；電容器。單格電壓高；內阻小；性能牢靠；價廉。蓄電池的基本組成第一節鉛酸蓄電池蓄電池基本結構極板（組）柵架活性物質正極：PbO2負極：Pb隔板外殼連條電解液:H2SO4+H2O蓋、極樁、封口料、注液口干荷電蓄電池：在干燥、保存期內運用，加入適當密度的電解質。靜置30min，調整電解液密度、高度，可運用，不必初充電。便于運輸保管、且不須初充電。當儲存超過保存期時，因部分極板已氧化，運用前應充電5-10H才可運用。免維護蓄電池：結構特點超細玻璃纖維材料與袋狀正極隔板設有收集水蒸氣和硫酸蒸氣的集氣室，削減蒸發；裝有催化劑鈀，可使電解的氫氣與氧氣合成為水。柵架改進合金材料削減自放電、電解現象并減小內阻帶密度計，不同顏色推斷電池存電量：綠色，深綠色，淺黃色。性能特點免維護或極少維護壽命長(8年以上）內阻小，起動性能好國產蓄電池規格型號依據標準JB/T2599-1993的規定，蓄電池產品型號共分為三段，五個含義。1、串聯單格電池的數，用阿拉伯數字表示。其UN為它的2倍。2、電池的用途。Q：起動用蓄電池。3、蓄電池的特征代號。無符號：一般式鉛蓄電池。A：干荷蓄電池。4、放電額定容量，我國用20H放電率額定是表示（A.H）。5、特殊性能，D：低溫起動性能好。例：6-QA-60，6—Q—105D第三節蓄電池的工作原理與工作特性工作原理靜態時（充好電）正極：Pb4+ 負極：2e電解液：H2SO4+H2O正、負極電位差：2.1v12v蓄電池電壓：11.7v-12.6v電解液密度：1.1-1.27工作原理(續）放電時正極：PbO2+H2SO4+2H++2e-→PbSO4+2H2O負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-電解液：H2SO4削減，H2O增加，密度↓總反應：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O工作原理（續）充電時正極：PbO2 負極：Pb電解液：H2SO4增加，H2O削減，密度↑總反應：2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4過充電：H2O分解為H2和O2電動勢與內阻1、靜止電動勢：在靜止狀態下，極板間電位差，其值取決于電解液的密度和溫度。閱歷公式：EJ=0.85＋P25℃P25℃：25℃時的電解液密度。P25℃=PT＋0.0075（T－25）PT：測量的電解液密度。2、內阻：極板電阻、隔極電阻、電解液電阻、聯條和極柱電阻等內阻。大小與電解液的密度和溫度有關。P↓，電阻↑；P↑↑，電阻↑；T↓↓，電阻↑；極板面積越大越薄，極板電阻↓；放電結束時，電阻↑蓄電池在良好技術狀態下。內阻和很小{40℃R0=0.01Ω－20℃R0=0.019Ω滿足起動機工作要求（大電流）。對于完全充電的蓄電池在T=20℃時，內阻PO可用閱歷公式得到PO=Цe/1.71Qe（Цe：額定電壓Qe額定容量）工作特性靜態電動勢范圍：1.95V~2.1V電解液密度范圍：1.1~1.29充電特性（圖）條件：恒定電流電壓與電動勢的關系：U=E0+IR電壓的變更密度的變更充電特性放電特性（圖）條件：恒定電流電壓與電動勢的關系：U=E0－IR電壓的變更密度的變更終止電壓：與放電率有關（圖）第四節蓄電池的容量與影響因素蓄電池的容量容量概念容量（安時）=放電電流（安）×放電時間（小時）即C=If×tf(Ah)20h放電率額定容量(Ah)有關規定：GB5008.1--1991舉例：6—Q—105（20h*5.25A=105Ah)儲備容量（min)影響容量的因素極板結構電解液：溫度，密度放電電流（下表）放電電流（A）6.7512.671400放電時間（h）201010.083(5min)終止電壓（v）1.751.71.61.5實際容量（Ah)1351267133.3實際容量與放電電流間的關系（標稱容量：135Ah）第五節蓄電池的充電方法充電設備:硅整流、可控硅、快速充電機充電方法按過程分類定流充電特點與連接定壓充電特點與連接快速充電問題的提出原理方法（圖）與留意第五節蓄電池的充電方法充電方法（續）按作業分類初充電補充充電*（條件、步驟、要求）防硫化充電（間歇過充電）熬煉循環充電（大充大放）去硫充電（水沖洗）第六節蓄電池的正確運用與維護運用與技術狀態檢查運用要求——大電流放電時間、充電電壓、過放電狀態、電解液密度。檢查——液面高度、密度、放電程度運用維護安裝堅實——接觸電阻影響保持清潔——漏電問題檢查溶液密度——補充蒸餾水第七節蓄電池的常見故障常見故障容量降低現象：起動時運轉無力緣由：新蓄電池初充電不足溶液密度不對過度放電，活性物質脫落長期不用，極板硫化第七節蓄電池的常見故障常見故障（續）自行放電現象：每日放電緣由電解液不純局部有短路充電困難現象：充不上電緣由內部有短路或極板變形免維護（MF）蓄電池結構特點隔板超細玻璃纖維材料與袋狀正極隔板減小極板短路和活性物質脫落孔塞通氣孔設有收集水蒸氣和硫酸蒸氣的集氣室，削減蒸發通氣孔中裝有催化劑鈀，可使電解的氫氣與氧氣合成為水。柵架改進合金材料（鉛鈣合金取代鉛銻合金）削減自放電、電解現象并減小內阻性能特點免維護或極少維護壽命長(8年以上）內阻小，起動性能好膠體蓄電池特點膠體電解液，不易流淌和蒸發，水分損失極少自放點率微小，可充電后長期存儲（1-2年）、便于啟用放電特性好比能量特殊是比功率要比常規鉛酸蓄電池大20%以上壽命比一般蓄電池長一倍左右也是免維護應用電動汽車、電動自行車、UPS電源等鹼性蓄電池結構特點電解液為鹼性溶液主要種類鎘鎳（Cd-Ni)蓄電池正極：Ni(OH)3負極：Cd電解液：KOH鐵鎳(Fe-Ni)蓄電池銀鋅(Ag-Zn)蓄電池鎳氫（Ni-H)蓄電池性能特點能量密度高少維護、壽命長（可長達10～20年）荷電保持實力強價格高燃料電池（FC）燃料電池結構原理正極：O2（或空氣）負極：H2（或其它燃料如甲醇）電解液：KOH（或高分子電解質膜）反應過程：2H2+O2→2H2O（在催化劑作用下）(與電解水的過程相反)氫氧燃料電池

在催化劑的作用下，在電解液中使氫失去電子，氧得到電子，并與氫離子和電子結合生成水。電子通過外電路的移動形成電流。氫氣作為“燃料”，氧氣作為氧化劑。氫和氧通過電化學反應釋放出電能。氫-空氣燃料電池結構負極：氫氣正極：空氣電解質薄膜甲醇燃料電池甲醇分解氫離子+氧+電子燃料電池的特點及應用燃料電池與一般電池的區分一般電池只是一個有限的電能輸出和儲存裝置。燃料電池則不同，參與反應的化學物質氫和氧，分別由燃料電池外部的單獨儲存系統供應。只要能保證氫氧反應物的供應，燃料電池就可以連綿起伏地產生電能。從這個意義上說，燃料電池是一個氫氧發電裝置。燃料電池特點能量密度更高無環境污染燃料電池的應用純電動汽車（EV）、航天方面三菱公司的燃料電池汽車氫燃料箱燃料電池系統豐田燃料電池汽車氫燃料箱燃料電池汽車獨立輪轂電機燃料電池組蓄電池思索題與練習題1、說明蓄電池正、負極板的主要材料，以及電解液的主要成分。2、分別說明蓄電池在充、放電過程中正、負極板各自生成什么物質？充、放電過程中溶液的密度有什么變更？3、說明定流充電與定壓充電各自的優缺點。4、某蓄電池運用中發覺容量降低、起動無力，分析可能的故障緣由。蓄電池思索題與練習題（續）5、國產6-Q-135型蓄電池額定容量是多少？若以20h放電率放電，其放電電流是多少？若以135A電流放電，能否連續放電1小時？6、說明蓄電池運用維護中須要留意的主要問題。7、說明免維護蓄電池的優點。第九節溝通發電機構造及類型概述發電機的作用——供應電源發電機的種類——直流與溝通運用溝通發電機的優點——結構簡潔、價廉、變壓、便于維護。汽車發電機的種類1、按總體結構分類有刷發電機（一般--JF132、整體式--CS121、帶真空助力泵--JFZB292）無刷發電機—JFW1913永磁發電機—JFW17122、按搭鐵方式分類——內、外搭鐵3、按整流管數目分類——六管、八管、九管、十一管等第九節溝通發電機構造及類型一般溝通發電機的構造（圖）轉子作用：產生磁場結構：爪極磁場線圈定子作用：產生溝通電（溝通電壓、電流）結構：鐵心電樞繞組繞組結構及連接第九節溝通發電機構造及類型溝通發電機構造第九節溝通發電機構造及類型溝通發電機的構造（續）整流器作用接法：三相橋式（圖）端蓋與電刷電刷的作用：向轉子線圈引進磁場電流國產溝通發電機型號系列按QC/T73—1993規定：產品代號、電壓等級、電流等級、設計序號、變形代號JF系列—JF1512JFZ1813Z第十節溝通發電機的工作原理及特性溝通發電機的工作原理兩個基本關系f=p·n/60E=Ce·n·Φm整流原理（圖）整流電壓平均值U與線電壓UL、相電壓Uφ的關系U=3/π×ULm=3√2/π×UL=1.35UL=2.34Uφ其中：U=整流電壓平均值，ULm=線電壓幅值，UL=線電壓有效值，Uφ=相電壓有效值整流管選擇ID=1/3·IUDRM=√2·UL≈U（實際遠大于此值）第十節溝通發電機的工作原理及特性溝通發電機的工作原理（續）整流管連接第十節溝通發電機的工作原理及特性溝通發電機的工作原理（續）中性點電壓問題UN（平均）=U/2中性點電壓波形（圖），三諧波發電原理中點二極管電路（圖）發電機的激磁問題自激問題它激問題中性點電壓第十節溝通發電機的工作原理及特性溝通發電機的特性空載特性（圖）I=0,U=f(n)它激階段自激階段外特性（圖）n=const,U=f(I)U下降的緣由阻抗壓降電樞反應第十節溝通發電機的工作原理及特性第十節溝通發電機的工作原理及特性溝通發電機的特性（續）輸出特性（圖）n<n1（空載轉速）:I=0，不能帶負載。n1<n<n2（滿載轉速）：隨著轉速增加，帶負載實力增加；n=n2時，I=額定電流。n>n2：轉速增加，I增長有限（限流實力）。I≤Imax第十節溝通發電機的工作原理及特性其它車用溝通發電機無刷電機爪極式（圖）永磁式（圖）帶勵磁機式（圖）第十一節溝通發電機電壓調整器的原理及類型電壓調整器概述調整器的作用—穩定發電機的輸出電壓調整器調壓原理—調整勵磁電流，使輸出電壓穩定調整器的種類機械（電磁）振動式單級式(FT111),雙級式(FT61)單聯式(FT61),雙聯式(FT61A)電子式晶體管式(FT106),IC式(JFT152)搭鐵方式調整器的接線（圖）內搭鐵式外搭鐵式其次章溝通發電機及調整器電磁振動式調整器基本結構與工作原理（圖）存在問題——觸點電火花，慣性和磁滯性引起振動頻率低特性的改善提高振動頻率—鐵心結構溫度補償問題—補償電阻帶雙極的調整器磁場線圈調整器線圈電磁振動式調整器（FT61）雙極振動式調整器基本原理（圖）特點：加速電阻使振動頻率提高其次章溝通發電機及調整器電磁振動式調整器（續）好用線路國產FT61型雙級振動式調整器（圖）帶充電指示燈的線路LADA2105型調整器線路（圖）豐田皇冠車調整器線路（圖）帶充電指示燈的電路（續）九管發電機及調整器線路（圖）LADA2105型調整器線路豐田皇冠車調整器線路九管發電機及調整器線路第十一節溝通發電機調整器的原理及類型電子調整器與振動式調整器比較有晶體管式和IC式三個環節：采樣、放大、開關晶體管調整器基本原理——三極管的開關作用通（斷）勵磁電流實例國產JFT106型調整器（圖）電子調整器

國產JFT106型調整器C1、C2：降低開關頻率；VD1：給VD2限流；VD3：提高開關切換速度；VD4：釋能二極管；VD5：穩壓疼惜；R4：反饋電阻，改善性能第十一節溝通發電機調整器原理及類型集成電路調整器特點——小、輕、耐高溫。集成電路調整器的電壓檢測方式發電機電壓檢測方式（圖）蓄電池電壓檢測方式（圖）實例英國Lucas14TR型（圖）豐田車IC調整器（圖）優點：采樣線在發電機內部，發電機對外接線少。缺點：檢測的是發電機電壓，當B點與蓄電池+極間導線有壓降時蓄電池充電電壓會偏低優點：檢測的是蓄電池電壓，可保證蓄電池有足夠的充電電壓缺點：采樣線在發電機外部，發電機對外接線多一條。英國Lucas14TR型豐田車IC調整器第十一節溝通發電機調整器原理及類型電源系統疼惜與故障分析電源系統疼惜的必要性停車斷電問題磁場線圈過電壓問題調整器故障后的電壓失控問題過電壓的產生瞬態過電壓發動機突然減負載時點火線圈初級斷開時穩態過電壓調整器失控造成第十一節溝通發電機調整器原理及類型過電壓疼惜電路（續）過電壓疼惜問題（續）過電壓疼惜電路穩壓管疼惜（圖）穩壓管+繼電器疼惜（圖）穩壓管疼惜電路調壓器與繼電器協作疼惜電路利用油壓開關限制勵磁電流第十二節溝通發電機與調整器的正確運用溝通發電機的正確運用與維護1、搭鐵形式2、調整器配套運用3、熄火后，點火開關在“關”位4、兆歐表檢查留意事項5、有故障，剛好解除。調整器的正確運用（一）、留意問題：電壓等級、搭鐵形式、導線連接、受開關限制。（二）、搭鐵形式的判別(圖）（三）、調整器好壞的判別（四）、不同搭鐵形式調整器的替換調整器的檢查方法基本線路檢查方法內搭鐵外搭鐵內搭鐵：電壓高時燈滅外搭鐵：電壓低時燈滅第十三節溝通發電機的檢修1、溝通發電機不解體的檢測技術溝通發電機每運轉750h（相當于行駛30000KM）或有故障時的解體檢查之前，應對它進行整體檢查，以便推斷其技術狀態.A：萬用表測法：萬用表R×1Ω檔檢查發電機F和D-接線柱。B（D+）與D-接線柱，D+與F接線柱間電阻。B：試驗臺檢測法：通過檢測空載轉速n1，額定工作條件下轉速n2—滿載轉速，再。與標準值比較，推斷發電機的工作性能.C：示波器檢測法：2、檢修技術（1）轉子的檢修：ⅰ：轉子的常見故障：接觸不良、短路、斷路。ⅱ：轉子的檢修：勵磁繞組絕緣狀況的檢查；勵磁繞組間斷路與短路檢查；滑環磨損的檢查；軸檢查。（2）定子的檢修：ⅰ：定子常見故障：發電機繞組短路、斷路或搭鐵、整流管的擊穿、斷路、造成發電機不發電或發電不良。ⅱ：檢修A：定子繞組絕緣狀況的檢修：B：定子繞組斷路的檢查：C：整流板的檢查：3）電刷組建的檢修：ⅰ：電刷：ⅱ：電刷彈簧：3)裝復：第十四節電源系故障的診斷與解除電源系統常見故障與維護常見故障不能充電緣由蓄電池與發電機間斷線發電機內故障調整器故障（低速觸點燒壞或高速觸點燒死）一種常用的診斷方法第十四節電源系故障的診斷與解除電源系統常見故障與維護（續）常見故障（續）充電電流太小皮帶過松發電機個別二極管壞發電機電刷磨損調整器觸點燒壞調整器電壓調整不當第十四節電源系故障的診斷與解除電源系統常見故障與維護（續）常見故障（續）充電電流過大調整器低速觸點燒死調整器線圈斷線電源系統維護留意事項發電機與調整器配套（內、外搭鐵問題）發電機與調整器、蓄電池連接堅實檢查充電故障時宜將調整器脫開檢查是否發電不宜用試火方法思索題與練習題1、簡述溝通發電機的基本結構。2、說明發電機所發電壓與磁場和轉速的關系。3、發電機轉子線圈所需激磁電流來自何處？4、說明發電機內部線電壓有效值UL與整流輸出電壓U的關系。5、發電機為什么要協作運用電壓調整器？6、調整器觸點振動頻率太低有什么問題？思索題與練習題（續）7、分別畫出內搭鐵與外搭鐵發電機和調整器的接線簡圖，并說明調整器如何起作用。8、讀懂p64圖2-36雙級振動式調整器的工作原理。9、讀懂p68圖2-42豐田雙聯調整器的工作原理。10、簡述電磁振動式與晶體管式調整器的各自特點。11、晶體管電壓調整器一般由哪幾部分電路組成？其次章起動系概述起動系的作用與要求：起動系的作用就是供應發動機曲軸足夠的起動轉矩，以便使發動機曲軸達到必需的起動轉速，使發動機進入自行運轉狀態。當發動機進入自由運轉狀態后，便結束任務立刻停止工作。起動系的基本組成（圖）直流啟動機、蓄電池、限制電路（開關、繼電器、導線）為增大轉矩，便于起動，起動機與曲軸的傳動比：汽油機一般為13－17，柴油機一般為8－10。

啟動機的構造：直流串勵式電機、電磁開關、傳動機構直流串勵式電動機的原理構造基本原理構造機殼磁極電樞，與磁極的連接方式（圖）第三章起動機直流電動機的原理構造（續）構造（續）換向器電刷端蓋電樞繞組簡介（圖）直流電動機的基本關系轉矩關系:M=CmIsФ電壓關系:U=Ef+IsRs電樞反電動勢：Ef=CeФn電樞轉矩的自動調整過程電源接通瞬間，n=0,Ef=0,Is=U/Rs最大。M最大，滿足剛啟動的須要。隨著n↑→Ef↑→Is↓→M↓。工作過程是電動機輸出扭矩M與發動機阻力矩Mz不斷平衡的過程。1、負載增加：M﹤Mz→n↓→Ef↓→Is↑→M↑→M=Mz2、負載削減：第三章起動機直流電動機的原理構造（續）直流電動機的特性直流電動機的勵磁方式串激直流電動機的特性（Is=Ia)工作特性M=f(Ia)曲線N=f(Ia)曲線P=f(Ia)曲線P=Mn/9550機械特性n=f(M)曲線第三章起動機直流電動機的原理構造（續）輸出功率及其影響因素功率計算影響輸出功率的因素(容量、溫度、電阻）起動機與發動機的協作要求功率（轉矩）要求：摩擦阻力矩，壓縮損失力矩，驅動發動機附件的阻力矩。傳動比（最低啟動轉速）選擇：吸進可燃混合氣，壓縮終點的溫度。汽：P=(0.184?0.21)L(KW)柴：P=(0.73?1.05)L(KW)啟動機的型號按QC/T73-1993規定QDQDJQDY1—12伏；2—24伏

如：QD124第三章起動機嚙合傳動機構作用：啟動時，將電動機的驅動轉矩傳給發動機曲軸；啟動完成后，切斷電動機與發動機間的動力聯系。幾種主要結構滾柱式單向離合器（圖）摩擦片式單向離合器（示意圖）彈簧式單向離合器（示意圖）電磁限制裝置基本結構原理

好用線路QD124型起動機線路圖JD136型起動機線路（帶復合繼電器，圖）日產UD63型起動機線路（帶平安繼電器，圖）JD136型起動機線路日產UD63型起動機線路幾種常見起動機結構QD124型起動機(圖）移動電樞式起動機（圖）--啟動力矩大齒輪移動式（電磁開關內置）永磁式（無磁場線圈）（圖）帶減速齒輪的起動機（體積小） （圖）第五節啟動機的運用與維護運用留意事項：空擋啟動、啟動時間、啟動