汽車電器與電子控制系統(tǒng)

汽車電器與電子控制系統(tǒng)吳卓1/15/20231一、蓄電池的功用1.發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，向啟動(dòng)機(jī)和點(diǎn)火系統(tǒng)供電2.發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，向用電設(shè)備和發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組供電。3.發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)電機(jī)剩余電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來；4.發(fā)電機(jī)過載時(shí)，協(xié)助發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電5.蓄電池相當(dāng)于一個(gè)大電容器，能吸收電路中出現(xiàn)的舒瞬時(shí)過電壓，保護(hù)電子元件，保持汽車電器系統(tǒng)電壓穩(wěn)定6.給常用電設(shè)備供電一輛車對(duì)蓄電池的要求啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，蓄電池在5～10S內(nèi)，要向啟動(dòng)機(jī)連續(xù)供給強(qiáng)大電流（汽油機(jī)200～600A，柴油機(jī)800～1000A）容量大、內(nèi)阻小、有足夠的啟動(dòng)能力還有哪些？蓄電池容量過大好還是小一點(diǎn)好呢？二、蓄電池構(gòu)造和型號(hào)

蓄電池主要由正極板、負(fù)極板、隔板、電解液和外殼四部分組成，如圖所示。

普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)1.極板1)極板的結(jié)構(gòu)如圖所示由柵架和活性物質(zhì)組成。普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)2）柵架

由鉛銻合金澆鑄而成。普通柵架含銻量5%~7%；干荷電蓄電池柵架含銻量1.5%~2.3%。

目前，多采用鉛—低銻合金柵架或鉛—鈣—錫合金柵架。

為降低蓄電池內(nèi)阻，改善啟動(dòng)性能，現(xiàn)代汽車蓄電池采用了放射型柵架。

柵架

放設(shè)型柵架普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)

3）活性物質(zhì)正極板上的活性物質(zhì)為二氧化鉛（PbO2），呈深棕色。負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛（Pb），呈青灰色。4)極板組的結(jié)構(gòu)為了增大容量，一般將多片正極板（4~13片）和多片負(fù)極板（5~14片）分別并聯(lián)，組成正負(fù)極板組,如圖1-5所示。普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)注意：因?yàn)檎龢O板化學(xué)反應(yīng)劇烈，所以在單格電池中，負(fù)極板總比正極板多一片。使每一片正極板都處于兩片負(fù)極板之間，保持其放電均勻，防止變形。a)負(fù)極板組b)正極板組c)極板組嵌和情況1、3．匯流條2．極柱4．負(fù)極板5．隔板6．正極板圖1-5蓄電池極板組結(jié)構(gòu)2.隔板作用：在正負(fù)極板間起絕緣作用，使電池結(jié)構(gòu)緊湊。特征：

（1）隔板有許多微孔，可使電解液暢通無阻。

（2）隔板一面平整，一面有溝槽，溝槽面對(duì)著正極板，且與底部垂直，使充放電時(shí)，電解液能通過溝槽及時(shí)供給正極板，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)PbO2脫落時(shí)能迅速通過溝槽沉入容器底部。免維護(hù)蓄電池隔板做成袋式隔板。

普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)3.

電解液由純硫酸與蒸餾水按一定比例配制而成，一般密度為1.24～1.30g/cm3，使用中應(yīng)根據(jù)地區(qū)、氣候條件和制造廠的要求而定。注意：不允許用工業(yè)硫酸和自來水、井水、河水等配制。因其雜質(zhì)多，易引起自放電，從而影響蓄電池壽命。

普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)144.殼體

殼體用于盛裝電解液和極板組。外殼應(yīng)耐酸、耐熱、耐振動(dòng)沖擊。

外殼由橡膠外殼和聚丙烯塑料兩種，普遍采用的是塑料外殼。外殼為整體式結(jié)構(gòu)，殼內(nèi)間壁分成3個(gè)或6個(gè)互不相通的單格。蓄電池單格電池之間均用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)，如圖所示。

注意：每個(gè)單格電池設(shè)有一個(gè)液孔，可以加注電解液或檢測(cè)電解液密度。孔蓋上設(shè)有通氣孔，便于排出蓄電池內(nèi)部氣體，防止外殼漲裂，發(fā)生事故。普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)

單格電池間穿壁連接示意圖5.聯(lián)條和極樁普通型蓄電池的結(jié)構(gòu)1、普通蓄電池與免維護(hù)蓄電池的區(qū)別在哪里？2、普通蓄電池?fù)p壞，基本上是哪些地方損壞？從結(jié)構(gòu)上來考慮？3、對(duì)于你教的學(xué)生你怎么啟發(fā)他們?cè)谛铍姵胤矫娴木S護(hù)保養(yǎng)？三、蓄電池工作原理和特性1.蓄電池工作原理1）蓄電池放電過程蓄電池的化學(xué)能變成電能的過程稱放電過程。如圖所示。蓄電池放電示意圖2）充電過程電能變成化學(xué)能，如圖所示。

蓄電池充電示意圖蓄電池工作原理和特性雙擊畫面觀看動(dòng)畫蓄電池充放電過程中的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

PbO2+2H2SO4+Pb——2PbSO4+2H2O結(jié)論：

（1）具有可逆性。（2）充濃放稀。（3）正極板附近化學(xué)反應(yīng)較負(fù)極板附近化學(xué)反應(yīng)劇烈。

放電

充電蓄電池工作原理和特性2.蓄電池的工作特性1．靜止電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1）靜止電動(dòng)勢(shì)

蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，正負(fù)極板之間的電位差（即開路電壓）稱為靜止電動(dòng)勢(shì)。

Ej=0.85+ρ25°C（V）

式中：ρ25°C——溫度為25°C時(shí)電解液的相對(duì)密度。ρ25°C=Pt+0.00075（t-25）2）內(nèi)電阻

蓄電池內(nèi)電阻包括：電解液電阻、極板電阻、隔板電阻和聯(lián)條電阻。

蓄電池工作原理和特性

（1）極板內(nèi)阻很小，隨活性物質(zhì)的變化而變化，充電時(shí)變小，放電時(shí)變大。

（2）隔板內(nèi)阻與材料有關(guān)。

（3）電解液內(nèi)阻溫度升高，內(nèi)阻下降；內(nèi)阻與密度關(guān)系密度如圖1-11所示。

（4）聯(lián)條內(nèi)阻很小，為定值。

蓄電池工作原理和特性2.蓄電池的放電特性

是指充足電的蓄電池在恒流放電過程中，蓄電池的端電壓Uf

和電解液密度ρ25℃隨放電時(shí)間的變化規(guī)律。

恒流放電特性曲線如圖1-12所示。

蓄電池工作原理和特性端電壓分析U=E-IR

（1）開始放電階段（2.11～2V）：消耗孔隙內(nèi)的硫酸，U下降較快。

（2）相對(duì)穩(wěn)定階段（2～1.85V）：孔內(nèi)消耗孔隙內(nèi)的硫酸與孔外消耗的硫酸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，U緩慢下降。

（3）迅速下降階段（1.85～1.75V）：蓄電池放電終了的標(biāo)志：

（1）單個(gè)電壓降到放電終止電壓值(以20小時(shí)放電率放電時(shí)，此值為1.75V）（2）電解液相對(duì)密度下降到最小許可值，約1.11cm3。蓄電池工作原理和特性

在恒流充電過程中，單格電池的端電壓UC

和電解液相對(duì)密度ρ25℃隨時(shí)間的變化規(guī)律。

恒流充電特性曲線如圖1-13所示。

3．充電特性蓄電池工作原理和特性UC

變化規(guī)律：UC=E+ICRi

（1）充電開始階段（2～2.2V）：孔隙內(nèi)生成硫酸，端電壓迅速上升。

（2）穩(wěn)定上升階段（2.2～2.4V）：孔內(nèi)生成的硫酸與孔外消耗的硫酸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，U緩慢s上升。

（3）充電末期

電壓迅速上升到2.7V左右，且穩(wěn)定不變，電解液呈沸騰狀態(tài)。

（4）充電停止后，端電壓逐漸下降至靜止電動(dòng)勢(shì)。

蓄電池工作原理和特性蓄電池充電終了的標(biāo)志：（1）電解液中劇烈冒汽泡，呈沸騰現(xiàn)象。(電解水)（2）電解液相對(duì)密度上升到最大值，且在2～3h小時(shí)內(nèi)不再上升。（3）單格端電壓上升到最大值（2.7V），且在2～3小時(shí)不再升高。蓄電池工作原理和特性四、蓄電池的容量及其影響因素1.蓄電池的容量概念

表示蓄電池的供電能力。當(dāng)蓄電池以恒流放電時(shí)，其容量Ｃ等于放電電流I和放電時(shí)間t的乘積，既Ｃ=Iｆtｆ

（Ah）分類額定容量、起動(dòng)容量和儲(chǔ)備容量（1）額定容量將充足電的新蓄電池在電解液溫度為25℃時(shí)，以20h放電率的放電電流連續(xù)放電，至12V蓄電池端電壓下降到10.5±0.05V時(shí)所輸出的電量。（2）起動(dòng)容量起動(dòng)時(shí)的供電能力。分常溫起動(dòng)容量和低溫起動(dòng)容量。常溫起動(dòng)容量既電解液溫度為250C時(shí)，以5min率放電的電流（3倍額定容量的電流）連續(xù)放電至規(guī)定的終止電壓（12V蓄電池為9V）時(shí)所輸出的電量。低溫起動(dòng)容量既電解液溫度為-180C時(shí)，以3倍額定容量的電流連續(xù)放電至規(guī)定的終止電壓（12V蓄電池為6V）時(shí)所輸出的電量，其放電的時(shí)間在2.5min以上。蓄電池的容量及其影響因素蓄電池的容量及其影響因素（3）儲(chǔ)備容量蓄電池在25±2℃條件下，以25A恒流放電直至單池平均電壓降到1.75V時(shí)的放電時(shí)間。單位為分鐘（min）。2.影響容量的因素（1）構(gòu)造因素對(duì)容量的影響

極板厚度越薄，活性物質(zhì)的利用率就越高，容量就越高。

極板面積越大，同時(shí)參與反應(yīng)的物質(zhì)就越多，容量就越大。

同性極板中心距越小，蓄電池內(nèi)阻越小，容量越大。（2）使用因素對(duì)容量的影響

蓄電池的容量及其影響因素1)放電電流放電電流越大，蓄電池輸出的容量越小。

注意在使用起動(dòng)機(jī)時(shí)，必須嚴(yán)格控制起動(dòng)時(shí)間，每次接入起動(dòng)機(jī)的時(shí)間不得超過5s，兩次起動(dòng)應(yīng)間隔15s以上

放電電流與容量關(guān)系蓄電池的容量及其影響因素2)電解液溫度電解液溫度降低，蓄電池輸出的容量減小，如圖1-15所示。注意冬季應(yīng)注意對(duì)蓄電池的保溫

溫度↓→粘度↑→滲入極板困難，活性物質(zhì)利用率↓→Q↓；

同時(shí)，粘度↑→內(nèi)阻↑→內(nèi)壓降↑→端電壓↓→Q↓。

電解液溫度與容量關(guān)系蓄電池的容量及其影響因素3)電解液的相對(duì)密度

實(shí)踐證明，采用較低的電解液相對(duì)密度，可以提高蓄電池輸出大電流的能力和大電流放電時(shí)的容量。電解液相對(duì)密度對(duì)容量的影響如圖1-16所示。注意冬季，在不致結(jié)冰的前提下，應(yīng)盡量采用稍低密度的電解液。

電解液相對(duì)密度與容量關(guān)系蓄電池的容量及其影響因素蓄電池的充電2.4.1充電方法（1）定流充電

在充電過程中，充電電流恒定不變（通過調(diào)整電壓，保證電流不變）。

優(yōu)點(diǎn)為：充電電流可任意選擇，有益于延長(zhǎng)蓄電池壽命，可用于初充電和去硫化充電。

缺點(diǎn)是充電時(shí)間長(zhǎng)，且需要經(jīng)常調(diào)整充電電流。

（2）定壓充電在充電過程中，充電電壓恒定不變。是蓄電池在汽車上由發(fā)電機(jī)對(duì)其充電的方法。

優(yōu)點(diǎn)為：充電速度快，充電時(shí)間短，充電電流IC會(huì)隨著電動(dòng)勢(shì)E的上升，而逐漸減小到零，使充電自動(dòng)停止，不必人工調(diào)整和照管。

缺點(diǎn)是：充電電流大小不能調(diào)整，所以不能保證蓄電池徹底充足電，也不能用于初充電和去硫化充電。

蓄電池的充電37（3）脈沖快速充電法

以脈沖大電流充電來實(shí)現(xiàn)快速充電的方法。

①大電流恒流充電IC=（0.8～1）C20至單池電壓升至2.4V；

②前停充15～25ms；

③反向脈沖充電IC=（1.5～2.0）C20t=150～1000us；

④后停充25～40ms，如此循環(huán)，直至充足電。(4)智能快速充電

利用單片機(jī)的智能功能，控制充電電流按照最佳充電電流變化而實(shí)現(xiàn)快速充電的方法。蓄電池的充電（5）蓄電池充電時(shí)的連接1）定流充電時(shí)的連接采用串聯(lián)法即把同的蓄電池串聯(lián)起來接如充電電源?？纱?lián)蓄電池單格總數(shù)和電池只數(shù)為：蓄電池單格總數(shù)=充電機(jī)的額定充電電壓/2.7串聯(lián)12V蓄電池?cái)?shù)=充電機(jī)的額定充電電壓/（2.7Χ6）注意所有串聯(lián)支路的蓄電池，其容量最好相同，否則充電電流必須按容量最小的電池來選定2）定壓充電時(shí)的連接采用并聯(lián)法即把不同的蓄電池并聯(lián)起來接如充電電源注意并聯(lián)蓄電池的數(shù)目必須按充電設(shè)備的最大輸出電流決定。

蓄電池的充電2.4.2充電種類1）初充電

對(duì)新蓄電池或更換極板后的蓄電池進(jìn)行的首次充電。步驟：檢查外部、通氣孔→加注電解液→選擇充電電流（IC1=Q20/15，IC2=Q20/30）→連接蓄電池-充電過程中應(yīng)注意問題→調(diào)整電解液密度。2）補(bǔ)充充電

蓄電池使用后的充電。步驟：檢查外部、通氣孔、液面高度→液面不足補(bǔ)加蒸餾水至極板上沿15mm→檢查單格電壓→選擇充電電流（IC1=Q20/10，IC2=Q20/20）→充電時(shí)間約為13～16h。

蓄電池的充電3）間歇過充電

間歇過充電是避免使用中極板硫化的一種預(yù)防性充電。一般應(yīng)每隔3個(gè)月進(jìn)行一次。

充電方法是先按補(bǔ)充充電方式充足電，停歇1h后，再以減半的充電電流進(jìn)行過充電，直至充足電為止。4）循環(huán)鍛煉充電為迫使相當(dāng)于額定容量的活性物質(zhì)都能參加工作，以避免活性物質(zhì)由于長(zhǎng)期不參與化學(xué)反應(yīng)而收縮，每隔一段時(shí)間（如：3個(gè)月）應(yīng)對(duì)蓄電池進(jìn)行一次循環(huán)鍛煉充電。

充電方法是先用補(bǔ)充充電或間歇過充電將蓄電池充足電，然后，以20h放電率方完電，再用補(bǔ)充充電法充足電即可使用。

蓄電池的充電4）去硫化充電

蓄電池輕度硫化，可用充電的方法予以消除，方法如下：

（1）倒出電解液，加入蒸餾水沖洗兩次后，再加入蒸餾水；

（2）用IC=Q20/30（A）的電流進(jìn)行充電，當(dāng)密度上升到1.15g/cm3時(shí)，倒出電解液，再加蒸餾水繼續(xù)充電，直至密度不再上升；

（3）以20h率放電電流放電至單池電壓降到1.75V時(shí)，再進(jìn)行上述充電。反復(fù)進(jìn)行以上過程，直至輸出容量達(dá)到額定容量的80%以上，即可使用。故障分析故障1、汽車存放4天不能起動(dòng)，分析原因，怎么檢修？故障2、一輛汽車經(jīng)常燒損發(fā)電機(jī)，前期是發(fā)電機(jī)過熱，最后燒毀，分析原因？怎么判斷蓄電池容量？用萬用表能判斷蓄電池的好壞嗎？怎么判斷蓄電池的正負(fù)極？怎么處理極樁？

鉛蓄電池的使用與維護(hù)蓄電池的正確使用三抓

（1）抓及時(shí)、正確充電

1）放完電的電池24h內(nèi)送充電間；

2）裝車使用電池定期補(bǔ)充充電，放電程度，冬季不超過25%，夏季不超過50%；

3）帶電液存放的蓄電池定期補(bǔ)充充電。

（2）抓正確使用操作

1）每次啟動(dòng)時(shí)間不超過5s，啟動(dòng)間隔時(shí)間15s，最多連續(xù)啟動(dòng)3次；

2）車上蓄電池應(yīng)固定牢靠，安裝搬運(yùn)時(shí)應(yīng)輕搬輕放。

（3）抓清潔保養(yǎng)

1）保持蓄電池表面清潔；

2）及時(shí)清除蓄電池表面的酸液；

3）經(jīng)常疏通通氣孔。五防

（1）防止過充和充電電流過大；

（2）防止過度放電；

（3）防止電解液液面過低；

（4）防止電解液密度過大；

（5）防止電解液內(nèi)混入雜質(zhì)。

鉛蓄電池的使用與維護(hù)（4）冬季使用蓄電池時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）應(yīng)特別注意保持其處于充足電狀態(tài)，以防結(jié)冰；

（2）冬季補(bǔ)加蒸餾水應(yīng)在充電時(shí)進(jìn)行，以防結(jié)冰；

（3）冬季容量降低，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，每次啟動(dòng)時(shí)間不超過5s，每次啟動(dòng)間隔應(yīng)有15s；

（4）冬季氣溫低，蓄電池充電困難，應(yīng)經(jīng)常檢查蓄電池存電狀況。鉛蓄電池的使用與維護(hù)發(fā)電機(jī)充電指示亮，發(fā)電機(jī)就一定不發(fā)電嗎？我們給學(xué)生講解發(fā)電機(jī)時(shí)，汽油機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電電壓是多少？你真正測(cè)量過嗎？假如你去測(cè)量，你測(cè)量哪里？發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，各位老師都是怎么給學(xué)生講解呢？一般是有定子、轉(zhuǎn)子、整流器和殼體等組成，是嗎？發(fā)電機(jī)功用分類結(jié)構(gòu)原理特性調(diào)節(jié)器充電電路分析發(fā)電機(jī)的保養(yǎng)作業(yè)，都進(jìn)行哪些維護(hù)？發(fā)電機(jī)哪些部位容易損壞？發(fā)電電壓過高，不容易出現(xiàn)。發(fā)電機(jī)供電不足，怎么檢測(cè)？怎么選擇發(fā)電機(jī)？加裝其他用電設(shè)備對(duì)發(fā)電機(jī)的影響？整流器二極管損壞，怎么選擇替代二極管？發(fā)電機(jī)不發(fā)電的原因？電路分析？3.1交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)與型號(hào)功用當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速以上轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除向起動(dòng)機(jī)以外的用電系統(tǒng)供電，同時(shí)還向蓄電池充電。1/15/20233.1.1交流發(fā)電機(jī)分類1．按結(jié)構(gòu)分類（1）普通交流發(fā)電機(jī)(使用時(shí)需要配裝電壓調(diào)節(jié)器的發(fā)電機(jī))例JF132（EQ140用）插圖（2）整體式交流發(fā)電機(jī)(發(fā)電機(jī)和調(diào)節(jié)器制成一個(gè)整體的發(fā)電機(jī))例別克轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)上裝配的是CS型發(fā)電機(jī)（包括CS—121、CS—130和CS—144三種不同的型號(hào)）如圖：

1/15/2023（3）帶泵交流發(fā)電機(jī)(和汽車制動(dòng)系統(tǒng)用真空助力泵安裝在一起的發(fā)電機(jī))例JFZB292發(fā)電機(jī)。

（4）無刷交流發(fā)電機(jī)(不需要電刷的發(fā)電機(jī))例JFW1913發(fā)電機(jī)。

1/15/2023（5）永磁交流發(fā)電機(jī)(磁極為永磁鐵制成的發(fā)電機(jī))2.按磁場(chǎng)繞組搭鐵方式分類（1）內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端（負(fù)極）直接搭（和殼體相聯(lián)）（2）外搭鐵型交流發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)繞組的一端（負(fù)極）接入調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)器后再搭鐵。3．按裝用的二極管數(shù)量分類（1）6管交流發(fā)電機(jī)例JF1522（東風(fēng)汽車用）（2）8管交流發(fā)電機(jī)例JFZ1542（天津夏利汽車用）（3）9管交流發(fā)電機(jī)例（日本日立、三凌、馬自達(dá)汽車用

(4）11管交流發(fā)電機(jī)例JFZ1913Z（奧迪、桑塔納汽車用）

1/15/2023交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)

由三相同步交流發(fā)電機(jī)和硅二極管組成。如圖3-1所示。1．整體式交流發(fā)電機(jī)

圖3-1整體式交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)1/15/2023雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/20231/15/2023三相同步交流發(fā)電機(jī)由定子總成、轉(zhuǎn)子總成、傳動(dòng)帶輪、風(fēng)扇、前后端蓋及電刷等組成。（1）定子總成

定子又叫電樞，是用來產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)的。由鐵芯和三相繞組組成。

連接方法星形連接三角連接雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/2023（2）轉(zhuǎn)子總成轉(zhuǎn)子的總成作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，它由其兩塊爪極、磁場(chǎng)繞組、滑環(huán)及軸等組成，如圖3-3所示。雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/20231/15/20233.整流器交流發(fā)電機(jī)整流器的作用是將定子繞組的三相交流電變?yōu)橹绷麟姡?/p>

6管交流發(fā)電機(jī)的整流器是由6只硅整流二極管組成三相全波橋式整流電路。另外也有8管、9管、11管組成的整流器。1/15/2023將正極管安裝在一塊鋁制散熱板上，稱為正整流板；將負(fù)極管安裝另一塊鋁制散熱板上，稱為負(fù)整流板，也可用發(fā)電機(jī)后蓋代替負(fù)整流板，兩塊板絕緣地安置在一起，它與后端蓋用尼龍或其他絕緣材料制成的墊片隔開且固定在后端蓋上。

圖3-4整流板

a)正、負(fù)整流板；b)整流板總成1/15/20231/15/2023幾種不同發(fā)電機(jī)整流器a:具有中性點(diǎn)二極管b：具有磁場(chǎng)二極管c：具有中性點(diǎn)和磁場(chǎng)二極管1/15/2023（4）前、后端蓋前、后端蓋上均有軸承座孔，用于安裝轉(zhuǎn)子軸承以支撐轉(zhuǎn)子。兩端蓋分別有掛腳，利用掛腳和調(diào)整臂將發(fā)電機(jī)安裝固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上，改變調(diào)整臂的固定位置可以調(diào)整傳動(dòng)皮帶的松緊程度。前后端蓋用鋁合金材料制成，鋁合金是非導(dǎo)磁材料，它既可以防止漏磁，又具有良好的導(dǎo)熱性能，有利于散熱。雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/2023（5）電刷及電刷架

材料為石墨，電刷與電刷架的結(jié)構(gòu)有內(nèi)裝式和外裝式，如圖3-5所示。雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/2023磁場(chǎng)繞組（兩只電刷）和發(fā)電機(jī)的聯(lián)接不同，使發(fā)電機(jī)分為內(nèi)搭鐵型和外搭鐵型兩種

1．內(nèi)搭鐵型發(fā)電機(jī)：磁場(chǎng)繞組負(fù)電刷直接搭鐵的發(fā)電機(jī)（和殼體直接相連）。見圖a

2．外搭鐵型發(fā)電機(jī)：磁場(chǎng)繞組的兩只電刷都和殼體絕緣的發(fā)電機(jī)。見圖b外搭鐵型發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)繞組負(fù)極（負(fù)電刷）接調(diào)節(jié)器，通過后再搭鐵。3-5電刷架的結(jié)構(gòu)

a)外裝式；b)內(nèi)裝式1/15/2023內(nèi)搭鐵與外搭鐵交流發(fā)電機(jī)1/15/2023⑹風(fēng)扇及皮帶輪風(fēng)扇一般用低碳鋼板沖壓而成，在發(fā)電機(jī)工作時(shí)，對(duì)發(fā)電機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)冷卻。皮帶輪一般用鑄鐵或鋁合金鑄造而成，有雙槽和單槽之分。1/15/2023交流發(fā)電機(jī)工作原理及工作特性一、交流發(fā)電機(jī)的工作原理

1.發(fā)電原理

（1）在發(fā)電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)）

（2）磁場(chǎng)外有一個(gè)定子繞組,繞組有3組線圈(3相繞組)，3相繞組彼此相隔120度

（3）當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)使固定的電樞繞組切割磁力線（或者說使電樞繞組中通過的磁通量發(fā)生變化）而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。如圖3-9所示。

1/15/2023圖3-9交流發(fā)電機(jī)工作原理圖1/15/2023轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)兩集電環(huán)通入直流電時(shí)（通過電刷），磁場(chǎng)繞組中就有電流通過，并產(chǎn)生軸向磁通，使爪極一塊被磁化為N極，另一塊被磁化為S極，從而形成六對(duì)相互交錯(cuò)的磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就形成了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。1/15/2023雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/2023三相交流電動(dòng)勢(shì)分別用eu、ev、ew表示，其瞬時(shí)值方程為：eu=Emsinωt=EΦ

sinωtev=Emsin(ωt-120°)=EΦ

sin(ωt-120°)ew=Emsin(ωt+120°)=EΦ

sin(ωt+120°)電動(dòng)勢(shì)的有效值為:EΦ=4.44KW?=CeΦn繞組系數(shù)，整集距繞法K=1每相繞組的匝數(shù)（匝）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率（Hz）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速每極磁通電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)1/15/20232.整流原理(動(dòng)畫演示）（1）二極管的導(dǎo)同原則正極管的導(dǎo)通原則：瞬間正極電位最高者導(dǎo)通。負(fù)極管的導(dǎo)通原則：瞬間負(fù)極電位最低者導(dǎo)通。1/15/2023

圖3-11多管交流發(fā)電機(jī)的整流電路動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示1/15/20231/15/20231/15/2023（2）整流過程雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/20233．勵(lì)磁方式先他激、后自激。激磁電路如圖3-12雙擊畫面觀看動(dòng)畫1/15/2023

圖3-12

交流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電路a）內(nèi)搭鐵控制形式；b）外搭鐵控制形式1/15/20231.輸出特性定義：U不變（對(duì)12V系列為14V，對(duì)24V系列規(guī)定為28V），其輸出電流I與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系如圖1-32所示。結(jié)論：空載轉(zhuǎn)速n1：滿載轉(zhuǎn)速n2交流發(fā)電機(jī)具有限制輸出電流的能力交流發(fā)電機(jī)的輸出特性曲線二、交流發(fā)電機(jī)的特性1/15/2023限流保護(hù)原理：（1）定子繞組的阻抗Z隨轉(zhuǎn)速升高而增大

Z=感抗XL=2π?L（2）電樞反應(yīng)增強(qiáng)使磁場(chǎng)削弱定子繞組的電感感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率?=pn/601/15/20232.空載特性定義：研究發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，U=f（n）之間的關(guān)系結(jié)論：判斷低速充電性能的好壞。輸出電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高。交流發(fā)電機(jī)空載特性曲線1/15/20233.外特性定義：轉(zhuǎn)速一定時(shí)，U=f（I）之間的關(guān)系。結(jié)論：必須配用電壓調(diào)節(jié)器。怕短路。（特別是發(fā)電機(jī)在高速失載時(shí)，端電壓會(huì)急劇升高，致使電氣設(shè)備中的電子元件有被擊穿的危險(xiǎn)）。交流發(fā)電機(jī)外特性曲線1/15/20231/15/2023交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器由于交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，且發(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)的速比為1．7～3，因此交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化范圍非常大，這樣將引起發(fā)電機(jī)的輸出電壓發(fā)生較大變化，無法滿足汽車用電設(shè)備的工作要求。為了滿足用電設(shè)備恒定電壓的要求，交流發(fā)電機(jī)必須配用電壓調(diào)節(jié)器，使其輸出電壓在發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況下基本保持恒定。1/15/20231、電壓調(diào)節(jié)器的分類電子調(diào)節(jié)器按所匹配的交流發(fā)電機(jī)搭鐵型式可分為：內(nèi)搭鐵型調(diào)節(jié)器外搭鐵型調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器按工作原理可分為：觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器晶體管調(diào)節(jié)器集成電路調(diào)節(jié)器電腦控制調(diào)節(jié)器1/15/2023觸點(diǎn)式電壓調(diào)節(jié)器通過觸點(diǎn)開閉，接通和斷開磁場(chǎng)電路，來改變磁場(chǎng)電流If大??；晶體管調(diào)節(jié)器、集成電路調(diào)節(jié)器等利用大功率三極管的導(dǎo)通和截止，接通和斷開磁場(chǎng)電路，來改變磁場(chǎng)電流If大小。1/15/202392

發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制的調(diào)節(jié)器下圖為廣州本田雅閣轎車直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)配用的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器電路圖，發(fā)電機(jī)整流器為八管。調(diào)節(jié)器為內(nèi)裝式外搭鐵型，由發(fā)電機(jī)電腦控制。

在汽車電路中有一個(gè)負(fù)載檢測(cè)儀，檢測(cè)電路中總電流負(fù)載大小，送信號(hào)導(dǎo)電腦，調(diào)節(jié)器C接線端子送發(fā)電機(jī)電壓信號(hào)到電腦，電腦根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)判斷磁場(chǎng)電路應(yīng)該接通還是斷開，輸出控制信號(hào)到FR端子，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器的控制電路，適時(shí)地接通和斷開磁場(chǎng)繞組電路，以此控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓。1/15/2023廣州本田雅閣發(fā)電機(jī)及調(diào)節(jié)器電路廣州本田發(fā)動(dòng)機(jī)及調(diào)節(jié)器電路圖1/15/2023電路分析發(fā)電機(jī)的拆裝演示啟動(dòng)系統(tǒng)檢修1、在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，只聽到“咔嗒”聲，發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，分析原因，怎么檢測(cè)？2、啟動(dòng)時(shí)，無任何反應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，分析原因？3、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)幾次才能起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，試分析原因？4、起動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)？5、怎么保養(yǎng)起動(dòng)機(jī)？都有哪些項(xiàng)目？6、怎么檢查起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力？7、啟動(dòng)電路分析8、飛輪齒圈缺齒問題9、起動(dòng)機(jī)就車拆裝應(yīng)注意哪些問題？10、起動(dòng)機(jī)的拆裝演示啟動(dòng)系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)工作原理工作過程典型啟動(dòng)電路故障分析啟動(dòng)系基本概述一、啟動(dòng)系的作用把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在外力作用下，從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。啟動(dòng)系的作用是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，產(chǎn)生扭矩，用來啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)1/15/2023二、啟動(dòng)系的組成汽車啟動(dòng)系的主電路由蓄電池、起動(dòng)機(jī)、點(diǎn)火開關(guān)（或起動(dòng)開關(guān)）、導(dǎo)線等組成。有的在電路中裝有控制繼電器（或組合繼電器）作為對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的保護(hù)。在有的汽車上，裝有起動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)和起動(dòng)預(yù)熱器起動(dòng)機(jī)與曲軸的傳動(dòng)比，汽油機(jī)的一般為13~17，柴油機(jī)一般為8~10。啟動(dòng)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)1/15/2023三、起動(dòng)機(jī)的組成及分類

1．按控制方法的不同機(jī)械控制起動(dòng)機(jī)電磁控制起動(dòng)機(jī)

2．按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)嚙入方式強(qiáng)制嚙合式起動(dòng)機(jī)慣性嚙合式起動(dòng)機(jī)電樞移動(dòng)式起動(dòng)機(jī)減速式起動(dòng)機(jī)外嚙合式內(nèi)嚙合式行星齒輪嚙合式永磁起動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)1/15/2023

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常的工作循環(huán)必須借助外力來啟動(dòng)?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法大都采用電啟動(dòng)。電啟動(dòng)簡(jiǎn)單可靠，操縱方便，可隨時(shí)工作，便于遠(yuǎn)距離控制。電啟動(dòng)是以蓄電池為電源，以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制裝置進(jìn)行工作。將直流電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制裝置組裝為一體，稱為啟動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

四、啟動(dòng)機(jī)的組成

起動(dòng)機(jī)一般由三個(gè)部分組成：直流串勵(lì)式電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制裝置，如圖所示。1081．

磁極

磁極的作用是產(chǎn)生電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的磁場(chǎng)，它由固定在機(jī)殼上的磁極鐵心和磁場(chǎng)繞組組成。勵(lì)磁繞組一端接在外殼的絕緣接線柱上，另一端與兩個(gè)非搭鐵電刷相連。磁極勵(lì)磁繞組的接法a)四個(gè)繞組相互串聯(lián)；b)兩個(gè)繞組串聯(lián)后再并聯(lián)1/15/2023磁極：由固定在機(jī)殼上磁極鐵心和磁場(chǎng)繞組組成，其作用是建立磁場(chǎng)：一般采用4個(gè)（2對(duì)）磁極，大功率起動(dòng)機(jī)采用6個(gè)磁極1/15/20232．電樞

作用：產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。如圖所示為電樞總成，由外圓帶槽的硅鋼片疊成的鐵心和電樞繞組組成，磁場(chǎng)繞組和電樞繞組一般采用矩形斷面的裸銅線繞制。換向器裝在電樞軸上，它由許多換向片組成。換向片嵌裝在軸套上，各換向片之間均用云母絕緣。1/15/20232.換向器作用：

可將電源提供的直流電轉(zhuǎn)換成電樞繞組所需的交變直流電，以保證電樞所產(chǎn)生的電磁力矩的方向保持不變，使其產(chǎn)生定向轉(zhuǎn)動(dòng)。但實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)為了產(chǎn)生足夠大且轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的電磁力矩，其電樞上繞有很多組線圈，換向器的銅片也隨其相應(yīng)增加。121/15/2023a）電樞總成b）換向器結(jié)構(gòu)1．電樞軸2．電樞繞組3．電樞鐵芯4．換向器銅片5．換向片6．軸套7．壓環(huán)8．焊線凸緣圖2-6電樞的結(jié)構(gòu)

圖2-6電樞的結(jié)構(gòu)

1/15/20233．電刷

電刷和換向器配合使用用來連接磁場(chǎng)繞組和電樞繞組的電路，并使電樞軸上的電磁力矩保持固定方向。

電刷裝在端蓋上的電刷架中，電刷彈簧使電刷與換向片之間具有適當(dāng)?shù)膲毫σ员３峙浜稀ｋ娝⒓半娝⒓艿慕M合1/15/2023電刷組件結(jié)構(gòu)1．負(fù)電刷架2．正電刷架圖2-8電刷組件結(jié)構(gòu)1/15/20234．機(jī)殼是電動(dòng)機(jī)的磁極和電樞的安裝機(jī)體，其中有的一端有四個(gè)檢查窗口，便于進(jìn)行電刷和換向器的維護(hù)，同時(shí)起動(dòng)機(jī)的電磁開關(guān)也安裝在機(jī)殼上，其上有一絕緣接線端，是電動(dòng)機(jī)電流的引入線。1/15/2023直流電動(dòng)機(jī)的工作原理

直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的設(shè)備，它是根據(jù)載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到的電磁力作用而發(fā)生運(yùn)動(dòng)的原理進(jìn)行工作的。

如圖所示為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。當(dāng)電樞電流增大使用電磁轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降。這種轉(zhuǎn)矩增大而轉(zhuǎn)速急劇下降的特性稱為軟特性。啟動(dòng)機(jī)工作特性曲線可見：?jiǎn)?dòng)機(jī)特性

（1）當(dāng)I=I0時(shí)（啟動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)），輸出轉(zhuǎn)矩M=0，輸出功率P=0，轉(zhuǎn)速n達(dá)到最大值nmax。（2）當(dāng)I=Imax，時(shí)（啟動(dòng)機(jī)制動(dòng)），輸出轉(zhuǎn)矩M=Mmax，輸出功率P=0，轉(zhuǎn)速n=0，Mmax稱為最大輸出轉(zhuǎn)矩。

（3）當(dāng)I

≈1/2Imax，時(shí)（啟動(dòng)機(jī)制動(dòng)），輸出轉(zhuǎn)矩P=Pmax，Pmax稱為最大輸出功率。122直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)節(jié)原理根據(jù)上述原理分析，電樞在電磁力矩M作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，由于繞組在轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)切割磁力線而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，并根據(jù)右手規(guī)則判定其方向與電樞電流IS的方向相反，故稱反電動(dòng)勢(shì)Ef。反電動(dòng)勢(shì)Ef與磁極的磁通量φ和電樞的轉(zhuǎn)速n成正比Ef=CeφnU=Ef+IsRs直流電動(dòng)機(jī)在工作過程中負(fù)載增大，就會(huì)出現(xiàn)如下的變化：M<Mz→n↓→Ef↓→Is↑→M↑→M=Mz，達(dá)到新的穩(wěn)定；或直流電動(dòng)機(jī)的工作負(fù)載減小，則出現(xiàn)如下的變化：M>Mz→n↑→Ef↑→Is↓→M↓→M=Mz，達(dá)到新的穩(wěn)定。1/15/2023123傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)齒輪與飛輪齒圈嚙合，將電起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給曲軸；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，將驅(qū)動(dòng)齒輪和電樞軸的聯(lián)結(jié)切斷防