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汽車檢測(cè)與診斷技術(shù)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)交通運(yùn)輸系第6章汽車電源系統(tǒng)和起動(dòng)系統(tǒng)故障診斷

6.1蓄電池的常見故障及診斷方法6.2發(fā)電機(jī)的診斷試驗(yàn)6.3起動(dòng)機(jī)的診斷試驗(yàn)故障一:極板硫化故障特征極板上生成一層白色粗晶粒的PbSO4,在正常充電時(shí)不能轉(zhuǎn)化為PbO2和Pb的現(xiàn)象。(1)硫化的電池放電時(shí),電壓急劇降低,過早降至終止電壓,電池容量減小。(2)蓄電池充電時(shí)單格電壓上升過快,電解液溫度迅速升高,但密度增加緩慢,過早產(chǎn)生氣泡,甚至一充電就有氣泡。

故障原因(1)蓄電池長(zhǎng)期充電不足或放電后沒有及時(shí)充電,導(dǎo)致極板上的PbSO4有一部分溶解于電解液中,環(huán)境溫度越高,溶解度越大。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),溶解度減小,溶解的PbSO4就會(huì)重新析出,在極板上再次結(jié)晶,形成硫化。(2)電解液液面過低,使極板上部與空氣接觸而被氧化,在行車中,電解液上下波動(dòng)與極板的氧化部分接觸,會(huì)生成大晶粒PbSO4硬化層,使極板上部硫化。(3)長(zhǎng)期過量放電或小電流深度放電,使極板深處活性物質(zhì)的孔隙內(nèi)生成PbSO4。(4)新蓄電池初充電不徹底,活性物質(zhì)未得到充分還原。(5)電解液密度過高、成分不純,外部氣溫變化劇烈。

排除方法 輕度硫化的蓄電池,可用小電流長(zhǎng)時(shí)間充電的方法予以排除;硫化較嚴(yán)重者采用去硫化充電方法消除硫化;硫化特別嚴(yán)重的蓄電池應(yīng)報(bào)廢。

故障二:活性物質(zhì)脫落故障特征主要指正極板上的活性物質(zhì)PbO2的脫落。蓄電池容量減小,充電時(shí)從加液孔中可看到有褐色物質(zhì),電解液渾濁。

故障原因(1)蓄電池充電電流過大,電解液溫度過高,使活性物質(zhì)膨脹、松軟而易于脫落。(2)蓄電池經(jīng)常過充電,極板孔隙中逸出大量氣體,在極板孔隙中造成壓力,而使活性物質(zhì)脫落。(3)經(jīng)常低溫大電流放電使極板彎曲變形,導(dǎo)致活性物質(zhì)脫落。(4)汽車行駛中的顛簸振動(dòng)。

排除方法對(duì)于活性物質(zhì)脫落的鉛蓄電池,若沉積物較少時(shí),可清除后繼續(xù)使用;若沉積物較多時(shí),應(yīng)更換新極板和電解液。

故障二:活性物質(zhì)脫落故障三:極板柵架腐蝕

故障特征主要是正極板柵架腐蝕,極板呈腐爛狀態(tài),活性物質(zhì)以塊狀堆積在隔板之間,蓄電池輸出容量降低。

故障原因(1)蓄電池經(jīng)常過充電,正極板處產(chǎn)生的O2使柵架氧化。(2)電解液密度、溫度過高、充電時(shí)間過長(zhǎng),會(huì)加速極板腐蝕。(3)電解液不純。

排除方法腐蝕較輕的蓄電池,電解液中如果有雜質(zhì),應(yīng)倒出電解液,并反復(fù)用蒸餾水清洗,然后加入新的電解液,充電后即可使用;腐蝕較嚴(yán)重的蓄電池,如果是電解液密度過高,可將其調(diào)整到規(guī)定值,在不充電的情況下繼續(xù)使用;腐蝕嚴(yán)重的蓄電池,如柵架斷裂、活性物質(zhì)成塊脫落等,則需更換極板。

故障三:極板柵架腐蝕故障四:極板短路故障特征蓄電池正、負(fù)極板直接接觸或被其它導(dǎo)電物質(zhì)搭接稱為極板短路。極板短路的蓄電池充電時(shí)充電電壓很低或?yàn)榱?,電解液溫度迅速升高,密度上升很慢,充電末期氣泡很少?/p>

故障原因(1)隔板破損使正、負(fù)極板直接接觸。(2)活性物質(zhì)大量脫落,沉積后將正、負(fù)極板連通。(3)極板組彎曲。(4)導(dǎo)電物體落入池內(nèi)。

排除方法 出現(xiàn)極板短路時(shí),必須將蓄電池拆開檢查。更換破損的隔板,消除沉積的活性物質(zhì),校正或更換彎曲的極板組等。

故障四:極板短路故障五:自放電故障特征蓄電池在無負(fù)載的狀態(tài)下,電量自動(dòng)消失的現(xiàn)象稱為自放電。如果充足電的蓄電池在30天之內(nèi)每晝夜容量降低超過2%,稱為故障性自放電。

故障原因(1)電解液不純,雜質(zhì)與極板之間以及沉附于極板上的不同雜質(zhì)之間形成電位差,通過電解液產(chǎn)生局部放電。(2)蓄電池長(zhǎng)期存放,硫酸下沉,使極板上、下部產(chǎn)生電位差引起自放電。(3)蓄電池溢出的電解液堆積在電池蓋的表面,使正、負(fù)極柱形成通路。(4)極板活性物質(zhì)脫落,下部沉積物過多使極板短路。

排除方法 自放電較輕的蓄電池,可將其正常放完電后,倒出電解液,用蒸餾水反復(fù)清洗干凈,再加入新電解液,充足電后即可使用;自放電較為嚴(yán)重時(shí),應(yīng)將電池完全放電,倒出電解液,取出極板組,抽出隔板,用蒸餾水沖洗之后重新組裝,加入新的電解液重新充電后使用。故障五:自放電故障六:?jiǎn)胃耠姵貥O性顛倒故障特征單格電池原來的正極板變成負(fù)極板,負(fù)極板變成正極板。此時(shí),蓄電池電壓迅速下降,不能繼續(xù)使用。

故障原因沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)有故障的單格電池(如極板短路、活性物質(zhì)脫落等),當(dāng)蓄電池放電時(shí),該單格電池由于容量小,首先放電至零,再繼續(xù)放電時(shí),其他單格電池的放電電流對(duì)它進(jìn)行充電,使其極性顛倒。

排除方法對(duì)極性顛倒的單格電池應(yīng)更換新極板。

1.蓄電池的儲(chǔ)存

(1)新蓄電池的儲(chǔ)存未啟用的新蓄電池,其加液孔蓋上的通氣孔均已封閉,不要通破。保管蓄電池時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

①存放室溫5~30℃,干燥、清潔、通風(fēng)。②不要受陽光直射,離熱源距離不小于2m。③避免與任何液體和有害氣體接觸。④不得倒置或臥放,不得疊放,不得承受重壓。⑤新蓄電池的存放時(shí)間不得超過2年。

蓄電池的維護(hù)和保養(yǎng)(2)暫時(shí)不用的蓄電池的儲(chǔ)存采用濕儲(chǔ)存方法,即先充足電,再把電解液密度調(diào)至~3,液面調(diào)至規(guī)定高度,然后將通氣孔密封,存放期不得超過半年,期間應(yīng)定期檢查,如容量降低25%,應(yīng)立即補(bǔ)充充電,交付使用前也應(yīng)先充足電。(3)長(zhǎng)期停用的蓄電池的儲(chǔ)存采用干儲(chǔ)存法,即先將充足電的蓄電池以20h放電率放完電,然后倒出電解液,用蒸餾水反復(fù)沖洗多次,直到水中無酸性,涼干后旋緊加液孔蓋,并將通氣孔密封,存放條件與新蓄電池相同。

2.啟用新蓄電池

首先擦凈外表面,旋開加液孔蓋,疏通通氣孔,注入新電解液,靜置4~6h后,調(diào)節(jié)液面高度到規(guī)定值,按初充電規(guī)范進(jìn)行充電后即可使用。干荷電蓄電池在規(guī)定存放期(一般為2年)內(nèi),啟用時(shí)可直接加入規(guī)定密度的電解液,靜置20~30min后,校準(zhǔn)液面高度,即可使用。若超期存放或保管不當(dāng)損失部分容量,應(yīng)在加注電解液后經(jīng)補(bǔ)充充電方可使用。

3.蓄電池的拆裝

(1)拆裝、移動(dòng)蓄電池時(shí),應(yīng)輕搬輕放,嚴(yán)禁在地上拖拽。(2)蓄電池型號(hào)和車型應(yīng)相符,電解液密度和高度應(yīng)符合規(guī)定。(3)安裝時(shí),蓄電池固定在托架上,塞好防振墊。(4)極樁涂上凡士林或潤(rùn)滑油,防腐防銹。極樁卡子與極樁要接觸良好。(5)蓄電池搭鐵極性必須與發(fā)電機(jī)一致。(6)接線時(shí)先接正極后接負(fù)極,拆線時(shí)相反,以防金屬工具搭鐵,造成蓄電池短路。

4.蓄電池的維護(hù)

(1)保持蓄電池外表面的清潔干燥,及時(shí)清除極樁和電纜卡子上的氧化物,并確定蓄電池極樁上的電纜連接牢固。清洗蓄電池時(shí),最好從車上拆下蓄電池,用蘇打水溶液沖洗整個(gè)殼體(左下圖),然后用清水沖洗蓄電池并用紙巾擦干。對(duì)蓄電池托架,可先用膩?zhàn)拥豆蝺艉窀g物,然后用蘇打水溶液清洗托架(右下圖),之后用水沖洗并干燥。托架干燥后,漆上防腐漆。

對(duì)極樁和電纜卡子,可先用蘇打水溶液清洗,再用專用清潔工具進(jìn)行清潔。如下圖所示。清洗后,在電纜卡子上涂上凡士林或潤(rùn)滑油防止腐蝕。

注意:清洗蓄電池之前,要擰緊加液孔蓋,防止蘇打水進(jìn)入蓄電池內(nèi)部。

(2)保持加液孔蓋上通氣孔的暢通,定期疏通。(3)定期檢查并調(diào)整電解液液面高度,液面不足時(shí),應(yīng)補(bǔ)加蒸餾水。(4)汽車每行駛1000km或夏季行駛5~6天,冬季行駛10~15天,應(yīng)用密度計(jì)或高率放電計(jì)檢查一次蓄電池的放電程度,當(dāng)冬季放電超過25%,夏季放電超過50%時(shí),應(yīng)及時(shí)將蓄電池從車上拆下進(jìn)行補(bǔ)充充電。(5)根據(jù)季節(jié)和地區(qū)的變化及時(shí)調(diào)整電解液的密度。冬季可加入適量的密度為3的電解液,以調(diào)高電解液的密度(一般比夏季高~3為宜)。(6)冬季向蓄電池內(nèi)補(bǔ)加蒸餾水時(shí),必須在蓄電池充電前進(jìn)行,以免水和電解液混合不均而引起結(jié)冰。(7)冬季蓄電池應(yīng)經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài),以防電解液密度降低而結(jié)冰,引起外殼破裂、極板彎曲和活性物質(zhì)脫落等故障。蓄電池電解液密度、放電程度和冰點(diǎn)溫度的關(guān)系見下表。放電程度

充足電

放電25%

放電50%

放電75%

放電100%

密度(g/cm3)25℃冰點(diǎn)(℃)密度(g/cm3)25℃冰點(diǎn)(℃)密度(g/cm3)25℃冰點(diǎn)(℃)密度(g/cm3)25℃冰點(diǎn)(℃)密度(g/cm3)25℃冰點(diǎn)(℃)電解液的密度和冰點(diǎn)

1.31-661.27-581.23-361.19-221.15-141.29-701.25-501.21-281.17-181.13-101.28-691.24-421.20-251.16-161.12-91.27-581.23-361.19-221.15-141.11-81.25-501.21-281.17-181.13-101.09-6

1.外部檢查

(1)檢查蓄電池封膠有無開裂和損壞,極樁有無破損,殼體有無泄露,否則應(yīng)修理或者更換。(2)疏通加液孔蓋的通氣孔。(3)清潔蓄電池外殼,并用鋼絲刷或極柱接頭清洗器清潔極樁和電纜卡子上的氧化物,清潔后涂抹一層凡士林或潤(rùn)滑脂。

2.檢測(cè)蓄電池電解液液面高度(1)用玻璃管測(cè)量法,右上圖所示。工具:內(nèi)徑為3~5mm的玻璃管。液面高度標(biāo)準(zhǔn)值為10~15mm。(2)觀察液面高度指示線法,右下圖所示。正常液面高度應(yīng)介于兩線之間,液面過低時(shí),應(yīng)加入蒸餾水補(bǔ)充。蓄電池的常規(guī)檢查

3.檢測(cè)蓄電池電解液密度

電解液密度的大小,是判斷蓄電池容量的重要標(biāo)志。測(cè)量蓄電池電解液密度時(shí),蓄電池應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。蓄電池充、放電或加注蒸餾水后,應(yīng)靜置半小時(shí)后再測(cè)量。(1)用吸式密度計(jì)測(cè)量電解液密度,其測(cè)量過程(見下圖)。測(cè)得的密度值應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)溫度(+25℃)予以校正(同時(shí)測(cè)量電解液溫度)。不同溫度條件下電解液密度修正值見下表。

通過對(duì)各個(gè)單格電池電解液密度的測(cè)量,可以確定蓄電池是否失效。如果單格電池之間的密度相差3,則該電池失效。(2)放電程度的判斷電解液密度與放電程度的關(guān)系是:密度每下降3相當(dāng)于蓄電池放電6%,當(dāng)判定蓄電池在夏季放電超過50%,冬季放電超過25%時(shí)不宜再繼續(xù)使用,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充充電,否則會(huì)使蓄電池早期損壞。電解液溫度(℃)密度修正值(g/cm3)+40+0.0113+35+0.0075+30+0.0037+250+20-0.0037+15-0.0075+10-0.0113+5-0.01500-0.0188-5-0.0255-10-0.0263

4.蓄電池開路電壓的測(cè)量測(cè)量蓄電池開路電壓時(shí),蓄電池應(yīng)處于穩(wěn)定狀態(tài),蓄電池充、放電或加注蒸餾水后,應(yīng)靜置半小時(shí)后再測(cè)量。蓄電池開路電壓可用萬用表的電壓擋測(cè)量,將萬用表的正、負(fù)表筆分別與蓄電池的正、負(fù)極相接即可。蓄電池端電壓可以反應(yīng)蓄電池的存電程度,它們之間的關(guān)系見下表。

存電狀態(tài)(%)1007550250蓄電池電壓(V)12.6以上12.412.21211.9以下5.負(fù)荷試驗(yàn)檢測(cè)

負(fù)荷試驗(yàn)要求被測(cè)蓄電池至少存電75%以上,若電解液密度低于3,用萬用表測(cè)得靜止電動(dòng)勢(shì)不到,應(yīng)先充足電,再作測(cè)試。(1)使用高率放電計(jì)檢測(cè)高率放電計(jì)的結(jié)構(gòu)如右圖所示。

高率放電計(jì)是模擬起動(dòng)機(jī)工作狀態(tài),檢測(cè)蓄電池容量的儀表。它由一只電壓表和一負(fù)載電阻組成。由于在檢測(cè)時(shí),蓄電池對(duì)負(fù)載電阻的放電電流可達(dá)100A以上,所以,能比較準(zhǔn)確判定蓄電池的容量和基本性能,是目前普遍使用的檢測(cè)儀表。以12V蓄電池為例,使用方法如下:將高率放電計(jì)的正、負(fù)放電針分別壓在蓄電池的正、負(fù)極柱上,保持15s,若電壓保持在以上,說明性能良好,若穩(wěn)定在~,說明存電充足,若電壓迅速下降,說明蓄電池已經(jīng)損壞。

注意:此項(xiàng)測(cè)量不能連續(xù)進(jìn)行,必須間隔1分鐘后才可以再次檢測(cè),以防止蓄電池?fù)p壞。(2)隨車起動(dòng)測(cè)試在起動(dòng)系正常的情況下,以起動(dòng)機(jī)作為試驗(yàn)負(fù)荷。拔下分電器中央高壓線并搭鐵,將萬用表置于電壓擋,紅、黑表筆分別接在蓄電池正、負(fù)極柱上,接通起動(dòng)機(jī)15s,讀取電壓表讀數(shù),對(duì)于12V蓄電池,應(yīng)不低于。汽車交流發(fā)電機(jī)當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)不發(fā)電或發(fā)電量不足等故障時(shí),應(yīng)首先判斷故障發(fā)生在外電路還是發(fā)電機(jī)內(nèi)部,若初步確定故障在發(fā)電機(jī)內(nèi)部,就應(yīng)將交流發(fā)電機(jī)從車上拆下來,對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、修理。應(yīng)先對(duì)交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行整機(jī)測(cè)試。目的是為了判定交流發(fā)電機(jī)有無故障和故障發(fā)生在哪個(gè)部位,以便有的放矢地修理。整機(jī)測(cè)試包括:測(cè)量各接線柱之間的電阻、在萬能試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行空載電壓和負(fù)載電流的試驗(yàn)、用示波器觀察發(fā)電機(jī)輸出波形。6.2汽車發(fā)電機(jī)技術(shù)狀況檢測(cè)

6.2.1交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)測(cè)試

1.測(cè)量各接線柱之間的電阻(1)測(cè)量發(fā)電機(jī)的輸出端子B+和搭鐵端E之間的阻值(殼體或搭鐵接線柱)。通過測(cè)量可以判斷交流發(fā)電機(jī)整流器是否有故障,如有故障應(yīng)將發(fā)電機(jī)解體進(jìn)一步檢測(cè)。(2)測(cè)量發(fā)電機(jī)正電刷F接線柱和負(fù)電刷E之間的阻值通過測(cè)量各接線柱之間的阻值,不能確定交流發(fā)電機(jī)是否有無故障時(shí),應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)。圖3.27各接線柱之間電阻的測(cè)量2.試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)(1)空載試驗(yàn)空載試驗(yàn)是在交流發(fā)電機(jī)不帶任何負(fù)載(不對(duì)外輸出電流)情況下的一種試驗(yàn)??蛰d試驗(yàn)的目的是:初步測(cè)定發(fā)電機(jī)是否有故障。(2)負(fù)載試驗(yàn)負(fù)載試驗(yàn)就是在交流發(fā)電機(jī)帶有負(fù)載(對(duì)外輸出電流)情況下的一種試驗(yàn)。負(fù)載試驗(yàn)的目的是:進(jìn)一步測(cè)定發(fā)電機(jī)是否有故障。交流發(fā)電機(jī)的有些故障,在沒有電流輸出的情況下是表現(xiàn)不出來的,所以如果交流發(fā)電機(jī)空載試驗(yàn)正常情況下,應(yīng)再作負(fù)載試驗(yàn)。6.2.1交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)測(cè)試

3.用示波器觀察輸出電壓波形(有條件的情況下)當(dāng)交流發(fā)電機(jī)有故障時(shí),其輸出電壓的波形將出現(xiàn)異常,因此,在有條件的情況下,可用示波器觀察發(fā)電機(jī)的輸出電壓波形,根據(jù)輸出電壓波形可以判斷交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障是整流器故障還是定子繞組故障。圖3.29交流發(fā)電機(jī)各種故障時(shí)的電壓波形6.2.1交流發(fā)電機(jī)的整機(jī)測(cè)試6.2.2零部件的檢修

1.轉(zhuǎn)子的檢修(1)勵(lì)磁繞組的檢修用萬用表測(cè)量勵(lì)磁繞組的電阻,應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)滑環(huán)與轉(zhuǎn)子軸之間的阻值都應(yīng)該是無窮大。圖3.30勵(lì)磁繞組短路、斷路的檢測(cè)圖3.31勵(lì)磁繞組搭鐵的檢測(cè)6.2.2零部件的檢修(2)轉(zhuǎn)子軸和滑環(huán)的檢修轉(zhuǎn)子軸的彎曲會(huì)造成轉(zhuǎn)子與定子之間間隙過小而摩擦或碰撞,如發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)阻力過大或有異響,應(yīng)檢查轉(zhuǎn)子軸是否有彎曲?;h(huán)應(yīng)表面光滑,無燒蝕,厚度應(yīng)大于(3)軸承的檢修若發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有異響,應(yīng)仔細(xì)檢查是否因軸承的損壞而造成。圖3.32轉(zhuǎn)子軸徑向擺差的檢測(cè)6.2.2零部件的檢修2.定子的檢修(1)定子繞組的斷路和搭鐵故障檢測(cè)(2)定子繞組的短路故障檢測(cè)圖3.33定子斷路故障的檢測(cè)圖3.34定子搭鐵故障的檢測(cè)6.2.2零部件的檢修

3.整流器的檢修(1)普通整流器的檢測(cè)將二極管的引線與其他連接分離,用指針萬用表的兩個(gè)表筆分別接到二極管的引線與殼體上,測(cè)二極管的正向與反向電阻。二極管的正向電阻應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)值,反向電阻應(yīng)在10kΩ以上。3.35整流二極管的檢測(cè)檢測(cè)正二極管的正向電阻檢測(cè)正二極管的反向電阻檢測(cè)負(fù)二極管的正向電阻檢測(cè)負(fù)二極管的反向電阻6.2.2零部件的檢修(2)整體結(jié)構(gòu)的整流器檢測(cè):整體結(jié)構(gòu)整流器的整流板、正、負(fù)硅二極管全部焊裝在一起,不可分解。右圖為本田汽車交流發(fā)電機(jī)的整流器。檢測(cè)正極管時(shí),將指針萬用表的紅表筆接B,黑表筆依次接P1、P2、P3、P4,均應(yīng)導(dǎo)通;交換兩表筆后再測(cè),均應(yīng)為無窮大,否則有正二極管損壞,需更換整流器總成。檢測(cè)負(fù)極管時(shí)將指針萬用表的黑表筆接E,紅表筆依次接P1、P2、P3、P4,均應(yīng)導(dǎo)通;交換兩表筆后再測(cè),均應(yīng)為無窮大,否則有負(fù)二極管損壞,需更換整流器總成。6.2.2零部件的檢修4.電刷組件的檢測(cè)電刷和電刷架應(yīng)無破損或裂紋,電刷在電刷架中應(yīng)活動(dòng)自如,不得出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。電刷露出電刷架部分的長(zhǎng)度叫電刷長(zhǎng)度,電刷長(zhǎng)不應(yīng)超出磨損極限(原長(zhǎng)的1/2),否則應(yīng)更換。電刷彈簧壓力應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn),一般為2~3N,將電刷壓入電刷架使之露出部分約2mm,彈簧壓力過小應(yīng)更換。6.起動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)1.空載試驗(yàn)將起動(dòng)機(jī)夾緊,接通起動(dòng)機(jī)電路,起動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)均勻、電刷無火花。其電流表、電壓表和轉(zhuǎn)速表上的讀數(shù)應(yīng)符合規(guī)定值。注意:每次空載試驗(yàn)不應(yīng)超過1min,以免起動(dòng)機(jī)過熱。2.制動(dòng)試驗(yàn)在空載試驗(yàn)通過后,通過測(cè)量起動(dòng)機(jī)全制動(dòng)時(shí)電流和扭矩來檢驗(yàn)起動(dòng)

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