2023年本科汽車電器設備講稿

第一章緒論

1.1汽車電氣設備的作用

1.作用：

汽車電氣設備（electricaldevice）是汽車的重要組成部分之一，其性

能的好壞直接影響到汽車的動力性、經濟性、可靠性、安全性、排氣凈化及舒適

性。

2.組成：

蓄電池、發(fā)電機（電源部分）、起動機、點火系統(tǒng)、照明信號系統(tǒng)、儀表

信息（用電設備）等傳統(tǒng)的汽車電氣設備是汽車的基礎組成部分，也是汽車電子

控制系統(tǒng)的基礎。

1.2汽車電氣系統(tǒng)的特點

1.雙電源：

在汽車電氣系統(tǒng)中，采用兩個電源（蓄電池和交流發(fā)電機），兩者互相配

合，協(xié)同工作。即使是在極端條件下（如發(fā)電機損壞，不發(fā)電），光靠蓄電池供

電，汽車也能行駛一定里程。

2.低電壓：

汽車電氣系統(tǒng)的額定電壓（ratedvoltage）有6V、12V、24V三種。汽

油發(fā)動機汽車普遍采用12V電源，柴油發(fā)動機汽車多采用24V電源（由兩個12V

蓄電池串聯(lián)而成），摩托車采用6V電源。汽車運行中的實際工作電壓，一般12V

系統(tǒng)為14V左右，24V系統(tǒng)為28V左右。

3.直流供電：

現(xiàn)代汽車發(fā)動機是靠電力起動機起動的，起動機由蓄電池供電，而向蓄電

池充電又必須用直流電源，所以汽車電氣系統(tǒng)為直流系統(tǒng)。

4.單線制：

單線制（單線連接）是汽車電路的突出特點之一。汽車上所有用電設備都

是并聯(lián)的，電源到用電設備只用一根導線連接，而將汽車的金屬機體作為公共回

路，這種連接方式稱為單線制。由于單線制導線用量少，線路清晰，接線方便,

因此廣為現(xiàn)代汽車所采用。

5.負極搭鐵：

指汽車上所有電器設備的正極均采用導線相互連接；而負極則直接或間接

通過導線與金屬車架或車身的金屬部分相連，即搭鐵（Putupiron,亦稱接地，

earthing或grounding）<>

6.并聯(lián)連接：

各用電設備均采用并聯(lián)連接。由于采用并聯(lián)連接，所以汽車在使用中，當

某一支路用電設備損壞時，并不影響其他支路用電設備的正常工作。

7.設有保險裝置：

為了防止因電源短路（火線搭鐵）或電路過載而燒壞線束，電路中一般設

有保護裝置，如熔斷器（短路保護）、易熔線（過載保護）等。

8.汽車電線（導線）有顏色和編號特征：

為了便于區(qū)別各電路的連接，汽車所有低壓導線必須選用不同顏色的單色

或雙色線，并在每根導線上編號，編號由生產廠家統(tǒng)一編定。

1.3汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢一一電壓升級

1.發(fā)展趨勢：

在現(xiàn)代汽車中，電氣設備越來越多，電氣負荷越來越大，這就要求汽車電

源系統(tǒng)提供更多的電能，電壓升級己經成為汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

2.電壓方案：

42V單電壓方案，14V/42V雙電壓方案。

第三章蓄電池

汽車電源系統(tǒng)用于向汽車用電設備提供低壓直流電能，以保證汽車在行駛中

和停車時的用電需要。

2.1蓄電池的作用與分類

1.蓄電池:

Battery,俗稱電瓶,是一種可逆的直流電源，有放電和充電兩種工作狀

態(tài)。

電流表

起動按鈕

調節(jié)器

L1

_C

_C

起

蓄_C

動

電_Q

機

池_

_O

_X

」

圖2-2

2.蓄電池的作用:

（1）發(fā)動機起動時，蓄電池向起動機和點火系統(tǒng)以及燃油噴射系統(tǒng)供電。

（2）發(fā)動機低速運轉、發(fā)電機電壓較低時，蓄電池向用電設備和交流發(fā)電

機磁場繞組供電。

（3）發(fā)電機出現(xiàn)故障不發(fā)電時，蓄電池向用電設備供電。

（4）發(fā)電機過載時，蓄電池協(xié)助發(fā)電機向用電設備供電。

（5）發(fā)動機熄火停機時，蓄電池向電子時鐘、汽車電子控制單元（ECU/ECM,

亦稱計算機、微機、電腦）、音響設備以及汽車防盜系統(tǒng)供電。

（6）因為蓄電池相當于一只大容量的電容器，所以不僅能夠保持汽車電氣

系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定，而且還能吸收電路中出現(xiàn)的瞬時過電壓，保護電子元件不被損

壞。

3.對蓄電池的要求：

容量大、內阻小，以保證蓄電池具有足夠的起動能力。起動發(fā)動機時，蓄

電池必須能在短時間（5?10s）內向起動機連續(xù)提供強大的起動電流：汽油發(fā)動

機一般需要200?600A；柴油發(fā)動機一般需要500?1000A,甚至更大。起動型鉛

酸蓄電池的突出特點是內阻小、起動性能好、電壓穩(wěn)定，此外還有成本低、原料

豐富等優(yōu)點，所以在汽車上廣泛應用。

4.蓄電池的分類：

鉛酸蓄電池（Lead-acidBattery）和堿性蓄電池（AlkalineSecondary

battery）兩大類。

5.蓄電池的安裝位置：

蓄電池在汽車上的安裝位置根據(jù)車型和結構而定，原則上離起動機越近越

好。大多數(shù)轎車的蓄電池裝在發(fā)動機艙內（圖2-4）,也有裝在行李箱內（圖2-5）,

甚至裝在后排乘客座椅下方的；貨車蓄電池的安裝位置以空載時質量平衡為原則,

一般裝在車架前部的左側或右側；客車的蓄電池多裝在車廂內。

2.2鉛酸蓄電池的構造與型號

1.鉛酸蓄電池的構造

現(xiàn)代汽車用鉛酸蓄電池由六只單格電池串聯(lián)而成，每只單格電池的電壓約為

2V,串聯(lián)后蓄電池電壓為12V。其構件主要有極板、隔板、電解液、外殼、聯(lián)

條、接線柱等。

a.極板(Plate)：是蓄電池的核心構件，由柵架和活性物質組成。柵架是

用鉛錦合金澆鑄而成的，活性物質就涂覆在柵架上。(加錦的目的是提高柵架的

機械強度和改善澆鑄性能。但是睇有副作用，會加速氫的析出而加快電解液消耗。

睇還易從正極板柵架中解析出來而引起蓄電池自放電和柵架腐蝕，縮短蓄電池的

使用壽命。)國內外大都采用低錦合金柵架，含錦量為2%?3%。活性物質，主

要由鉛粉、添加劑與一定密度的稀硫酸混合形成。為防止龜裂和脫落，鉛膏中還

摻有玻璃纖維等牽引附著物。

b.隔板：為了防止相鄰正負極板彼此接觸而短路，正、負極板之間要用隔板

隔開。

c.電解液：俗稱電瓶水，是用純凈硫酸和純凈蒸儲水按一定比例配制而成的

稀硫酸溶液。

d.外殼：用來盛裝電解液和極板組，使蓄電池構成一個整體。

e.接線柱

f.聯(lián)條：將單格蓄電池串聯(lián)起來，提高整個蓄電池的端電壓。

2.鉛酸蓄電池的型號

按機械行業(yè)標準JB2599-1985《鉛酸蓄電池產品型號編制方法》的規(guī)定，

鉛酸蓄電池型號由三部分組成：串聯(lián)單格電池數(shù)、電池類型與特征、額定容量

(A?h)o

3.蓄電池的選用

首先要選起動型，然后再選電壓和容量。主要根據(jù)起動機要求的電壓和容量

來選擇蓄電池，一般應滿足連續(xù)起動三次以上的要求。

2.3蓄電池的工作原理與特性

1.蓄電池的基本工作原理

放電

PbO2+Pb+2H2SO4、、PbS04+PbS04+2H20

正極板負極板電解液充電正極板負極板電解液

蓄電池放電時，正極板上的PbO2和負極板的Pb都變成了PbS04,電解液中

的硫酸減少，水增多，電解液密度下降。在蓄電池處于過充電時，會引起水的

電解。

2.蓄電池的工作特性

a.靜止電動勢：蓄電池處于靜止狀態(tài)（不充電也不放電）時，正、負極板間

的電位差（即開路電壓）稱為靜止電動勢。

b.內阻：電流流過鉛酸蓄電池時所受到的阻力稱為鉛酸蓄電池的內阻。鉛酸

蓄電池的內阻包括極板、隔板、電解液和聯(lián)條的電阻。內阻隨溫度降低而增大

c.放電特性：指在恒流放電過程中，鉛酸蓄電池的端電壓和電解液密度隨放

電時間而變化的規(guī)律。

d.充電特性：指在恒流充電過程中，鉛酸蓄電池的端電壓和電解液密度隨充

電時間而變化的規(guī)律。

2.4蓄電池的容量及其影響因素

1.蓄電池的容量

蓄電池在規(guī)定條件（包括放電溫度、放電電流和放電終止電壓）下放出的電

量多少或放電時間長短稱為蓄電池的容量，單位為A?h或A?min

a.理論容量：假定活性物質全部參加放電反應，由活性物質質量按法拉第電

化當量定律計算所得容量稱為理論容量。

b.實際容量：當恒流放電時，實際容量C等于放電電流L與放電時間3之

積，C=If*tro

c.20h放電率額定容量：國標GB5008.1—1991《起動用鉛酸蓄電池技術條

件》的規(guī)定，以20h放電率的放電電流在電解液初始溫度為25C,電解液密度

為1.28g/cm：'的條件下，持續(xù)放電到單格蓄電池電壓下降到終止電壓（1.75V）o

在此過程中，蓄電池所輸出的總電量，稱為該蓄電池的20h放電率額定容量，單

位為A?h（安培?小時）。我國采用20h放電率額定容量作為起動用鉛酸蓄電池

的額定容量。

e.額定儲備容量：指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為25℃條件

下，以25A的電流持續(xù)放電，直至單格蓄電池電壓下降到1.75V。在此過程中，

蓄電池的持續(xù)放電時間，稱為該蓄電池的額定儲備容量，單位為min（分鐘）。

f.起動容量：蓄電池的起動容量有常溫起動容量和低溫起動容量兩種定義方

法。常溫起動容量是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為25℃條件下，

以5min放電率的電流持續(xù)放電5min,直至單格蓄電池電壓下降至1.50V。在此

過程中，蓄電池所輸出的總電量，稱為該蓄電池的常溫起動容量。低溫起動容量

是指完全充足電的蓄電池，在電解液初始溫度為T8c條件下，以5min放電率的

電流持續(xù)放電2.5min,直至單格蓄電池電壓下降至1.00V。在此過程中，蓄電池

所輸出的總電量，稱為該蓄電池的低溫起動容量。

2.影響蓄電池容量的因素

a.構造因素對蓄電池容量的影響:①極板厚度的影響；②極板面積的影響;

③同性極板中心距的影響。

b.使用因素對蓄電池容量的影響：①放電電流的影響；②電解液溫度的影

響；③電解液密度的影響。

2.5蓄電池的充電

1.充電設備

是指某種直流電源，汽車上采用的充電設備是由發(fā)動機驅動的交流發(fā)電機,

充電室采用的多為硅整流充電機、晶閘管整流充電機等。

a.硅整流充電機的型號：硅整流充電機的型號由五部分組成，第一部分是元

件種類代號，硅元件用“G”表示，晶閘管元件用“KG”表示；第二部分是用途

代號，“C”表示充電用；第三部分是元件的冷卻方式代號，“A”表示自然冷卻，

“S”表示水冷，“F”表示強迫冷卻，“J”表示油冷；第四部分用數(shù)字表示額定

整流電流值(A)；第五部分用數(shù)字表示額定整流電壓值(V)。

b.硅整流充電機的特點：硅整流充電機主要由交流電源與硅二極管組成，通

過整流電路將交流電轉變?yōu)橹绷麟姡怨┬铍姵爻潆娭谩?/p>

圖2-3

c.可控硅充電機

2.充電方法

a.定流充電：在充電過程中，保持充電電流恒定的充電方法稱為定流充電。

b.定壓充電：在充電過程中，保持充電電壓恒定的充電方法稱為定壓充電。

定壓充電電壓選擇：一般每單格電池約需2.5V,即6V電池需要充電電壓約為

7.5V,12V電池需要充電電壓約為15V。定壓充電的特點是充電效率高,開始4?

5h內，就可獲得90%?95%的充電量，可大大縮短充電時間。

汽車上的充電系統(tǒng)采用電壓調節(jié)器實現(xiàn)對充電電壓恒定的控制。

c.快速脈沖充電：采用自動控制電路對蓄電池進行正反向脈沖充電，可以提

高充電效率，使用中的蓄電池補充充電只需0.5?1.5h。正脈沖充電一前停充一

負脈沖瞬間放電一后停充一正脈沖充電一充足。

3.充電種類

a.初充電：對新蓄電池或更換極板的蓄電池在使用前進行的首次充電。初充

電一般采用定流充電，全部充電時間約為60?70h。

b.補充充電：蓄電池使用后的充電，稱為補充充電。蓄電池在汽車上由發(fā)電

機進行的定壓充電，由于不能保證蓄電池徹底充足，而使蓄電池容量下降時，為

防止產生硫化，每隔兩個月應進行一次補充充電。補充充電一般需要13?17h。

c.快速脈沖充電

d.去硫充電：蓄電池產生硫化故障后，其內阻將顯著增大，開始充電時充電

電壓較高（嚴重硫化者高達2.8V以上），溫升亦較快。對嚴重硫化的蓄電池，

只能報廢；對硫化程度較輕的蓄電池，可以通過充電予以消除。這種消除硫化的

充電工藝稱為去硫充電。

4.充電時的注意事項

2.6改進型鉛酸蓄電池

1.干荷電式蓄電池一提高了抗氧化性能

普通鉛酸蓄電池負極板在儲運過程中，活性物質微粒表面易被氧化，這樣新

電池灌入電解液就會損耗一部分能量。為把這部分物質還原，需進行比較煩瑣的

初充電。

2.免維護蓄電池（Maintenance-FreeBattery,MFBattery）

3.螺旋狀極板膠體型免維護蓄電池

蓄電池極板及隔板呈螺旋緊密捆綁狀，使得同樣容積極板反應面積增大（比

普通蓄電池幾乎大一倍），低溫起動電流更高，起動性能更好。膠體狀電解液粘

附于極薄的纖維隔板網材料上，-40℃低溫也不會結冰，高溫65c時不會漏液、

漏氣?？梢砸匀魏谓嵌裙潭姵?。

4.寶馬車用蓄電池新技術

a.AGM免維護蓄電池：在寶馬車（E46/E60等）上，配裝鉛-鈣合金柵架AGM

免維護蓄電池（AbsorbedGlassMat,即采用可吸收玻璃纖維網袋式隔板的免維

護蓄電池），安裝在行李箱右側。

b.智能蓄電池傳感器IBS（IntelligentBatterySensor）：是一個自身帶

有微型控制器的傳感器。IBS持續(xù)測量蓄電池端電壓、蓄電池充電/放電電流和

蓄電池電解液溫度，監(jiān)控蓄電池的工作狀態(tài)和健康狀態(tài)。

c.安全蓄電池端子：在寶馬車上，蓄電池正極上連接有安全蓄電池端子，用

于在緊急狀態(tài)（如劇烈撞車時如果燃油泄漏可能導致的爆炸）下的斷電防護。

2.7蓄電池的使用、維護與故障排除

1.蓄電池的使用

a.蓄電池的拆裝：1）蓄電池正、負接線柱的識別；2）蓄電池的拆卸，將點

火開關置于斷開位置，使全車用電設備與電源斷開。拆卸時應先拆負極柱上的搭

鐵線，后拆正極柱上的起動機線；3）蓄電池的安裝，先接起動機（正極）線，

再接（負極）搭鐵線。

b.蓄電池的正確使用：（1）三抓，正確及時充電，正確操作使用，清潔維護；

（2）五防，一防充電電流過大和長時間過充電；二防過度放電；三防電解液液

面過低；四防電解液密度過高；五防電解液內混入雜質。

c.蓄電池的儲存

d.蓄電池冬季使用注意事項

2.蓄電池的維護

a.蓄電池的日常維護

b.蓄電池放電程度的檢查：1）測量電解液的密度；2）用高率放電計測量

電壓；3）用萬用表測量蓄電池的端電壓，如果蓄電池剛充過電或車輛剛行駛過，

應接通前照燈遠光30s,消除“表面充電”現(xiàn)象，然后熄滅前照燈，切斷所有負

載再測量。

3.蓄電池常見故障的排除

極板硫化、活性物質脫落、自行放電

第三章交流發(fā)電機

交流發(fā)電機與電壓調節(jié)器配合工作，其主要任務是對除起動機以外的所有用

電設備供電，并向蓄電池充電。交流發(fā)電機主要由三相同步交流發(fā)電機和二極管

整流器組成，一般稱為硅整流交流發(fā)電機，亦簡稱交流發(fā)電機。

3.1交流發(fā)電機的構造與工作原理

1.汽車用交流發(fā)電機的分類

a.按總體結構分：1）普通交流發(fā)電機；2）整體式交流發(fā)電機，（integrate

alternator）是內裝電壓調節(jié)器的交流發(fā)電機；3）帶泵交流發(fā)電機，是帶有真空

泵的交流發(fā)電機；4）無刷交流發(fā)電機,（brush-lessalternator）是無電刷、

滑環(huán)結構的交流發(fā)電機；5）永磁交流發(fā)電機，（permanent-magnetalternator）

是轉子磁極采用永磁材料的交流發(fā)電機。

b.按磁場繞組搭鐵方式分：1）內搭鐵式交流發(fā)電機，磁場繞組的一端與發(fā)

電機殼相連接；2）外搭鐵式交流電發(fā)機，磁場繞組的一端經電壓調節(jié)器后搭鐵。

c.按裝用的二極管數(shù)量分：1）六管交流發(fā)電機，整流器由六只硅二極管組

成，這種型式應用最為廣泛；2）八管交流發(fā)電機，是具有兩個中性點二極管

（neutral-pointdiode）的交流發(fā)電機，其整流器總成共有八只二極管；3）九

管交流發(fā)電機，是指具有三個磁場二極管的交流發(fā)電機，其整流器總成共有九只

二極管；4）十一管交流發(fā)電機，是指具有中性點二極管和磁場二極管的交流發(fā)

電機，其整流器總成共有十一只二極管。

d.按冷卻方式分：1）風冷式發(fā)電機，按通風方式不同可分為單風扇式和雙

風扇式，單風扇式是風扇安裝在交流發(fā)電機的前端，風扇旋轉產生的軸向空氣流

經發(fā)電機內部，對定子繞組進行冷卻。而雙風扇式交流發(fā)電機是在轉子兩端各裝

有一個風扇，產生的是軸向和徑向的兩個方向的空氣流；2）水冷式發(fā)電機，在

高檔轎車上，出于降低運行噪音和增強冷卻效果的考慮，多采用新型水冷式

（water-cooled）發(fā)電機。

2.交流發(fā)電機的構造

圖3-1國產JF系列交流發(fā)電機解體圖

1一緊固螺母及彈簧墊圈；2一帶輪；3—風扇；4一前軸承油封及護圈；

5一組裝螺栓；6—前端蓋；7—前軸承；8一定子；9—轉子；

10—“+"（電樞）接柱；11—散熱板；12—“—"（搭鐵）接柱；

13一電刷及壓簧；14一電刷架外蓋；15一電刷架；16一“F”（磁場）接柱;

17—后軸承；18一轉軸固定螺母及彈簧墊圈；19一后軸承紙墊及護蓋；

20—安裝臂鋼套；21—后端蓋；22—后端蓋軸承油封及護圈；

23—散熱板固定螺栓

圖3-2整體式交流發(fā)電機的結構

1一連接螺栓；2—后端蓋；3一散熱板；4一防干擾電容器；5一滑環(huán);

6—全封閉軸承；7—轉子軸；8—電刷；9—磁場接線柱；10—輸出接線柱;

11—電壓調節(jié)器；12一電刷架；13—磁極；14一電樞繞組；15一定子鐵心；

16—風扇葉輪；17一帶輪；18—緊固螺母；19一全封閉軸承；20一勵磁繞組；

21—前端蓋；22一定子槽楔子；23—電容器插接片；24一輸出整流二極管；

25一磁場整流二極管；26一電刷架壓緊片

a.轉子總成：(rotorassembly)是交流發(fā)電機的磁場部分，作用是產生磁

場，主要由兩塊低碳鋼爪形磁極、磁朝、磁場繞組、轉子軸和滑環(huán)等組成。

圖3-3轉子磁場的磁力線分布與磁場電路原理

b.定子總成：(statorassembly)也稱電樞，由定子鐵心和定子繞組組成,

作用是產生三相交變電動勢。三相繞組的連接方法可分為星形連接和三角形連接

兩種。

圖3-4定子繞組的連接方法

c.整流器：作用是把交流發(fā)電機產生的三相交流電轉變成直流電輸出，整流

器一般由六只整流二極管和散熱板組成。整流二極管分為正極二極管和負極二極

管兩種。正極二極管的中心引線為正極，外殼為負極，管殼底部一般有紅字標記。

負極二極管的中心引線為負極，外殼為正極，管殼底部一般有黑字標記。

ZQ□---------------表示規(guī)定條件下，額定正向電流

[用于汽在拖拉機

_________________表示悔元件

圖3-5二極管命名及符號

例如ZQ10表示為汽車用整流二極管，額定正向電流為10A。

d.前、后端蓋：作用是支承轉子總成并封閉內部構造。后端蓋內裝有電刷與

電刷架，兩只電刷裝在電刷架中的導孔內，借助彈簧的彈力與滑環(huán)保持接觸。兩

個電刷中與發(fā)電機外殼絕緣的稱為絕緣電刷，其引線接到發(fā)電機后端蓋外部的接

線柱“F”上，成為發(fā)電機的磁場接柱。另一個電刷是搭鐵的，稱為搭鐵電刷。

e.帶輪及風扇

3.交流發(fā)電機的工作原理

a.發(fā)電原理：

E=Cn①，式中E——每相繞組中電動勢的有效值，V；C——發(fā)電機結構常數(shù);

n---發(fā)電機轉速，r/min；中----磁極磁通，Wb。

b.整流原理：硅整流器是利用二極管的單向導電性，將交流電轉變?yōu)橹绷麟?/p>

的。

1）六管交流發(fā)電機整流電路

有些交流發(fā)電機帶有中心抽頭，它是從三相繞組的中性點引出來的，其接線

柱標記為“N”。中性點對發(fā)電機外殼（搭鐵）之間的電壓稱為中性點電壓，其

數(shù)值等于發(fā)電機輸出電壓的一半。中性點電壓用途很廣，常用來控制充電指示燈

和各種用途的繼電器，如控制空調繼電器、磁場繼電器等。

1

用

H電

R

U設

I備

圖3-7三相橋式整流電路及電壓波形

圖3-8帶有中心抽頭的交流發(fā)電機

2）八管交流發(fā)電機整流電路

圖3-9八管交流發(fā)電機整流電路

試驗表明，在不改變交流發(fā)電機結構的情況下，在定子繞組的中性點處加裝

中性點二極管后，發(fā)電機輸出功率與額定功率相比，可以提高10%?15%,并且

轉速越高輸出功率增加越明顯。

3）九管交流發(fā)電機整流電路

在有些交流發(fā)電機中，除了有普通交流發(fā)電機用來整流的六只二極管外，又

多裝了三個功率較小的二極管，組成九管交流發(fā)電機。三個功率較小的二極管專

門用來供給磁場電流，所以又叫磁場二極管。

BI—充電指示燈

調

節(jié)

器0

圖3-10九管交流發(fā)電機充電系統(tǒng)電路

4）十一管交流發(fā)電機整流電路

圖3-11H^一管交流發(fā)電機整流和充電電路

十一管交流發(fā)電機，不僅能增大輸出功率，還可以用充電指示燈來指示發(fā)電

機工作狀況。

C.勵磁方式：向交流發(fā)電機的磁場繞組供電使其產生磁場的過程，稱為勵磁

（excitation,亦稱激磁）。交流發(fā)電機磁場繞組的勵磁方式有兩種形式，一種是

由蓄電池供電，稱為他勵（separatelyexcited,亦稱他激）；另一種是由發(fā)電機自

身所發(fā)電能供電，稱為自勵（self-excitation,亦稱自激）。

3.2交流發(fā)電機的工作特性與型號

1.交流發(fā)電機的工作特性

a.輸出特性：也稱負載特性或輸出電流特性。輸出特性是指在發(fā)電機保持輸

出電壓一定（即U=const）時，發(fā)電機的輸出電流與轉速之間的關系?？蛰d轉速

值是選擇發(fā)電機與發(fā)動機傳動比的主要依據(jù)。滿載轉速值是判斷在用發(fā)電機技術

性能優(yōu)劣的重要指標之一。

圖3T2交流發(fā)電機的工作特性

b.空載特性：指在無負荷（即1=0）時，發(fā)電機端電壓與轉速之間的變化

規(guī)律。

c.外特性：是指轉速保持一定（即n=const）時，發(fā)電機的端電壓與輸出

電流之間的關系。

圖3-13交流發(fā)電機的外特性

2.交流發(fā)電機型號

依次為：產品代號、電壓等級代號、電流等級代號、設計序號、變型代號

3.3交流發(fā)電機的檢測與維修

1.交流發(fā)電機的車上檢查

檢查傳動帶的外觀、檢查傳動帶的撓度、檢查有無噪音、檢查導線連接情況、

發(fā)電機電壓測試、“B”接線柱電流測試

2.交流發(fā)電機的拆卸與不解體檢測

a.整機測試：1)測量各接線柱之間的電阻，利用萬用表的(RX1)擋測量“F”

與之間的電阻值，測量“+”與“-"之間和"+”與"F”之間的正、反向

電阻值，也可以判斷交流發(fā)電機內部的技術狀況；2)空載轉速的測試，空載電

壓的測試在萬能試驗臺上進行，接線方法如圖3T3所示；3)滿載轉速的測試,

有些故障，在沒有電流輸出的情況下是表現(xiàn)不出來的，所以在對發(fā)電機進行空載

轉速測試后，應再作滿載轉速測試，滿載轉速測試可以接著空載轉速進行；4)

用示波器觀察輸出電壓波形

表3-1交流發(fā)電機各接線柱之間的電阻值

交流發(fā)"F"與“+"與"'之間的電阻值“+”與“F”之間的電阻值

電機之間的電

型號阻值

正向反向正向反向

JF115?640?50>100050?60>1000

JF13

JF21

JF1219.5?2140?50>100050?70>1000

JF22

JF23

JF26

圖3-14交流發(fā)電機的空載和滿載測試

~WV\IE常波形rvy\黠,制

做靠YYYYY\嬴鼐

VXAAS^U^TYYYYYA瀛晶

叫嚴愕gNW\

圖3-15交流發(fā)電機出現(xiàn)各種故障時輸出電壓的波形

3.交流發(fā)電機的解體檢修

a.轉子的檢修：用萬用表可檢測勵磁繞組是否短路和斷路，如果阻值低于標

準值，則說明勵磁繞組短路；如果阻值為無窮大，則說明勵磁繞組斷路。用萬用

表可檢測勵磁繞組是否搭鐵。

圖3-16用萬用表可檢測勵磁繞組是否短路和斷路

圖3-17用萬用表可檢測勵磁繞組是否搭鐵

b.定子的檢修：用萬用表可檢測定子繞組是否斷路、是否搭鐵。

圖3-19用萬用表可檢測定子繞組是否搭鐵

c.二極管的檢修

d.電刷的檢測

4.交流發(fā)電機的裝復與檢測

3.4交流發(fā)電機電壓調節(jié)器

1.交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的作用與工作原理

a.電壓調節(jié)器（voltageregulator）：可以保證交流發(fā)電機輸出電壓不受轉

速和用電設備變化的影響，使其保持穩(wěn)定，以滿足用電設備的需要。

b.電壓調節(jié)器的工作原理

c.交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的分類：觸點式電壓調節(jié)器，晶體管式電壓調節(jié)器,

集成電路式電壓調節(jié)器。

2.觸點式電壓調節(jié)器

a.工作原理：通過電磁力和彈簧彈力的平衡改變觸點閉合和斷開的時間，改

變勵磁電流大小，從而改變磁通，進而實現(xiàn)對發(fā)電機輸出電壓的調節(jié)。

「固定觸點支架；2-銜鐵；3-電磁線圈；4-觸點彈簧；5-磁瓶；6-電刷;

7-滑環(huán)（集電環(huán)）；8-勵磁繞組（磁場繞組）；9-定子（電樞）繞組；

10-點火開關；R1-加速電阻；R2-調節(jié)電阻；R3-溫度補償電阻；

K1-低速觸點；K2-高速觸點

圖3-20FT61型雙觸點式電壓調節(jié)器電路

b.帶附加磁場繼電器的電壓調節(jié)器

磁場繼電器電壓調節(jié)器

圖3-21FT61A型雙級電壓調節(jié)器電路

Q1-起動線圈；Q2-維持線圈；X-電壓調節(jié)器磁化線圈；S-電源開關；

SB-起動按鈕；K1-低速觸點；K2-高速觸點；K3-磁場繼電器動合觸點;

R1-加速電阻；R2-調節(jié)電阻；R3-溫度補償電阻

3.晶體管式電壓調節(jié)器

a.工作原理：是利用晶體管的開關特性來控制發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機

的輸出電壓保持穩(wěn)定的。晶體管電壓調節(jié)器大多采用NPN型晶體管制成，與外搭

鐵式交流發(fā)電機匹配。

4.集成電路式電壓調節(jié)器（ICvoltageregulator也稱IC電壓調節(jié)器）

a.工作原理：根據(jù)發(fā)電機的電壓信號（輸入信號），利用晶體管的開關特性

控制發(fā)電機的勵磁電流，進而實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電機輸出電壓的目的。集成電路電壓調

節(jié)器也有內、外搭鐵之分，而且以外搭鐵形式居多。

圖3-23JFT152型混合集成電路電壓調節(jié)器電路圖

b.分類：全集成電路電壓調節(jié)器和混合集成電路電壓調節(jié)器，全集成電路是

把晶體管、二極管、電阻、電容等同時印制在一塊硅基片上?；旌霞呻娐肥侵?/p>

由厚膜或薄膜電阻與集成的單片芯片或分立元件組裝而成，目前使用最廣泛的是

厚膜混合集成電路電壓調節(jié)器。

c.集成電路電壓調節(jié)器輸入電壓信號的檢測：根據(jù)檢測點不同可分為發(fā)電機

電壓檢測法和蓄電池電壓檢測法兩種。

(a)蓄電池電壓檢測法(b)發(fā)電機電壓檢測法

圖3-24集成電路電壓調節(jié)器的輸入電壓信號的檢測

d.整體式交流發(fā)電機的電壓調節(jié)器

圖3-25內裝集成電路式電壓調節(jié)器的十一管交流發(fā)電機電路

5.交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的型號

依次是產品代號、電壓等級代號、結構型式代號、設計序號、變型代號。

6.電壓調節(jié)器的檢查與調整

a.電磁振動式電壓調節(jié)器的檢查與調整：1）外部檢修；2）電壓調節(jié)器的測

試。

$2

>------

0

I________________

交流發(fā)電機

圖3-20電壓調節(jié)器的測試與調整

b.晶體管電壓調節(jié)器的檢查與修理：1）判斷晶體管電壓調節(jié)器是內搭鐵式

還是外搭鐵式；2）判斷晶體管電壓調節(jié)器的好壞，準備一個輸出電壓為。?30V,

電流為3?5A的可調穩(wěn)壓電源，參照圖3-58所示連接，線路連接好后，由0V

逐漸調高直流電源電壓，此時一個小燈泡的亮度應隨電壓升高而增強，當電壓調

高到調節(jié)器電壓值（12V系統(tǒng)為13.5~14.5V；24V系統(tǒng)為27?29V）或者略

高于調節(jié)器電壓值時，若亮的燈變暗，兩個燈亮度相近，則電壓調節(jié)器是好的；

若一個燈始終發(fā)亮，或兩個小燈始終同樣亮，則電壓調節(jié)器是壞的。

圖3-21判斷晶體管電壓調節(jié)器搭鐵類型的方法

圖3-22內搭鐵式晶體管調節(jié)器的測試

圖3-23外搭鐵式晶體管調節(jié)器的測試

c.集成電路電壓調節(jié)器的檢查

整體式交流發(fā)電機的勵磁繞組一般是通過調節(jié)器搭鐵的。

m

一0。+0

圖3-24集成電路調節(jié)器的測試

d.電壓調節(jié)器的代用原則

7.交流發(fā)電機電壓調節(jié)器新技術

帶有蓄電池溫度傳感器的發(fā)電機電壓調節(jié)器、利用車載計算機直接控制發(fā)電

機輸出電壓

磁場接線柱

火

開ACCOFF

火

線

—

SIpARITRUN

/~

?ACC

：Al

Oil

Bl

S1ARI

—s

磁場4

ACCOFF

控制線

交黑機i蓄電池輸

搭鐵出接線柱[RUN聯(lián)—

B3[\_

-

；STABTA2

ACCOFF

—RUN

G

START--------

搭鐵

蓄電池

圖3-25用車載計算機進行調壓控制的充電系統(tǒng)電路

3.5充電指示燈控制電路與瞬變過電壓保護電路

1.充電指示燈控制電路

通過充電指示燈繼電器控制；通過起動復合繼電器控制；通過磁場二極管控

制（九管和十一管交流發(fā)電機即利用三個磁場二極管控制充電指示燈電路）；通

過隔離二極管控制（沃爾沃汽車采用這一方式。它的交流發(fā)電機與一般的交流發(fā)

電機相同，僅在充電電路中增加了一個功率較大的隔離二極管，利用二極管的單

向導電特性控制充電指示燈）。

充電指示繼電器電壓調節(jié)器

1G「

。無

R2

--Q--

B--令一

.N1F

———Q-——QI

0AIX

?___________

國產FT126型電壓調節(jié)器電路，其中K2為繼電器動斷觸點，控制充電指示燈的

亮、滅。充電指示燈HL亮表示不充電。

圖3-26充電指示燈繼電器控制電路

起動繼電器保護繼電器

東風EQ1091型汽車的控制電路。K2為保護繼電器動斷觸點，除對起動機進行

鎖止外，還用來控制充電指示燈的亮、滅；Q2為保護繼電器電磁線圈，承受發(fā)

電機中性點電壓；充電指示燈HL亮表示不充電。

圖3-27起動復合繼電器充電指示燈控制電路

02

圖3-28沃爾沃汽車充電指示燈電路

2.瞬變過電壓保護電路

半導體元件對瞬變電壓是很敏感的，當瞬變電壓達到一定值時，就會使半導

體元件損壞。由于交流發(fā)電機的勵磁電流及轉速都很高，產生的瞬變能量也很大。

所以現(xiàn)代汽車都加有過電壓保護電路，用以保護半導體元件不受損壞。

a.瞬變過電壓的產生及危害：1）拋負載瞬變；2）切斷電感負載瞬變；3）

磁場衰減瞬變。

b.瞬變過電壓的保護方法：防止因過電壓而損壞半導體元件的方法有兩種,

一是提高半導體元件的承壓能力；另一種方法是增加過電壓保護裝置，吸收各種

瞬變過電壓能量，以保護電子元件。常用方法有穩(wěn)壓管保護、晶閘管過壓保護等

幾種。

A

0

2號vz2

-k

圖3-29穩(wěn)壓二極管過電壓保護電路

圖3-30晶閘管過壓保護電路

3.6電源系統(tǒng)的使用與維修

1.電源系統(tǒng)的使用

a.交流發(fā)電機的正確使用：1）蓄電池搭鐵極性不能接錯；2）充電系統(tǒng)的導

線連接要牢固可靠；3）發(fā)電機和電壓調節(jié)器二者的規(guī)格型號要相互匹配；4）發(fā)

動機熄火后，應將點火開關（或電源開關）斷開，以免蓄電池長時間向勵磁繞組

和電壓調節(jié)器磁化線圈放電，浪費電能。

b.交流發(fā)電機電壓調節(jié)器的正確使用

2電源系統(tǒng)的檢修

a.不充電

b.充電電流過小

c.充電電流過大

d.充電不穩(wěn)

e.發(fā)電機工作中有異響

f.充電指示燈故障

附錄：

6

IG

匚

單ZL

片

集

成

電

3路

」

—

圖3-1夏利轎車所用的整體式交流發(fā)電機的電路圖

1一勵磁繞組2—電壓調節(jié)器3一勵磁二

極管4—充電指示燈5—防干擾電容器

圖3-2奧迪、紅旗轎車所用的交流發(fā)電機電路圖

第四章起動系統(tǒng)

4.1起動系統(tǒng)概述

1.起動系統(tǒng)的作用

就是供給發(fā)動機曲軸起動轉矩，使發(fā)動機曲軸達到必需的起動轉速，以便使

發(fā)動機進入自行運轉狀態(tài)。當發(fā)動機進入自行運轉狀態(tài)后，便結束任務立即停止

工作。電力起動機簡稱為起動機（俗稱馬達），均安裝在汽車發(fā)動機飛輪殼的座

孔上，用螺栓緊固。

2.起動系統(tǒng)的組成

由蓄電池、起動機和起動控制電路等組成，起動控制電路包括起動按鈕或開

關、起動繼電器等。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。

點火開關

-起動

繼電器

起動機電纜

搭鐵電纜

圖4-1起動系統(tǒng)的組成

3.起動機的組成及分類

a.起動機的組成：起動機（Starter）由直流電動機、傳動機構和控制機構

三大部分組成。

b.起動機的分類：1）按勵磁方式分為勵磁式起動機和永磁式起動機。勵磁

式起動機靠勵磁繞組和磁極鐵心建立磁場，結構稍顯復雜，但輸出轉矩和功率都

很大，故應用極為廣泛。永磁起動機以永磁材料作為磁極，取消了勵磁式起動機

中的勵磁繞組和磁極鐵心，結構簡化，體積小，質量輕，并節(jié)省了金屬材料。但

永磁起動機的功率一般較小，使用范圍在一定程度上受到限制。2）按控制機構

分為機械控制式起動機和電磁控制式起動機（亦稱電磁操縱式起動機）。機械控

制式起動機由駕駛員利用腳踏（或手動）直接操縱機械式起動開關接通或切斷起

動電路，通常稱為直接操縱式起動機。電磁控制式起動機由駕駛員旋動點火開關

或按下起動按鈕，通過電磁開關接通或切斷起動電路。3）按嚙合方式分為慣性

嚙合式起動機、強制嚙合式起動機和電磁嚙合式（電樞移動式）起動機。慣性嚙

合式起動機的離合器靠慣性力的作用產生軸向移動，使驅動齒輪嚙入或退出飛輪

齒圈。由于可靠性差，現(xiàn)代汽車已不再使用。強制嚙合式起動機靠人力或電磁力

經撥叉推移離合器，強制性地使驅動齒輪嚙入或退出飛輪齒圈。因其具有結構簡

單，動作可靠，操縱方便等優(yōu)點，故被現(xiàn)代汽車普遍采用。電磁嚙合式起動機靠

電動機內部輔助磁極的電磁力，吸引電樞作軸向移動,將驅動齒輪嚙入飛輪齒圈，

起動結束后再由回位彈簧使電樞回位，讓驅動齒輪退出飛輪齒圈。所以，又稱電

樞移動式起動機，多用于大功率柴油機。4）按傳動機構分為普通式起動機和減

速式起動機。普通式起動機將電動機電樞產生的起動力矩直接通過離合器、驅動

齒輪傳給飛輪齒圈的起動機稱為普通式起動機。減速起動機基本結構與普通式起

動機相同，只是在電樞和驅動齒輪之間，裝有減速齒輪（一般減速比為3?4）,

經減速、增矩后，再帶動驅動齒輪。減速式起動機是今后車用起動機的發(fā)展方向。

電磁開關

傳動機構

直流電動機

圖4-2起動機的組成

4.起動機的型號

依次是產品代號、電壓等級代號、功率等級代號、設計序號、變型代號。

4.2起動機用直流電動機

1.直流電動機的工作原理

圖4-3直流電動機的工作原理

2.直流電動機的結構組成

主要由定子、轉子、換向器、電刷及端蓋等組成。

圖4-4起動機用直流電動機結構

a.定子：定子亦稱磁極，其作用是產生磁場，分勵磁式和永磁式兩類。為增

大轉矩，汽車起動機通常采用四個磁極，兩對磁極相對交錯安裝，定子與轉子鐵

心形成的磁力線回路下圖所示，低碳鋼板制成的機殼是磁路的一部分。1）勵磁

式定子，鐵心為低碳鋼，鐵心磁場要靠繞在外面的勵磁繞組通電建立。采用勵磁

式定子的電動機，其勵磁繞組與轉子串聯(lián)連接，故稱串勵式電動機（先將勵磁繞

組兩兩串聯(lián)后并聯(lián)再與電樞繞組串聯(lián)）。2）永磁式定子。由于結構尺寸及永磁材

料性能限制，永磁起動機的功率一般不大于2kW。

搭鐵電刷

定子鐵心

定子繞組

接絕緣電刷

線

柱

圖4-5電動機磁路圖4-6勵磁式電動機定子

接線柱

磁極

iO-

(a)結構

(b)符號

圖4-7串勵式電動機

b.轉子：亦稱電樞，由電樞軸、鐵心、電樞繞組和換向器等組成。轉子的作

圖4-8起動機轉子

c.電刷端蓋

d.驅動端蓋：驅動端蓋上有撥叉座和驅動齒輪行程調整螺釘，還有支撐撥叉

的軸銷孔。

圖4-9驅動端蓋

3.直流電動機工作特性

直流電動機按勵磁方式可分為永磁式和電磁式兩大類，電磁式按勵磁繞組與

電樞繞組的連接關系又可分并勵式、串勵式和復勵式三種。并勵式直流電動機勵

磁繞組與電樞繞組聯(lián)在同一電源上，具有較“硬”的機械特性；串勵式直流電動

機的勵磁繞組與電樞繞組相串聯(lián)，具有較“軟”的機械特性；復勵式電動機的磁

極上有兩組勵磁繞組，一組同電樞串聯(lián)，另一組則同電樞并聯(lián)，它的機械特性比

并勵式軟，較串勵式硬。

--------°+

］，樞

EQu

(a)永磁式(b)并勵式(c)串勵式(d)復勵式

圖4-10直流電動機類型

4.起動機與發(fā)動機、蓄電池的匹配

a.起動機的功率及其影響因素：1)起動機的功率；2)影響起動機功率的因

素。

p_Ms%

9550

b.起動機基本參數(shù)的確定：1）起動機功率的選擇，取決于發(fā)動機的起動阻

0=（610?810）標

力矩和最低起動轉速；2）傳動比選擇，汽油發(fā)動機為13-17,柴油發(fā)動機為8?

10；3）蓄電池容量的選擇，式中U——起動機額定電壓（V）；P——起動機額

定功率（kW）；C——蓄電池額定容量（A?h）o

4.3起動機的傳動與控制機構

1.起動機的傳動機構

a.起動機的傳動過程

b.單向離合器的作用：常見起動機單向離合器主要有滾柱式、彈簧式和摩擦

片式三種。

2.起動機的控制機構

起動機控制機構也叫操縱機構，有機械控制式（亦稱直接操縱式，現(xiàn)已淘汰）

和電磁控制式（電磁操縱式）兩類。

圖4T1電磁操縱式起動機電路原理

4.4起動系統(tǒng)控制電路

1.起動開關直接控制起動系統(tǒng)

是指起動機由起動開關（點火開關或起動按鈕）直接控制，起動功率較小的

汽車（如長安奧拓微型轎車、天津夏利轎車）常用這種控制形式。

點火開關

n

T_LI

I

(a)接線圖(b)電原理圖

圖4-12開關直接控制的起動系統(tǒng)電路

2.起動繼電器控制起動系統(tǒng)

繼電器

50(s)

起動機蓄電池

(a)接線圖(b)電原理圖

圖4-13起動繼電器控制的起動系統(tǒng)電路

3.起動復合繼電器控制起動系統(tǒng)

為了在發(fā)動機起動后，使起動機自動停轉并保證不再接通起動機電路，解放

CA1092及東風EQ1092等汽車采用了具有安全驅動保護功能的起動復合繼電器

控制起動系統(tǒng)。

4.車載計算機控制起動系統(tǒng)

防盜和門鎖控制ECU

圖4-15LS400轎車微機控制的起動系統(tǒng)

4.5典型起動機工作過程分析

1.電磁控制強制嚙合式起動機

2

1一起動繼電器觸點；2—起動繼電器線圈；3一點火開關；

4、5一起動機開關接線柱；6一點火線圈附加電阻短路接線柱；7—導電片；

8一接線柱；9一電磁開關接線柱；10一接觸盤；11一推桿；12—固定鐵心；

13—吸拉線圈；14—保持線圈；15—活動鐵心；16一復位彈簧；17一調節(jié)螺釘;

18—連接片；19一撥叉；20一定位螺釘；21一滾柱式單向離合器；22—驅動齒輪；

23一限位