汽车电气设备构造与维修 教案

《汽车电气设备构造与维修》教案

编号：01

课程名称 任课教师 编写日期 题目 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 绪论 汽车电气设备的组成及特点 掌握汽车电子设备的组成及特点； 目 的 要 求 重点、难点 了解学习本课程的目的、要求，学习方法及考核方式。 汽车电子设备的组成及特点 绪论：课程简介 大约用时 组 织 教 学 况汽车电气设备的发展概汽车电气设备的组成 汽车电气设备的特点本课程的性质、任务和重要性核方式本课程的学习方法和考课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 补充习题 教 学 后 记

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一、导入新课 自从汽车问世一百多年来，汽车电气设备作为汽车的重要组成部分，随着汽车技术的进步，汽车电气设备的结构与性能也在不断的进步，特别是电子技术在汽车上的广泛应用，在解决汽车节能降耗、行车安全、减少排放污染等方面起着越来越重要的作用。 二、明确本次授课的目的与要求 *1：掌握汽车电子设备的组成及特点； 2：了解学习本课程的目的、要求，学习方法及考核方式。 3： 几点要求。 三、讲解本次授课的具体内容 第一章 绪论 1.1汽车电气设备的发展概况 自从1886年，卡尔奔驰发明了第一辆汽车，在很长一段时间内，汽车技术的发展主要表现在机械方面。 20世纪50年代以前：汽车的发展主要是以机械设备为主，电气设备在汽车上的应用很少，只是一些必要的电源和用电设备。 20世纪60年代以后：随着电子技术的进步，汽车上也开始采用电子设备，主要标志是交流发电机，采用二极管整流技术，将交流电变为直流电，减少了发电机的质量和体积，提高了发电机的可靠性。之后，电子电压调节器的应用使发电机输出的电压更为稳定。 20世纪70年代，电子技术应用到点火系统中，出现了电子控制高能点火系统。使点火能量大大提高，点火提前的控制更加准确，提高了汽车的动力性，降低了汽车的排放污染。为进一步降低汽车的排放污染和提高汽车的整体性能，随之又出现了电子控制汽油喷射系统（EFI）、制动防抱死系统（ABS）等。 20世纪80年代以后，汽车用的电子设备越来越多，如驾驶辅助装置，如汽车自动驾驶系统、汽车自动导航系统，安全警报装置，通讯、娱乐装置等。特别是微机技术的发展，更给汽车电子控制技术带来了一场技术革命，电控技术深入到汽车的各个部分，使汽车的整体性能得到了大幅度的提高。 1.2 汽车电气设备的组成 现代汽车上所装用的电气设备种类和数量都很多，但总的来说，大致可分为三大类。 （一）电源：主要包括蓄电池、发电机及调节器。发电机不工作时由蓄电池供电，发电机起动后转由发电机供电。在发电机向用电设备供电设备的同时，也给蓄电池供电。调节器的作用是在发电机工作时，保持其输出电压的稳定。

（二）用电设备：是将电能转换成其他形式能的设备。 1.起动系 主要包起动机及其控制电路。用来起动发动机。 2.点火系 点火系用来产生电火花，点燃汽油机气缸内的可燃混合气。有传统点火系和电子点火系之分，主要包括点火线圈、点火器、分电器总成和火花塞等。 3.照明系 主要包括车外和车内的照明灯具，提供车辆夜间安全行驶必要的照明。 4.信号装置 包括灯光信号和音响信号两类，提供安全行车所必需的信号。 车速里程表用来监测发动机及汽车的工作情况，使驾驶员能够通过仪表和报警装置，及时的发现发发动机转速表发动机及汽车运行的各种参数和异常情况，确保汽车的正常运行。 水温表仪表及报警装置 燃油表风扇刮水器、洗涤器6.辅助电器 空调电压（电流）表机油压力表音响 辅助电器 气压表、车窗玻璃升降器 辅助电气设备有日益增多的趋势，主要向舒适、娱乐、保障安全等方面发展。车辆的点烟器报警灯及蜂鸣器豪华程度越高，辅助电气设备就越多。 座椅电动调节器7.汽车电子控制系统 电控燃油喷射系统 电控系统的采用可以使汽车上的各个系统均处于最佳的工作状态，达到提高的汽车动力电控点火系统性、经济性、安全性、舒适性，降低汽车排放污染的目的。 电控自动变速器汽车电子控制系统制动防抱死系统 中央接线盒电控悬架（三）全车电路及配电设备 熔断器自动空调 配电装置继电器 巡航电线束及插件 现代汽车上采用的电控系统越来越多，所占的比重越来越大，而且电控系统往往都自成驱动力控制系统，将电子控制与机械装置相结合，形成； 较为典型的机电一体化系统，因此本教材只涉开关及传统电气设备中的电子控制装置，不涉及电控燃油喷射、电控自动变速器、制动防抱死等系统。 5.仪表及报警装置 1.3 汽车电气设备的特点 汽车电气设备与普通的电气设备相比有如下特点： （1）采用直流电。 汽车电系为直流低压电系。由于蓄电池充放电的电流为直流电，所以，汽车的所有用电设备都是使用直流电，汽车上的发电机也是直流发电机。汽车上用的电压，对汽油发动机多采用12V，而对柴油发动机普遍采用24V。 （2）采用低压电源。

汽车上的电源有蓄电池、发电机。其作用是向全车用电设备提供低压电源。蓄电池主要供启动和启动前的用电；发电机主要是在汽车启动后向用电设备供电，同时还可向蓄电池充电。 （3）采用单线制。 汽车上的用电设备很多，但都是并联。从电源到用电设备只有一根导线（火线）供电，而用汽车底盘、车架和发动机等金属机体作为各种用电器的另一支路，称为搭铁（或叫接地），从而构成电流通路，故称为并联单线制。并联单线制节省导线、线路清晰，安装和检修方便，且电器也无须与车体绝缘，所以汽车均采用并联单线制。 （4）负极搭铁。 采用并联单线制供电时，将蓄电池的负极接车架就称之为负极搭铁；反之，则称为正极搭铁，按照国家《汽车电气设备基本技术条件》规定，我国的汽车电系采用负极搭铁。我国早期为正极搭铁，但在发动机点火工作中，会产生无线电干扰，为克服这一缺陷，后改为负极搭铁。 1.4 本课程的性质、任务和重要性 本课程是中等职业学校汽车运用与维修专业的一门重要的专业课，是一门实践性很强的专业基础课，同时也是学好汽车运用与维修专业及其它相关专业课程的必备的基础。通过本课程的学习，应使同学们掌握汽车电气设备的结构、基本工作原理、使用和维修、检测和调试、故障判断与排除等基本知识和技能。在学习完本课程后，应能够读懂汽车电路图，学会用电路图分析汽车电路的基本情况；能根据具体电路进行故障判断和排除；对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修；能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具、设备、仪器、仪表。 只有在掌握了上述的基本知识和技能后，才能比较顺利地完成汽车的各个电控系统内容的学习，因此在学习过程中要予以充分的重视。 1.5 本课程的学习方法和考核方法 在课程的学习中，应注重理论与实践并重的原则，要加强实践环节，尽可能多的参加动手操作，在实际操作中还要加强操作技能的训练，掌握正确的操作方法。 对于结构复杂及实践性较强的内容，要充分利用实物，采取边学习、边实践的学习方法，加强对所学内容的理解。

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汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 课程名称 教研组长意见 签名 日期 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 §2.1 蓄电池的结构与型号 1、掌握汽车电源系的组成； 2、掌握蓄电池的结构和型号； 3、了解干式荷电铅蓄电池和免维护蓄电池。 蓄电池的结构和型号 一、汽车电源系的组成 二、蓄电池的结构和型号 极板隔板一、普通蓄电池的结构电解液外壳 二、干式荷电铅蓄电池三、免维护蓄电池我国蓄电池的型号四、蓄电池的型号、规格和选用进口蓄电池的型号蓄电池规格的选择大约用时 组 织 教 学 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 讲授、板书、模型、挂图相结合 P73—1、2、5 教 学 后 记

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一、复习、回顾 通过上次课的学习，我们知道了汽车电气设备的组成，并初步了解了一些设备的基本组成，知道了汽车电气设备的四大特点，了解了本课程的性质和重要性。 二、导入新课 汽车所有电气设备的工作运行都要有电源提供能量，汽车电源系的作用尤为重要。本次课程将介绍汽车电源系的组成和蓄电池的结构和型号。 三、明确本次授课的目的与要求 掌握汽车电源系的组成；掌握蓄电池的结构和型号；了解干式荷电铅蓄电池和免维护蓄电池。 四、讲解本次授课的具体内容 第二章 汽车电源系 汽车电源系主要由发电机及与其匹配的电压调节器、蓄电池、电流表等组成。如图2-1所示。 图2-1 汽车电源系的组成 蓄电池、发电机与汽车用电设备都是并联的。在发电机正常工作时，发电机向用电设备供电和给蓄电池充电；起动时，蓄电池向起动机供电；电流表用来指示蓄电池的充放电的状况；调节器的作用是使发电机在转速变化时，能保持其输出的电压恒定。 *§2.1蓄电池的结构和型号 汽车上蓄电池与发电机并联，共同向用电设备供电。 蓄电池的主要用途为： ⑴ 发电机起动时，为起动系、点火系统、电子燃油喷射系统和其他电气设备供电。 ⑵ 发电机不发电或电压较低的情况下向用电设备供电。 ⑶ 当用电设备同时接入较多、发电机超载时，协助发电机供电。 ⑷ 蓄电池起到了整车电系的电压稳定器的作用，能够缓和电系中的冲击电压，保护汽车上的电子设备；

⑸ 蓄电池存电不足，而发电机负载又小时，它可将发电机的电能转变为化学能储存起来（充电）。 对蓄电池的最大需求是为起动机提供起动电流，起动机所需的起动电流可高达数百安培。 在发动机起动后，当发电机的转速达到一定转速时，发电机即开始向蓄电池充电。 蓄电池种类有：普通型蓄电池、干式荷电铅蓄电池、少维护或免维护蓄电池、封闭式免维护蓄电池等。 2.1.1 普通型蓄电池的结构 蓄电池由：极板、隔板、电解液、电池盖板、加液孔盖和电池壳体组成。其结构如图2-2。 图2-2 蓄电池的结构 1.极板 蓄电池极板由栅架和活性物质组成，活性物质填充在铅锑合金铸成的栅架上。如图2-3。 图2-3 极板 极板分为正极板和负极板两种。正极板上的活性物质是深棕色的二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质是海绵状、青灰色的纯铅（Pb）。蓄电池充放电过程中，电能和化学能的相互转化，就是依靠极板上的活性物质和电解液中的硫酸的化学反应实现的。PbO2和Pb形成的原电池的电动势大约为2V。 正、负极板的活性物质分别填充在铅锑合金铸成的栅架上（含锑6-8.5%），加入锑的目的是提高栅架的机械强度和浇铸性能。但锑有一定的副作用，锑易从正极板栅架中解析出来而引起蓄电池的自行放电和栅架的膨胀、溃烂，从而影响蓄电池的使用寿命。免维护蓄电池是用铅钙合金制造，用钙代替锑，就可以改变完全充电后的蓄电池的反电动势，减少过充电流，液体气化速度减低，从而减低了电解液的损失。

为了提高蓄电池的容量，将多片正、负极板并联，组成正、负极板组。在每单格电池中，负极板的数量总比正极板多一片，正极板都处于负极板之间，使其两侧放电均匀，否则因正极板机械强度差，单面工作会使两侧活性物质体积变化不一致，造成极板弯曲。 2.隔板 为了减少蓄电池的内阻和体积，正、负极板应尽量靠近但彼此又不能接触而短路，所以在相邻正负极板间加有绝缘隔板。隔板应具有多孔性，以便电解液渗透，而且应具有良好的耐酸性和抗碱性。 隔板材料有木质、微孔橡胶、微孔塑料等。免维护蓄电池将微孔塑料隔板做成袋状，紧包在正极板的外部，防止活性物质脱落。 3.电解液 电解液的作用是使极板上的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反应，它由纯净的硫酸与蒸馏水按一定的比例配制而成。电解液的相对密度一般为1.24-1.30g/cm3。 使用中要注意，电解液的腐蚀性极强，溅到皮肤上要用苏打水冲洗。 4.外壳 蓄电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的，外壳应耐酸、耐热、耐震，以前多用硬橡胶制成。现在国内已开始生产聚丙稀塑料外壳。这种壳体不但耐酸、耐热、耐震，而且强度高，壳体壁较薄，重量轻，外型美观，透明。 车用12V蓄电池的6个单格电池之间的连接方法有两种，一种是用装在盖子上面的铅质联条串联起来，连条露在蓄电池盖表面，这是一种传统的连接方式，不仅浪费铅材料，而且内阻较大，故这种连接方式正在逐渐被淘汰。第二种是采用穿壁式连接方式。 壳体底部的凸筋是用来支持极板组的，并可使脱落的活性物质掉入凹槽中，以免正、负极板短路，若采用袋式隔板，则可取消凸筋以降低壳体高度。 加液孔盖可防止电解液溅出。加液孔盖上有通气孔，便于排出蓄电池内的H2和O2，以免发生事故，如在孔盖上安装氧过滤器，还可以避免水蒸汽的溢出，减少水的消耗。 2.1.2 干式荷电铅蓄电池 干式荷电铅蓄电池的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过15—20分钟就可使用。 干式荷电铅蓄电池主要是负极板的制造工艺与普通蓄电池不同。它在负极板的铅膏中加入松香、油酸、硬脂酸等防氧化剂，并且在化成过程中有一次深放电循环。化成后的负极板，先用清水冲洗后，再放入防氧化剂中进行浸渍处理，让其表面生成一层保护膜，并采用特殊干燥工艺制成干式荷电铅蓄电池。 2.1.3 免维护蓄电池 1. 免维护蓄电池的结构特点 （1）免维护蓄电池的正极板栅架一般采用铅钙合金或低锑合金制造。而负极板栅架均用铅钙合金制造。

（2）采用袋式聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既能避免活性物质的脱落，又能防止极板短路。 （3）通气孔塞采用新型安全通气装置，孔塞内装有氧化铝过滤器和氧化剂钯。过滤器收集水蒸气和硫酸蒸气，待其冷却后变成液体重新流回电解液内。通气孔中装有催化剂钯，氧化剂可使氢气与氧气合成为水蒸气，冷却后再返回电解液内。为了便于检查电解液密度，了解存电情况，在其内部设有温度补偿式密度计。密度计的指示器可用不同颜色指示蓄电池的存电情况和电解液液面高低。电解液密度正常时，指示器显示绿色，表示蓄电池电充足；指示器显示深绿色，表示电解液密度低于标准值，应进行补充充电；指示器显示黄色，表示电解液液面过低，需添加蒸馏水。 （4）外壳用聚氯丙烯塑料热压而成，槽底物筋条，极板组直接安放在壳底上，使极板上部容积增大33%左右，电解液的存储量增大。 2.免维护蓄电池的使用特点 （1）在整个使用过程中无需补加蒸馏水，减少了维护的工作量。 （2）电池盖上设有安全通气装置，可阻止水蒸气和硫酸气体的通过，减少了电解液的消耗，并能减弱电桩和附近机件的腐蚀。 （3）自放电少，可存储2年以上。 （4）耐过充电性能好，免维护蓄电池的过充电电流，在充满电时接近零，减少了电和水的消耗。 （5）内阻小，起动性能好。 2.1.4 蓄电池的型号、规格和选用 1.我国蓄电池的型号 我国蓄电池的型号一般都标在外壳上，其型号的编制由5部分组成。 1 2 3 4 5 1——为串联的单格数，用阿拉伯数字表示； 2——为蓄电池的用途，用汉语拼音字母表示，其含义如下： Q——起动用蓄电池； M――摩托车用铅蓄电池； JC――船用铅蓄电池； HK――飞机用铅蓄电池； 3――为极板类型，用汉语拼音字母表示（无字为干封普通极板铅蓄电池），其含义如下： A――干荷电铅蓄电池； B――薄型极板铅蓄电池； W――无需维护蓄电池；

4――为20h率旂电额定容量，用阿拉伯数字表示，不带容量单位； 5――特殊性能，用汉语拼音字母表示（无字为一般性能蓄电池） G――高起动率蓄电池。 Ｐ11例题1、2。 2.进口蓄电池的规格 国际电池大会（BCI）用储备容量和冷起动功率两个指标来评价蓄电池。 1） 储备容量（RC） 完全充足电的12V蓄电池，在25±2℃的条件下，以25A恒流放电至蓄电池端电压下降到10.50±0.05V时的放电时间。 2） 冷起动性(CCA) 指充满电的蓄电池在30秒内，其端电压下降到7.2V时，蓄电池所能供给的最小电流。 3） 蓄电池规格的选择 选择选电池除了考虑容量和额定值外，蓄电池的大小也必须合适。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.2 蓄电池的工作原理和特性 能说明蓄电池的基本工作原理； 目 的 要 求 解释蓄电池的基本工作特性； 掌握蓄电池的容量概念及其影响因素 蓄电池的基本工作特性、蓄电池的容量概念及其影响因素 §2.2 蓄电池的工作原理和特性 放电过程一、蓄电池的工作原理充电过程 静止电动势和内阻二、蓄电池的工作特性蓄电池的放电特性蓄电池的充电特性额定容量影响因素起动容量三、蓄电池的容量及其使用条件对蓄电池容量的影响重点、难点 大约用时 组 织 教 学 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

一、复习、回顾 上次课，我们介绍了蓄电池的结构和蓄电池的型号和选用的原则；本节将介绍蓄电池的工作原理和特性，蓄电池的容量概念及其影响因素。 二、导入新课 通过学习蓄电池的工作原理和特性，蓄电池的容量概念及其影响因素，在以后使用蓄电池时，对其有更深的理解，更好的使用蓄电池。 三、明确本次授课的目的与要求 能说明蓄电池的基本工作原理；解释蓄电池的基本工作特性；掌握蓄电池的容量概念及其影响因素。 四、讲解本次授课的具体内容 第二节 蓄电池的工作原理和特性 2.2.1 蓄电池的工作原理 蓄电池的工作过程是化学能和电能的相互转化的过程。当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；但蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能存储起来时，称为充电过程。工作过程如图2-7。 图2-7 蓄电池的工作原理图 当蓄电池充足电的时候，正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上是纯铅。放电前，正负极之间的电位差为2.1V。 蓄电池的放电过程如下： 当蓄电池接上负载，在电动势的作用下，电流从正极经过负载流往负极，使正极电位降低，负极电位升高，。破坏了原有的平衡放电的化学反应过程为：正极板处，Pb4+结合电子变成Pb2+，Pb2+与电解液中的SO42- 结合生成硫酸铅，沉附于极板上。负极板上，金属铅电离为Pb2+ 和电子，Pb2+与电解液中的SO42- 结合生成硫酸铅，沉附于极板上。正极板上的二氧化铅和负极板上纯铅都变成了硫酸铅，电解液中的硫酸逐渐减少，而水增多，电解液的密度是逐渐下降的。 蓄电池的充电过程如下： 正负极板上的硫酸铅分别恢复成原来的二氧化铅和铅，电解液中的水减少，硫酸增多，电解液的密度逐渐上升。 综上所述，蓄电池充放电过程中的化学反应是可逆的，总的反应式如下：

PbO2 + 2H2SO4+Pb⇌2PbSO4 +2H2O （向右为放电，向左为充电） 2.2.2 蓄电池的工作特性 1.静止电动势：在静止状态下，正负极板间的电位差称静止电动势。两极间的电位差取决于电解液的相对密度和温度。可用万用表直接测得，也可由电解液的密度，根据经验公式取得： Ej=0.85+ρ25℃（V） 其中，ρ25℃（V）为25℃时电解液的相对密度 ρ25℃=ρT+0.0007（T-25） 汽车用蓄电池的电解液密度一般在1.12-1.30 g/cm3之间，因此 Ej=1.97～2.15（V） 2.内电阻 铅蓄电池的内阻Rn：电解液电阻+极板电阻+隔板电阻+联条电阻。 电解液电阻与电解液的相对密度、温度有关。 图2-8 电解液的电阻与密度的关系（温度为25℃） 3.蓄电池的放电特性 蓄电池的放电特性指充足电的蓄电池在恒流放电过程中，蓄电池的端电压、电解液的相对密度随放电时间的变化规律。蓄电池以20h放电率恒流放电的特性曲线如图2-9。 电解液的密度是随着放电的进行按直线规律下降的。端电压的变化是不均衡的。 放电开始：端电压U从2.1V→2V快，电解液密度下降快。 放电中期： U从2V → 1.85V时间长，电解液密度下降慢。 放电终期： U从1.85V → 1 .75V下降快。 通常把端电压急剧下降的临界点，称为放电终了，放电终了后再继续放电，成为过放电。过放电影响蓄电池的使用寿命和容量。 停止放电后，端电压可逐渐恢复到1.95V。 放电终止的标志为： (1) 单格电池电压下降到放电终止电压值（以20h放电率放电时，此值为1.75V）。 (2) 电解液的相对密度下降到最小许可值，约为1.11。

图2-9 蓄电池的放电特性曲线 图2-10 蓄电池的充电特性曲线 3.蓄电池的充电特性 蓄电池的充电特性指蓄电池在恒流充电过程中，蓄电池的端电压、电解液的相对密度随时间的变化规律。充电特性曲线如图2-10。 电解液的密度是随着充电的进行按直线规律上升的。 端电压的变化是不均衡的充电开始，端电压U迅速上升；进入稳定阶段，电压缓慢上升到2.4V，同时又气魄奥产生；接着电压又迅速上升到2.7V左右稳定不变；切断充电电流，电压逐渐下降到一定值不再变化。 充电终了后再继续充电，成为过充电。过充电影响蓄电池的使用寿命和容量。 充电终了的标志为： （1）电解液呈沸腾状。 （2）电解液的相对密度上升到最大值，且2-3小时内不再上升。 （3）单格端电压上升至最大值2.7V，且2-3小时内不再上升。 2.2.3 蓄电池的容量及其影响因素 蓄电池容量：蓄电池在完全充足电的情况下，在允许放电的范围内对外输出的电量。 Q=It I： 放电电流 A t：放电持续时间 h 1、额定容量：指完全充电的蓄电池，在25℃时，以20h放电率的电流连续放电至单格电压降为1.75V时所输出的电量。 例如，3-Q-90型蓄电池，在25℃时，以4.5A放电电流连续放电20h后，单格电压降为1.75V，它的额定容量为Q=4.5×20=90（A·h）。 2、起动容量：表示蓄电池接起动机时的供电能力，有常温和低温两种起动容量。 常温起动容量指完全充电的蓄电池25℃时，以5 min放电率的电流连续放电至规定的终止电压时所输出的电量。 低温起动容量指电解液的温度为-18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至规定的终止电压时所放出的电量 3、使用条件对蓄电池容量的影响 1）放电电流的影响：放电电流大，U下降快，容量小。 放电电流过大→化学反应在极板表面→内部活性物质不参与→容量下降 提醒：起动发动机时的注意事项？ 每次起动时间不超过5s，再次起动时应间隔10～15s,以便电解液充分渗透 2）电解液温度的影响：温度降低，容量减小。 温度低→粘度增加→流速慢→参与反应物质少→容量小 温度低→紧缩→空隙小→电解液渗入困难→参与活性物质少→容量小 思考1：为什么冬季总感到不易起动？ 思考2：冬季蓄电池上盖上帆布的目的是什么？ 3）电解液密度的影响：在一定的范围内，适当增加电解液的密度，可以提高蓄电池的容量，但是，密度过大，使其粘度增加，超过某一值时，端电压和容量减小。一般相对密度1.26-1.29。 4）电解液的纯度的影响：电解液应用化学纯硫酸和蒸馏水配制。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 §2.3 蓄电池的使用 会对蓄电池进行充电 能通过现象判断蓄电池的基本故障 蓄电池的充电 §2.3 蓄电池的使用 大约用时 教研组长意见 签名 日期 组 织 教 学 蓄电池的正确使用蓄电池的维护充电方法 蓄电池的充电蓄电池的连接充电种类极板硫化断自行放电蓄电池的常见故障的诊蓄电池容量达不到规定要求2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 P73—7、8 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课讲了蓄电池的基本工作原理、工作特性、蓄电池的容量概念及其影响因素，本次课程讲解蓄电池的使用和维护以及常见故障的基本知识。 二、导入新课 学会蓄电池的正确使用和维护将对大大提高蓄电池的使用寿命，蓄电池的充电是日常使用中的经常进行的操作，充电方法的正确与否将对蓄电池的寿命有很大的影响。本次课程将讲解蓄电池的正确使用方法。 三、明确本次授课的目的与要求 会对蓄电池进行充电；能通过现象判断蓄电池的基本故障。 第三节 蓄电池的使用 2.3.1 蓄电池的正确使用 蓄电池的使用方法和注意事项有以下几点： （1） 不要连续使用起动机。 （2） 安装和搬运蓄电池时，应轻搬轻放，不可敲打或在地上拖拽。 （3） 冬季使用的注意事项： ① 冬季使用蓄电池时，应特别注意保持其处于充足电状态，以免电解液密度降低而结冰。 ② 冬季补加蒸馏水，应在充电之前进行，以便蒸馏水较快的与电解液混合而不致结冰。 ③ 冬季蓄电池容量降低，因此在起动冷态发动机前，应进行预热，以减少起动阻力矩。 ④ 冬季气温低，充电较困难，可以适当调高调节器的电压，以改善蓄电池的充电状况，但仍需避免过量充电。 （4） 要经常检查蓄电池的液面高度，如发现电解液不足，要及时进行补充。 （5） 要经常检查蓄电池的放电情况，若发现容量不足，应及时充电。 2.3.2 蓄电池的维护 蓄电池的维护内容如下： （1） 要经常清除蓄电池表面的灰尘污物，电解液溅到蓄电池表面时，应用抹布蘸10%的苏打水擦净，电极桩和电线夹头上出现氧化物时，应及时清除。 （2） 经常疏通加液孔盖上的通气孔。 （3） 检查各单格内电解液的液面高度，如发现不足及时补充。 （4） 根据当时的季节及时调整电解液的密度。 （5） 放完电的蓄电池应在24小时内及时充电。 （6） 停驶车辆的蓄电池，每两个月进行一次补充充电。 （7） 常用车辆的蓄电池，放电程度冬季达25%，夏季达50%时即应充电，必要时及时进行补充充电。 （8） 拆卸蓄电池电缆时，应先拆负极，再拆正极；安装时，先正后负，以免造成蓄电池短路。 2.3.3 蓄电池的充电 1．充电方法

（1）定电流充电 含义：蓄电池在充电过程中，使其充电电流保持恒定不变，随着蓄电池电动势的逐渐提高，逐步增加充电电压的方法叫定电流充电。当充到蓄电池单格电压上升至2.4V(电解液开始冒气泡)时，再将充电电流减小一半后保持恒定，直到蓄电池完全充足。 使用场合：充电间 适用对象：新蓄电池的初充电，使用中的电池补充充电以及去硫化充电等。 特点：充电时间长 （2）定电压充电 含义：在充电过程中，加在蓄电池两端的充电电压保持恒定不变的充电方法， 称为定电压充电。 使用场合：汽车上的发电机对蓄电池的充电即为定电压充电；充电间。 特点：充电开始，充电电流很大，随着蓄电池电动势的不断增高，充电电流逐渐减小。充电终了，充电电流将自动减小至零，因而不需要人照管。同时，由于定电压法充电速度快，4～5h内蓄电池就可获得本身容量的90%～95%，比定电流充电时间大大的缩短。所以，特别适合对具有不同容量的蓄电池进行充电。 （3）脉冲快速充电法（分段充电法） 充电过程：正脉冲充电→停充25ms→负脉冲放电（反充）→停充→正脉冲充电→…… 充电特点：充电速度快。一次初充电仅需5h，补充充电仅需1h。 优点：极板“去硫化”、电池容量增加 缺点：极板活性物质脱落，影响蓄电池寿命 2.蓄电池的连接 1）定电流充电时蓄电池的连接 定电流充电时，蓄电池采用串联法。 蓄电池总单格数=充电机的额定充电电压／2.7 串联6V蓄电池数=充电机的额定充电电压／（2.7×3） 串联12V蓄电池数=充电机的额定充电电压／（2.7×6） 图2-11定电流充电蓄电池的连接 图2-12 定电压充电蓄电池的连接 2）定电压充电时蓄电池的连接 定电压充电时，蓄电池采用并联法。 要求:各并联支路的单格电压总数相等。 定电流充电蓄电池的连接如图2-11，定电压充电蓄电池的连接如图2-12。 3.充电种类 （1）初充电 定义：新蓄电池或修复后的蓄电池(更换极板)在使用之前的首次充电为初充电。 初次充电时，先选择密度合适的电解液并注入新电池内，静止6～8h，再将电解液液面高度调整到高于极板上面10～15mm；初充电过程： 第一阶段：T1=蓄电池额定容量的1/15，充至电解液中有气泡析出，端电压达到2.4V。 第二阶段：T2=约为蓄电池额定容量的 1/30。

注意：充电过程中，应经常测量电解液的密度和温度。当温度超过45℃时，应将充电电流减半，超过50℃时，应暂停充电，待温度低于40℃时，方可继续接通电路。 初充电时间：整个初充电大约需60h。 （2）蓄电池的补充充电 充电时机：蓄电池在使用中，如果发现起动机运转无力，灯光比平时暗淡，冬季放电超过25﹪，夏季放电超过50﹪， 贮存近一个月的蓄电池，都必须进行补充充电。 另外，由于汽车上使用的蓄电池进行的是定电压充电，不一定能使蓄电池充足。为了有效防止硫化，最好每2～3个月进行一次补充充电。 充电方法：定电流充电法 T1=额定容量×1/10→单格电压达2.3～2.4V T2=额定容量×1/20→单格电压达2.5～2.7V,2～3h基本不变，电解液沸腾 充电时间：约15h （3）间歇过充电和循环锻炼充电 定义：间歇过充电即有意识的吧充电的时间延长，让蓄电池充电更彻底，以消除可能产生的轻微硫化。 具体做法：在正常的补充充电后，停止1小时，再用第二阶段的电流继续充电，直到电解液大量冒泡，停止1小时，然后再恢复第二阶段的充电。如此循环，知道一接通电源，蓄电池在1-2分钟内就有大量气泡产生。 循环锻炼充电是在蓄电池正常补充充电后，用20h率放电，然后再实施正常补充充电。 一般要求循环锻炼充电后的蓄电池容量达到90%额定容量以上，否则要进行多次充放电循环。 （4）去硫化充电 铅蓄电池发生硫化故障后，内电阻将显著增大，充电时温度升高也较快。硫化严重的铅蓄电池只能报废，硫化程度较轻时，可用去硫充电，它是一种排故性充电方法。 相关知识：铅蓄电池长期充电不足或放电后长时间放置，在极度板上都会逐渐生成一层白色的粗晶粒的硫酸铅，这种硫酸铅晶粒很难在正常充电时溶解还原，因而导致容量下降，这种现象称为极板硫化。 去硫化充电的操作过程是：首先倒出原电解液，并用蒸馏水冲洗两次，然后再加足够的蒸馏水；再接通充电电路，将电流调节到初充电的第二阶段电流值进行充电，当电解液3相对密度上升到1.15g/cm时，倒出电解液，换加蒸馏水，再进行充电，直到相对密度不再增加为止；最后进行一次以10h放电率放电，再将蓄电池充足电，电解液相对密度调整到标准值即可。去硫化充电的铅蓄电池，其容量应恢复到额定容量的80%以上。 3、充电注意事项 不论是哪一种充电方法，都必须严格遵守以下几点： ①严格执行充电规范； ②监控单格电池的电压、电解液相对密度和温度，及时了解充电情况； ③初充电必须连续进行，不可长时间断开； ④配制和灌入电解液时，严格遵守安全操作规则和器皿的使用规则； ⑤充电时，应经常备有冷水、10%的苏打水溶液或10%的氨水溶液； ⑥室内充电时，打开电池的孔盖，使氢气、氧气顺利逸出，以免发生事故； ⑦充电室严禁明火，并且通风良好； ⑧充电时应先接牢电池线，停止充电时，先切断交流电源，然后拆下其它连接线。

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编号：05

课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.4 蓄电池技术状况的检查 §2.5 充电设备 会对蓄电池技术状况进行检查和维护； 会用充电设备； 会对蓄电池技术状况进行检查 §2.4 蓄电池技术状况的检查 大约用时 组 织 教 学 玻璃管测量法高度的检查液面高度指示线法一、蓄电池电解液液面加液孔观察判断法 电池的端电压用高率放电计测量单格二、电池端电压的检测电压利用专用测量仪测量端三、蓄电池电解液密度的测量法四、放电程度的检查方§2.5 充电设备 主要性能指标 使用方法充电过程2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课学习练蓄电池的正确使用和维护，蓄电池的充电方法。本次课程将讲解蓄电池的正确使用方法，蓄电池的常见故障的诊断。 二、导入新课 为了及时发现蓄电池的故障，汽车每行驶1000km,或冬季行驶10～15天，夏季行驶5～6天，需及时检查蓄电池的技术状况是否良好。为了保证蓄电池合理使用和正确维护，及时检查电解液液面高度、确定蓄电池的充放电程度非常重要。 三、明确本次授课的目的与要求 会对蓄电池技术状况进行检查和维护；会用充电设备。 2.3.4 蓄电池的常见故障的诊断 1、极板硫化 （1）故障现象 内阻增大显著，极板上生成白色粗晶粒硫酸铅的现象，称为硫酸铅硬化，简称“硫化”，主要发生在负极板上。是导致蓄电池寿命终止的主要原因。特征： 1）极板颜色不正常； 2）放电时，端电压下降快；充电时，端电压上升快；电池容量降低； 3）电解液密度低于正常值；充电时密度增加很慢； 4）充电时单格电压上升很快；单格电压过高（2.8-3.0V）； 5）易早沸腾。 （2）故障原因 1）蓄电池长期充电不足或放电后不及时充电，温度变化时，硫酸铅发生再结晶； 2）蓄电池液面过低，极板上部发生氧化后与电解液接触，也会生成粗晶粒硫酸铅； 3）电解液密度过高； 4）电解液中含有较多杂质； 5）气温变化剧烈。 （3）故障排除 1) 程度轻的：过充电法 2) 较严重的小电流长时间过充电法 3) 严重的：采用水处理法 防硫化措施：保持蓄电池经常处于充足电状态：1)汽车上的蓄电池定期送充电间彻底充电；2)放完电的蓄电池在24h内送充电间充电。 2、自行放电 （1）故障现象

充足电的电池，30天内，每昼夜容量降低超过2%为自行放电故障。特征：电池不用时，电能自行消耗。 （2）故障原因 使用因素： 1）电解液杂质过多； 2）电解液密度偏高； 3）电池表面不清洁； 4）电池长期不用。 结构因素：含锑的栅板 （3）故障排除 1）用专用硫酸配制电解液； 2）配制用器皿应为耐酸材料，且防脏物掉入； 3）电池盖、塞要装好； 4）经常清洁表面，保持干燥。 3、蓄电池容量达不到规定要求 （1）故障现象 汽车起动时，起动机转速很快的减慢，转动无力；按喇叭声音弱，前照灯光暗。 （2）故障原因 1）蓄电池未按要求进行充电； 2）发电机调节器电压调的过低； 3）经常长时间的起动起动机； 4）电解液的相对密度低于规定值； 5）电解液的相对密度过高或者电解液液面过低。 （3）故障排除 1）检查蓄电池的外壳是否良好，排除外部自放电，检查蓄电池的搭铁接线； 2）检查蓄电池电解液的液面高度； 3）测量蓄电池的电解液密度，如密度低，说明没有充足电； 4）蓄电池充电后，检查电解液的密度，如出现单格电池的密度有明显差别，说明单格电池内部有短路； 5）必要时，检查发电机电压调节器的调节电压。 第四节 蓄电池技术状况的检查 2.4.1 蓄电池电解液液面高度的检查 （1）玻璃管测量法 玻璃管测量法如图2-15所示。将玻璃管伸入单格电池中，并与防护板接触。用姆指堵住管的上端口，然后提出液面( 不要离开加液孔上方)，测出管内液体高度，该高度即为高出极板的液面高度，要求液面高出隔板上沿10 mm～15mm。

图2-15 电解液液面高度的检查 （2）液面高度指示线法 对于塑料壳体的蓄电池，可以直接通过外壳上的液面线检查，电解液液面应保持在高、低水平线之间。 （3）加液孔观察判断法 部分进口小汽车在电解液加液孔内侧的标准液面位置处开有方视孔，液面在方孔下面为液面过低；正好与方孔平齐为正好；液面满过方孔为过高。 当电解液液面偏低时，应补充蒸馏水。除非确知液面降低是由电解液溅出或渗漏所致，否则不允许补充硫酸溶液。 这是因为电解液液面正常降低是电解液中的蒸馏水电解和蒸发所致。要特别注意不能加冷开水、自来水、河水及其它含杂质的水，这样会造成蓄电池自放电的故障。 2.4.2 蓄电池端电压的检查 （1）用高率放电计测量单格蓄电池的端电压 如图2-16为高率放电计的外形图。测量步骤为： 1)放电叉的两触针紧压在蓄电池单格的正负极上； 2）测量5秒，观察放电计的电压，记录电压值。 3）分别测得6个单格的电压，各单格电压应在1.5伏以上，且能维持5秒。 如果各单格的电压低于1.5伏，但是5秒内能稳定则为放电过多，应及时进行充电；如果单格电压低于1.5伏，且5秒内电压迅速下降，则表示有故障；某单格无电压指示，说明内部有短路、断路或严重硫化故障。 （2）利用专用测试仪测量端电压 1）奥迪轿车使用蓄电池测量仪检查蓄电池的放电程度。该测量仪实际上是大功率、大量程高率放电计，如图2-16。 图2-16 高率放电计

用12V高率放电计或蓄电池测试仪测量蓄电池的端电压，测量时将两个叉尖紧压在单格电池的正负极柱上，并保持3s～5s。对于12V蓄电池，若电压稳定，保持在9.6V以上，说明蓄电池性能良好，但存电不足；若稳定在10.6 V～11.6V， 说明存电较足；若电压迅速下降，则表示有故障。 2）对于切诺基吉普车，检查蓄电池的放电程度可使用两种方法：测电解液密度换算放电程度法和大负荷放电测试端电压法。 （3）大负荷放电测试端电压法 使用SVAT-40型测量仪进行测试。方法如下：将电阻旋钮旋至OFF档，选择器旋钮旋至AMP档，顺时针方向旋转负载旋钮，直至仪表显示所需的电流值，保持15s，旋转选择器旋钮至VOLTS档，观察电压数值。若电解液我温度在21摄氏度以上，电压大于9.6V，说明蓄电池良好；若电压低于9.6V，说明蓄电池亏电或存在故障。 2.4.3 蓄电池电解液密度的测量 用密度计测量电解液密度的步骤： ①打开蓄电池的加液盖。 ②把密度计下端的橡皮管伸入单格电池的加液口内。如图2-19所示。 ③用手将橡皮球捏一下，再慢慢放开，电解液就会吸入玻璃管内。 ④注意吸入电解液时不要过多或过少，以把密度计的浮子浮起而不会顶住为宜。 ⑤使管内的浮子浮在玻璃管中央，读密度计的读数。测量的密度值应用标准温度（25℃）予以校准。 ⑥将所测得的密度值与上次充电终了的电解液密度值进行对比，根据密度下降的程度来判断蓄电池的放电程度。 注意：对于刚进行过强电流放电和刚加过蒸馏水后的蓄电池，不宜进行电解液密度测量。 2.4.4 放电程度的检查方法 电解液密相对密度与放电程度的关系是：密度每下降0.Olg/cm，相当于蓄电池放电6%，当判定蓄电池在夏季放电超过50%，冬季放电超过25%时，不宜再使用，应及时进行充电，则会使蓄电池早期损坏。 3 图2-19 电解液密相对密度的检测 1）用密度计测量电解液密度来估算放电程度

测量的密度值应用标准温度（25℃）予以校准。 2）用高率放电计测量单格蓄电池的电压来判定放电程度 高率放电计是一种汽车起动时蓄电池在短时间内向起动机提供大电流的检测仪器。它由一只3V电压表和一个分流电阻组成，测量时，实际上是模拟使用起动机时，蓄电池所能维持的端电压，以此来判断蓄电池的存电情况。 第五节 充电设备 常用的充电设备是可控硅充电机。结构如图2-20。 1. 主要性能指标 1）输出电流在0-20安培范围内连续可调； 2）输入电压在150-250V范围内均可； 3）电压自动控制有6V、12V、24V、36V、48V、60V六档。 2.使用方法 1）交流输入用三根铜导线分别对应连接220V交流电源及搭铁； 2）将被充电蓄电池连接成电池组，然后将电池组的正负极对应接在充电机的正负极柱上； 3）使用自动控制方式时，若要对一只12V电池充电，按下12V按键；若为两只12V电池串联，则按下24V按键，依次类推； 4）若不使用自动控制，则不按自动控制键。 3．充电过程 1）电路连接完毕后，采用自动控制方式时，按下相应键前，先将电流调节旋钮逆时针旋至极限位置（充电电流为零）。扳动电源开关后，再旋动电流调节旋钮，输出电流表指示出充电电流的大小，充电指示灯亮。蓄电池充足电后，充电机自动停止充电，并发出警报声； 2）若不选择自动控制方式，蓄电池充满电时，需由操作人员根据电池特征判断是否关机； 3）若电路或充电机自身发生故障，故障警报灯亮，同时发出警报声。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.6 交流放电机的结构、工作原理及工作特性 掌握交流发电机的基本结构及主要部件的功能； 目 的 要 求 理解交流发电机的工作原理； 了解交流发电机的工作特性和型号； 重点、难点 交流发电机的基本结构及主要部件的功能； 第六节：交流放电机的结构、工作原理及工作特性 大约用时 组 织 教 学 三相同步交流发电机交流发电机的结构整流器放电原理交流发电机的工作原理 整流原理空载特性交流发电机的工作特性输出特性外特性国产发电机的型号 课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课学习练蓄电池的维护，蓄电池技术状况的检查和充电设备。本次课程将讲交流发电机的基本结构及主要部件的功能以及交流发电机的工作原理。 二、导入新课 发电机是汽车电系的主要电源，由汽车发动机驱动。它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。目前，国内外汽车上广泛使用的是硅二极管交流发电机（简称硅整流发电机）。 三、明确本次授课的目的与要求 掌握交流发电机的基本结构及主要部件的功能；理解交流发电机的工作原理。 第六节 交流发电机的结构、工作原理及工作特性 发电机是汽车电系的主要电源，由汽车发动机驱动。它在正常工作时，对除起动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。 * 2.6.1 交流发电机的结构 国内外生产的硅整流发电机结构基本相同，多是由一台三相同步交流发电机和一套六只硅二极管组成的整流器所组成。图2-22所示为国产JF132型硅整流发电机的分解图，交流发电机由转子总成、定子总成、皮带轮、风扇、前后端盖、电刷及整流器等部件组成。 图2-22 JF132型硅整流发电机组件 1、三相同步交流发电机 （1）转子 图2-23 转子总成 转子总成的作用是产生旋转磁场。它由转子轴、激磁绕组、两块爪形磁极、滑环等组成。如图2-23所示。 在转子轴上压装有两爪极，每块爪极上各具有数目相同的鸟嘴形磁极，其空腔内装有导磁用的铁芯，称为磁轭。其上装有激磁绕组，激磁绕组的二根引出线分别焊在与轴绝缘的两个滑环上，滑环与装在后端盖内的两个电刷相接触。当电刷与直流电源相接时，便有电流流过激磁绕组，从而产生磁场，使一块爪极被磁化为N极，另一块为S极，形成了相互交错的6对磁极。 （2）定子 定子总成的作用是产生三相交流电动势，它由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯由相互绝缘的内圆带嵌线槽的圆环状硅钢片叠成，定子铁芯槽内嵌入三相对称绕组。三相绕

组的接法有星形、三角形两种方式，现在一般采用星形连接。 （3）传动带轮 带轮是利用皮带将发动机的转矩传给发电机的转子，通常用铝合金制成，分单槽和双槽两种，利用风扇的半圆键装在风扇外侧的转轴上，再用弹簧垫和螺母紧固。 （4）风扇 风扇在发电机工作时，强制通风冷却发电机的内部，一般是用1.5mm的钢板冲制或用铝合金压铸而成，并用半圆键装在前端盖外侧的转轴上。 (5)前后端盖 端盖的作用是支承转子总成并封闭内部构造。它由铝合金制成，铝合金为非导磁性材料，可以减小漏磁，并且轻便、散热性好。在后端盖内装有整流器。 (6)电刷与电刷架 两只电刷装在电刷的孔内，借弹簧的压力与滑环保持接触。目前，国产硅整流发电机的电刷有两种结构，如图2-25所示：一种电刷的更换在发电机外部进行，称为外装式；另一种电刷的更换在电机内部进行，称内装式。两个电刷中的一个与外壳绝缘称为绝缘电刷，其引线接到发电机后盖外部的接线柱上，成为发电机的磁场（F）接线柱。另一个电刷是搭铁的，称为搭铁电刷。根据激磁绕组搭铁位置的不同，发电机有内搭铁和外搭铁两种类型。内搭铁式交流发电机，其磁场绕组一端引线用镙钉固定在发电机后端盖上（标记“-”或“搭铁”）直接搭铁；外搭铁式交流发电机搭铁引线与机壳绝缘，通过所配的调节器而搭铁。 图2-25 电刷与电刷架 2、整流器 整流器的作用是把三相同步发电机产生的三相交流电变成直流电输出，以满足汽车电系的要求。它一般由散热板和六只汽车用硅二极管接成的三相桥式整流电路所组成。 1）正极管 正极管子中心引线为二极管的正极，外壳为负极，在管壳底上一般标有红字标记。在负极搭铁的硅整流发电机中，三个正极管的外壳压装在散热板的三个孔中，这三只正极管子的外壳和散热板一起成为发电机的正极，由固定散热板的螺栓（此螺栓与后端盖绝缘）通至机壳外，作为发电机的火线接线柱“B”（“＋”、“A”或“电枢”接线柱）。 2）负极管 负极管子中心引线为二极管的负极，外壳为正极，管壳底上一般有黑字标记。三个负极管子的外壳压装在后端盖的三个孔中，它们的三个外壳和发电机的外壳一起成为负极，如图2-26为硅二极管的安装示意图。 CA1091型汽车用硅整流发电机（属外搭铁发电机）把整流器单独装在后端盖外。上海桑塔纳轿车用JFZ1813Z型硅整流发电机整流器也安装在后端盖外侧，只要打开塑料防尖罩，即可取出，不需将硅整流发电机解体，维修较方便。 图 2-26为硅二极管的安装示意图

八管交流发电机：加装2只中性点二极管（用以提高交流发电机的输出功率），利用中性点电压来增加交流发电机的输出电流（增加10%）。 九管交流发电机：增装三支激磁二极管，作用：在交流发电机建立电压后，向磁场绕组提供磁场电流；控制充电指示灯。如：捷达、高尔夫、神龙、富康、依维克、小解放。 十一管交流发电机：增加3只激磁二极管、2只中性点二极管。如：Santana、AUDI、丰田皇冠。 2.6.2 交流发电机的工作原理 1发电原理 发电机三相定子绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中，彼此相差120°电角度。当激磁绕组接通直流电时即被激磁，一块爪极形成N极，另一块爪极形成S极，两块爪极相互交错形成6对磁极。转子旋转时，激磁绕组所产生的磁场也随之旋转，形成旋转磁场，它与固定不动的定子绕组之间产生三个频率相同、幅值相等、相位互差120°电角度的正弦电动势。 2 整流原理 图2-30 三相桥式整流电路和电压波形 硅整流器是利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。在硅整流发电机中，六只硅二极管连接成三相桥式全波整流电器，如图2-30所示。图中三个正管子D1、D3和D5的负极连接在一起，正极分别接在发电机的三相绕组的首端。另外，三个负极管子D2、D4和D6的正极连接在一起，负极分别接在三相绕组的首端。根据导通原则，连接在一起的几个二极管子中，正极电位最高的二极管总是优先导通，即在某一时间内，只有正极电位最高或负极电位最低的管子才能导通。依据这一原则，可以从图2-30中的电压波形来分析整流过程。 在t＝0时UA＝0，UC为正值，UB为负值，D1、D3和D5负极电位相同，而A、B、C三点中C电位最高，D5优先导通，使三个正极管子负极的电位等于C点电位，这时D1、D3因承受反向电压而截止。而D2、D4和D6的正极电位相同，A、B、C三点中B点电位最低，D4优先导通，使三个负极管子的正极电位等于B点电位，这时D2和D6承受反向电压而截止。这样，C、B两点之间的线电压的瞬时值加在负载RL上。 在t1～t2时间内，A相电位最高，B相电位最低，D1和D4导通，其余4只二极管截止，A、B两点之间线电压加在负载RL上。 在t2～t3时间内，D1和D6导通，其余4管截止…… 依此类推，循环反复，六只二极管轮流导通，在负载RL两端得到一个较平稳的脉动直流电压。 在硅整流发电机中，转子的爪极有一定的剩磁，当转子以一定的转速旋转时， 在三相绕组中产生感应电动势，经整流器整流后通过电刷和滑环加到激磁绕组上，激磁绕组有

电流通过，使磁场加强，三相绕组中的感应电动势进下提高，促使磁场进一步增强，如此反复，使硅整流发电机电动势逐渐升高。上述过程存在的问题是，当加在硅二极管上的正向电压小于其死区电压时（约0.6V左右），二极管处于截止状态不导通，由于发电机剩磁较弱，所以发电机在低速运转时，不能建立电压，而只有在较高转速时（n＞1200／min），发电机的电压才能很快上升，完成自励过程。 为了克服硅整流发电机在低速时，不能建立电压的缺点，在发电机转速较低、发电机的端电压低于蓄电池端电压时，由蓄电池向发电机供给激磁电流（即他励），使发电机在较强的磁场下很快地建立起电压。 因此，发电机是与蓄电池并联供电的，开始时，由蓄电池供给激磁电流，当发电机电压达到蓄电池电压时转为自励，即由发电机自身供给激磁电流。 2.6.3交流发电机的工作特性 交流发动机的工作特性的含义：指发电机经整流后输出的直流电压、电流和转速之间的关系。 交流发动机的工作特性的内容：输出特性、空载特性、外特性。 1、空载特性 发电机空载运行时，发电机端电压和转速之间的关系。如图2-31 a）图所示。 从空载特性可以看出：发电机低速充电性能的好坏；发电机的输出电压随着发电机转速的变化情况（转速升，电压升）。 图2-31 a）空载特性曲线 图2-31 c） 外特性曲线 2、输出特性 当发电机输出电压一定时，发电机输出电流随转速变化的规律称为发电机的输出特性。对于12V系列的发电机，规定输出电压为14V；对于24V系列的发电机，规定输出电压为28V。如图2-31 b）图所示。 n1为发电机空载时，输出电压达到额定电压的转速，称为空载转速，n2为发电机达到额定功率时的转速，称为满载转速。n1常用来作为选择发电机与发电机传动比的主要依据。 从曲线可以看出，当转速达到一定值后，发电机的输出电流几乎不再增加，具有限制输出电流的能力。这是由于硅整流发电机的定子绕阻具有一定的阻抗，当转速升高时，尽管定子绕组中的感应电动势增加，但此定子绕组的阻抗也随转速的升高而增加，同时，定子绕组电流增加时，由于电枢反应的增强会使感应电动势下降，所以当发电机转速达到一定值时，发电机的输出电流几乎不变。故交流发电机上无限流器。

图2-31 b） 输出特性曲线 3、外特性 （1）外特性：发电机转速一定时，发电机端电压与输出电流之间的关系。 （2）交流发电机的性能（从外特性曲线上可看出）： ①转速变化时，发电机端电压有较大的变化。 ②转速恒定时，由于输出电流的变化对端电压有很大影响（必须配电压调节器使输出电流稳定）。在汽车上，发电机是由发动机通过风扇皮带驱动旋转的，由于发动机工作时转速有很宽的范围内变化，而使发电机的转速也随之在较大范围内变化，而汽车用设备工作电压是恒定的（一般为6V或12V），因此，要求发电机工作时，输出电压应保持恒定。以使用电设备正常工作。所以，汽车上使用的硅整流发电机必须配用电压调节器，在发电机转速变化时，能保持发电机输出电压恒定。 ③发电机高速运转，发电机突然失去负载，端电压会急剧升高—可能导致电子元器件被击穿。 2.6.4 国产发电机的型号 根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，国产汽车交流发电机型号组成如下： JF 产品代号 □ 电压等级 □ 电流等级 □□ 设计序号 □ 变型代号 1.产品代号 产品代号用字母表示，例：JF——普通交流发电机、JFZ——整体式（调节器内置）交流发电机、JFB——带泵的交流发电机、JFW——无刷交流发电机。 2.电压等级代号和电流等级代号 电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，例：1表示12V系统，2表示24V系统，6表示6V系统；电流等级代号也用一位阿拉伯数字表示，其含义如表2-9所示。 表2-9 电流等级代号 3.设计序号 设计序号用1～2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序。 4.变型代号 交流发电机以调整臂位置作为变型代号，从驱动端看，调整臂在左边用Ｚ表示，调整臂在右端用Ｙ表示，调整臂在中间不加标记。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.7电压调节器的基本工作原理和种类 掌握电压调节器的基本工作原理和种类； 电压调节器的基本工作原理 大约用时 §2.7电压调节器的基本工作原理和种类 组 织 教 学 电压调节器的功用电压调节原理结构特点电磁振动式电压调节器 工作过程晶体管调节器集成电路电压调节器电压调节器的型号课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课讲了交流发电机的基本结构及主要部件的功能，了解了交流发电机的工作特性和型号。 二、导入新课 交流发电机在汽车上是按固定的传动比由发动机驱动旋转的，其转速n 随发动机转速变化而在很大范围内变化。根据电磁感应原理，交流发电机发出的电压，随发电机转速和负载（输出电流）而变化。交流发电机具有自我限制输出电流的能力，故不需要电流限制器。但交流发电机的输出电压会随着发电机转数的变化而变化，所以需要配套电压调节器。 三、明确本次授课的目的与要求 掌握电压调节器的基本工作原理和种类。 第七节 电压调节器的基本工作原理和种类 2.7.1 电压调节器的功用 交流发电机在汽车上是按固定的传动比由发动机驱动旋转的，其转速n 随发动机转速变化而在很大范围内变化。根据电磁感应原理，交流发电机发出的电压，随发电机转速和负载（输出电流）而变化。交流发电机具有自我限制输出电流的能力，故不需要电流限制器。但交流发电机的输出电压会随着发电机转数的变化而变化，所以需要配套电压调节器。电压调节器的作用是自动调节发电机在不同转速时的输出电压，并控制在规定的范围内。 2.7.2 电压调节原理 根据电磁感应原理，发电机的感应电动势为EΦ=C1nΦ,即感应电动势EΦ与发电机转速n 和磁通Φ成正比，发电机转速n 随发动机转速变化而在很大范围内变化。如果要在转速 n 变化时维持发电机电压恒定，就必须相应的改变磁极磁通Φ。因为磁极磁通Φ取决于磁场电流的大小，所以在发电机转速变化时，只要自动调节磁场电流，就能使发电机电压保持恒定。电压调节器就是通过自动调节磁场电流使磁极磁通改变这一原理来调节发电机电压的。电磁振动式电压调节器调节磁场电流的方法是通过触点开闭，使磁场电路的电阻改变来调节磁场电流；电子式电压调节器调节磁场电流的方法是利用功率管的开关特性，使磁场电流接通与切断来调节磁场电流。 2.7.3 电磁振动式电压调节器 电磁振动式调节器是以电磁线圈为敏感元件，利用发电机不同转速时的电压变化，使触点间歇接通，来控制流过发电机激磁绕组的激磁电流，从而达到自动稳定发电机电压的目的。 电磁振动式电压调节器的工作原理，如图2-34所示，当发电机电压低时，线圈电流小，铁心吸力小，克服不了拉簧拉力，触点闭合，激磁电流通过触点，电流较大，使电压上升。 当发电机电压升高到一定值时，线圈电流增大，铁心吸力增大，克服了拉簧拉力，使触点打开，激磁电流通过电阻，电流减小，磁场减弱，电压降低。发电机电压下降后，电磁铁吸力减弱，触点又在拉簧的作用下闭合，激磁电流又增大，使电压上升。这样，通过不断的接通、断开触点使发电机的电压维持在一个稳定值。 电磁振动式调节器由于有触点、弹簧等机械装置，触点开闭过程中存在着机械惯性和电磁惯性，触点振动频率低，当发电机在高速满载突然失去负载时，有可能由于触点不能迅速动作，导致发电机产生过电压，损坏晶体管电器设备。触点式调节器工作时，触点不断振动产生电火花，触点易烧蚀，使用寿命缩短，还会造成对无线电的干扰。同时，由于汽车行驶时，有时会发生剧烈震动，震动的频率中可能有与触点固有振动频率重合的成份，

从而引起共振，使调节器失控。 图2-34 电磁振动式电压调节器的工作原理 综上所述，传统的触点式调节器已不能满足现代汽车发展的需要，它已基本被电子调节器取代。 图2-35 FT61型调节器电路 FT61型调节器的电路如图2-35。 2.7.4 晶体管调节器 （1）触点式电压调节器的缺点 触点式调节器在触点开闭过程中存在着机械惯性和电磁惯性,触点振动频率较低,当发电机高速满载突然失去负载时,有可能因触点动作迟缓而导致发电机产生过电压,损坏晶体管元件。此外,触点分开时, 磁场电流的迅速下降使触点间产生火花,使触点氧化、烧蚀, 使用寿命缩短, 还会造成无线电干扰。这种调节器结构复杂,体积和质量大,维修、保养、调整不便。 （2）电子式电压调节器的优点 晶体管调节器以稳压管作为电压感受元件,控制晶体三极管的通断来调节励磁电流,使发电机电压保持稳定。这种调节器没有触点, 使用过程中无须保养和维护, 结构简单、体积小、质量轻,目前已经逐步取代触点式调节器。 （3）电子电压调节器的作用及实质 控制发电机磁场电流的大小（电路通或断），从而使发电机输出电压稳定。 （4）调压原理 发电机电压低时，O点电压低，稳压管断，放大器给三极管高信号，三极管通，向发电机磁场充电，发电机输出电压升高； 发电机电压高时，O点电压高，稳压管通，放大器给三极管低信号，三极管断，不向发电机磁场充电，发电机输出电压下降；如此反复，使发电机输出电压稳定。 （5）电压调节器的对外关系 电子电压调节器的对外接线：+柱、-柱、F柱（磁场柱），但连接方法不同 ①内搭铁式发电机：

“+柱”接点火开关；“-柱”搭铁；“F柱”（磁场柱）接发电机“F” ②外搭铁式发电机 “+柱”接点火开关及发电机“F”；“-柱”搭铁；“F柱”（磁场柱）接发电机“F” 2.7.5 集成电路调节器 随着电路调节器实例的发展和集成电路的出现，现代汽车上已在使用以混合集成电路技术为基础的集成电路调节器，这种调节器和晶体管调节器一样，都是利用晶体管的开并特性组成开关电路，接通或断开硅整流发电机的激磁电路，以达到自动调节发电机输出电压的目的。 集成电路（IC）调节器的结构和工作原理与晶体管电压调节器基本相同，不同之处是电路中所有的元件都同时制作在同一块半导体基片上，形成一个独立的、相互不可分割的电子电路即集成电路。用集成电路做成的电压调节器由于体积小，可以组装在发电机内部和发电机组成一个整体，简化了充电系统的电路。 1、集成电路电压调节器的特点 集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外 , 还有以下特点： (1)体积小、质量轻, 因此可以直接装在发电机内部或壳体上成为整体式交流发电机的一个零件,这样可以省去调节器和发电机之间的导线,减小了线路损失,减少了线路故障,使调节器的精度可达±0.3V,工作更为可靠。 (2)耐高温性能好,可在130℃高温下正常工作。 (3)更加耐振,使用寿命长。 目前轿车上已大量采用集成电路调节器。 2、集成电路电压调节器的结构与类型 电压调节器有两种类型：蓄电池感应型和发电机感应型。 （1）蓄电池感应型 这一类型的IC 调节器通过端子S( 蓄电池检测端子)来检测蓄电池的电压,并把输出电压调节到规定值。加在分压器R1、R2上的电压为蓄电池端电压，由于通过检测点P加到稳压管上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以该线路称为蓄电池电压检测法。 （2）发电机感应型 这一类型的IC 调节器通过检测发电机的内部电压来把输出电压调节到规定值。加在偠压器R1、R2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=ULR2/(R1+R2)=UBR2/(R1+R2) 由于检测点P加到稳压管VS1两端的反向电压与发电机的端电压UB成正比，所以该线路称为发电机电压检测法。 2.7.6交流发电机调节器的型号 根据中华人民共和国汽车行业标准QC/T73-1993《汽车电器设备产品型号编制方法》的规定，汽车交流发电机调节器型号组成如下： QD 产品代号 □ 电压等级 □ 结构型式 □□ 设计序号 □ 变型代号 其中产品代号用字母表示，例：FT——发电机调节器、FTD——电子式发电机调节器；电压等级代号用一位阿拉伯数字表示，例：1表示12V系统，2表示24V系统，6表示6V系统；结构型式代号也用一位阿拉伯数字表示。4表示晶体管式，5表示集成电路式；设计序号用1～2位阿拉伯数字表示，表示产品设计的先后顺序；变型代号以汉语拼音大写字母A、B、C…等顺序表示，但不能用O和I。

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编号：08

课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.8电源系统电路 会进行电源系统电路的连接； 重点、难点 电源系统电路的连接 大约用时 §2.8电源系统电路 组 织 教 学 充电指示灯控制电路几种车型电源系电路 磁场继电器控制电路课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 教材，教案 作业布置 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课讲了交流发电机调节器的基本种类及工作原理，了解了交流发电机调节器的型号。 二、导入新课 电源系统主要组成：蓄电池、发电机、调节器、电流表、放电警告灯等。其中控制放电警告灯的方法有三种： 利用发电机中性点电压，通过继电器或电子控制器控制；利用发电机输出端电压，通过电子控制器控制；利用九管发电机D+进行控制。 三、明确本次授课的目的与要求 会进行电源系统电路的连接。 四、讲解本次授课的具体内容 电源系统主要组成：蓄电池、发电机、调节器、电流表、放电警告灯等。其中控制放电警告灯的方法有三种： 利用发电机中性点电压，通过继电器或电子控制器控制；利用发电机输出端电压，通过电子控制器控制；利用九管发电机D+进行控制。 集成电路整体式发电机接线端子及含义 端子缩写 含义 B+(或+B、BATT) 发电机输出端子,用一根粗导线连接至蓄电池正极或起动机上 IG L S( 或 R) E 通过线束连接至点火开关,在有的发电机上无此端子 放电警告灯连接端子,通过线束接放电警告灯或放电指示继电器 调节器的电压检测端子,通过导线直接连接蓄电池的正极 为发电机和调节器的搭铁端子 2.8.1充电指示灯控制电路 1）利用中性点电压控制充电指示灯 交流发电机定子绕组采用星形接法时有一中性点,该点的直流平均电压与发电机直流输出电压同步变化,且其值为发电机直流输出电压的一半。所以，采用星形接法的六管或八管交流发电机，多利用中性点电压通过继电器或电路控制充电指示灯。现以日本丰田汽车发电机调节器工作原理为例，其电路如图2-73。 该调节器由两部分组成，即除了双级式电压调节器外，还有一个充电指示灯继电器，它们合装为一总成，构成有充电指示灯控制功能的调节器，它的工作原理是：发动机起动时，闭合点火开关，电流从蓄电池“＋”→点火开关→充电指示灯→充电指示继电器触点K1→搭铁→蓄电池“－”，此时充电指示灯亮，表明蓄电池处于放电状态。同时，电流从蓄电池“＋”→点火开关→熔断器→电压调节器低速触点K3→激磁绕组→搭铁→蓄电池“－”构成回路，硅整流发电机进行他励。随着发动机转速不断升高，硅整流发电机从他励变自励发电时，在中性点电压的作用下，电流从发电机“＋”→充电指示灯继电器线圈4→搭

铁→发电机“－“，此时，线圈4产生的电磁力增强使触点K1打开，K2闭合。K1打开，充电指示灯熄灭，表示蓄电池充电开始。K2闭合，使电压调节器电磁线圈3直接承受发电机的输出电压，使调节器进入正常的调压工作。 2）利用三个磁场二极管控制充电指示灯 其原理图如图2-31所示。发电机的磁场电流由三个磁场二极管和三个负极二极管组成的三相桥式电路整流后的直流电压供给。 接通点火开关，电流从蓄电池“+”极→点火开关S→充电指示灯→调节器火线接线柱“+”→磁场接线柱“F”→发电机激磁绕组→搭铁→蓄电池“-”极，构成回路。充电指示灯亮，表示不充电。 当发动机起动后，充电指示灯受蓄电池电压和激磁二极管输出端的电压“D+”的差值所控制。随发电机转速的升高，D+处电压升高，充电指示灯两端的电位差减小，灯就会自动变暗，直至熄灭。此后“B+”与“D+”等电位（都高于蓄电池电动势）充电指示灯一直熄灭，表示发电机对蓄电池充电。 3）利用三线绕组的一组火线控制放电警告灯 2.8.2几种车型电源系电路 1）CA1091汽车电源系电路 如图2-76所示。 放电警告灯电路为：蓄电池“+”极→起动机电源接线柱→ 3OA 熔断丝盒→电流表→点火开关→放电警告灯→组合继电器 L 接线柱→常闭触点K2→搭铁→蓄电池“-”极。 发电机磁场绕组电路为：蓄电池“+”极→起动机2 电源接线柱→30A 熔断器→电流表→点火开关→5A 熔断器→发电机 F2 接线柱→磁场绕组→发电机F1接线柱→调节器 F接线柱→搭铁→蓄电池“-” 极(F1与F2 两接线柱上的导线可以互换 ) 。 2）天津夏利轿车电源系统电路 图2-45所示为天津夏利轿车电源系电路图，该系统中发电机为整体式交流发电机，调节器为内装式外搭铁型。该调节器有6个接线端子F、P、E三个端子用螺钉直接和发电机连接，B端用螺母固定在发电机的输出端子“B”上，IG、L两个端子同导线引到调节器的外部接线插座上。 图2-45 夏利轿车电源系电路

1）磁场电流控制电路：VT1是大功率三极管，和磁场绕组串联，调节器的“IG”端经点火开关接至蓄电池，用于检测蓄电池和发电机电压，控制三极管VT1的导通与截止，从而控制磁场电路通断，使发电机输出电压得到控制。 2）充电指示灯电路：充电指示灯串接在VT2集电极上，VT2导通充电指示灯亮，VT2截止充电指示灯熄灭。在集成片IC中有控制VT2导通和截止的电路，控制信号由p点提供，p点提供的是发电机单相电压的交流信号，其信号幅值大小可反映发电机输出电压高低。当发电机输出电压低于蓄电池电压时，IC中控制电路使VT2导通，充电指示灯亮，当发电机输出电压高于蓄电池电压时，IC中控制电路使VT2截止，充电指示熄灭。 当点火开关接通，发电机未转动，蓄电池电压经点火开关加到发电机“IG”端和调节器的“IG”端，调节器的电源就被接通，调节器电源电路为：蓄电池正极→点火开关“B”端子→点火开关触点→点火开关“IG”端子→连接器“IG”端子→IC调节器内部电路→搭铁端子“E”→蓄电池负极。 单片集成电路检测出这个电压，使VT1导通，于是磁场电路接通：磁场电路为：蓄电池正极→点火开关电源端子“B”→发电机输出端子“B”→磁场绕组→调节器磁场端子“F”→调节器功率管VT1 →调节器搭铁端子“E”→蓄电池负极。 此时，交流发电机未运转不发电，P端电压为零，单片集成电路检测出该电压使VT2导通，于是充电指示灯亮，指示蓄电池放电，其电路为：蓄电池正极→点火开关“B”端子→点火开关触点→点火开关“IG”端子→充电指示灯→发电机线束连接器“L”端子→IC调节器功率管 VT2→搭铁端子“E”→蓄电池负极。 3）桑塔纳2000电源系统电路 桑塔纳2000系列轿车电源系统线路如图2-78所示。 图2-78 桑塔纳2000电源系统电路 交流发电机的3只正极管与3只负极管组成一个三相桥式全波整流电路。其输出端“ B+”用红色导线与起动机“30”端子连接；3只磁场二极管与3只负极管也组成一个三相桥式全波整流电路，称为磁场电流整流电路。其输出端“D＋”用蓝色导线经蓄电池旁

边的单端子连接器T1后与中央线路板D插座的D4端子连接，再经中央线路板内部线路与A插座的A16端子相连。点火开关“30”端子用红色导线经中央线路板上的单端子插座 P与蓄电池正极连接，点火开关“15”端子用黑色导线与仪表盘左下方14端子与黑色插座的14端子连接（图中未画出），经仪表盘印刷电路上的电阻R1、R2和充电指示灯（R2和充电指示灯串联后再与R1并联）和二极管接回到14端子黑色插座12端子，再用蓝色导线与中央线路板A插座的A16端子连接。 由桑塔纳轿车电路图可见，充电指示灯及发电机磁场绕组线路为：蓄电池正极端子→中央线路板单端子插座P端子→中央线路板内部线路→中央线路板单端子插座 P端子→点火开关“30”端子→点火开关→点火开关“15”端子→组合仪表盘下方14端子连接器的“14”端子→电阻R2和充电指示灯→二极管→中央线路板A16端子→中央线路板内部线路→中央线路板D4端子→单端子连接器T1（蓄电池旁边）→交流发电机“ D＋”端子→发电机的磁场统组→电子调节器功率管→搭铁→蓄电池负极。 2.8.3磁场继电器控制电路 在汽油发动机中，通常是利用点火开关对交流发电机的激磁电路和电压调节器的电磁线圈电路进行控制，停车时关掉点火开关即可切断上述两个电路，防止蓄电池向其放电。但在柴油发动机中，上述两个电路是由电源开关控制的，由于驾驶员的疏忽，常常发生忘记关掉电源开关，从而造成蓄电池长期通过发电机的激磁绕组和电压调节器的电磁线圈放电，使其有烧坏的危险。为了防止这一情况的发生，在柴油发动机上都设置磁场绕组保护电路。 其中，继电器控制电路是在柴油发动机所装用的调节器中除了电压调节器外，又多装了一组磁场继电器。它与双级触点式调节器合装为一总成，仍然称为调节器。国产带磁场控制功能的调节器有FT61A、FT70A、FT62型等几种，其构造和工作原理基本相同，下面以FT61A型调节器为例作简要说明。 FT61A型调节器的内部电路如图2-81所示。磁场继电器有两个线圈，Q1是起动线圈，承受蓄电池电压，Q2是维持线圈，承受发电机中点的电压，它们的一端都在内部搭铁，起动线圈Q1的另一端形成“按钮”接柱2，维持线圈Q2的另一端形成“中点”接柱3。磁场继电器的静触点形成“电池”接柱，触点K3串联在发电机的激磁电路中，K3为常开，只有该触点闭合，发电机的激磁电路和电压调节器的电磁线圈电路才能接通。该调节器总成对外有四个接线柱，即电池、按钮、中点和磁场接柱，它必须与具有中性点接线柱的交流发电机配套使用。图中R1是调节电阻、R2是加速电阻、R3是温度补偿电阻，Q3是电压调节器电磁线圈。

图2-81 FT61A型调节器内部电路 FT61A型调节器工作过程分析如下： （1）发动机起动时，接通电源K，按下起动按钮A，蓄电池电流经起动按钮接柱2流入磁场继电器的起动线圈Q1。Q1产生电磁吸力使触点K3闭合，接通了激磁电路，电压调节器电磁线圈的电路。激磁电路为，蓄电池正极→电源开关K→磁场继电器“电池”接线柱1→磁场继电器触点K3→磁轭→电压调节器磁轭→调节器常闭触点K1→“磁场”接线柱4→熔断器→激磁绕组→搭铁→蓄电池负极。电压调节器磁化线圈电路为：蓄电池正极→电源K→磁场继电器“电池”接线柱1→磁场继电器触点→磁轭→加速电阻R2→电压调节器电磁线圈→温度裣电阻R3→搭铁→蓄电池负极。 （2）发动机起动后，发电机及其中性点N处的电压升高，从中性点引出的电流通过“N”接线柱流入磁场继电器的维持线圈Q2，产生了与起动线圈Q1方向一致的电磁吸力，使触点闭合更牢。 （3）发动机起动后松开起动按钮，起动线圈Q1的电流被切断，维持线圈Q2仍由交流发电机中性点供电，触点仍保持闭合，交流发电机的端电压随转速的升高而上升，由他励转入自励发电的正常状态，发电机的激磁电路和调节器磁化线圈电路仍正常工作。 （4）发动机转速继续升高，交流发电机端电压达到调压值时，由调节器进行正常的电压调节，调压过程不断重复。发动机转为怠速至停止运转时，交流发电机中性点处电压下降至零，磁场继电器维持线圈中无电流通过，触点在弹簧的作用下自动断开，蓄电池与发电机激磁线圈电路被切断，避免了蓄电池向激磁绕组倒流放电。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.9交流发电机和调节器的正确使用与故障诊断基本方法 学会正确使用交流发电机和调节器 目 的 要 求 重点、难点 正确使用交流发电机和调节器 §2.9 交流发电机和调节器的正确使用与故障诊断基本方法 组 织 教 学 大约用时 交流发电机的正确使用 调节器的正确使用电源系故障诊断的基本方法课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课讲了电源系统电路的种类及工作原理，了解了充电警告灯的控制方法：利用发电机中性点电压，通过继电器或电子控制器控制；利用发电机输出端电压，通过电子控制器控制；利用九管发电机D+进行控制。 二、导入新课 交流发电机和节器在使用过程中，应按照注意事项进行使用，否则会损坏发电机和调节器的元器件，造成发电机和调节器使用寿命的缩短。 三、明确本次授课的目的与要求 学会正确使用交流发电机和调节器。 四、讲解本次授课的具体内容 （1）交流发电机的使用 思考： （1）交流发电机正极搭铁有何后果？ （2）如何判断发电机是否发电？ （3）一只二极管短路的现象与后果各是什么？ （4）发动机熄火，点火开关ON位不拔下，有何后果？ （5）发电机正常发电时，蓄电池电缆线突然脱开，有何后果？ 交流发电机结构简单，维护方便，在使用和维护中应特别注意以下几点： 1）JF系列的交流发电机为负极搭铁，蓄电池搭铁极性必须与此相同。否则，蓄电池将通过硅二极管放电，使硅二极管立即烧坏。 2）发电机运转时，不要用试火花的方法检查发电机是否发电，否则容易损坏二极管。 3）发电机不发电或充电电流很小时，应及时找出故障加以排除，不应再长期继续运转。因为如果有一个二极管短路，发电机就不能发电，继续运转就会引起其他二极管或定子绕组被烧坏。 4）整流器的六只硅二极管与定子绕组相连接时，绝对禁止用兆欧表或220V交流电源检查发电机的绝缘情况，否则将使二极管击穿而损坏。 5）发动机停熄时，应将点火开关断开。否则，蓄电池电流将长期流经磁场绕组。 6）发电机与蓄电池之间的导线要连接可靠，如突然断开，将会产生过电压，易损坏二极管。 7）六管交流发电机在没有中性点抽头的情况下，它的引出线接线柱有3个：输出端用B表示，也有用A表示的，国外的交流发电机大都用B或D+表示；磁场端用F表示；搭铁端用E表示。 六管交流发电机有中性点抽头时，它有4个引出线接线柱，其中除B、F、E之外，发电机中性点引出线为N。

九管发电机在没有中性点抽头的情况下，它有4个引出线接线柱，除B、F、E之外，还有磁场二极管的输出端为L。 2、调节器的正确使用 思考： （1）柴油车的调节器与汽油车的发电机能匹配使用吗？ （2）调节器与发电机的形式不一致，有何后果？怎么办？ 内搭铁发电机只能与内搭铁的调节器配用；外搭铁发电机只能与外搭铁的调节器配用。否则，发电机无磁场电流面不能输出电压，蓄电池使用寿命将大大缩减。 若调节器与发电机的搭铁形式不匹配又急需用时，可（只能）通过改变发电机磁场绕组的搭铁形式来满足需求。 （3）交流发电机的调节器的功率不匹配有何后果？ （4）电压调节器的端子有哪几个？如何判断电压调节器的接线柱端子？如何正确连接电压调节器与其他机件的连线？端子接线错误有何后果？ （5）调节器必须受点火开关控制吗？一旦点火开关ON，调节器大功率管必然ON，发电机磁场线圈中必然有电流吗？点火开关ON，一直不拔下，有何后果？ 调节器在使用过程中，必须注意以下问题: 1）对于晶体管调节器，最好使用说明书中指定的调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能由于激磁电路不通而不能正常工作。对于集成电路调节器，必须是专用的，是不能替代的。 2）为交流发电机配用调节器时，交流发电机的电压等级必须与调节器电压等级相同，交流发电机的搭铁类型必须与调节器搭铁类型相同，调节器的功率不得小于发电机的功率，否则系统不能正常工作。 3）线路连接必须正确，目前各种车型调节器的安装位置及接线方式各不相同，故接线时要特别注意。 4）调节器必须受点火开关控制，发电机停止转动时，应将点火开关断开，否则会使发电机的磁场电路一直处于接通状态，不但会烧坏磁场线圈，而且会引起蓄电池亏电。 5）配用双级电磁振动式调节器时，应特别注意，当检查充电系统的故障时,在没有切断发电机与调节器的连接线以前,不允许将发电机的“+”与“F”(或调节器的“S”与“F”)短接，否则将会烧坏调节器中的高速触点。 6）在配用晶体管调节器时,接线必须正确,否则易损坏晶体管。更换晶体管时,焊接的电烙铁功率不得高于45W，焊接要迅速，最好用金属慑子捏住管脚加强散热，以免损坏晶体管。 3.电源系统故障诊断的基本方法 （1）充电警告灯诊断法

在安装有充电指示灯的汽车上，可以根据充电指示灯的工作状况判断电源系的工作状况，步骤为： a、起动发动机，让发动机怠速运转10min左右，然后断开点火开关，使发动机停止运转； b、接通点火开关，不起动发动机，充电指示灯应该点亮，如果不亮，说明充电指示灯电路或充电指示灯有问题； c、再次起动发动机，并逐渐升高发动机转速，当转速高于800r/min时，充电指示灯自动熄灭，说明充电指示灯电路正常，发电机能够发电，调节器工作是否正常还需用仪表进行检测诊断。 （2）用万用表诊断法 万用表测量发电机+处电压： 点火开关ON，发动机熄火时：蓄电池电压 发动机不同转速下运转：电压高于蓄电池电压且稳定在一定范围内，正常。 发动机不同转速下运转：电压高于调节器电压，且随转速的升高而升高→发电机发电，调节器有故障。 发动机不同转速下运转：电压等于或低于蓄电池电压→发电机或调节器有故障→将二者从车上拆下，单体检测或直接使发电机磁场通电发动机运转看有无电压产生。 ※直接使发电机磁场通电发动机运转看有无电压产生：有故障在调节器；无发电机有故障。 （3）空载与负载性能的诊断 图2-83 充电系统性能检测 ※空载性能诊断：如图2-83，查电压、电流：电压13.9-15.1V，电流小于10A。 电压过高过低修调节器；电流过大查蓄电池。 ※负载性能诊断：如图2-83，查电压、电流：电压13.9-15.1V，电流大于30A。 电压过高过低修调节器；电流小于30A则换修蓄电池。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §2.11电源系的常见故障和诊断 §2.12 其他交流发电机的结构和特点 掌握电源系的常见故障的诊断方法 了解其他交流发电机的结构和特点 电源系的常见故障的诊断 §2.10 电源系的常见故障和诊断 大约用时 目 的 要 求 重点、难点 组 织 教 学 不充电充电电流过小 充电电流过大交流发电机常见故障部位§2.11 其他交流发电机的结构和特点 2课时 爪极式无刷交流发电机 的交流发电机电枢绕组为三角形连接课堂讲解，学生提问 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习、回顾 上次课讲了交流发电机和节器在使用过程中的注意事项。 二、导入新课 电源系统的工作是否正常，可以通过充电系统的工作状况来判断，充电系统的常见故障主要有不充电、充电电流过小、充电电流过大和充电电流不稳等。 三、明确本次授课的目的与要求 掌握电源系的常见故障的诊断方法。 四、讲解本次授课的具体内容 第十节 电源系的常见故障的诊断 电源系的常见故障位置，如图2-84所示。要保证电源系的正常工作，需要定期对这些部件进行检查。 图2-84 电源系的常见故障位置 1. 不充电 故障表现为：发动机中、高速运转时，充电指示灯亮或电流表指示放电。 分析故障原因包括：蓄电池与发电机之间的接线断开或脱落；发电机不发电；调节器调整不当或有故障等。 故障诊断步骤与排除方法如下： a、检查发电机皮带的松紧度，若发电机皮带过松，应调整；检查发电机皮带是否打滑。 b、检查充电线路各导线和接头有无断裂或松脱，检查发电机的接线是否正确、可靠。 c、对于内搭铁发电机，将发电机“F”接线柱取下，另用导线将“+”与“F”接线柱连接，若充电，说明故障在调节器；若不充电，说明故障在发电机或充电线路；对于外搭

铁发电机，将发电机“F-”接线柱取下，另用导线将“F-” 接线柱搭铁，若充电，说明故障在调节器；若不充电，说明故障在发电机或充电线路。 d、若发电机有故障，可用万用表测量各接线柱之间的电阻值，粗略判断故障所在，测量前，拆下发电机各接线柱上的导线，将万用表测量各接线柱间的电阻值，其阻值应符合规定，若不符合规定，应对发电机进行拆检。 e、若调节器有故障，对于电子式调节器，应更换；对于触点式调节器，检查低速触点有无烧蚀或脏物，若有，应用砂纸或砂布条研磨或清洁；检查高速触点能否分离，若不能分离应修复。 2.充电电流过小 故障现象为：蓄电池在亏电情况下，发动机中速以上运转时，电流表指示充电电流过小。 故障诊断步骤与方法如下： a、检查发电机皮带的松紧度，如发电机皮带过松，应调整；检查充电线路各导线接头是否接触不良或锈蚀脏污。 b、对于内搭铁发电机，将发电机“F”接线柱取下，另用导线将“+”与“F”接线柱连接，若充电量增加，说明故障在调节器；充电量不变，说明故障在发电机；对于外搭铁发电机：将发电机“F-”接线柱取下，另用导线将“F-” 接线柱搭铁，若充电量增加，说明故障在调节器；充电量不变，说明故障在发电机。 c、若是故障在发电机，应进行解体检查。 d、若是故障在调节器，对于晶体管调节器，应更换；对于触点式调节器，应拆下调节器盖进行检查。 3.充电电流过大 充电电流过大,多是由于调节器有故障而引起的,如电压调整过高,调节器低速触点烧结, 调节席在线圈补偿电阻烧断以及调节器搭铁不碎肉可打开调节器盖进行调整或检修。对于晶体管调节器或集成电路调节器,应更换新品。 4.充电电流不稳 故障现象为：若发电机运转时,电流表指示充电,但指针左右摆动,即为充电不稳故障。 分析故障原因包括:发电机驱动阵带过松、打滑,充电线路中接头松动；发电机内部接触不良。如电刷弹簧弹力过弱,绕组接头松动,滑环积污过多,电刷磨损过度等；调节器有故障,如触点脏污或烧蚀,电磁线圈或电阻各接头有接触不良现象,调节电阻 断路等。晶体管调节器中元件虚焊、元件稳定性差等。 具体判断步骤与方法如下： a、拆下调节器“+”与“F”接线，用试灯连接发电机“+”与“F”接线柱，提高发动机转速。 b、若试灯稳定发光不稳定，则故障在发电机。 c、若试灯稳定发光，则故障可能在调节器或充电系统电路，分别进行检查。 第十一节 其他交流发电机的结构和特点 1.交流发电机的类型 （1）交流发电机按总体结构可分为下列六类： ①普通交流发电机,如东风 EQ1090型载货汽车用JF132 型交流发电机。 ②整体式交流发电机,内装电子调节器的交流发电机, 如一汽奥迪、一汽大众高尔夫、一汽捷达和上海桑塔纳等轿车用 EZ1913Z型14V 、90A 交流发电机。 ③带泵交流发电机, 带真空制动助力泵的交流发电机,如 JFB1712 系列。 ④无刷交流发电机, 无电刷和滑环结构的交流发电机, 如LFW1913 型。 ⑤永磁交流发电机, 转子磁极采用永磁材料的交流发电机。 （2）按整流器结构不同, 交流发电机可分为四类：六管交流发电机、八管交流发电机、九管交流发电机、十一管交流发电机。 （3）按磁场绕组搭铁形式不同, 交流发电机可分为两种：内搭铁型交流发电机和外搭铁型交流发电机。

（4）按电枢绕组的连接形式不同可分为两种：Y 形连接和△形连接式发电机。 2、爪极式无刷交流发电机 普通硅整流发电机因具有滑环和电刷，长期使用时，由于滑环与电刷的磨损、接触不良、烧蚀等，会造成激磁不稳定或不发电等故障。而采用无刷交流发电机，由于转子上没有激磁绕组，省去了滑环和电刷，使得结构简单，可减少在运行中由于电刷与滑环而引起的故障，提高了工作可靠性。 图2-85 爪极式无刷交流发电机分解图 这种发电机的结构与普通交流发电机大致相同，国产JFW14X型无刷交流发电机的结构如图2-85所示。其磁场绕组是静止不动的，因此，磁场绕组的两端引出线可以直接引出，省去了电刷和集电环，爪极在磁场绕组的外围旋转。 其特点是磁场绕组通过一个磁轭托架固定在后端盖上。两个爪极中只有一个爪极直接固定在发电机转子轴上，另一个爪极则用非导磁连接环固定在前述爪极上。当转子轴旋转时，一个爪极就带动另一个爪极一起在定子内转动。 当磁场绕组内有直流电通过时，其磁路是：左边爪极的磁极N→主气隙→定子铁心5→主气隙→右边爪极的磁极S→转子磁轭8→附加气隙→托架2→附加气隙，如图2-86所示。 图2-86 爪极式无刷交流发电机的磁路 转子旋转时，爪极形成的N极和S极的磁力线在定子绕组内交替通过，定子糟中的三相绕组就感应出交变电动势，在回路中形成三相交流电，经整流后变为直流电。 这种交流发电机结构简单、维护方便、工作可靠。其缺点是：爪极间连接的制造工艺困难；转子刚性差，不适于高速发动机；由于磁路中附加气隙，并且转子漏磁大，发电机相同输出功率下需加大激磁电流。 3、电枢绕组为△连接的交流发电机 当电枢绕组为△连接时，二极管的作用与Y形连接的作用时相同的。△连接时，绕组的连接不是串联而是并联的，由于并行通路可以允许更多的电流流过二极管，所以△连接的电机可以输出更大的电流。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §3.1 起动机的组成、结构和工作原理 了解起动机的作用和类型 掌握起动机的组成 起动机的组成 §3.1 起动机的组成、结构和工作原理 大约用时 组 织 教 学 起动系的组成起动机的分类 直流电动机传动机构控制装置课堂讲解，学生提问 4课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、导入新课 发动机的起动是指发动机借助外力作用，由静止状态过渡到自行运转的过程。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。人力起动在一些汽车上作为一种后备方式保留着；辅助汽油机起动主要用于大功率的柴油发动机上；电力起动操作简便，起动迅速可靠，具有重复起动的能力，被现代汽车广泛采用。 二、明确本次授课的目的与要求 掌握起动机的组成；了解起动机的作用和类型。 三、讲解本次授课的具体内容 第一节 起动机的组成、结构和工作原理 发动机的起动是指发动机借助外力作用，由静止状态过渡到自行运转的过程。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。人力起动在一些汽车上作为一种后备方式保留着；辅助汽油机起动主要用于大功率的柴油发动机上；电力起动操作简便，起动迅速可靠，具有重复起动的能力，被现代汽车广泛采用。 1.起动系的组成 主要由起动机和起动机控制电路组成，起动时借助点火开关和起动继电器，控制起动机接通或切断主电路，来起动发动机。 2.对起动系的要求 为了完成起动的任务,不管何种起动机都要满足以下要求： (1) 起动时应平顺,起动机的齿轮与发动机的飞轮齿圈啮合要柔和,不应发生冲击。 (2) 发动机起动后,起动机的小齿轮应能自动打滑或脱离啮合。 (3) 起动系统结构应简单、工作可靠。 (4) 发动机在工作中,起动机的小齿轮不能再进入啮合,防止发生冲击。 3. 起动机的分类 车用起动机种类繁多，型式各异，主要有以下三种分类方法。 按总体结构不同分类 ①普通起动机，即无特殊结构和装置的起动机，如桑塔纳轿车配用的QD1225 型起动机；②减速起动机，该起动机最大的特点就是在传动机构设有减速装置。由于直流电动机采用高速、小型、低转矩电动机，所以质量和体积比普通起动机可减小30%～35%，缺点是结构和工艺比普通起动机复杂，如切诺基吉普车配用的DW1.4型减速起动机；③永磁起动机，该电动机磁极用永磁材料（铁氧体或钕铁硼等）制成，由于取消了激磁绕组，因此结构简化、体积小、质量轻，如奥迪100型轿车配用的减速起动机。 按控制方式不同分类 ①机械控制式起动机，其特点是由手拉杠杆或脚踏联动机构直接控制起动机的主回路开关来接通或切断主回路。由于机械控制式要求起动机、蓄电池靠近驾驶室而受到安装和布局的限制，且操作不便，因此已很少采用；②电磁控制式起动机，它是利用点火开关或按钮控制电磁铁，再由电磁铁控制主回路开关来接通或切断主电路。由于电磁铁可进行远距离控制，且操作方便省力，因此现代汽车普遍采用。 按传动机构啮入方式不同分类 ①强制啮合式起动机，它是依靠电磁力或人力拉动杠杆机构，拨动驱动齿轮强制啮入飞轮齿环。工作可靠性高，现代汽车广泛采用；②惯性啮合式起动

机，它最大的特点就是驱动齿轮借旋转时的惯性力啮入飞轮齿环。工作可靠性较差，目前已很少采用；③电枢移动式起动机，工作时依靠磁极磁通的电磁力使电枢产生轴向移动，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。该起动机结构比较复杂，东欧国家采用较多，如太脱拉Tl11、T138等汽车。④齿轮移动式起动机，它是依靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆，从而使驱动齿轮啮入飞轮环，如奔驰2026型越野汽车用博世K·B型起动机。 汽车由静止到运动必须作用于外力，这个外力来源于汽车的起动机。目前汽车上的起动机，动力源多来自电能，即起动机主要由电动机组成。 电力起动具有操作简便、起动迅速的特点,并具有重复起动的能力,可以实现远距离控制。因此在现代汽车上广泛地采用。 各种普通起动机的结构大同小异，外形如图3-1所示。它主要由直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成。起动发动机时，通过操纵控制装置即开关，将直流电动机产生转矩，经传动机构传递给曲轴，带动发动机。 3.1.1直流电动机 1.直流电动机的结构 直流电动机主要由壳体、磁极、电枢、换向器和电刷组件等部分组成,如图3-1。它能将电能转换为机械能，产生转矩带动发动机曲轴，起动发动机。一般均采用直流串励式电动机。串励是指电枢绕组与磁场绕组串联。 图3-1 普通起动机实物图 （1）磁极 磁极的作用是产生电枢转动时所需要的磁场，它由固定在机壳上的磁极铁心和磁场绕组组成。如图3-2。为了增大起动机的电磁转矩，磁极一般有四个或六个。四个激磁绕组的连接方式有两种：一种是四个绕组串联后再与电枢绕组串联，如图 3－3 a)所示，另一种是两个绕组先串联后并联，然后再与电枢绕组串联，如图3－3 b)所示。目前普遍采用后一种连接方式，无论采用哪一种连接方式，其激磁绕组通电产生的磁极必须N、S极相间排列。 图3-2 直流电动机结构图

（2）电枢 图3-4所示为电枢总成，由外圆带槽的硅钢片叠成的铁心和电枢绕组组成，磁场绕组和电枢一般采用矩形断面的裸铜线绕制。 换向器装在电枢轴上，它由许多换向片组成。换向片嵌装在轴套上，各换向片之间均用云母绝缘。 3）电刷 电刷和换向器配合作用。它主要用来连接磁场绕组和电枢绕组的电路，并使电枢轴上的电磁力矩保持固定方向。 电刷装在端盖上的电刷架上，电刷弹簧使电刷与换向片之间具有适当的压力，以保持配合，如图3-5所示。 以四磁极电动机为例，其中两个电刷与机壳绝缘，电流通过这两个电刷进入电枢绕组，另外两个为搭铁电刷，通过电枢绕组的电流使这两个电刷搭铁。 图3-3 激磁绕组连接方式 图3-4 电枢结构图 图3-5 电刷组件结构图 （4）机壳 机壳是电动机的磁极和电枢的安装机体, 其中一端有4个检查窗口,便于进行电刷和换向器的维护，同时起动机的电磁开关也安装在机壳上,其上有一绝缘接线端, 是电动机电流的引入线。 2、直流电动机的工作原理 直流电动机的基本工作原理是：通电的导体在磁场中会受电磁力的作用, 电磁力的方向遵循左手定则,如图3-6所示,两片换向片分别与环状线圈的两端连接,电刷一端与两片换向器片相接触,另一端分别接蓄电池的正极和负极。 在线圈旋转过程中，环状线圈电流方向为：蓄电池正极→正电刷→换向片→线圈→换向片

→负电刷→蓄电池负极。由于电刷位置不变，换向器片随环状线圈一起运转，使环状线圈的电流方向交替变化。根据左手定则可知：环状线圈在电磁力矩作用下将一直按同一方向转动。由于一个线圈产生转矩太小，且转速不稳定，因此实际上，电动机电枢采用多匝线圈，换向片数也随线圈数量的增多而相应增加。 图3-6 直流电动机工作原理图 3.直流电动机的工作特性 直流串励式电动机的力矩M、转速n和功率P随电枢电流变化的规律称为直流串励式电动机的特性。图3-7为直流串励式电动机的特性曲线,其中曲线M、n和P分别代表力矩特性、转速特性和功率特性。 图3-7 直流电动机的特性 1）力矩特性 在起动机起动的瞬间,电枢转速为零,电枢电流达到最大值,力矩也相应达到最大值、使发动机的起动变得很容易,这是汽车起动机采用串励式电动机的主要原因。 2）转速特性 串励式电动机输出力矩较大时,电枢电流也大,电动机转速随电流的增加而急剧下降；反之,输出力矩较小时,电动机转速又随电枢电流的减小而很快上升。 串励式电动机具有轻载转速高,重载转速低的特性,这对保证起动安全可靠是非常有利的,这也是汽车上采用串励式电动机的一个重要原因。 3）功率特性 串励式电动机的功率P可用下式表示 ： P=Mn／9550 式中：M——电枢轴上的力矩（Nm）； n——电枢转速(r/min)。 电动机完全制动时,转速和输出功率为零,力矩达到最大值。空载时,电流最小,转速最大,输出功率也为零。当电枢电流接近制动电流一半时,电动机输出功率最大。 4.影响起动机功率的主要因素 1）蓄电池的容量

蓄电池的容量愈小，供给起动机的电流愈小，于是产生的力矩就愈小，导致功率减小。 2）温度 环境温度主要是通过影响蓄电池的内阻而影响起动机的功率。 3）接触电阻和导线电阻 接触电阻大、导线过长及截面过小，都会造成较大的电压降，使起动机的功率减小。 3.1.2 传动机构 传动机构的作用是把直流电动机产生转矩传递给飞轮齿圈,再通过飞轮齿圈把转矩传递给发动机的曲轴,使发动机起动；起动后,飞轮齿圈与驱动齿轮自动打滑脱离。它一般由驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧等组成。单向离合器有滚柱式、摩擦片式、弹簧式等几种类型。 1.滚柱式单向离合器 1）构造 如图3-8所示,滚柱式单向离合器的驱动齿轮1与外壳2制成一体,外壳内装有十字块3和4套滚柱4、压帽和弹簧。十字块与花键套筒固定连接,壳底与外壳相互扣合密封。 图3-8 滚柱式单向离合器的结构 花键套筒的外面装有啮合弹簧及衬圈,末端安装拨环和卡圈。整个离合器总成套装在电动机轴的花键部位上,可作轴向移动和随轴转动。在外壳与十字块之间,形成4个宽窄不等的楔形槽,槽内分别装有一套滚柱、压帽及弹簧。滚柱的直径略大于楔形槽窄端,略小于楔形槽的宽端。 2）工作过程 滚柱式单向离合器受力分析如图3-9所示,当起动机电枢旋转时,转矩经套筒带动十字块旋转,滚柱滚入楔形槽窄端,将十字块与外壳卡紧,使十字块与外壳之间能传递力矩, 如图3-9a)所示；发动机起动以后,飞轮齿圈会带动驱动齿轮旋转。当转速超过电枢转速时,滚柱滚入宽端打滑,这样发动机的力矩就不会传递至起动机,起到保护起动机的作用, 如图 3-9b)所示。 图3-9 滚柱的受力及作用示意图

2.摩擦片式单向离合器 摩擦片式单向离合器是利用分别与两个零件关联的主动摩擦片和被动摩擦片之间的接触和分离，通过摩擦片实现扭矩传递和打滑的。 1-外接合鼓；2-螺母；3-弹性圈；4-压环；5-调整垫圈；6-被动摩擦片；7、12-卡环；8-主动摩擦片；9-内接合鼓；10-花键套筒；11-移动衬套；13-缓冲弹簧；14-挡圈 3. 弹簧式单向离合器 弹簧式单向离合器是利用与两个零件关联的扭力弹簧的粗细变化，通过扭力弹簧实现扭矩传递和打滑的。 1-驱动齿轮；2-挡圈；3-月形键；4-扭力弹簧；5-护套； 6-花键套筒； 7-垫圈；8-缓冲弹簧；9-移动衬套；10-卡簧 3.1.3 控制装置 电磁控制装置在起动机上称为电磁开关,它的作用是控制驱动齿轮与飞轮齿圈的啮合与分离,并控制电动机电路的接通与切断。在现代汽车上,起动机均采用电磁式控制电路,电磁式控制装置是利用电磁开关的电磁力操纵拨叉,使驱动齿轮与飞轮啮合或分离。 1、电磁控制装置的结构 课本图3-12 是电磁开关的结构图。图3-13是QD124型起动机的电路。 图3-13 QD124型起动机的电路 起动继电器线圈电路为： 蓄电池正极→主接线柱→电流表→点火开关→起动继电器“点火开关”接线柱→线圈→起动继电器“搭铁”接线柱→搭铁→蓄电池负极。

电磁开关电路为： 蓄电池正极→起动机主接线柱→起动继电器“电池”接线柱→触点→起动继电器“起动机”接线柱→接线柱→(吸拉线圈→导电片→主接线柱→电动机)/ (保持线圈) →搭铁→蓄电池负极。 起动机主电路为： 蓄电池正极→起动机主接线柱→接触盘→起动机主接线柱→磁场绕组→绝缘电刷→电枢绕组→搭铁电刷→搭铁→蓄电池负极。 2、基本工作过程 见课本图3-13。当点火开关接通后,保持线圈的电流经起动机端子12进入,经线圈后直接搭铁,吸引线圈的电流也经起动机端子12进入,但通过线圈后未直接搭铁,而是进入电动机的励磁线圈和电枢后再搭铁。两线圈通电后产生较强的电磁力,克服复位弹簧弹力使活动铁心移动,一方面通过拨叉带动驱动齿轮移向飞轮齿圈并与之啮合,另一方面推动接触片移向端子9和端子10的触点,在驱动齿轮与飞轮齿圈进入啮合后,接触片将两个主触点接通,使电动机通电运转。在驱动齿轮进入啮合之前,由于经过吸引线圈的电流经过了电动机,所以电动机在这个电流的作用下会产生缓慢旋转,以便于驱动齿轮与飞轮齿圈进入啮合。在两个主接线柱触点接通之后,蓄电池的电流直接通过主触点和接触片进入电动机,使电动机进入正常运转,此时通过吸引线圈的电路被短路。因此, 吸引线圈中无电流通过,主触点接通的位置靠保持线圈来保持。发动机起动后,切断起动电路,保持线圈断电,在弹簧的作用下,活动铁心回位,切断了电动机的电路,同时也使驱动齿轮与飞轮齿圈脱离啮合。 3.1.4 起动机的型号 机械工业部部颁标准JB1546-83《汽车电气设备产品型号编制方法》中规定如下： QD 产品代号 □ 电压等级 □ 功率等级 □□ 设计序号 □ 变型代号 第一部分为产品代号：起动机的产品代号为QD,其中Q表示起,D表示动。 第二部分为分类代号：起动机的型号中以电压等级作为分类代号,分类代号“1”表示电压等级为12V,分类代号“2”表示电压等级为24V。 第三部分为分组代号：起动机的型号中,以功率等级作为分组代号,分组代号应符合表4-2之中的规定。 起动机分组代号 表3-1 分组代号 功率等级 (kW) ～＞(1～＞(2～3)×0.736 ＞(3～4)×0.736 ＞(4～5) ×0.736 ＞(5～7) ×0.736 ＞(7～10) ×0.736 ＞(10～15) ×0.736 ＞15 ×0.736 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.736 2) ×0.736 注：型号中关于设计序号和变型代号的规定与其他电气产品中的有关规定相同。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §3.2 起动机的控制电路 会分析起动系的电路 起动机控制电路的连线 大约用时 §3.2起动机的控制电路 组 织 教 学 东风EQ1090型汽车的起动控制电路解放CA1091型汽车的气动控制电路 桑塔纳轿车的起动控制电路课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习回顾 上次课讲了起动机的组成，了解了起动机的作用和类型。 二、导入新课 起动系的控制电路指除起动机本身电路以外的起动系电路。起动系的控制电路随车型的不同而有所不同,大体上可以分为无起动继电器的控制电路、带有起动继电器的控制电路和带有保护继电器的控制电路。 三、明确本次授课的目的与要求 会分析起动系的电路。 四、讲解本次授课的具体内容 第二节 起动机的控制电路 起动系的控制电路指除起动机本身电路以外的起动系电路。起动系的控制电路随车型的不同而有所不同,大体上可以分为无起动继电器的控制电路、带有起动继电器的控制电路和带有保护继电器的控制电路。 3.2.1 带起动继电器的起动机控制电路 装起动继电器的目的是减小通过点火开关的电流，防止点火开关烧损。起动继电器有四个接线柱(图3-13所示)，即起动机、蓄电池、搭铁和点火开关。点火开关与搭铁接线柱之间是继电器的电磁线圈，起动机和电池接线柱之间是继电器的触点。接线时，点火开关接线柱接点火开关的起动挡，电池接线柱接电源，搭铁接线柱直接搭铁，起动机接线柱接起动机电磁开关上起动机接线柱，如图3－13所示。 图3-13 带起动继电器的控制回路 发动机起动时，将点火开关起动挡接通，继电器的电磁线圈通电，使触点闭合，电源的电流便经继电器的触点通往起动机电磁开关的起动机接线柱。电磁开关通电后，便控制起动机进入工作状态。从电路中可以看出，起动期间流经点火开关起动挡和继电器线圈的电流较小，大电流经过继电器触点开关流入起动机，保护了点火开关。起动过程工作原理在此不作详述。 重点提示 有的汽车起动继电器线圈通过防盗系搭铁，发动机起动时，只有防盗系发出起

动信号后，继电器线圈才能搭铁，如果防盗系没有收到起动信号，则继电器线圈中无电流，起动机就不能工作，实现了防盗功能。 3.2.2 带保护继电器的起动机控制电路（CA1090型汽车） 为了防止发动机起动以后起动电路再次接通，一些起动电路中还安装了带有保护功能的组合式继电器。 如图3-14所示，组合继电器共有6个接线柱，分别为：B（电源）、S（起动机电磁开关）、SW（点火开关）、L（充电指示灯）、E（搭铁）和N（发电机中性点）。组合继电器中起动继电器触点K1为常开式，保护继电器触点K2为常闭式。由于起动继电器线圈与保护继电器触点K2串联，因此，当K2触点打开时，K1触点不可能闭合。 图3-14 JD171型组合继电器 CA1090型汽车的起动系电路如图3-15所示，其工作过程如下： 图3-15 CA1091型汽车起动系电路图 （1）当点火开关置于起动挡（Ⅱ档）时，起动继电器线圈通电，电流回路为蓄电池“＋”极→熔断器→电流表→点火开关电源接柱1→点火开关起动接柱4→起动继电器线圈→保护继电器常闭触点→搭铁→蓄电池“－”极。 起动继电器线圈通电使起动继电器的常开触点闭合，接通了起动机电磁开关电路，使起动

进入起动状态。 （2）发动机起动后，松开点火开关，钥匙自动返回点火挡（Ⅰ档），起动继电器触点打开，切断了起动机电磁开关电路，电磁开关复位，起动机停止工作。 （3）发动机起动后，如果点火开关没能及时返回Ⅰ挡，这时组合继电器中保护继电器线圈由于承受交流发电机中性点的电压，使常闭触点断开，自动切断了起动继电器线圈的电路，触点断开，使起动机电磁开关断电，起动机便自动停止工作。发动机起动后，由于触点的断开，也切断了充电指示灯的搭铁电路，充电指示灯熄灭。 （4）在发动机运行时，如果误将点火开关置于起动挡，由于在此控制电路中，保护继电器的线圈总有交流发电机中性点电压，常闭触点处于断开状态，起动继电器线圈不能通电，起动机电磁开关不能动作，避免了发动机在运行中使起动机的驱动齿轮进入与飞轮齿圈的啮合而产生的冲击，起到保护作用。 3.2.3 无起动继电器的起动机控制电路（桑塔纳） 图3-37 桑塔纳轿车起动系组成 1-点火开关 2-蓄电池 3-中央接线板 4-起动机 图3-37为普通桑塔纳轿车采用QD1225型起动机的无起动继电器的起动控制电路。在其控制电路中，点火开关端子30接电源，由红／黑色导线从点火开关上端子50 送至中央线路板B8 结点，再通过中央线路板 C18 结点，引到起动机电磁开关端子50，用黑色电瓶线连接蓄电池正极与起动机端子30。 起动发动机时，将点火开关旋转到起动位置，其“30”端子与“50”端子接通，使起动机的电磁开关通电，使起动机进入工作状态。其电路为：蓄电池“＋”→红色导线→中央线路板的单端子插座P端子→中央线路板内部线路→中央线路板单端子插座P端子→红色导线→点火开关“3 0”端子→点火开关→点火开关“5 0”端子→中央线路板B8端子→中央线路板内部线路→中央线路板C18端子→起动机“5 0”端子→进入电磁开关，起动机开始工作

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §3.3 起动系的的使用和故障诊断 会正确拆装起动机,会检测起动机各个零部件 会正确诊断、排除起动系统的故障 正确诊断、排除起动系统的故障 大约用时 §3.3 起动系的的使用和故障诊断 组 织 教 学 起动机的拆装 起动机的检测起动机的故障诊断课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习回顾 上次课讲了起动机的控制电路，学习了无起动继电器的控制电路、带有起动继电器的控制电路和带有保护继电器的控制电路。 二、导入新课 三、明确本次授课的目的与要求 会分析起动系的电路。 四、讲解本次授课的具体内容 3.3.1 起动机的拆装 （1）起动机的分解 起动机解体前应清洁外部的油污和灰尘，然后按下列步骤进行解体： 1）旋出防尘盖固定螺钉，取下防尘盖，用专用钢丝钩取出电刷；拆下电枢轴上止推圈处的卡簧，如图3-17所示； 2）用扳手旋出两个紧固穿心螺拴，取下前端盖，抽出电枢，如图3-18所示； 3）拆下电磁开关主接线柱与电动机接线柱间的导电片；旋出后端盖上的电磁开关紧固螺钉，使电磁开关后端盖与中间壳体分离，如图3-19所示； 4）从后端盖上旋下中间支承板紧固螺钉，取下中间支承板，旋出拨叉轴销螺钉，抽出拨叉，取出单向离合器，如图3-20所示； 图3-17 拆卸电刷 图3-18 拆卸前端盖和电枢 图3-19 拆卸电磁开关 图3-20拆下单向离合器 5）将已解体的机械部分浸入清洗液中清洗，电气部分用棉纱沾少量汽油擦拭干净。 注意 禁止用溶剂清洗起动机，否则，部件上的残留物会着火，导致起动机着火或起动机损坏。可以用172.3Kpa的压缩空气、干净的抹布清理起动机及其零部件。 （2）起动机的组装 起动机的形式不同，具体装复的步骤也不可能完全相同，但基本原则是按分解时的相反步骤进行。组装的一般步骤是：先将离合器和移动拨叉装入后端盖内，再装中间轴承支撑板，将电枢轴装入后端盖内，装上电动机外壳和前端盖，并用长螺栓结合紧，然后装电刷和防尘罩，装起动机开关可早可晚。 3.3.2起动机的检测 起动机的检测分为解体检测和不解体检测两种。解体测试随解体过程一同进行；不解体测试可以在拆卸之前或组装以后进行。 （1）起动机的不解体检测 在进行起动机的解体之前，最好进行不解体检测，通过不解体的性能检测大致可以找出故障。起动机组装完毕之后也应进行性能检测，以保证起动机正常运行。在进行以下的检测时，应尽快完成，以免烧坏电动机的线圈。 l）吸引线圈性能测试 吸引线圈性能测试时，先把激磁线圈的引线断开，按照图3－47所示的方法连接蓄电池与

电磁开关，驱动齿轮应能伸出，否则说明其功能不正常。 2）保持线圈性能 保持线圈性能测试方法如图3-48所示，在驱动齿轮移出之后从端子C上拆下导线。驱动齿轮仍能保留在伸出位置，否则说明保持线圈损坏或搭铁不正确。 图3-47 电磁开关吸引线圈功能试验 图3-48 电磁开关保持线圈功能试验 3.4.3起动系的故障诊断 起动系统能否正常工作，直接影响到汽车的使用性能和蓄电池的使用寿命。因此，明确起动系统正常工作的特征、了解起动系统常见故障的现象及诊断排除方法，对及时发现起动系统的故障、准确诊断故障发生的部位和原因并采取有效措施迅速排除具有重要的意义。 起动系统的工作情况，可以通过起动时驱动齿轮的啮合情况和发动机的运转情况进行检查。起动系统工作正常时具有如下特征： （1）起动开关接通后，驱动齿轮应迅速与飞轮啮合，驱动齿轮和飞轮之间无连续打齿或撞击现象； （2）起动机能带动发动机以高于最低起动转速（指在一定条件下，发动机能够起动的最低曲轴转速，汽油机一般为50~70r/min,柴油机一般为100~150r/min）的转速持续运转一定时间，便于可燃混合气形成和点燃。 （3）起动开关断开或发动机起动后，起动系统能迅速停止工作。 如果起动系统工作情况与上述特征不完全相符，表明起动系统有故障。 起动系统常见故障主要有：起动机不转、起动机运转无力及其它故障几种。在诊断与排除起动系的故障时，要根据控制电路的不同情况来具体分析。现以带起动继电器的控制电路为例来说明起动系故障的诊断与排除方法。 （1）起动机不转 该故障现象表现为：将点火开关旋至ST位置，起动机不运转。故障原因可以归纳为三类：一类是电源及线路部分的故障；一类是起动继电器的故障；一类是起动机的故障。 故障排除应遵循从易到难的原则，首先应检查蓄电池电压和蓄电池接线柱是否有松动，然后再做进一步的检查。故障诊断与排除程序如下： 1）检查蓄电池的技术状况： 用电压表测量蓄电池带负载前后端电压的变化情况，端电压变化越大，说明蓄电池内阻越大、亏电越严重。正常情况下，开大灯或按喇叭前后蓄电池端电压变化不大于0.1~0.2V；如果开大灯或按喇叭前后蓄电池端电压变化大于0.2V，说明蓄电池亏电。 2）检查蓄电池极桩和起动机主电路导线连接是否正常： 如果蓄电池技术状况良好，但是灯光比平时暗淡或喇叭声音小，说明蓄电池极桩或导线连接不良；或者将起动开关接通数秒后，检查蓄电池极桩、起动机主接线柱等连接处是否明显发热，连接处温度越高，说明此处电阻越大，接触越差。 3）蓄电池技术状况和主电路连接正常后，起动机仍不转动，可以通过短接与蓄电池连接的起动机主接线柱和电磁开关接线柱判断起动机是否正常。短接后，如果起动机运转正常，说明起动机无故障，故障发生在起动机控制电路；反之，如果起动机不转动，表明起动机有故障。 4）如果故障发生在起动机控制电路，可以先用万用表或试灯检查导线连接情况，然后通过短接的方法判断起动开关或起动继电器是否正常。如果起动开关或起动继电器短接后，起动机运转正常，说明起动开关或起动继电器有故障，如起动继电器线圈短路或断路、触点接触不良、闭合电压偏高等。如果闭合电压偏高，可以通过减小弹簧的预紧力调整，调整后使起动继电器触点由断开转为闭合时起动继电器线圈两端的电压，闭合电压应在规定的范围内。 5）如果起动机有故障，应进一步分析故障发生在电磁开关或电动机，以便维修。接通起动电路或短接与蓄电池连接的起动机主接线柱和电磁开关接线柱后，如果电磁开关的铁心不动作，

说明吸拉线圈或保持线圈有故障；如果电磁开关的铁心动作而起动机不转动，说明电磁开关线圈正常，起动机主开关接触不良或电动机有故障。可以用足够粗的导线直接将起动机两主接线柱短接，如果起动机运转，说明电磁开关有故障；如果起动机不运转，说明电动机有故障，如果短接处火花特别强，说明电动机有短路或搭铁故障；如果短接处火花较弱或无火花，说明电动机内部接触不良或断路。 （2）起动机起动无力 （1）现象 钥匙开关旋至起动挡或起动按钮接通，起动机转动缓慢或不连续，使发动机无法起动。 （2）常见原因 ①蓄电池亏电或有故障。 ②蓄电池极桩氧化或桩头、导线连接松动。 ③电磁开关故障，如接触盘和主接线柱烧蚀等造成接触不良。 ④直流电动机故障，如换向器脏污或烧蚀，电刷磨损严重、电枢绕组或磁场绕组部分短路等。 （3）诊断方法 ①检查蓄电池的技术状况是否良好。 ②检查蓄电池极桩和起动机主电路导线连接是否正常。 ③如果蓄电池技术状况和主电路连接正常，起动机转动无力，表明起动机有故障。接通起动开关并用足够粗的导线直接将起动机两主接线柱短接，如果起动机运转正常，说明主接线柱和接触盘接触不良；如果起动机仍然转动无力，说明电动机有故障。 （3）起动机空转 1）故障现象 起动发动机时,起动机只是空转,不能带动发动机运转。 2）故障实质 单向离合器故障、起动机小齿轮移动不到位、起动机轮齿或飞轮轮齿打坏。 3）诊断思路与方法 ①起动机空转时,有较轻摩擦声音,起动机驱动齿轮不能与飞轮轮齿啮合而产生空转 驱动齿轮还没有啮合到飞轮轮齿中,电磁开关就提前接通,说明主回路的接触盘行程过短,应拆下起动机,进行起动机接通时刻的调整。 ②起动机空转时,有严重的碰擦轮齿的声音 说明飞轮轮齿或起动机驱动齿轮严重磨损,应拆下起动机进一步检查,根据实际情况更换驱动齿轮或飞轮轮齿。 ③起动机空转时,速度较快但无碰齿声音 说明起动机单向离合器打滑,即驱动齿轮已经啮入飞轮轮齿中,但不能带动飞轮旋转,只是起动机电枢轴在空转,应更换单向离合器总成。 为了提高起动转速、延长起动机和蓄电池的使用寿命，在使用中应注意作好如下工作： （1）尽量保持蓄电池处于充足电状态，并注意作好蓄电池的保温工作，提高蓄电池电动势、减小内电阻； （2）起动线路连接要牢固、可靠，避免松动和氧化锈蚀等，减小接触电阻； （3）起动线路导线长度、面积和材料要符合要求，减小导线电阻； （4）起动机要定期维护，减小起动机内部电阻和摩擦阻力矩； （5）起动前，尽量对发动机进行充分预热，降低润滑油粘度，加强润滑，对一些柴油机，还要利用其减压装置，尽可能地减小发动机的阻力矩； （6）起动过程中，应关掉所有与起动无关的用电设备，并踩下离合器，以减小蓄电池的内部压降和发动机的阻力矩； （7）发动机起动后，尽快断开起动开关，停止起动系统的工作，减少起动机不必要运转造成的磨损和电能消耗； （8）起动机每次连续工作时间一般不超过5s，若起动转速较高时可以不超过10s，若重复起动，两次起动之间的间隔时间要在10s以上。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 目 的 要 求 重点、难点 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §3.5 减速起动机 理解减速起动机的基本工作情况 减速起动机的基本工作原理 大约用时 §3.5 减速起动机 组 织 教 学 外啮合式起动机 内啮合式起动机行星齿轮式起动机课堂讲解，学生提问 2课时 教具及电化教学手段等 作业布置 教材，教案 教 学 后 记

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一、复习回顾 上次课讲了起动机的正确拆装,学习了检测起动机各个零部件，以及起动机常见故障的诊断。 二、导入新课 减速起动机除在电枢轴与传动机构之间增加齿轮减速装置，以起减速增矩作用外，其他工作原理与普通起动机类似。由于采用了齿轮减速齿轮，起动机可采用小型、高速低转矩的电动机。在同样输出功率条件下减速起动机比普通起动机的质量减少约20％～40％，体积约减少一半，转矩也得到增高。这不仅提高了起动性能，而且也相对减轻了蓄电池的负担。 三、明确本次授课的目的与要求 理解减速起动机的基本工作情况。 四、讲解本次授课的具体内容 §3.5 减速起动机 减速起动机的主要特点：与传统起动机相比，减速起动机结构主要特点有： (1) 在传动系统中增加了减速装置，增大了起动机电枢轴和飞轮之间的传动比；(2)采用小型高速低转矩的电动机，减小了起动机的体积和质量；(3)电枢轴的长度缩短，不易弯曲；(4)部分减速起动机没有拨叉。 采用减速起动机具有如下优点： (1) 起动机单位质量的输出功率（比功率）增加，在同样输出功率条件下减速起动机的质量比传统起动机减小20%~35%，既减轻了重量、节省了材料，又减小了体积，便于安装和维护； (2) 提高了起动机的输出扭矩，有利于发动机起动； (3)降低了起动机主电路电流，从而使蓄电池的容量可以适当减小，蓄电池和起动机、车身之间的连接电缆的电阻可以适当增大，电缆截面积减小，有利于节省材料、降低成本和减轻重量；同时，起动机性能对主电路接触电阻的敏感程度有所降低，有利于提高起动系统工作的可靠性； (4)减轻了蓄电池的负荷，有利于提高蓄电池的使用寿命。 图3-50 减速机构的类型 齿轮减速装置按其结构可分为外啮合式、内啮合式和行星齿轮啮合式三种类型，如图3－50所示。 外啮合式起动机的外形与普通的起动机有较大的差别，其减速装置传动中心距较大，因受起动机结构的限制，其减速比不能太大，一般不大于5，多用在小功率的起动机上。 内啮合减速装置传动中心距小，可以有较大的传动比，适合于较大功率的起动机。但内啮合式减速机构噪声较大，驱动齿轮仍需拨叉拨动进入啮合，目前汽车较少使用。 行星齿轮式减速装置具有结构紧凑、传动比大、效率高的特点，同时由于该起动机输出轴

与电枢轴同轴线、同旋向，电枢轴无径向载荷，振动轻，整机尺寸减小。因此，应用越来越广泛，桑塔纳、奥迪、北京切诺基等汽车均采用了行星齿轮式减速起动机。 3.5.1 外啮合式减速起动机 外啮合式减速起动机的减速装置有的用惰轮作为过渡传动，电磁开关铁芯与驱动齿轮同轴，直接推动驱动齿轮进入啮合，无需拨叉。也有一些外啮合式减速机构不设惰轮，驱动齿轮进入啮合通过拨叉来拨动。 图3-51 外啮合式减速起动机结构图 如图3-51所示为有惰轮外啮合式减速起动机的结构图。如图3－53所示，减速装置中设有三个齿轮，即电枢轴齿轮（主动齿轮）、惰轮（中间齿轮）和减速齿轮（从动齿轮），利用惰轮作中间传动，将电动机动力传递至单向离合器。 图3-53 减速装置齿轮啮合关系图 3.5.2行星齿轮式减速起动机 行星齿轮式减速起动机尽管在结构上增加行星齿轮减速机构，但行星齿轮式减速起动机的轴向其他结构与普通起动机相同，其配件可以通用。

图3-57 12VDW1.4型永磁式减速起动机的原理简图 图3－57所示为北京切诺基 BJ2021型汽车采用的12VDW1.4型减速起动机的原理简图。该起动机采用永磁材料作为磁极，为永磁式行星齿轮式减速起动机。电动机内部装有6块永久磁铁，用弹性保持片固定在机壳内，N极、S极交错排列，形成3对磁极。传动机构为滚柱式单向离合器，配以行星齿轮式减速装置。 该起动机的工作过程与普通起动机基本相同，不同之处在于电枢轴产生的转矩需经行星齿轮减速装置才能传递给起动机的驱动齿轮。转矩的传递过程为电枢轴齿轮（太阳轮）→行星轮及支架→驱动轮轴→滚柱式单向离合器→驱动齿轮→飞轮齿圈，驱动发动机曲轴旋转。 图3-56 行星齿轮式减速装置啮合关系图 1-太阳轮 2、3、4-行星轮 5-行星轮支架 6-内齿圈 其减速装置以电枢轴齿轮为太阳轮，另有3个行星齿轮及一个固定内齿圈，其啮合关系如图3-56所示。太阳轮压装在电枢轴上与3个行星齿轮同时啮合，3个行星齿轮的轴压装在一个圆盘上，该圆盘与驱动齿轮轴制成一体，驱动齿轮轴一端有螺旋花键与传动套筒内的螺旋花键配合。内齿圈由塑料铸塑而成，3个行星齿轮在其上滚动，内齿圈的外缘制有定位用的槽，以便嵌放在后端盖上。

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课程名称 任课教师 编写日期 题目 汽车电气设备构造与维修 鲍忠梅 授课日期 授课班级 教研组长意见 签名 日期 §4.1 传统点火系的组成、工作原理及工作特性 掌握传统点火系的基本组成, 熟悉点火系主要机件的作用、结构与工作情况。 目 的 要 求 了解点火系的类型、要求 重点、难点 传统点火系的基本组成,火花塞性能的判断,分电器各机件的工作原理。 大约用时 §4.1 传统点火系的组成 组 织 教 学 传统点火系的组成各组成部件的结构和工作原理 点火系的工作特性课堂讲解，学生提问 6课时 教具及电化教学手段等 教材，教案 作业布置 教 学 后 记

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一、导入新课 在汽油发动机中，气缸中的混合气是由高压电火花点燃的，而产生高压电火花的任务是由点火系统来完成的。因此，点火系统的作用是保证在各种工况和使用条件下，可靠、准确地点燃混合气。 二、明确本次授课的目的与要求 掌握传统点火系的基本组成，熟悉点火系主要机件的作用、结构与工作情况。 三、讲解本次授课的具体内容 §4.1 传统点火系的组成、工作原理及工作特性 点火系的作用是按照汽油机工作的要求，产生电火花，点燃气缸内的混合气。 一、点火系的类型及其发展史 1、磁电机点火系 2、传统蓄电池点火系 3、电子点火系 4、电脑控制点火系 表4-1 点火系统的类型和特点分析 序号 1 分类标准 按储能型式分 类型 电感储能式 电容储能式 磁感应式 2 按传感器的 结构形式分 霍尔式 光电式 电磁振荡式 机械式（触点式） 3 按控制方式分 电子控制器式（普通电子式） 微机控制式（分配式和直接式） 二、发动机对点火系的基本要求 1、点火系应能够产生足以击穿火花塞间隙的高压电（电压高10000～30000V） 2、火花塞产生的电火花应具有足够的能量（能量高15～50mj） 3、点火的时间应能适应发动机的工作情况（时刻准：缸序、最佳时刻） 目标：发动机发出的功率最大、油耗最低、排放污染最小。 点火提前角：在压缩上止点之前的某一位置，也就是点火相对于压缩上止点应有一定的提前，提前的多少要取决于发动机的工作情况， 特点 结构简单，汽车上应用 结构复杂，多用于赛车 结构简单，点火比较可靠 结构比较简单，点火可靠 结构比较复杂，性能不够稳定 结构比较复杂，多用于赛车 点火控制不够精确 点火控制比较精确可靠 点火控制精确可靠

最佳点火提前角：使发动机发出的功率最大、油耗最低、排放污染物最小的点火提前角。 4、工作可靠 除在正常的工作条件下工作可靠外，在一些特殊的条件下，如热带、寒带、潮湿地带、空气稀薄的高原地区及工作环境较差的地区，点火系统也必须能够可靠地工作。 第一节 传统点火系的组成、工作原理及工作特性 一、点火系的组成与工作原理 1、传统点火系的组成 由蓄电池、点火开关、点火线圈、分电器（断电器、配电器）、火花塞、高压线等组成。 2、原理示意图

3、工作原理 （1）初级电路接通 接通点火开关，当断电器触点闭合时，初级电路接通。电流回路如下： 蓄电池“+”→点火开关→点火线圈“+”→初级线圈→点火线圈“-”→断电器触点→蓄电池- （2）产生高压电 当断电器触点断开时，初级磁场消失： 在次级线圈中互感出高压电→20000伏左右。 初级线圈中自感出电动势→200～300伏左右。 次级电路为：搭铁→火花塞→分高压线→配电器→总高压线→次级绕组。 （3）火花塞产生电火花 点火线圈产生的高压电经中心高压线→分火头→旁插孔→分高压线→火花塞→搭铁 4、点火性能的改善措施 （1）附加电阻 ①问题的提出： 点火能量取决于初级电路电流→初级电流取决于初级电路电阻+通电时间→触点间隙大小+发动机转速 ②矛盾：发动机转速宽幅变化→初级电流宽幅变化→点火可靠性下降→高速点火好，低速点火差 ③怎么办？串入附加电阻，正温度系数热敏电阻 ④正热敏电阻的特性：温度高，电阻大；电阻大，又使电流减少；电流小，温度又下降。 ⑤工作情况 发动机转速低→触点闭合时间长→电流大→热敏电阻温度高→热敏电阻电阻值升高→初级电流又减少→防止点火线圈因电流过大而过热 发动机转速高→触点闭合时间短→电流小→热敏电阻温度低→热敏电阻电阻值小→初级电流相对高→点火能量足够，可靠点火 （2）设附加电阻短路接线柱，提高起动可靠性 （3）电容器 ①问题的提出： 自感电动势的致使初级磁场不消失，次级电压低，点火可靠性差； 同时自感电动势加在断电器触点上，易使触点烧蚀，初级电流受影响 ②解决办法：增加电容器 ③电容器的作用：使初级磁场迅速消失，次级电压迅速上升，点火电压高，触点不烧蚀。 5、点火提前 （1）为什么要有点火提前 理论上，活塞处于压缩终了上止点进行点火，但实际上，由于从火花塞点火到气缸内可燃

燃烧需要一段时间。这了保证混合气燃烧产生的最大压力出现在活塞位于上止点后10度曲轴转角，从而使发动机可发出最大的功率、油耗最低。因此必须有点火提前角。 （2）点火提前角的定义 从开始点火到活塞到达上止点所对应的曲轴转角。 （3）最佳点火提前角的定义 能发出最大的功率、油耗最低的点火提前角。 （4）发动机不同工况对点火提前角要求 ①发动机转速变化对点火提前角的要求： 发动机转速升高要求：点火提前角提前 发动机转速低要求：点火提前角减少 ②发动机负荷（节气门开度）对点火提前角的要求： 节气门开度小要求：点火提前角大 节气门开度大要求：点火提前角小 ③燃油品质对点火提前角的要求 燃油牌号提高要求：点火提前角增加 燃油牌号降低要求：点火提前角减少 ④其他 （5）点火系对发动机不同工况点火提前角的适应措施 分电器上设置相应调节机构来满足 离心式点火提前装置：发动机转速变化时满足点火提前角的变化需求 真空式点火提前装置：发动机负荷变化时满足最佳点火提前角的需求 辛烷值选择器：满足燃油品质变化时，最佳点火提前角的要求 综上所述，一个完整的点火系统应包括点火线圈、断电器、配电器、火花塞、附加电阻、电容器、点火提前调节装置、点火开关、附加电阻短路开关和高低压线。 在实际的点火系统中，一般将点火线圈和附加电阻组装成一个整体，将断电器、配电器、电容器和点火提前调节装置组装成一个整体，称为分电器总成。 二、点火系主要机件 1、点火线圈 （1）作用 （2）类型 开磁路型、闭磁路型 （3）开磁路型点火线圈 基本结构：铁心、初级线圈、次级线圈、壳体、接线柱 初级线圈：外侧，0.5～1.0mm的漆包线，230～370匝 次级线圈：内侧，直径0.06～0.10mm的漆包线绕11000～26000匝

导磁钢套：绕组与外壳 绝缘磁杯：外壳的底部 胶木盖：点火线圈的上部 沥青或变压器油：点火线圈壳体内 双低压接线柱：+、-（说明：对于两接线柱的点火线圈，其本身不带附加电阻，附加电阻的功能由点火开关至点火线圈“+”接线柱的附加电阻线来完成，因此这根附加电阻线是不能用普通电线代替的。） 三低压接线柱：+、-、起动开关 特点：闭合的磁力线的上部和下部都是从空气中通过的，铁心未形成闭合的磁路。因此，这种点火线圈称为开磁路点火线圈。 （4）闭磁路点火线圈 特点：铁心加工成日字形，铁心的内部先绕初级绕组，初级绕组的外面绕次级绕组。采用热固性树脂作为绝缘充填物，外壳以热熔性塑料注塑成形，其绝缘性、密封性均优于开磁路点火线圈。 点火线圈的磁力线可由铁心构成闭合磁路，因而漏磁少，能量损失小，能量变换效率高。另外，闭磁路点火线圈的结构紧凑，体积小，可以直接安装在分电器中，省去了点火线圈到分电器的高压线。闭磁路点火线圈已在电子点火系中广泛采用。 （5）国产点火线圈的型号和参数 电压等级：1—12V；2—24V；6—6V。 用途代号：1—单、双缸发动机；2—四、六缸发动机；3—四、六缸发动机(带附加电阻)；4—六、八缸发动机(带附加电阻)；5—六、八缸发动机；6—八缸以上发动机；7—无触点分电器；8—高能点火；9—其它(包括三、五、七缸)。 DQl24表示电压为12V，用于4～6缸发动机，设计序号为4。 2、分电器总成 分电器总成=断电器+配电器+电容器+点火提前调节装置 （1）断电器 ①安装位置：分电器壳体内 ②组成与作用 固定触点、活动触点、凸轮 凸轮在旋转时，控制触点接通和断开，使点火系统产生高压。 ③固定触点 直接安装在断电器板上并搭铁，通过调整固定触点位置可以改变断电器触点的间隙。 ④活动触点 固装在活动触点臂上，活动触点臂的另一端通过绝缘套安装在一个销子上，整个活动触点通过弹簧片压向固定触点，活动触点还通过导线与分电器上的接线柱相连。

⑤凸轮 凸角数与发动机的气缸数相等，凸轮由分电器轴驱动。 ⑥触点的状况对点火系的工作情况的影响 触点的接触状况：不良将导致点火系统初级电流减小，点火电压降低。 触点的间隙：间隙大，对应的闭合角就小，初级电流小，次级电压低； 触点间隙小，闭合角大。 对四缸发动机来说，闭合角和分开角之和为900；对六缸发动机，闭合角与分开角之和为600。 为了确保发动机在低速和高速情况下都能正常的工作，一般要求闭合角在400～550，所对应的触点间隙是0.35～0.45mm。 发动机的气缸数增加，闭合角相应减小，触点间隙也小 所谓闭合角：是指断电器触点闭合期间分电器轴(凸轮)所转过的角度 （2）配电器 安装位置：配电器安装在断电器的上方 作用：将高压电按顺序分配给相应气缸 组成：分电器盖+分火头 分火头：插在断电器凸轮的顶端，和凸轮一起旋转，分火头上制有一金属导电片 分电器盖：中央插孔、旁插孔 电流传递路线：点火线圈→中央高压线→中央插孔→中央电极→炭柱→分火头上的金属导电片→旁电极0.2～0.8mm间隙→旁电极→分高压线→火花塞 （3）电容器 作用、安装位置、结构 （4）点火提前调节装置 组成：离心式+真空式+辛烷值选择器 ①实现点火提前的方法 点火的高压是在断电器触点断开的一瞬间产生的，触点断开的时间的早晚决定了点火时间的早晚，因此点火时间的调整就是调整触点断开的时间的早晚。 触点位置不变和凸轮不同位置时的点火时刻：凸轮位置不变，触点不同位置时的点火时刻： 要实现点火提前，可以有两种方法，一种是顺着凸轮的旋转方向，将凸轮多转一个角度，即顺转凸轮；另一种是将触点逆凸轮旋转的方向转动一个角度，即逆转触点。反之顺转触点和逆转凸轮可实现点火滞后。 ②离心式点火提前装置 离心调节器通常是安装在断电器的下方，通过改变凸轮的位置来改变点火提前角。 ③真空式点火提前装置 真空调节器安装在分电器壳的外侧，它通过改变触点的位置来改变点火提前角。

④辛烷值选择器 辛烷值选择器是通过改变断电器触点的位置改变点火提前角的，用转动分电器外壳的方法实现。 综上所述，点火提前调节装置中的离心调节器和真空调节群可以根据发动机的转速和负荷自动地调整点火提前角，而辛烷值选择器则需手工调整点火提前角，通过这些调整，可基本满足发动机工作的需要。 （5）国产分电器的型号 3、火花塞 （1）火花塞作用 （2)火花塞的工作条件和对火花塞的要求 火花塞的工作条件：高温、高压、强腐蚀。要求如下： ①抗高电压（绝缘体性好：在30kV高压的作用下保证良好的绝缘性能） ②抗高/低温(1500～2000℃，50～60℃) ③抗冲击压力（5.88～6.86Mpa，机械强度高） ④抗腐蚀 （2)火花塞的结构 放电部分：中心电极和侧电极，两者之间用高氧化铝陶瓷绝缘体隔开。绝缘体内部的中心导电部分分为三段（中心电极+导电玻璃+金属杆） 内垫圈：起密封和导热作用 （3)影响火花塞跳火性能的因素 ①火花塞电极形状的影响 火花塞电极的形状对放电性能有很大影响，一般电极有比较尖锐的棱角，比较容易放电，如果电极是球面的形状，则放电最困难。 为提高火花塞的放电性能，有些火花塞特意在电极上做出一些棱角，如侧电极的断面做成U形，中心电极上开十字口，将中心电极做细等。随着使用时间的增加，电极的棱角部分会慢慢烧蚀变圆，放电性能变差。越尖锐的电极烧蚀越快，使用寿命越短。 ②火花塞电极间隙的影响 火花塞的电极间隙越大，所需要的放电电压越高。为保证发动机在任何情况下可靠点火，传统的蓄电池点火系火花塞的间隙为0.6～0.8mm。 ③气缸压缩压力的影响 气缸的压缩压力越大，火花放电就越困难，所需的电压也就越高。在发动机全负荷、车辆低速运行时，混合气温度低时，都会使点火电压上升，造成点火困难。 ④电极温度的影响 火花塞的电极温度越高，所需的电压越低 （4)火花塞的热特性

自洁温度：要使火花塞工作良好，必须使火花塞保持在适当的温度范围以内，此适当的温度范围的下限称为火花塞的自洁温度，大约为450℃。 如果火花塞在工作中低于此温度，燃油不完全燃烧所产生的积炭就会沉积在火花塞的陶瓷绝缘体表面，导致火花塞漏电。积炭严重时，将造成火花塞不能点火。高于此温度，沉积的积炭会被烧掉，因此称此温度为自洁温度。 早燃温度：温度范围的上限称为早燃温度，大约为950℃。如果火花塞中心电极的温度超过此温度，火花塞不跳火就能将混合气点燃，这种情况称为早燃。发生早燃，会造成发动机的输出功率下降，化油器回火，甚至造成活塞顶烧熔。因此，火花塞的温度必须在950℃以下。 综上所述，火花塞的正常工作温度范围为450～950℃。 火花塞工作温度的影响因素：发动机功率、转速、压缩比、本身结构 热型火花塞：裙部长（裙部长的火花塞，受热面积大，传热的路径长，散热困难，因此工作温度高） 冷型火花塞：裙部短的火花塞（受热面积小，传热路径短，散热容易，因而工作温度低）。 对于高速、大功率、高压缩比的发动机：气缸内的工作温度高，应采用冷型火花塞； 对低速、小功率、低压缩比的发动机，气缸内的工作温度低，应选用热型火花塞。 介于两者之间的发动机，应采用热值中等的火花塞。 对于具体型号的发动机，制造厂已为其匹配相应热值的火花塞，在使用中如果要更换火花塞，应选用厂家规定型号的火花塞，保证热值匹配。 （5)火花塞的类型 ①白金尖形火花塞： 中心电极和侧电极覆盖白金薄膜（白金薄膜非常耐蚀，大大延长了火花塞的使用寿命，从普通火花塞的10000km延长到100000km)。 中心电极的直径减小，电极间隙增大，在使用过程中也不必调整火花塞间隙 外观特征：白金尖型火花塞的陶瓷绝缘体的上部有五条深蓝色的条纹；中心电极细。 ②多极火花塞 侧电极一般为两个以上 电极间隙不需经常调整 对点火要求较高的发动机已广泛采用多极火花塞。 ③突出型火花塞 突出型火花塞的绝缘体裙部较长，突出于壳体端面之外，具有吸收热量大，抗污能力好的优点，能直接受到进气的冷却，不易产生炽热点火，热适应范围宽，是应用范围最广的火花塞之一。 ④ 细电极型火花塞 电极很细，火花强烈，点火能力好，在寒冷条件下也能保证发动机迅速可靠起动，热范围较宽，能满足多种用途。

⑤铜芯电阻型火花塞 在高速发动机上普遍采用，其内部的电极导热性能良好，热值较普通火花塞提高10％～40％，高速时能限制炽热点火，而火花塞裙部的加长，使热值的下限拓宽，同时也提高了电极的耐油污、抗烧蚀的能力。 ⑥沿面跳火型火花塞 沿面跳火型火花塞又称沿面间隙型火花塞，是一种最冷型的火花塞，其中心电极与壳体端面之间的间隙是同心的。它必须与点火能量大、电压上升率快的电容放电型点火系统配合使用，可完全避免火花塞的炽热点火，即使在油污的情况下也能正常发火。其缺点是可燃混合气不易接近电极，故在稀混合气的情况下，不能充分发挥汽油机的功能。另外，由于点火能量增大，中心电极很容易烧蚀。 ⑦电阻与屏蔽型火花塞 抑制点火系统对无线电的干扰，在内部加装5～10kΩ的电阻或在外部加装屏蔽罩。加装电阻的火花塞称为电阻型火花塞，加装屏蔽罩的火花塞称为屏蔽型火花塞。 三、点火系的工作特性、影响因素及工作波形 1、点火系的工作特性 点火系统发出的最大电压随发动机转速变化的关系称为点火系的工作特性。 2、影响次级电压的因素 （1)发动机气缸数的影响 在同一转速下，六缸发动机的次级电压要低于四缸发动机的次级电压。 （2)火花塞积炭的影响 发动机在工作中，若混合气的浓度不合适、发动机窜机油或火花塞的热值不对，会在火花塞的裙部形成积炭。 积炭相当于在火花塞的电极间并联了一个电阻；电压还未上升到击穿电压时，就通过积炭产生漏电，造成火花塞不能点火。 检查火花塞是否积炭的方法：将高压线离开火花塞3～4mm，在次级电路中增加一个附加间隙，此附加间隙的作用是提高次级电压，同时击穿次级电路中的两间隙。如果“吊火”后发动机的工作状况好转，则说明火花塞已严重积炭，应予以清洗或更换。 （3)电容器的影响 电容量的最佳值为0.15～0.25μF （4)断电器触点间隙的影响 （5)点火线圈温度的影响 点火线圈的温度过高，会使初级绕组的电阻增大，致使初级电流减小，引起次级电压下降。在正常使用中，点火线圈的温度不应超过80℃。