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汽车电气培训教程,2007年9月-董明,内容,汽车电气设备汽车电源系汽车起动系点火系全车电路及线束,汽车电器设备,后雨刮,发电机,A/C,HI-FI数字功放,启动机,电控系统,高位制动灯,电器设备,电源系统,用电设备,电器设备,照明系统信号系统仪表系统辅助电器系统电子控制系统,电器设备的组成和特点,电器设备特点1低压:2直流:3单线制4负极搭铁,汽车电源系统,发电机电压调节器蓄电池,汽车电源系统-发电机,一、发电机的作用,汽车电源系-发电机,二、发电机的分类,汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机，1按结构分普通交流发电机(使用时需要配装电压调节器的发电机)JF整体式交流发电机(发电机和调节器制成一个整体的发电机)JFZ带泵交流发电机(和汽车制动系统用真空助力泵安装在一起的发电机)JFB无刷交流发电机(不需要电刷的发电机)JFW永磁交流发电机(磁极为永磁铁制成的发电机)2、按整流器结构分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分内搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）外搭铁型交流发电机磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。,汽车电源系-发电机,三、发电机结构,发电机发电原理,整流原理,电源系统-发电机工作原理,1.在发电机内部有一个由发动机带动转子（旋转磁场）2.磁场外有一个定子绕组,绕组有3组线圈(3相绕组)，3相绕组彼此相隔120度3.当转子旋转时，旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线（或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化）而产生电动势。,汽车电源系-发电机,交流发电机定子的三相绕组中，感应产生的是交流电二极管的导通原则如下:当三只二极管负极端相连时，正极端电位最高者导通；当三只二极管正极端相连时，负极端电位最低者导通,汽车电源系-发电机,定子三相绕组的接法有两种星形接法三角形接法,中性点电压？,汽车电源系-发电机,一、转子,转子的功用是产生旋转磁场。,汽车电源系-发电机,交流发电机的磁路为：磁轭N极转子与定子之间的气隙定子定子与转子间的气隙S极磁轭。,交流发电机磁路,汽车电源系-发电机,转子产生旋转磁场,当两集电环通入直流电时（通过电刷），磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁通，使爪极一块被磁化为N极，另一块被磁化为S极，从而形成六对相互交错的磁极。当转子转动时，就形成了旋转的磁场。,汽车电源系-发电机,二、定子,定子的功用是产生交流电。定子由定子铁心和定子绕组成。见图,汽车电源系-发电机,定子,定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120的三相电动势。,汽车电源系-发电机,交流发电机整流器的作用6管交流发电机的整流器是由6只硅整流二极管组成三相全波桥式整流电路,三、整流器,汽车用硅整流二极管特点工作电流大，正向平均电流50A，浪涌电流600A；反向电压高，反向重复峰值电压270V，反向不重复峰值电压300V；只有一根引线见图。整流二极管有正二极管和负二极管之分。,汽车电源系-发电机,将正极管安装在一块铝制散热板上，称为正整流板；将负极管安装另一块铝制散热板上，称为负整流板，也可用发电机后盖代替负整流板。见图。,整流管的安装,汽车电源系-发电机,端盖一般分前端盖和后端盖，起固定转子、定子、整流器和电刷组件的作用。端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件，有电刷、电刷架和电刷弹簧组成。电刷的作用是将电源通过集电环引入磁场绕组。,四、端盖,汽车电源系-发电机,内搭铁型发电机：磁场绕组负电刷直接搭铁的发电机（和壳体直接相连）。外搭铁型发电机：磁场绕组的两只电刷都和壳体绝缘的发电机。外搭铁型发电机的磁场绕组负极（负电刷）接调节器，通过后再搭铁。,五、磁场绕组的内搭铁型和外搭铁,汽车电源系-发电机,六、N管交流发电机,试验表明：加装中性点二极管的交流发电机在结构不变的情况下可以提高发电机的功率10%15%。之间。,9管交流发电机,8管交流发电机,11管交流发电机,汽车电源系-发电机,由于没有电刷和集电环，所以不会因为电刷和集电环的磨损和接触不良造成激磁不稳定或发电机不发电等故障；同时工作时无火花，也减小了无线电干扰。无刷交流发电机分为爪极式激磁机式永磁式,七、无刷交流发电机,汽车电源系-发电机,八、交流发电机的励磁除了永磁式交流发电机不需要励磁,其他都要将电源引入到磁场绕组使之产生磁场称为励磁交流发电机励磁方式有自励和他励两种。,汽车电源系-发电机,在发动机起动期间，需要蓄电池供给发电机磁场电流生磁使发电机发电。这种供给磁场电流的方式称为他励发电。,他励,汽车电源系-发电机,随着转速的提高，发电机的电动势逐渐升高并能对外输出，一般在发动机怠速时发电机就能对外供电当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给磁场绕组生磁发电，这种供给磁场电流的方式称为自励。,自励,汽车电源系-发电机,内搭铁交流发电机励磁电路,外搭铁交流发电机励磁电路,汽车电源系-发电机,交流发电机的工作特点是转速变化范围大，对于一般汽油发动机来说，其转速变化约为1：8，柴油机约为1：5，因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础。交流发电机的特性有输出特性、空载特性和外特性，其中以输出特性最为重要。,九、交流发电机的工作特性,汽车电源系-发电机,输出特性是指在发电机端电压U不变输出电流与转速之间的关系，即U=常数时，If（n）的函数关系。（1）空载转速n1当发电机达到额定电压并能对外输出电流时的最小转速为n1，称n1为空载转速。空载转速常用来作为测试发电机性能的参数之一。,输出特性,交流发电机的输出特性曲线,（2）最大电流Imax一定结构的发电机输出最大电流Imax有一定限制。交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力，又称为自我保护能力。,汽车电源系-发电机,(3)额定转速n2额定电流IA额定电流一般定为最大输出电流的23。空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据。,输出特性,汽车电源系-发电机,空载特性是研究发电机在空载运行时，其端电压随转速变化的关系，即I0时，U=f（n）的曲线，如图,空载特性,汽车电源系-发电机,外特性是研究当发电机转速一定时，其端电压与输出电流的关系，即n-=常数时，U=f（I）的曲线，如图所示。从外特性曲线可以看出发电机电压受负载影响的程度：如果发电机在高速运转时，突然失去负载，发电机电压会突然升高，致使发电机及调节器等内部电子元件有被击穿的危险。,外特性,汽车电源系-电压调节器,电压调节器的分类电压调节器的调压原理电子调节器结构与工作原理电子调节器应用实例为什么发电机要装电压调节器？,汽车电源系-电压调节器,交流发电机电压调节器按工作原理可分为：触点式电压调节器晶体管调节器集成电路调节器电脑控制调节器适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性,一、电压调节器的分类,汽车电源系-电压调节器,电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：内搭铁型调节器外搭铁型调节器调节器选配对于晶体管调节器使用汽车说明书中指定的调节器，若代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同对于集成电路调节器，必须是专用的,电压调节器的分类,汽车电源系-电压调节器,由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值E=Cen（V）交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通，使发电机的输出电压UB保持不变。,二、电压调节器的调压原理,汽车电源系-电压调节器,触点式电压调节器,三、触点式电压调节器,汽车电源系-电压调节器,晶体管调节器有多种型式，其电路个不相同，但一般采用整体封装型式，不可拆卸，不能维修，只能整体更换。,四、晶体管调节器结构与工作原理,晶体管调节器又称为电子调节器，图示为外搭铁型电子调节器的基本电路,外搭铁型电子调节器的基本电路,汽车电源系-电压调节器,内搭铁式电子调节器基本电路,内搭铁式电子节器的工作原理,汽车电源系-电压调节器,集成电路调节器也叫IC调节器，集成电路调节器装于发电机内部，构成整体式交流发电机。发电机外部有2个或3个接线柱。集成电路调节器的工作原理与晶体管调节器的工作原理完全一样，都通过稳压管感应发电机的输出电压信号，利用三极管的开关特性控制发电机的励磁电流，使发电机的输出电压保持恒定。集成电路调节器通常与整体式发电机相配。,五、集成电路调节器,内装式集成电路调节器线路图,汽车电源系-电压调节器,集成电路调节器，根据分压器R1、R2检测点位置不同可分为“发电机电压检测电路”和“蓄电池电压检测电路”两种型式。发电机电压检测电路见图,发电机电压检测电路,发电机电压检测,分压器R1、R2从发电机输出端（D+端）得到电压，稳压管VS上的电压与发电机的输出电压成正比，所以该电路称为发电机电压检测电路（检测点在发电机上）。发电机电压检测电路的优点：发电机电压检测电路的缺点：,汽车电源系-电压调节器,蓄电池电压检测电路,分压器R1、R2从蓄电池输出端得到电压，稳压管VS上的电压和蓄电池端电压成正比，所以该电路称为蓄电池电压检测电路（检测点在蓄电池上）。蓄电池电压检测电路优点：直接检测蓄电池端电压来控制发电机的输出，可使蓄电池的充电电压有保证。当蓄电池和发电机之间的连接不可靠时，自动转为发电机电压检测。,蓄电池电压检测电路,汽车电源系-电压调节器,交流发电机与调节器的使用注意事项交流发电机与调节器的维护,交流发电机与调节器的使用和维护,电源系统-蓄电池,电源系统-蓄电池工作原理,蓄电池作用:铅酸电池，汽油机12伏，柴油机多采用24伏起动辅助供电存贮保证电平衡,电源系统-蓄电池,一、充电方法1恒流充电2恒压充电,蓄电池的充电,电源系统-蓄电池,两阶段充电法，在第一阶段用较大电流充电，当单格电池电压升到2.4V，电解液开始产生气泡，将充电电流减小一半进行第二阶段恒流充电，直到蓄电池完全充足电为止,恒流充电的优点为：充电电流可任意选择，有益于延长蓄电池寿命，可用于初充电和去硫化充电。恒流充电的缺点是充电时间长，且需要经常调整充电电流。,恒流充电,改进恒流充电特性曲线,汽车电源系-蓄电池,恒压充电特性曲线见图,恒流充电a）、连接简图b）充电特性曲线,恒压充电的优点为：充电速度快，充电时间短，充电电流IC会随着电动势E的上升，而逐渐减小到零，使充电自动停止，不必人工调整和照管。恒压充电的缺点是：充电电流大小不能调整，所以不能保证蓄电池彻底充足电，也不能用于初充电和去硫化充电。对于就车使用的蓄电池，为了防止其产生硫化故障，必须定期（每两个月）拆下用改进恒流充电的方法充电一次。,恒压充电,汽车电源系-蓄电池,以脉冲大电流充电来实现快速充电的方法。其充电电流波形,脉冲充电电流波形,大电流恒流充电IC=（0.81）C20至单池电压升至2.4V；前停充1525ms；反向脉冲充电IC=（1.52.0）C20t=1501000us；后停充2540ms，如此循环，直至充足电,脉冲快速充电,汽车电源系-蓄电池,初充电对新蓄电池或更换极板后的蓄电池进行的首次充电。恢复蓄电池在存放期间，极板上部分活性物质缓慢放电和硫化而失去的电量。初充电的特点：充电电流小，充电时间长，必须彻底充足。,充电的种类,汽车电源系-蓄电池,初充电的程序（1）加注电解液密度符合厂家规定，液面高度符合要求。（2）选择充电电流恒流法IC1=C20/15IC2=C20/30（3）连接蓄电池蓄电池使用后的充电。需补充充电情况：（1）启动无力时（非机械故障）；（2）前照灯灯光暗淡，表示电力不足时；（3）电解液密度下降到1.20g/cm3以下时；（4）冬季放电超过25%，夏季放电超过50%时；,补充充电与初充电的不同点（1）充电前不需要加注电解液；（2）蓄电池补充充电电流的选择；IC1=C20/10（A）IC2=C20/20（A）（3）充电时间约为1316h,消除硫化的充电工艺。蓄电池轻度硫化，可用充电的方法予以消除：倒出电解液，加入蒸馏水冲洗两次后，再加入蒸馏水；用IC=C20/30（A）的电流进行充电，当密度上升到1.15g/cm3时，倒出电解液，再加蒸馏水继续充电，直至密度不再上升；以20h率放电电流放电至单池电压降到1.75V时，再进行上述充电。反复进行以上过程，直至输出容量达到额定容量的80%以上，即可使用。,汽车起动系,起动机作用:为发动机从静态到自行工作状态提拱初始动力,汽车起动系-起动机结构,启动系统构成,汽车起动系,起动机由直流电动机、传动装置和控制机构组成。发动机的起动性能评价指标有：起动转矩、最低起动转速、起动功率、起动极限温度。当环境温度低于起动极限温度时，应采取起动辅助措施加大蓄电池容量进气加热电喷车低温补偿,发动机的起动性能,汽车起动系,直流电动机的工作原理直流电动机转矩自动调节特性起动机的工作特性起动电动机均采用直流电动机。直流电机由磁场部分、电枢部分、电刷装置等组成,起动机的原理和特性,汽车起动系,1.功用直流电动机时将电能转变为机械能的设备。2.原理载流导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动。工作原理图,一、直流电动机的工作原理,汽车起动系,电动机的电磁转矩M取决于磁通、电枢电流Ia的乘积，即M=CmIa其中Cm电机结构常数,直流电动机的电磁转矩,直流电动机中的反电动势电流方向发电动势方向,汽车起动系,直流电动机拖动负载，当负载发生变化时，电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化，以满足不同负载的需要。其原理如下：通电的线圈在磁场中受力而转动，运动的线圈切割磁力线产生电动势，电动势的方向和线圈电流方向相反，电动势的大小为,E反=Cen其中，Ce电机结构常数；磁极磁通；n电枢转速电动机工作时，电压平衡方程式为：Ub=E反+IaRa则电枢电流为：Ia=（Ub-E反）/Ra,直流电动机转矩自动调节特性,分析：Ia=（Ub-E反）/Ra负载轴上阻力矩电枢转速E反Ia电磁转矩直至电磁转矩减至与阻转矩相等电机拖动负载以较高转速平稳运转；负载轴上阻力矩电枢转速E反Ia电磁转矩直至电磁转矩增至与阻转矩相等电机拖动负载以较低转速平稳运转。,该公式称为电动机发电机一体公式即电动机在一定条件下可以变成发电机，用于电机制动和储能,汽车起动系,1.直流电动机的型式按照磁场绕组和电枢绕组连接方法不同，可分为,起动机的工作特性,并励,串励,复励,汽车起动系,起动机工作特性图,空载时转速低于规定值，同时电流大，说明有机械故障；制动实验时，电源电压和电流正常，转矩下降，有电路故障。,影响起动的因素？,汽车起动系,组成由电磁铁机构电动机开关起动继电器起动开关组成结构原理见图,控制装置,汽车起动系,一、作用（1）发动机一旦起动，应使起动机自动停止工作。（2）发动机正常工作后，即使误将起动开关接通，起动机也不会工作。,起动机驱动保护电路,汽车起动系,1、起动机每次使用不超过5秒2、电喷车和自动变速器车不能采用推车启动3、发动机起动后必须切断控制电路,起动机的正确使用,汽车起动系-启动主要故障模式,启动系统故障,点火系,点火系是发动机正常工作所必需的电器系统之一传统点火系的分电器、点火线圈、火花塞的等各组成部件,点火系,点火系按采用的电源不同，可分为蓄电池点火系和磁电机点火系两大类。蓄电池点火系按是否采用电子元件控制可分为传统点火系电子点火系微机控制点火系统按信号发生器型式分类（1）磁感应式；（2）霍尔式；（3）光电式；（4）电磁震荡式。,点火系种类,点火系,开磁路,闭磁路,点火线圈,点火系,火花塞,点火系,一、磁感应式电子点火系组成磁感应式电子点火系又称为磁脉冲式电子点火系,无触点的磁感应式普通电子点火系统,点火系,点火系的基本电路及工作原理分析,点火系,霍尔元件实际上是一个霍尔集成块电路，内部原理图见图所示。因为在霍尔元件上得到的霍尔电压一般为20mV，因此必须将其放大整形后再输出给点火控制器。,霍尔信号发生器,点火系,点火时刻应适应发动机的工作情况,实践证明，燃烧最大压力出现在上止点后1015时，发动机的输出功率最大，此时所对应的点火提前角为最佳点火提前角。影响最佳点火提前角的因素很多，主要有（1）发动机转速：（2）发动机负荷（3）汽油辛烷值,点火系,点火时刻应适应发动机的工作情况,一般有发动机线束、仪表线束、前舱线束、室内线束、四门2盖线束、顶棚线束等组成,电路及线束系统,电路及线束系统,仪表,电路及线束系统,1.布线图2.原理图3.线束图,三种电路图,电路及线束系统,熔断器（熔丝）/易熔线/断路器,汽车电器基础元件,电路及线束系统,熔断器（熔丝）/易熔线/断路器,汽车电器基础元件,例：根据电路图排除故障的方法。故障现象：通电后右前远、近光都不亮,检查原则：一般按电流流动方向检查,电路及线束系统,全车电路,电路及线束系统,一、汽车电器与电子系统故障诊断的一般程序和方法和中医一样，可以采取望、闻、问、切的方法：望，就是从外观看有无破损、烧蚀等现象闻，就是用鼻子闻有没有糊味等问、就是问驾驶员（车主）车子发生故障前、后的现象切、就是用万用表、测试灯等工具检测，找出故障。以上几种方法可以同时使用也可以单独使用，最终目的是在最短时间内排除故障1第一步，验证车主（用户）所反映的情况,并注意通电后各种现象。再动手拆检之前，尽量缩小故障产生的范围。2第二步，分析电路原理图，弄清电路的工作原理，对问题所在作出推断。3第三步，重点检查问题集中的线路或部件，验证第二步作出的推断。4第四步，进一步进行诊断与检修,常用检修方法:直观法：通过直观（高温、冒烟、火花、断接等）检查来发现明显故障，提高检修速度。检查保险法：如某电器突然停止工作，应先查该支路上的保险装置是否动作，如动作查明原因，检修后恢复保险装置。试灯法：检查线束是否开路或短路，电器有无故障,电路及线束系统,短路法：用一根导线将某段导线或电器短接后观察用电器的变化。替换法：将被怀疑部件用已知完好的部件替换，验证怀疑是否正确。模拟法：用于对各种传感器信号、指示机构工况的判断,此法必须熟悉汽车的电路参数。5第五步，验证电路是否恢复正常。