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 章 节课 题课时 绪 论汽车电气设备课的性质 任务 发展 构成 2 学习目标 掌握汽车电气设备的构成 了解本课程的性质 任务及发展 授课方法 理论教学 授课内容 一 汽车电气设备的范畴 汽车电气设备 是指汽车上凡是产生电能和需要供电才能工作的 元件或部件 都是属于电气设备的范畴 汽车的结构总体上是由四大部分组成 即发动机 底盘 车身 电气设备 该教材介绍的是汽车上除发动机 底盘以外的所有电气元件及部 件 现代汽车发动机 底盘中相关的电器元件 如电喷发动机 自动 变速器等的电控元件 随发动机 底盘的结构一起介绍 电气设备课 程中不作讲解 二 汽车电气设备课程的性质 任务 汽车电气设备构造与维修 是中等职业学校和技工学校的一门 主要的专业课 也是学好汽车驾驶与维修专业其它相关专业课的必要 的基础 它有很强的理论性和实践性 通过对本课程的学习 应使学生掌握汽车电气设备的组成 结构 基本工作原理 使用 维修 检测 调整 故障诊断与排除等基本知 识和技能 在学习完本课程后 应能学会用电路图分析汽车电气元件 的基本工作原理 对常用的电气设备能够独立地完成拆装和检修 调 整 能正确使用汽车电气设备维修中常用的工具 量具 仪器 仪表 等 三 该课程的学习方法和考核方法 学习中应本着理论与实践相结合的原则 要加强实践环节 尽可 能多地参加动手操作 加强操作技能的训练 掌握正确的操作方法 工具 仪器 仪表 检测设备的正确使用方法 授课内容 四 汽车电气设备的发展 汽车自问世以来 很长一段时间内其技术发展主要表现在机构方 面 在 20 世纪 50 年代以后 随着电子技术的进步 电子技术在汽车 上应用和发展代表了汽车技术发展的主流和趋势 在解决汽车节能 行车安全 减少排放污染 操纵性 舒适性等方面也起着越来越重要 的作用 如 汽车上使用电子点火系 电子控制燃油喷射系统 电子控制 自动变速器 电子制动防抱死装置 安全气囊等节能 排污控制 安 全系统 电动车窗 电动座椅 空调 音响等轻便操纵和娱乐舒适系 统 五 汽车电气设备的构成 汽车上产生电能和需要供电后才能工作的电气元件很多 按照其 作用 将汽车电气归纳为以下几个系统 1 电源系 其作用是产生低压直流电能 并向汽车上的各用电设 备提供低压直流电 电源系包括 蓄电池 发电机 电压调节器 充电批示装置 2 起动系 其作用是发动机从静止状态开始运转时 带动发动机 曲轴转动 从而使发动机转动 起动系包括 电源 蓄电池 起动机 起动系控制电路等 3 汽油机点火系 其作用是将汽车的低压电变为高压电 并根据 发动机的工作循环 着火顺序 不同工况及时点燃气缸中的可燃混合 气 点火系包括 电源 蓄电池或发电机 点火线圈 分电器 火花 塞 点火模块 点火信号传感器 电控单元 电脑或微型计算机 ECU 各工况伟感器等 4 照明系 其作用是提供汽车夜间行车时的各种照明 保证汽车 的行车安全 照明系包括 汽车上各种内 外照明灯具及控制电路 5 信号系 其作用是批示汽车行驶动态或趋向 确保汽车行驶安 全 授课内容 信号系包括 灯光信号 转向信号灯 倒车信号灯 制动信号灯及控制电路 音响信号 电喇叭及其控制电路 6 仪表系 其作用是提示驾驶员注意汽车重要工作部位的工作情况 及 时发现和处理问题 确保汽车技术状况完好 仪表系包括 水温表 电流表 或电压表 机油压力表 燃油表 气压表 车速里程表 发动机转速表等 7 辅助电系 其作用是根据汽车的使用条件 提供相应的辅助作用 根 据不同的汽车 辅助电器的种类 数量是不相同的 辅助电系包括 电动刮水器 汽车空调 电动车窗 电动座椅 汽车音 响 电动后视镜 点烟器等等 8 微机控制系 其作用是对汽车某些系统采用微型计算机控制 实现对 汽车的低油耗 低排放 安全的控制 同时 减少驾驶员的劳动强度 增加 驾乘人员的舒适性 作业 1 汽车电气设备的发展趋势 2 电子技术运用于汽车上 可以解决哪些方面的问题 3 汽车电气设备的构成 章 节课 题 绪 论汽车电气设备课的特点 复习电工电子基础 授课方法 理论教学 授课内容 一 汽车电气设备的特点 无论轿车 客车 货车 它们的结构不同 用途不同 但它们的 电气设备都具有共同的特点 1 两个电源 指汽车上具有两个电源 即蓄电池和发电机 蓄电池 是汽车的起始电源 为汽车的辅助电源 发电机 是汽车的工作电源 为汽车的主要电源 2 低压直流 是指汽车上的电源都是低压直流电 汽车电源的电压 有 6 伏 12 伏 24 伏几种等级 电压都很低 低于人体的承受电压 36 伏 直流 是指汽车电源及用电设备的工作电流是直流电 因为汽车的起始电源蓄电池是化学电源 它只能产生直流电汽车 上的发电机为了与蓄电池配合供电 也要求其输出直流电 才能满足 汽车用电要求 所以 汽车电气采用的是直流电 3 并联单线 并联 是指汽车电气设备的电路采用并联方式连接 即电源的正极 与用电设备的正极连接 负极与负极连接 并联的目的 是使各电系及电器之间工作不互相干扰 单线 是指电源与用电设备之间只有正极是用导线连接 而电源与 用电设备的负极不用导线连接 4 负极搭铁 提指电源与用电设备的负极直接与汽车的金属连接 利用汽车的金属导电 采用单线制和负极搭铁 一方面可以简化汽车电气线路 另一方面 可以节约导线 5 在汽车上 称正极线为火线 负极线为搭铁线 授课内容 二 电工基础知识复习内容 1 电流 电荷的定向运动就形成电流 电流分直流和交流两大类 直流 是大小和方向都不随时间变化的电流 交流 是大小和方向都随时间变化的电流 2 电压 能使电荷流动的电场力叫电压 电压和电流一样 有大小 也有方向 电压的方向规定为由高电位 指向低电位 3 电阻 导体对电流的阻碍作用称为电阻 电阻是反映导体对电流起阻碍作用大小的物理量 是导体客观存在 的 不随导体两端电压的大小变化 即使没有电压 导体的电阻仍然 存在 4 电路 电路是指电流流过的路径 最简单的电路由电源 用电 器 也叫负载 控制开关 导线四部分组成 电路中电源 产生电能的设备 并向用电设备供电 电路中的负载 是用电设备 它是把电能转换成其它形式的能 如 灯 起动机 喇叭等 电路中的中间环节 指导线 开关 继电器 金属导体等 电路的三种状态 通路 断路 开路 短路 搭铁 5 电磁 电与磁在一定条件下可以互相转换 电转变成磁 通电导体周围存在磁场 电流越大 磁场越强 将导体绕在铁心上 会使磁场加强 磁转变成电 当变化的磁场作用在导体上时 导体中会产生电 现代汽车上使用的很多磁感应式传感器 就运用此原理 授课内容 三 电子技术基础复习内容 1 半导体 即导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 称半导体 有硅 锗 砷化镓等 半导体中存在着两种载流子 即参与导电的粒子 一种是带负电 的自由电子 另一种是带正电的空穴 1 P 型半导体 这种半导体主要靠空穴导电 称为空穴型半导体 简称 P 型半导体 2 N 型半导体 这种半导体主要靠自由电子导电 称为电子型半 导体 简称 N 型半导体 3 PN 结 用特殊工艺将 P 型半导体和 N 型半导体结合在一起时 构成一个 PN 结 P 区引出线为正极 N 区引出线为负极 2 晶体二极管 1 结构 在一个 PN 结的 P 区和 N 区各引出一条引线 经特殊封 装后 就制成一只晶体二极管 2 种类 二极管的种类很多 按所用材料分 有硅二极管和锗二极管 按 PN 结的结构分 有点接触和面接触型 按用途分 有普通二极管 整流二极管 开关二极管 稳压二极管 光电二极管 发光二极管等 3 特性 晶体二极管具有单向导电性 分正向导电 即对二极管加正向电压 达一定值 二极管导通 加反向电压 二极管截止 普通二极管 整流二极管 发光二极管 反向击穿导电 即对二极管加反向电压 达一定值 二极管导通 所以把加在二极管两端的反向电压称反向击穿电压 稳压二极管 光 电二极管 授课内容 3 晶体三极管 1 结构 晶体三极管是由两个 PN 结构的一种半导体器件 根据 PN 结构的组成合方式不同 晶体管可分为 NPN 型和 PNP 型两类 晶体三极管有三个区 发射区 基区 集电区 两个 PN 结 发射和集电结 三个电极 从发射区引出的电极叫发射级 用 e 表示 从其区引出 的电极叫基极 用 b 表示 从集电极引出的电极叫集电极 用 c 表示 图形符号中带箭头的电极为发射极 箭头方向表示发射结正向导通时 的电流方向 2 三极管的特性 1 电流放大特性 Ib 较小变化能引起 Ic 较大变化 集电极电流 IC 和变化量是基极电流 Ib 变化量的 80 倍 当基极电流有一微小变化时 能引起集电极电流的较大变化 也 就是说基极电流对集电极电流具有小量控制大量的作用 这就是三极 管的电流放大作用 2 开关特性 三极管的截止状态 相当于开关断开 Ube 0v Ic Ie 间 R 三极管的饱和状态 相当于开关闭合 NPN 型 Ube 0 7v 时 Ic Ie 间 R 0 PNP 型 Ube 0 3v 时 作业 1 汽车电气设备有哪些特点 2 汽车上的正极线和负极线通常称什么 3 电路由哪几部分构成 电路有几种状态 4 晶体二极管 三极管有何特性 章 节课 题课时 单元三 电源系起动型铅蓄电池的用途 组成元件用作用 2 学习目标 掌握汽车用起动型铅蓄电池的用途 熟悉其组成元件的作用 授课方法 互动教学 授课内容 一 起动型铅蓄电池的用途 组成元件及作用 一 用途 1 起动发动机时给起动机提供强大的起动电流 一般高达 200 600A 有的柴油机用蓄电池达 1000A 以上 2 发电机电压较低或不发电时 即 V发 V蓄 蓄电池向用电设 备供电 3 发动机正常运转 发电机的端电压高于蓄电池的电动势时 即 V发 V蓄时 将发电机供给的电能储存起来 即被充电 4 发电机过载时 即 V发 V蓄 蓄电池协助发电机向用电设备 供电 5 蓄电池相当于一只大容量电容能吸收电路中出现的瞬时过电压 保护电子元件 二 组成元件及各组件的作用 汽车用蓄电池称铅酸蓄电池 因为蓄电池中参与化反应的活性物 质主要是铅元素 参与反应的电解质是硫酸 所以称为铅酸蓄电池 另外 由于蓄电池用于汽车上的主要作用是向起动机供电 起动 汽车发动机 因此也称其为起动型铅蓄电池 1 起动型铅蓄电池的结构 主要由正负极板 隔板 电解液 外 壳 联条 接线柱等部件组成 2 各组成元件的作用 极板 正 负极板上的活性物质与电解液反应 产生电池电动势 栅架 活性物质都做成膏状涂敷在的栅架上 制成正负极板 由 于正极板活性物质容易脱落 所以把正极板做的比负极板厚 隔板 隔板的作用是使正负极板尽量的靠近而不至于短路 缩小蓄电池 的体积 防止极板变形和活性物质脱落 为了有利于电解液渗透隔板 常用具有良好的耐酸性和抗氧化性和微孔性 或多孔性 电解液 电解液的作用是形成电离 促使极板活性物质溶离 产生可逆的 电化学反应 简单讲 就是电解液与极板上的活性物质反应 建立电 池电动势 外壳 外壳的作用是用来盛装电解液和极板组 使铅蓄电池构成一个整 体 联条 联条的作用是将单格电池串联起来 提高整个蓄电池的端电压 接线柱 一个普通铅蓄电池首尾两极板组的横板上焊有接线柱 一个为正 接线柱 旁边标有 或 p 记号 另一个为负极接线柱 旁边标 有 或 N 记号 有的用不同颜色表示 作业 1 起动型铅蓄电池的用途 2 起动型铅蓄电池主要由正负极板 隔板 电解液 外壳 联条 接线柱等部件组成 3 一般正接线柱 用 或 p 表示 负极接线柱 用 或 N 表示 章 节课 题课时 单元三 电源系起动型铅蓄电池的结构及电池型号 2 学习目标 掌握汽车用起动型铅蓄电池各组件的结构 了解型号的内涵 授课方法 多媒体教学 授课内容 一 起动型铅蓄电池各组件的结构 极板 极板由栅架活性物质组成正极板 正极板 其活性物质为二氧化铅 PbO2 呈棕褐色 负极板 其活性物质为海绵状纯铅 Pb 呈深灰色 栅架 是用铅锑合金浇铸成的带板耳的格架 活性物质是极板上的工作物质 活性物质都做成膏状涂敷在有一定 机械强度的栅架上 制成正负极板 由于正极板活性物质容易脱落 所以把正极板做的比负极板厚 将正负极板各一片浸入电解液中 就可获得 2V 的电动势 将多片 正 负极板浸入同一份电解液中 同样只能获得 2V 的电动势 但是 极板片数多的电池 电容量大 说明 极板片数多 活性物质多 电 池容量大 为此 当极板片数确定 满足电容量要求后 要满足蓄电池的电 压要求 通常把多片正负极板分别并联 用横板焊接成正负极板组 每个极板组中 负极板总是比正极板多一片 根据电压的要求 构 成不同数量的极板组 将各极板组分别与不同的电解液反应 然后将 各极板组串联 就可以增大电池电压 通常 把一个极板组称为一个 单格电池 蓄电池通常有三个或六个单格电池串联而成 因一个单格电池是 2 伏 三个单格电池是 6 伏 六个单格电池是 12 伏 国产车用蓄电池 一般有三个单格和六个单格两种规格 隔板 为了有利于电解液渗透隔板常用具有良好的耐酸性和抗氧化性的 微孔塑料制成 微孔或多孔是指隔板是可以让电解液从其间穿过 电解液 电解液是化学纯净的硫酸和蒸馏水按一定的比例配制 电解液的相对密度一般为 1 24 1 28 之间 选择电解液相对密度 的大小 要根据地区和气温条件 高温时 选择低相对密度的电解液 低温时 选择较高相对密度的电解液 但是 在不至结冰的情况下 尽量采用较低相对密度的电解液 电解液有温度要求 各个国家的要求不同 国产蓄电池电解液的 标准温度规定为 15 电解液有高度要求 国产蓄电池电解液的标准高度为 高出极板 顶 10 15mm 外壳 外壳材料由硬橡胶和塑料两种 外壳的外观是一个长方体 其内部是壁隔成不同的单格 我国蓄 电池外壳的单格电池个数有三个单格和六个单格两种 另外 普通蓄电池外壳的底部制有凸筋 目的是将蓄电池极板组 顶起不与底部接触 形成一定的空间 让电池中的机械杂质沉积而不 通过极板底部将正负极板连接短路 外壳上各单格电池的盖 与外壳是密封的 各单格电池盖上留加 液孔 加液孔上加盖 称加液孔盖 加液孔盖上又留有通气小孔 联条 联条是由铅锑合金制成 有外露式和内藏式两种 接线柱 也称极桩 是每个单格电池的正 负极板板耳浇铸在一起构成的 每个单格 电池有正 负两个极桩 只有蓄电池最外端的两个单格电池的正极桩 或负极桩构成蓄电池的接线柱 其余的极桩通过联条串联在一起 新蓄电池 是将极板组装入外壳单格电池中 浇铸好联条 盖好 电池盖并密封 将加液孔密封即可 未启用的新蓄电池是不加电解液 的 二 型号 蓄电池的型号由三部分组成 各部分之间用破折号分开 1 第一部分为串联单格电池数 用阿拉伯数字表示 国产蓄电 池有 3 或 6 两种 它表示蓄电池的额定电压大小 3 表示 6 伏电池 6 表示 12 伏电池 2 第二部分为电池类型和特征 常用汉字的第一个字母表示 电池特征为附加部分 仅在同类用途的产品具有第二种特征 A 表示干荷电 H 表示湿荷电 W 表示免维护 S 表示少维护 Q 表示 起动 I 表示胶质电解液 3 第三部分为电池的额定容量 用具体的数据表示 其单位是 用 A h 安培 小时 一般在型号中可略去不写 有时在额定额量后面用一个字母表示特出性能 G 表示高起功率 S 表示塑料外壳 D 表示低温启动性能 例如 夏利轿车用 6 QA 40S 型蓄电池 由 6 个单格电池组成 额定电压为 12V 6 2V 12V 额定容量为 40A h 的起动用干荷电 铅蓄电池采用了塑料外壳 作业 1 解释 6 QA 100 2 电解液是化学纯净的硫酸和蒸馏水按一定的比例配制 3 电解液的相对密度一般为 1 24 1 28 之间 4 国产蓄电池电解液的标准温度规定为 15 电解液有高度要求 国产蓄电池电解液的标准高度为 高出极板顶 10 15mm 5 在不至结冰的情况下 尽量采用较低相对密度的电解液 6 未启用的新蓄电池不加电解液 章 节课 题课时 单元三 电源系铅蓄电池的工作原理 容量与使用 2 学习目标 掌握铅蓄电池的使用方法 熟悉影响容量的使用因素 了解铅蓄电池的工作原理 授课方法 理论教学 授课内容 一 铅蓄电池的工作原理 蓄电池的工作状态 放电和充电 即蓄电池放电时是在工作 其 充电时也是在工作 只要它内部产生电化学反应 它就是在工作 放电原理 蓄电池的放电过程 就是将化学能转换成电能的过 程 放电过程总反应式为 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 在放电过程中 消耗了硫酸 生成水 所以电解液密度不断下降 由于活性物质生成了硫酸铅 所以 蓄电池的容量和端电压是逐渐下 降的 蓄电池放完电的标志 单格电池电压下降到 1 75 伏 电解液相对密 度下降到 1 11 最小值 充电原理 蓄电池的充电过程 就是将电能转换成化学能的过 程 充电过程的总反应式 2PbSO4 2H2O PbO2 Pb 2H2SO4 在充电过程中 消耗了水生成了硫酸 硫酸铅还原成活性物质 电解液的密度上升 蓄电池的容量和端电压是逐渐增大的 充足电的标志 蓄电池内产生大量气泡 电解液呈 沸腾 状 端 电压和相对密度上升到最大值且 2 3 小时内不再增加 二 铅蓄电池容量的影响因素 影响蓄电池容量的因素很多 根据该专业特点 只考虑使用方面 的因素 具体有 1 放电电流的大小 放电电流越大 电池容量下降越快 2 电解液温度 电解液温度降低 蓄电池的输出容量减小 一般 在正常范围内 电解液温度每下降 1 电池容量约下降 1 所以 在正常温度范围内 适当增加电解液温度 可增大容量 但电解液温度不能超过 40 温度过高 会使极板翘曲变形 极 板上的活性物质疏松 脱落 减少蓄电池的寿命 3 电解液相对密度 电解液的相对密度在一定的范围 不能过大 实践证明 采用较低的电解液相对密度 可以提高蓄电池输出大电流 的能力和大电流放电时的容量 相对密度过大 电解液电阻会增加 反而使蓄电池容量下降 因此 冬季 在不致结冰的前提下 应尽量采用稍低相对密度的电 解液 三 铅蓄电池的使用 蓄电池的正确使用 为了延长蓄电池的使用寿命 蓄电池在使用 中应注意 三抓 和 五防 1 三抓 1 抓正确及时充电 放完点的蓄电池应在 24h 内及时去充电 车上正在使用的蓄电池一般每两个月补充充电一次 蓄电池的 放电程度 冬季不得超过 25 夏季不得超过 50 停放的蓄电池 每两个月补充充电一次 2 抓正确操作使用 超过连续使用起动机每次起动时间不得超过 5s 如果一次未能 起动发动机应休息 15s 以上再第二次起动 连续三次起动不成功 应 查明原因排除故障后再起动发动机 装 搬运蓄电池应轻搬轻放 不可随便敲打或在地上拖拽 蓄 电池在车上固定要牢固以防行车时颠簸授损 3 抓清洁维护 经常清里蓄电池表面灰尘污物 保持蓄电池外表清洁 接柱和电线连接要牢固 出现氧化物时应及时清除 并涂上润 滑脂 经常疏通蓄电池通气孔 2 五防 一防充电电流过大和长时间充电 二防过度放电 三防电解液面 过低 四防电解液密度过高 五防电解液内混入杂质 作业 1 蓄电池的放电过程 就是将化学能转换成电能的过程 2 电解液温度不能超过 40 温度过高 会使极板翘曲变形 极 板上的活性物质疏松 脱落 减少蓄电池的寿命 3 起动机每次起动时间不得超过 5s 如果一次未能起动发动机应 休息 15s 以上再第二次起动 4 影响蓄电池容量的使用因素有哪些 章 节课 题课时 单元三 电源系电解液的配制及蓄电池的充电 2 学习目标 熟悉电解液的配制 了解蓄电池的充电方法 授课方法 理论教学 互动教学 授课内容 一 电解液的配制 配制电解液 用相对密度为 1 83 1 84 的纯净硫酸与蒸馏水配制 配制成分的百分比 可按体积比 也可按质量比 见课本第 75 页表 3 3 配制时注意 应先将容器中加入蒸馏水 然后将硫酸沿容器壁慢 慢注入水中 二 铅蓄电池的充电 1 充电的方法 定流充电 也称串联充电法 充电过程中充电电流保持不变 的方法 定流充电的优点是 适用性好 可任意选择和调整充电电流 有 益于延长蓄电池的使用寿命 这种充电方式可用于各种不同的蓄电池 如新蓄电池的初充电 去硫充电 补充充电等 均可采用这种方式 缺点是 充电时间长 且需要经常调节充电电流 定压充电 也称并联充电法 充电过程中充电电压保持不变 的方法 定压充电的优点 一是充电效率高 开始充电 4h 5h 内 蓄电 池就能获得 90 95 的充电量 因而可大大缩短充电时间 二是操 作方便 不易过充电 定压充电的缺点 由于充电初期电流太大 易造成电解液温升过 快 极板弯曲 活性物质脱落 从而影响蓄电池的技术性能和使用寿 命 因此 这种方法除在短时间补充充电的情况下 一般很少使用 2 充电种类 铅蓄电池的充电分初充电 补充充电和快速脉冲 充电 充电过程都分两个阶段进行 第一阶段 选择合适的充电电流 从充电开始至单格电池电压上升 到 2 4 伏左右 电解液开始出现气泡为止 第二阶段 紧接着改变充电电流 即将第一阶段充电电流减半 后 继续充电至充足电 充足电的表现为 蓄电池内产生大量气泡 电解 液呈 沸腾 状 端电压和相对密度上升到最大值且 2 3 小时内不再 增加 3 初充电 是指对新蓄电池进行的第一次充电 初充电的步骤 见课本第 76 77 页 注意 初充电的充电时间需要 50 70 小时 4 补充充电 对使用后电量消耗的蓄电池进行的恢复容量的充电 蓄电池电量消耗的具体表现 通过仪器 仪表测量判断 电解液相对密度下降到 1 2 以下 冬季放电超过 25 夏季放电超过 50 通过经验判断 看大功率用电设备的工作情况 起动机起动 无力 前照灯灯光暗淡 电喇叭沙哑等 补充充电的步骤 见课本第 77 页 补充充电的时间需要 13 16 小时 5 快速脉冲充电 这种充电方法对被充电蓄电池有要求 即是新 蓄电池 有故障的蓄电池不能采用这种方法充电 作业 1 蓄电池电量消耗的具体表现是什么 2 解释 初充电 补充充电 3 章 节课 题课时 单元三 电源系铅蓄电池的维护 故障诊断及新型电池简介 2 学习目标 掌握铅蓄电池的维护项目 了解蓄电池的常见故障及车用新型电池 授课方法 理论教学 互动教学 实验教学 授课内容 一 蓄电池的维护保养 蓄电池外壳 是否有裂纹和电解液泄露 检查蓄电池的安装是否牢固 接线柱是否松动 接线是否紧固 经常清除蓄电池上灰尘 泥土 接线柱和线头上的氧化物 并 涂上润滑脂 定期检查蓄电池的电解液相对密度及液面高度 一般每行驶 1000km 或冬季行驶 10 15 天 夏季行驶 5 6 天 检查一次蓄电池 的液面高度 蓄电池液面高度应高出极板 10 15mm 检查蓄电池的放电程度 发现存电不足 应立即进行补充充电 二 普通蓄电池放电程度的检查方法有两种 用吸式密度计测量电解液的相对密度 将实际测量的数值转换成 15 时的密度值 与该蓄电池充足电时 的密度相比较 按相对密度每下降 0 01 相当于蓄电池放电 6 估 算出放电程度 用高率放电计 有单格电池高率放电计 整体电池高率放电计 测量电压 高率放电计的种类很多 有的可测电压值 有的可以判断存电量 的范围 三 铅蓄电池的故障诊断 铅蓄电池的故障 通常分为外部故障和内部故障 1 外部故障 用肉眼能直接观察到的故障 如外壳破损 封口胶 裂开 极桩及联条氧化严重等 2 内部故障 肉眼不能观察 需通过仪表 仪器 打开加液孔盖 观察才能发现的故障 具体有 1 极板硫化 极板上生成粗晶粒硫酸铅的现象 2 活性物质大量脱落 活性物质从极板上脱落下来 主要出现在 正极板上 3 极板短路 电池内部正 负极板有接触现象 4 严重自放电 电池在充足电的情况下 不与外电路接通 其电 量会自行消耗的现象 各种内部故障的现象 产生的原因及处理方法 见课本第 79 80 页表 3 6 四 汽车用新型蓄电池 汽车用蓄电池几乎都是铅酸电池 组成的元件几乎是相同的 只是在材料上 构成形式上发生变化 1 干荷电铅蓄电池 干荷电铅蓄电池负极板的活性物质在铅中配 一定比例的抗氧化剂 如松香 羊毛脂 油酸 有机聚合物和脂肪酸 等 经深化处理后 提高抗氧化性能 干荷电铅蓄电池采用聚丙烯 塑料 外壳和整体电池盖 联条采用 穿壁式或跨接式 干荷电铅蓄电池在规定的保存期 两年 内 只要加入规定密度的 电解液 放置 15min 以上 调整液面至规定高度后 不需初充电就可 以使用 对保存期超过两年的干荷电铅蓄电池 使用前应按补充充电 的电流 充电 5 10 小时后再使用 2 湿荷电铅蓄电池 3 少维护与免维护铅蓄电池 少维护铅蓄电池在结构上与普通铅蓄电池的区别 就在栅架减 少了锑的成分 其它结构与普通铅蓄电池没有不同 免维护铅蓄电池的结构特点 1 栅架上除去了锑的成分 采用的铅 钙合金 这种结构能使蓄电 池在充电末期达到更高的电动势 这就有可能使过充电时的水分自然 减少 80 以上 2 采用高强度低阻值薄型 1 11 1 5mm 栅架 3 采用信封式隔板 将正极板装于隔板内 这种结构 一方面可 以使外壳底部为平底 储液量增大 4 其通气孔采用新型安全通气装置 通气塞中还装入催化剂钯 可帮助排出的氢氧离子结合生成水再回到电池中去 这种通气装置还 可以使蓄电池顶部和接线柱保持清洁 减少接线柱的腐蚀 保证接线 牢固可靠 5 采用穿壁式联条 可减小内阻 并节省铅材料 6 免维护铅蓄电池 内部配有内装式电解液密度计 密度计指示 器还可以不同颜色显示蓄电池的存电情况及液面高度 免维护铅蓄电池的优点 见课本第 82 页 作业 1 蓄电池有哪些内部故障 各故障产生的原因是什么 各故障有何现 象 章 节课 题 单元三 电源系硅整流发电机的作用与组成及各组件的作用 授课内容 一 发电机在汽车上的作用 发电机是汽车的主要电源 它在汽车发动机起动后 发电机电 动势高于蓄电池电动势时 向起动系以外的所有用电设备供电 并向 蓄电池充电 汽车用发电机 现在多为交流发电机 产生的是交流电 但汽车 上的初始电源蓄电池是化学电源 它只能产生直流电 向用电设备输 出直流电 而发电机要与蓄电池配合供电 也只能以直流输出 因此 发电机产生的交流电 必须经过整流后 向用电设备输出直流电 现在汽车上装用的发电机 多为硅整流发电机 二 硅整流发电机 1 硅整流发电机的组成 总体上硅整流发电机由一台三相同步交 流发电机和一套晶体硅二极管整流器两大部分组成 2 三相同步交流发电机 作用 产生三相同步交流电 组成 主要由转子总成 定子总成 前后端盖 风扇 皮带轮 电刷架及电刷等元件组成 各组件的作用 1 转子总成 作用是转子上的励磁绕组通电后 建立硅整流发 电机的磁场 是电磁场 2 定子总成 也称发电机电枢 作用是定了绕组切割磁场的 磁力线后 在定子绕组中产生电动势 即发电机电能 3 前后端盖 作用是 首先两个端盖上的轴承共同支承发电机 转子轴旋转 其次 后端盖上还安装电刷架及电刷 硅二极管整流器 4 风扇 作用是强制发电机内部通风冷却 5 皮带轮 作用是通过皮带 将发动机曲轴的转矩传递给发电机 转子轴 带动发动机旋转 6 电刷及电刷架 电刷架用于安装电刷 电刷的作用产将蓄电池 或发电机电枢 的电能输送给发电机的励磁绕组 3 硅二极管整流器 作用 将三相交流发电机产生的三相同步交流电转换成直流电 输出 组成 一般是由六只 三只正二极管 三只负二极管 整流二 极管和元件板 一块或两块 组成 各组件的作用 1 二极管 作用是利用其单向导电特性 将交流电转换成直流 电 2 元件板 作用是安装二极管 如果是一块元件板 元件板上就用来安装正二极管 负二极管 直接安装在后端盖上 如果是两块元件板 正 负二极管分别安装在 两块元件板上 章 节课 题 单元三 电源系硅整流发电机的结构及型号 授课内容 一 硅整流发电机各组成元件的结构 利用多媒体和实物进行讲解 1 转子与电刷 组成 磁扼 磁场绕组 爪级 共两块 每块上都有 6 个鸟嘴 形磁级 一块爪极磁化为 N 极 另一块爪极磁化为 S 极 两爪极压装 在转子轴上 两爪极间的空腔内装有磁扼和磁场绕组 集电环 由两 个彼此绝缘的铜环组成 磁场绕组的两端分别与集电环相连 发电机 的电刷与两集电环相接触 引入励磁电流给转子绕组 与集电环接触 的两电刷分别接在发电机外部的两接柱上 成为发电机的 磁场或 F 接线柱和 搭铁或一 接线柱 交流发电机的搭铁型式有内搭铁和外搭铁之分 磁场绕组的一端 经电刷在发电机端盖上搭铁称为内搭铁 磁场绕组的两端均与端盖绝 缘 其中一端经调节器后搭铁称为外搭铁 2 定子 又称电枢 组成 定子铁心和定子绕组组成 定子铁心由内圆带槽的环状硅 钢片叠成 定子绕组为三相对称绕组 安放在定子铁心的槽内 三相 绕组的接法有星形联结 即每相绕组的首端分别与整流器相连 每相 绕组的尾端接在一起 如 车用发电机定子 和三角形连接 即每相 绕组首尾相连成 形 如 神龙富康轿车用发电机定子 3 端盖 前 后端盖均用铝合金铸造而成 防漏磁 中心部位留有很大 的通风孔 在后端盖上装有电刷组件 由电刷 电刷架 电刷弹簧组 成 4 发电机的通风散热是靠风扇来完成 由铝合金或钢板冲压而 成 发电机有 1 2 个风扇 对于只有一个风扇的发电机 风扇均装于 前端盖与带轮之间 对于有两个风扇的发电机 有的是在转子爪极两 侧各焊装一个 有的是一个风扇装于前端盖与皮带轮之间 另一个风 扇装在后端盖与转子爪极之间 5 皮带轮 发电机前端盖之间装有传动带轮 有发动机通过传动带驱动带轮 和转子转动 6 整流器 组成 整流器一般由六个硅二极管和负二极管组成 分正二极管 和负二极管两种 正二极管的中心引线为二极管正极 外壳为负极 管底多标红色 标记 正二极管的外壳压装或焊装在元件板上 共同组成发电机的正 极 由一个与后端盖绝缘的元件板固定螺栓通至机壳外 成为发电机 的 电枢 柱 也叫 B 或 负二极管的中心引线为负极 外壳为正极 管底有黑色标记 三 个负二极管的外壳压装或焊接在另一元件板上或后端盖上 和发电机 外壳一起成为发电机的负极 二 硅整流发电机的型号 根据 JB1546 83 的规定 汽车发电机型号由五个部分组成 1 产品代号 见课本第 85 页表 3 7 2 分类代号 见课本第 85 页表 3 8 3 分组代号 见课本第 85 页表 3 9 4 设计序号 根据产品设计的先后顺序 用阿拉伯数字表示 5 变形代号 变形代号依发电机调整整臂的位置确定 从驱动端看 调整臂在中间不加标记 在右侧用 Y 表示 在左侧用 Z 表示 例 课本第 85 页 章 节课 题 单元三 电源系硅整流发电机的原理及特性 授课内容 一 硅整流发电机的发电原理 1 发电原理 是根据电磁感应的原理发电的 即 处在磁场中的导体 作切割磁力线运动时 导体中会产生感应电动势 发电机原理 发电机转子的磁场绕组中有电流通过 产生磁场 发电机的三相定子 绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中 彼此相差 120 的交流电动势的 电位角 发电机转子由发动机通过传动带旋转时 定子绕组就会切割转子 磁力线进而产生频率相同 幅值相等 相位互差 120o 的交流电动势 2 励磁方式 a 他励 硅整流发电机磁极尺寸小 存留的剩磁很弱 在发电机低 速时仅靠剩磁产生的电动势 0 6v 并不能使二极管导通 不能及时向蓄电 池充电 因此在发电机低速 发电机电压低于蓄电池电压时 采用他励供 电 即励磁电流由蓄电池供给 使发电机很快建立磁场 电压迅速升高 b 自励 当发电机电压略高于蓄电池电压时 发电机向蓄电池充电 同时向自身励磁绕组提供励磁电流 发电机每相绕组产生的交流电动势的有效值与发电机的转速和磁通的 乘积成正比 可表示为 E C1n 3 整流原理 在三相桥式全被整流电路中 三个正二极管 引线为正 的负极通过 元件板连在一起 它们的正极分别与三相绕组的首端相连 这三只正极管 的导通条件是 在某一瞬间 哪一相绕组的电压最高 则与该相绕组相连 的正二极管导通 三个负二极管 引线为负 的负极与三相绕组的首端的 相连 其负极通过元件板或端盖连在一起 这三只负管的导通条件是 在 某一瞬间 哪一相绕组的电压最低 则与该相绕组相连的负二极管导通 在硅整流发电机运转过程的每一个时间区间 总是一相绕组电压最高 一相绕组电压最低 整流器的六只整流二极管中 始终保持有两个管子 一正一负 导通 负载两端得到的是两相绕组间的线电压 发电机经整流后的直流电压与每相电动势的有效值成正比 U Cn 二 多管发电机 1 八管发电机 八管包括 六只整流二极管和两只中性点二极管 两只中性点二极管 与定子三相绕组的尾端 即中性点 相接 在不改变硅整流发电机结构的情况下 加装中性点二极管 可使发电 机转速 n 2000r min 时 输出功率提高 10 15 2 九管发电机 九管包括 六只整流二极管和三只励磁二极管 三只励磁二极管和定 子三相绕组的首端相连 九管机的励磁二极管输出与发电机电枢接柱相等的电压 它既能供给 发电机励磁电流 还能控制充电指示灯 3 十一管发电机 十一管包括 六只整流二极管 三只励磁二极管和中性点二极管 三 硅整流发电机的特性 1 输出特性 说明硅整流发电机具有自身限制最大电流输出的能力 空载转速 n1 是发电机不带负载的情况下 刚刚达到额定电压时的转 速 满载转速 n2 2 空载特性 说明发电机空载时 随转速增加 端电压急剧增加 所以 发电机右高速运转时 若突然失去负载 端电压会大幅度增高 容 易损坏电子元件或烧坏用电设备 3 外特性 说明 1 发电机转速不同 转速越高 端电压也越高 2 当发电机输出电流达到一定值时 再继续减小电阻 输出电流反而减小 这也说明 硅整流发电机自身具有限限制最大电流输出的能力 作业 1 解释 他励 自励 空载转速 2 发电机三相定子绕组与整流器接成三相桥式全波整流电路 3 硅整流器是利用硅二极管的单向导电性整流的 4 硅整流发电机总体上是由一台三相同步交流发电机和一套晶体硅二极管整 流器两大部分组成 各组成部分的作用分别是什么 5 硅整流发电机中转子的作用 定子的作用 皮带轮的作用 电刷的作用分 别是什么 6 章 节课 题 单元三 电源系电压调节器的基本原理与类型 授课内容 一 电压调节器的基本原理 根据发电机的发电原理 发电机的输出电压 U C n 而 n 是发 电机转速 即发动机转速 发动机在运行过程中 其转速是不断变化 的 所以发电机转速随发动机转速的变化而变化 使发电机的输出电 压也是在不断变化的 汽车上 用电设备要求恒压供电 如 12 伏电系 汽车 当发电机电压低于 12 伏时 由蓄电池供电 当发电机电压高 于 12 伏时 由发电机供电 当发电机电压继续增大到 15 伏以上时 用电设备就可能会被损坏 所以 汽车用电设备的电压应保持在 12 15 伏之间 当大于 15 伏时 就应该采取措施降低发电机电压 因此 设置电压调节器 来保证发电机的输出电压恒定 1 电压调节器的基本原理 根据 发电机输出电压 U C n C 是常数 当 n 变化时 通过 改变 来保持 U 的恒定 即当 n 增大时 使 减小来达到调节发电机输出电压的 而 是发电机励磁绕组通电后产生的磁通 它与励磁绕组通电电流的大小 成正比 即 C I C 是常数 I 是励磁电流 增大励磁电流 磁通 增大 反之 减小励磁电流 磁通减小 2 电压调节器的作用 保持发电机在转速变化时 自动改变励磁电流的大小 使发电机 输出电压保持不变 二 电压调节器的类型 1 触点式调节器 触点式调节器又有单级触点和双级触点式两种 触点式调节器结构复杂 电压调节精度低 触点火花对无线电干 扰大 可靠性差 寿命短 正被逐渐淘汰 2 电子式调节器 电子式调节器又分晶体管式调节器和集成电路 式调节器 1 晶体管调节器 电压调节精度高 对无线电干扰少 体积小 无运动件 耐震 故障少 2 集成电路调节器 超小型 可直接装于发电机内部 耐震 防 潮 防尘 耐高温性能好 价格低等优点 章 节课 题课时 单元三 电源系触点式电压调节器的结构及工作原理 2 学习目标 熟悉触点式电压调节器的结构与工作原理及工作过程 授课方法 理论教学 互动教学 多媒体教学 实验教学 结合实物 授课内容 一 双级触点式调节器的结构 以 FT61 型为例 1 组成 主要由两对触点 K1 常闭触点或低速触点 K2 常开 触点或高速触点 磁轭 磁化线圈 触点臂和电阻 R1R2R3等组成 2 调节原理 无论哪种调节器的工作原理 首先应搞清楚以下几个回路 1 励磁回路 就是发电机励磁绕组的供电回路 它在电源不同 时 电路会改变 在调节器工作时 电路也会改变 2 调节器磁化线圈的供电回路 双级触点调节器的调节原理是 当发电机输出电压随发电机转速 升高 达到第一级调节电压 约 14 伏 时 让电阻串入发电机的励磁 回路 减小励磁电流从而减小磁通的方法来实现调节的 当发电机输 出电压随转速继续升高 达到第二级调节电压 约 14 5 伏 时 让励 磁绕组被短接 使励磁电流为零 磁通减小更多的方法来实现调节的 3 工作过程 接通点火开关 蓄电池经触点 K1向发电机励磁绕 组供电 他励电路接通 当发电机端电压高于蓄电池电动势时 发电 机向用电设备供电同时进行自励 在他励 自励电路接通 发电机的 电压还小于调节电压时 调节器磁化线圈通电但产生的磁吸力较小 不足以将触点 K1吸开 当发电机电压稍高于第一级调节电压时 通过 磁化线圈的电流产生的电磁力超过弹簧弹力而将触点 k1打开 但 K2还 未闭合 将电阻 R1 R2 串入励磁电路使励磁电流减小 发电机电压 下降 当发电机电压略低于调节器电压时 通过磁化线圈的电流产生 的磁吸力减小 是触点 K1重又闭合 励磁电流增大 当发电机电压稍 高于第二级调节电压时 通过磁化线圈的电流产生的电磁力超过弹簧 弹力而将触点 k1打开 K2闭合 将励磁电路被 K2短接 使励磁电流 为零 发电机电压下降 由于现代汽车几乎都是处较高转速下运行 双级触点式调节器的 调节状态也大部分处在第二级调节状态 而两级调节电压值仅差 0 5 伏左右 所以 现代汽车上几乎用单级触点式调节器取代双级触点式 调节器 二 单级触点式调节器 以 FT111 型为例 1 组成 与双级触点式调节器相比 它只有一对触点 但增加 了一套灭弧系统 即一个二极管 一个电容 一个续流线圈 其它组 成与双级触点调节器相同 2 调节原理 与双级触点式调节器的第一级调节状态相同 触点式电压调节器就是通过反复开闭触点来调节励磁电流的大小 以使发电机电压稳定在一定范围内 触点式调节器的电压调节值可通过调整弹簧拉力来调节 三 触点式调节器的缺点 章 节课 题 单元三 电源系电子式电压调节器的结构 种类及工作原理 授课内容 一 电子式调节器的构成 从结构形式上分晶体管式和集成电路式两 种 它们都是由二极管 三极管 稳压管 电阻 电容等电子元件焊接在 一块印刷线路板上 或构成集成电路 然后封装在外壳内 二 电子式调节器的工作原理 以 JFT106 型为例 电子式调节器工作原理 1 他励 接通点火开关 蓄电池电压经分压器 即电阻 R1 R2 R3 加在稳压管 V1 两端 此时加在稳压管 V1 上的电压未达 到其反向击穿电压 故稳压管 V1 截止 三极管 V6 Ube 0v 故 V6 截 止 蓄电池电压加在 V7 基极 Ube 0 7V 故 V7 导通 三极管 V8 的 Ube 0 7V 故 V8 导通 接通了发电机励磁电路 发电机进行他励建立 电动势 2 自励 当发电机转速升高时 发电机由他励转为自励正常发电 电源为发电机电路同他励电路 3 调压 随着发电机转速的升高 当发电机电压高于规定值时 加在稳压管 V1 上的电压超过其反向击穿电压 故稳压管 V1 导通 三极 管 V6 的 Ube 0 7v 故 V6 导通 此时 V6 的 Uc Ue 0 导致 V7 的 Ube 0 V7 截止 V8 的 Ube 0v V8 截止 励磁电路被切断 发电机 端电压下降 当将至规定值时又恢复自励电路 再次接通励磁电路 发电 机端电压又上升 如此反复 使发电机电压维持在规定值 电子调节器电压调节值在制造时已调试精确 普遍采用整体封装结构 使用时无法调整 课本上 JFT105 型 是电子式调节器的最基本线路 组成它的电子元 件最少 但调节效果较差 所以 其它调节器 都是在它的基础上增加了 一些电子元件 以保证调节效果良好 三 集成电中式调节器 其工作原理与晶体管式调节器完全相同 由于采用了集成电路结 构 体积更小 调节精度更高 它可直接装入发电机内 与发电机构成整 体式发电机 章 节课 题课时 单元三 电源系硅整流器流发电机的检修 电源系线路连接 2 学习目标 熟悉硅整流发电机的检修项目与方法 电源系线路连接 授课方法 理论教学 互动教学 实验教学 结合实物 授课内容 一 硅整流发电机的检修 1 转子的检修 2 定子的检修 3 整流器的检修 以上几个检修项目都是用万用表检查相应部位的短路及断路情况 二 电源系的线路连接 以解放 CA1092 型汽车电源系线路为例讲解 三 发电机及调节器的使用 1 硅整流发电机的使用 2 调节器的使用 以上内容要搞清楚各使用注意事项 章 节课 题 单元四 起动系起动系概述 起动机的组成与分类 授课内容 一 起动系的作用 发动机必须依靠外力带动曲轴旋转后 才能进人正常工作状态 通常 把汽车发动机曲轴在外力作用下 从开始转动到怠速运转的全过程 称为发 动机的起动 起动系的作用就是供给发动机曲轴足够的起动转矩 以便使发 动机曲轴达到必需的起动转速 使发动机进入自行运转状态 当发动机进入 自由运转状态后 便结束任务立即停止工作 1 发动机的起动 就是发动机在外力的驱动下 从开始旋转到进入 自行运行的全这程 2 发动机的起动方式 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机起动 人力起动是用手摇或绳拉 属于最简单的一种 现代汽车上仍有部分车 型将人力手摇起动作为后备方式保留 有些车型则已取消 一般用于小型 柴油机和中型汽油机 电力起动机起动是由直流电动机通过传动机构将发动机起动 它具有操 作简单 起动迅速可靠 重复起动能力强等优点 现代汽车上均采用这种方 式 电力起动机简称为起动机 均安装在汽车发动机飞轮壳前端的座孔上 用螺栓紧固 辅助汽油机起动方式只在少数重型汽车 大型柴油机 上采用 二 起动系的组成 这里的起动系主要介绍的是电力起动系 因为这种起动方式是所有汽车 都采用的起动方式 电力起动系简称起动系 由蓄电池 起动机和起动控制电路等组成 起动机在点火开关或起动按钮控制下 将蓄电池的电能转化为机械能 通过飞轮齿圈带动发动机曲轴转动 为增大转矩 便于起动 起动机与曲轴 的传动比 汽油机一般为 13 17 柴油机一般为 8 10 三 起动机的组成及其分类 1 起动机的组成 起动机俗称 马达 总体上是由直流电动机 传动机构和控制装置 三大部分组成 直流电动机的作用是将蓄电池输人的电能转换为机械能 产生电磁转矩 传动机构的作用是起动时 利用驱动齿轮啮入发动机飞轮齿圈 将起动 机转矩传给曲轴 起动后 并及时切断曲轴与反拖电动机之间