汽车电器设备故障排除.doc

第七章 汽车电器设备故障排除第一节电器系统诊断与维修概述汽车电器是汽车的重要组成部分，其工作性能的优劣直接影响到汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、排放性等。随着科学技术和汽车工业的发展，汽车电器日趋复杂，不仅用电设备的数量和功率增加，产品质量和性能提高，而且在向电子化方向迅速地发展，集成电路和微型计算机被广泛应用于汽车上。目前，汽车维修人员在汽车电器方面的知识还比较缺乏，这样，给汽车的保养、维修等工作带来了一定的难度。下面我们就具体介绍一下这方面的知识第二节 蓄电池一、 蓄电池的保养为了使汽车蓄电池保持最佳状态，应当定期地（至少每月一次）检查液面高度和蓄电池的连接线路。如果液面下降的太低，连接线路松动或受到腐蚀，蓄电池就不能充分充电，以致电力不足，不能带动启动器。1液面高度的检查蓄电池里面的电解液是硫酸和纯水的混合物。液面可以通过蓄电池顶上的加液孔观察，正确的高度应刚好没过蓄电池的极板。有些蓄电池是密封的，在规定的使用期内不需加水。但是多数蓄电池由于电解液中水分的蒸发，在使用一段时间后液面要下降。检查蓄电池和加水时，需卸去蓄电池每个单个电池上加液孔德盖子，加入从化学品商店买来的蒸馏水，加到正确的高度为止。有些蓄电池的外壳透明，外有液面高度标记。电解液有腐蚀性，千万不要溅到人和车上，万一溅上了，必须立即用大量的水冲洗。在装回蓄电池的盖子之前，要检查盖上通气孔是否畅通。如被污物堵塞，可用一段细金属丝疏通。热天蒸发速度加快，要经常地检查蓄电池。如发现某个单格里的液面下降得比其他单个低，可能是发生了故障。应要将整个蓄电池换掉（蓄电池的各个单格电池是互相联通的，只要其中一格不能用，整个蓄电池就不能充电）。如突然发现需加的水量超出平时，可能是蓄电池过载之故，应请汽车电工检查充电线路。2连接线路的检查蓄电池的连接器有几种（极柱、连接条、螺母等），但是，保养的规则对所有连接器都是一样的，即连接器和蓄电池接线端子的接触表面必须没有污垢，没有腐蚀，并且接触紧密。如有污垢，可用醋擦除接线端子上的积垢，然后用金刚砂布或铜丝刷将接线端子擦亮。连接器的表面要用金刚砂布或小细锉擦锉干净。在接线端子涂凡士林（切勿使用油脂），并重新将连接器装紧。3蓄电池的充电经常在夜间或下雨天短途行驶，会使汽车前灯、挡风玻璃雨刮和加热器耗掉大量电能，以致引擎的发电机来不及向蓄电池充电。结果，蓄电池驱动启动器的电力便显得不足。如果启动器只能缓慢地带动引擎，那就说明蓄电池的电力开始不足了。如果经过检查发现连接线路没有问题，必须卸下蓄电池到汽车修理行区充电，也可以自行充电。汽车配件商店有各式各样的充电机出售。购买充电速率可高可低，以及带有电流表以显示充电速率的充电机。充电前，要先卸下蓄电池各格的加液孔的盖子，以便让充电时电解液中产生的气体外逸。注意，切勿在密闭的或不通风的场所充电，因为充电时放出的气体遇火化就会燃烧。大多数蓄电池（小轿车用）有48Ah的容量，也就是能供给48A的电流达1h之久，或供给4A电流达12h之久等。因此，以2A的充电速率要充电24h才能使耗尽了电的蓄电池充足电。在情况紧急时，可用10A的大电流充电3060min，已足以发动汽车，但是，经常以高速率充电会损坏蓄电池。最好是用几小时或全夜的时间，以低速率充电。根据制造厂说明书的规定，充电时先根据需要将充电机的充电速率调好，拆开蓄电池上的连接导线，如有可能最好将蓄电池从汽车上卸下来。将充电机黑色导线上的鳄齿夹连接到蓄电池的负极（-）接线端，将红色导线接到正极（+）接线端，将充电机插接在13A的插座中，打开开关。有的充电机在蓄电池充满电后会自动截断电源。有的不能自动截断，只能根据充电时间和用比重计测定蓄电池电解液的比重来判断是否充满了电。充电后，一定要先拔去充电机的插头，然后再卸下夹子和重新接上蓄电池导线。4如何使用比重计比重计是一根内有浮标的玻璃管。它一头装有一个橡皮球，另一头连接一条橡皮管，价格便宜，可在汽车配件商店买到。比重计用来测量电解液的比重，由此判断蓄电池充电情况。捏扁橡皮球，并将管子伸进蓄电池的一个单格中，接着放松橡皮球，吸进足够的电解液，使浮标升高。读出管中液面所对应的浮标杆上的刻度。如读书为127或以上，说明蓄电池的电已充满；如低于113，则说明蓄电池电已用完。千万不要等到蓄电池电耗尽才充电，而应一发现电力不足就去充电。然后挤捏橡皮球，将电解液挤回电池。依次检查其他单格，各个单格的读书相差不应超过004；如差值较大，说明有的单格已经失效。将蓄电池重新装入汽车后，记住应首先连接电源接线端。多数新式的汽车采用负极接地系统，首先连接的应是正极接线端。一些老式汽车采用正极接地系统，首先连接的应是负极接线端。5充电和保持液面高度带安培表的蓄电池充电机能显示充电的电流大小，充电电流随着充电量的增加而下降。用比重计测定，可以判断电是否充满。关于蓄电池的加液孔盖子。有的蓄电池电的加水槽上只有一个盖子，将蒸馏水注入槽中，塑料液面探测器会向每格电池供给适量的蒸馏水。二、 蓄电池的检测1. 刚使用不久的蓄电池起初使用正常，使用中突然发现起动无力。在排除其他因后，虽经补充电仍不能起动发动机。 （1）常 规 检 查 首先测量电解液高度和密度。测量结果是：电解液高度正常，但密度偏低，外观无破损，据此可初步排除电解液外漏的影响。（2）解体检查表明起动困难的直接原因是蓄电池取出该蓄电池2个单格的极板组，发现正负极板完整 ，隔板完好，槽底活性脱落物很少在负极板约三分之二处有一条明显分界线，上半部分颜色浅且有些发白，下半部分颜色青灰，检查结果表明该蓄电池的电解液曾经严重缺乏，极板已被严重氧化 。（3）结果分析综合上述检测与调查结果分析认为：由于电解液液面过低，致使极板长时间暴露于空气中而使负极板氧化，极板 氧化使蓄电池电荷量减少，内阻增大。用这样严重氧化的蓄电池起动发动机，就会表现起动无力或无转动的现象。电解液液面过低的原因主要有两个方面：其一，长时间不检查液面高度，不能及时补充蒸馏水；其二，充电系统故障造成充电电压过高(如调 节器损坏)，水分解加剧，在运行期间未能及时发现。2 蓄电池固定不当引发故障分析 汽车起动无力，在热车状态下勉强可以起动，但在冷车时须推车才能起动，送修理厂检查，修理工说蓄电池有故障。驾驶员不相信，才买了不到半年的蓄电池会出问题? 为查证汽车起动难的具体原因做了如下检查：在停机状态下，用万用表测量蓄电池电压，其值仅10V，起动发动机，测起动电压不足6V，在发动机运行条件下，测量发电电压在13V以上。检查结果表明起动困难的直接原因是蓄电池电压低，与充电系统无关。之后，无意中发现该车的蓄电池竟没有安装固定架。驾驶员解释说从他接手时就是这样，所以也不知道应有固定架。若蓄电池不装固定架或固定不牢，汽车行驶中强烈的震动将使正极活性物质脱落，使极板或隔板损坏，严重时则造成蓄电池内部短路或断路。看来蓄电池固定的好坏对其寿命有很大的影响，使用中应予以注意。3 蓄电池内部正负极板短路故障分析 某车辆因起动无力，给蓄电池补充电，在充电时得知该蓄电池属免维护蓄电池，测其电压仅有10V，给蓄电池充电后其电压也不足ll V。据此可推测该蓄电池发生了内部短路。为了查清原因，对故障蓄电池进行解剖。首先拆除蓄电池的密封盖，用吸式密度计对每个单格的电解液密度进行测量。测量发现正极桩所在单格的电解液密度低于11O0 gmL，其它单格的密度均大于 1ZZ0mL，从而确定短路发生在正极桩所在的单格内。其后小心解剖故障单格并对其进行仔细检查。剖开后发现蓄电池底部仅落有极少量棕色活性物，且负极板外套袋式隔板。一片一片地拆除正负极板，查看正负极板间有无接触，套袋有无破裂，在拆除到最后一片正极板,发现正极板的上边沿与负极板组的横板相接触，检查还发现，除2个靠边的负极板变形较小外，其余极板均有较大的拱曲变形。检查结果表明故障单格的极板发生了严重变形。正极板的膨胀在向下受阻后首先拱曲，拱曲受阻后再上移，最终与负极横板接触导致短路 。4 蓄电池硫化某车如果不用跨接启动就无法启动，维修人员还了解到汽车仪表板上的电压表读数要比正常时高。经确认，发动机只能被低速拖转几秒钟，然后就停转。检测蓄电池开路电压为12.5V，对蓄电池进行容量检测时，在常温下电压降到7.8V。于是维修人员判定蓄电池已经硫化，更换蓄电池后，问题得以解决。第三节 起动机一、 起动机的检测 典型的起动机形式与构造1. 起动机电磁铁故障 电磁铁故障症状主要表现为当点火开关转到启动位置时会发出“咔嗒”声，“咔嗒”声是由于电磁铁的活动铁心前、后移动产生的。正常情况下，活动铁心在磁场的作用下会移动到触电结合，并保持在这一位置，直到点火开关离开启动位置。 为使电磁铁的活动铁心能够移动足够行程，将起动机电路连通并维持在这一位置，在磁场绕组周围必须产生很强的磁场，而磁场强度取决于流经磁场绕组的电流。因此，任何导致电流减小的因素也会影响电磁铁的工作状况。产生“咔嗒”声的通常因素有：蓄电池电压过低，保持线圈断路等。2. 拖转电压检测拖转电压检测是测量拖转期间起动机的有效电压。为了进行检测，应使发动机不点火。对现代轿车进行检测时，要参照维修手册的具体说明进行。将电压表负极表笔连接到底盘搭铁良好部位，将电压表正极表笔连接到起动机继电器或电磁铁的起动机供电端，使起动机通电运转，并观察电压表读数，将实测值与维修手册的标准值进行比较，通常，电压应该不低于9.6V。检测结果分析 如果实测电压值高于标准值，但起动机仍然处于不良的启动状态，则说明起动机存在故障。如果电压表读数低于标准值，需要检测拖转电流和电路电阻，以确定问题是起动机电路电阻过高还是发动机存在问题。3. 起动机传动部件检测这项检测是判断传动部件是否打滑，检测时不用将起动机从车上拆下。检测前，要求不能点火为前提。将点火开关转到启动位置，并保持几秒钟。重复该步骤至少三次以上，以判定传动机构间断状况。检测结果分析 如果起动机能够平稳地拖转发动机，表明起动机传动机构功能正常。如果发动机没有被拖转，同时起动机高速运转并伴有噪声，表明传动机构已经打滑，应予更换。如果传动机构没有打滑，但不能拖转发动机，检测飞轮是否缺齿或损坏。将起动机从汽车上拆下，并检查其传动部件。检查驱动齿轮的轮齿是否磨损和损坏。检测单向离合器机构，单向离合器正常时，在一个方向能够自由转动，而在相反方向则不能转动。如果单向离合器在超速方向能够转动或者根本不能转动，表明离合器已损坏。如果传动机构卡死，起动机将会以发动机转速15倍的速度旋转，从而导致起动机损坏。起动机驱动齿轮和飞轮齿圈的磨损形式二、拆卸起动机拆解起动机时，应该进行清理和检查。检查端盖和传动机构壳体是否有裂纹或破损，检查壳体组件中导线是否破损或磨损，检查驱动齿轮的轮齿是否磨损、单向离合器工作是否正常。换向器不应过度烧蚀，检查点刷是否磨损。如果部件磨损量超过规定，应进行更换。在起动机拆解后，应进行相应的检测，以确定其故障原因。应该检测电枢绕组和磁场绕组是否存在短路或断路。通常，如果电枢绕组或磁场绕组损坏，就要更换整个起动机。1、磁场绕组检测磁场线圈和壳体组件之间可以用不同方式连接。进行检测时，查看电路图并找到线圈的供电位置和搭铁位置，了解这些信息后，便可以确定是并联还是串联。检查磁场绕组是否存在断路时，常用方法是将欧姆表连接在线圈的供电导线与磁场线圈的电刷引线之间，如果不导通，表明磁场线圈发生断路。检查磁场绕组是否与搭铁短路时，将欧姆表连接在磁场线圈电刷引线与起动机壳体之间，如果导通，表明磁场线圈与壳体发上短路。2、电枢检测应当检测电枢与永久磁铁或磁场绕组接触发生磨损或损坏。如果发生磨损或损坏，检查极靴是否松动，并根据需要进行修理，损坏的电枢必须更换。接下来，检查电枢的换向器。如果换向器表面脏污或烧蚀，用金刚石纱布打磨或用电枢车窗车削。用外径千分尺或游标卡尺测量换向器的直径。如果直径小于技术要求，更换电枢。将电枢支撑在两块V形铁上，检测径向跳动。将千分表触头调整到换向器中央，如果径向跳动满足技术要求，检查换向器的铜片之间是否有碳末或铜屑。如果换向器的径向跳动超出技术要求，更换换向器。检测换向器铜片之间的绝缘材料（云母）的深度，检测每处的云母深度，并于技术要求进行比较。如果需要，可以用适当工具或锯条切削云母，使其达到合适深度，如果达不到合适深度，更换电枢。检测换向器铜片之间是否导通，如果任何两铜片之间导通，更换电枢。将电枢放在电枢检测仪上，通常称为电枢感应仪。将一段锯条放在电枢铁心上，转动电枢，如果锯条被电枢铁心吸引或发生振动，表明电枢存在短路，必须更换。用欧姆表检测电枢绕组是否与搭铁短路。将欧姆表的一个表笔搭接在换向器的铜片上，另一个表笔搭接在电枢铁心上，还要检测电枢与换向器之间是否短路。如果所检测的任何两点之间发生导通，需要更换电枢。3电刷检测用欧姆表检测电刷架，将欧姆表的一个表笔搭接在正极电刷上，另一个表笔搭接在负极电刷上，它们之间不应导通。如果导通，应更换电刷架。把电刷装入电刷架，并使电刷与换向器接触，用弹簧秤检测电刷架弹簧推起电刷时的弹簧张力，将检测结果与技术要求进行比较。如果张力不符合要求，更换弹簧或者电刷架组件。测量电刷的长度。如果电刷长度不在技术要求范围内，更换电刷和电刷架组件。为使装入电刷架的新电刷能够与换向器密合，将一片细砂纸插入电刷和换向器之间，然后转动电枢，这将使电刷的表明与换向器吻合。4. 轴承和衬套将电枢装入衬套或轴承中，通过感觉电枢在衬套和轴承中的转动情况，检查每个轴承和轴衬。如果感觉衬套或轴承过松、过紧或不平滑，应该更换衬套或轴承。通常通过目检判定衬套是否存在不平整或过度磨损问题。如果衬套损坏，进行更换。很多轴承由保持架固定在壳体中，而衬套一般是压入安装孔中。5. 起动机驱动齿轮和离合器 仔细检查起动机驱动齿轮的轮齿。如果轮齿发生剥落、过度磨损或其他任何形式的损坏，应更换驱动齿轮组件。还要检查发动机飞轮齿圈的轮齿，通常，导致起动机驱动齿轮损坏的故障也会损坏飞轮齿圈的轮齿。不论是其中之一或是而者发生损坏，都应当更换。检查单向离合器时，将驱动齿轮和离合器组件装到电枢轴上使离合器向两个方向转动，检查旋转情况，应该在一个方向能平稳转动，而在另一个方向是锁止的。如果离合器任何一个方向都不能锁止，或者在两个方向上都锁止或几乎不能转动，必须更换离合器总成。三、起动机故障实例 起动机不转1、现象：按喇叭不响，开大灯不亮，有时灯虽亮但一打起动机即熄灭。原因：电瓶线脱落折断，搭铁线松脱。措施：检查电源线，刮除铁锈并紧固搭铁线。2、现象：按喇叭声音正常，用螺丝刀接起动开关上的两主接线柱（接蓄电池、电枢的）则运转正常。原因：起动开关接触盘烧蚀，回位弹簧断。措施：更换触盘，弹簧，打磨主触点表面。3、现象：按喇叭响，短接起动开关电机仍不转，多次短接起动开关之后起动机无温升。原因：两只电刷同时卡住或电机内部断线。措施：检查电刷接触情况及各接线点有无火花。4、现象：按上项试火时无火花，但用电瓶火线碰起动机外壳上的电枢或磁场接线柱时火花很强。原因：励磁线圈或电枢线圈有搭铁故障。措施：拆开起动机检查各线圈的搭铁故障。5、现象：按喇叭响，短接起动开关的两主接线柱起动机不转，但起动机有温升，起动机内有嗡嗡声。原因：发动机阻力过大或异物卡住起动机。措施：用力矩板手测发动机检查各线圈的搭铁故障6、现象：打起动机时开关内只有很小的衔铁摆动音。原因：电磁开关的吸拉线圈断路。措施：检修磁开关。 起动机空转，发动机不转1、现象：打起动机时其转速很高，发出嗡翁的高速转动音，但发动机不转。原因：单向离合器失效。措施：检查单向离合器锁止力矩。2、现象：起动时伴有齿轮撞击的尖叫声，小齿轮不能进入啮合位置。原因：单向离合器缓冲弹簧断或太软。措施：更换缓冲弹簧。3、现象：现象同上项，小齿轮啮入前已发出高速旋转声。原因：起动开关行程调整不当。措施：调整推片伸出长度。 起动机无力1、现象：有啮入音，几乎完全转不动曲轴，起动机温升快，有嗡嗡音。原因：励磁线圈短路。措施：拆检励磁线圈。2、现象：每次起动都能使曲轴转动，但转速太低，随即被迫停转，俗称闷住 。原因：搭铁线接触不好或电瓶线过长。措施：除掉搭铁点铁锈选用短电瓶线。3、现象：起动转速低，经连续起动两三次后，完全拖不转曲轴。原因：蓄电池亏电或温度过低。措施：做补充充电冬季为蓄电池保温。 有啮入声，无运转声1、现象：起动开关哒哒有声，起动机刚转即停。原因：保持线圈断线。措施：检修保持线圈。2、现象：起动开关动作有力，起动机只有嗡嗡声，有时曲轴能被冲动一下。原因：励磁线圈内有短路故障。措施：拆检励磁线圈。3、现象：起动开关连续哒哒响无任何转动迹象。原因：蓄电池严重亏电。措施：换用蓄电池。 动后有尖啸音或小齿轮退出困难1、现象：发动机起动后即出现尖叫声，起动机被反施高速轮转。原因：单向离合器卡死。措施：检修单向离合器。2、现象：起动后有较长时间的齿轮啮合声，有如远方警笛声。原因：起动机安装不当，齿侧间隙过小。措施：重装起动机，保证较大的侧隙。第四节 发电机充电系统的主要功能是给电池充电，当蓄电池在发动机起动时进行大电流放电后，充电系统产生稳定的相对较小电流对蓄电池进行充电。充电系统的作用是利用电磁感应原理将机械能转变成电能。当线圈在磁场中运动时将会产生感应电压，线圈或导体成为一个电源，并且具有正极和负极，其极性会随着线圈与磁场的相对运动方向发生转换，这就是交流 (AC)发电机会产生交流电的原因（图7.4.1）。一、交流充电系统在拖转发电机期间，由蓄电池向汽车的所有用电设备供电。发动机运转期间，由充电系统负担起满足电气系统所有用电负荷需要的任务，现代汽车上装有很多电器设备和电子设备所以，充电系统的任务相当重大。几十年以前，充电系统依靠的是直流（DC)发电机，直流发电机能够产生直流电，其结构与电动机相似。发电机的线圈是电枢，这是与电动机的最大不同之处。在电动机中，电枢从蓄电池接受电流，由此产生的磁场与电动机线圈中的磁场相反。从而使电枢旋转。直流发电机的电枢由发动机驱动，而不是被磁化，线圈只是在由磁场线圈产生的静态磁场中旋转，从而在电枢内的导体中感应出电压。使电流从电动机的电枢中流出，而不是向电动机的电枢供电，就可以将电动机转变成发电机。在直流发电机申，由与换向器接触的电刷将感应的交流电压变换成为直流电压并向外输出。直流电动机的输出电流受到严格限制，特别是在发电机低速运转时，这使得直流电动机不能满足现代汽车的需要，因而被交流发电机取代，交流发电机即使在发动机低速运转时也可以提供较大的输出电流。交流发电机 (图7.4.2)的结构与直流发电机的结构相反。在交流发电机中 (图7.4.3)，旋转的磁场 (称为转子)在静止的导体 (称为定子)中旋转，磁场的N极和S极通过导体时，在导体中将会产生方向交替变化的感应电压(交流电压)。由于汽车使用直流电压，所以必须将交流电压转变或整流为直流电压，这由布置在线圈输出端和交流发电机输出端之间的二极管组合结构来实现。交流发电机的结构转子 转子总成由驱动轴、线圈和两个极靴构成 (图7.4.5)，皮带轮固定在驱动轴的一端，由曲轴皮带轮通过皮带驱动。转子是交流发电机中的旋转磁场，线圈是由缠绕在铁心周围的很长绝缘线构成，铁心位于两个极靴之间，在线圈中有较小的电流 (4.0一65A)通过。电流通过线圈时，铁心被磁化，极靴的磁极与所接触铁心一端的磁极相同，所以，一个极靴为N极，另一个极靴为S极。极靴的伸出部分被称为爪极，它们形成实际的磁极。典型的转子具有14个爪极，其中N极和S极各有7个，极靴之间的磁场从N极运动到S极，再运动到相邻的S极 (图7.4.6)。滑环和电刷 用于产生磁场的电流从蓄电池或交流发电机自身这两个电源中的一个供入线圈。不论由哪个电源供电，电流在供人线圈之前都要经过交流发电机的电压调节器，由电压调节器改变供给线圈的电流大小。增大供给线圈的电流，磁场将会增强，进而提高交流发电机的输出电压;减小供给线圈的电流，磁场将会减弱，进而降低交流发电机的输出电压。滑环和电刷将电流导入旋转的转子，大多数交流发电机在转子轴上直接固定有两个滑环，这两个滑环与轴以及相互之间郡是绝缘的，磁场线圈的两端分别与一个滑环相连。压在两个滑环上的两个碳刷分别将电流引入和引出磁场线圈，电流由第一个电刷和滑环引入磁场线圈，再由第二个滑环和电刷从线圈引出后搭铁 (图7.4.7)。定子 定子是交流发电机的静止元件，它由一定数量的导体或导线组成，这些导体或导线在磁场中转动时会产生感应电压。大多数交流发电机都采用三个绕组来产生所需的电流输出，这三个绕组既可以连接成Y形 (图7.4.8)，也可以连接成三角形 ，Y形连接和三角形连接的名称是因为定子的三个绕组连接起来的形状分别像字母Y和三角形。通常，如果要求发电机在发动机低转速输出较高电压，交流发电机的定子绕组就会采用Y形连接。如果要求交流发电机具有产生较大电流的能力，交流发电机的定子绕组就该采用三角形连接，但采用三角形连接的发电机在发动机低速时的输出电压较低。转子在定子内转动，二者之间具有很小的气隙，使转子不会与定子接触。转子产生的磁场可以使三个绕组同时产生感应电压，因此，如果需要，交流发电机的输出电压可以很高。交流电在产生一个正脉冲后再产生一个负脉冲，这种波形被称为正弦波，通过示波器可以观察到正弦波。完整的正弦波从零电压开始，变为正电压，然后降低为零电压，再变为负电压。磁场爪极的角度和极性是导致定子中产生正弦波的原因，当磁场的N极切割定子线圈时，定子线圈中就会产生正电压;当磁场的S极切割定子线圈时，定子线圈中就会产生负电压。单个绕组在先受到单一N极激励再受到单一S极激励时，将会产生单相交变电压，而定子有三个重叠的绕组，所以就会产生三个重叠的正弦波 (图7.4.9)。由三个绕组产生的电压称为三相电压。端盖总成 端盖总成或壳体由两个铸铝件构成，其中装有文撑转子轴端的轴承，转子轴上安装有驱动皮带轮，每个端盖都设有通风窗孔，在转子轴上装有风扇，使空气通过交流发电机内部。通常，将装有三个正极整流二极管的散热板固定在后端盖上，便这三个二极管产生的热量容易被通过的空气带走(图7.4.10)，而三个负极整流二极管装在后端盖申。由于端盖用螺栓连接在一起，然后再通过螺栓固定在发动机上，所以，端盖总成就构成电路的搭铁通路，这就意味着，与交流发电机壳体非绝缘连接的任何部分都会搭铁。冷却风扇 大多数交流发电机都在皮带轮后方装有与转子一同旋转的冷却风扇，该风扇抽吸空气，使空气从发电机的后端盖的窗孔流人壳体申，再通过窗孔后方的冷却风扇 (图7.4.11)，由空气将二极管产生的热量带走，使二极管的温度降低。冷却二极管对于提高交流发电机的效率和可靠性非常重要。近年来，出现了有多种可以提高冷却效率的发电机结构。其中的一种是通用汽车公司的AD系列发电机，A表示用空气冷却，D代表采用双风扇，AD系列发电机比大多数其他发电机重量更轻，而且具有更高的输出能力，这种发电机没有外装风扇，而是装有两个内装风扇。液冷式发动机最近出现的另一种发电机是液冷式发电机(图7.4.12)，用水或冷却液冷却发电机是非常有效的降低二极管温度的方法。由于采用液体进行冷却，所以取消了风扇，还降低了发电机的噪声。旋转的风扇是发动机舱内的噪声源之一，很多汽车制造商都想消除这一噪声源。这种新型发电机的壳体中铸有水套，用软管将发电机壳体与发动机冷却系连接。这种发电机不仅降低了噪声，而且输出功率较大，还能延长发电机在发动机舱内高温环境下的寿命。二、交流发电机的工作原理如前所述，交流发电机产生的交流电必须转换或整流为直流电，该过程可以使交流电通过二极管来实现。1.直流整流器通过示波器观察，交流电通过二极管时负电压被截止时的波形如（图7.4.13）所示。如果将二极管的极性调换，当电路中存在正电压时，二极管会截止，而允许负电压通过(图7.4.14)。由于只允许交流电压的一半(或正或负)通过，所以将其称为半波整流。 在电路中增加更多的二极管，就可得到更多的整流电流。当交流电被完全整流时，就称为全波整流。对发电机定子绕组进行全波整流需要具有相似特性的另一种电路。图7.4.15所示为Y形连接的定子绕组，其中的每个绕组郡与两个二极管连接，当一个二极管被加上正向电压时，另一个二极管就被加上负向电压。Y形连接的中央是各个绕组的公共点，可以在这一点设有一个连接器，该点被称为定子绕组的中性点。在转子转动的任何时候，都有两个绕组串联，第三个绕组则处于中性或非活动状态。转子转动过程中，不同绕组中产生不同方向的电压，两个串联绕组中所产生的电流经过均衡获得对蓄电池进行充电所需的直流电。将定子绕组和二极管连接成三角形时，二极管的作用不变，主要的不同如图7.4.16所示。三角形连接申，三个绕组不是两两串联，而是彼此并联。由于并联电路允许更大的电流流过二极管，所以，采用三角形连接的交流发电机能够产生更大的电流，但二极管的作用仍然与三角形连接中的相同。很多交流发电机都附加有一个二极管三件套，二极管三件套用于对定子电流进行整流，将整流后的电流供给转子线圈来产生磁场，采用二极管三件套后可以取消多余的电路。为了控制发电机的输出，用一个调节器调节来自二极管三件套和供给转子的电流 (图7.4.17)。2电压调节器如果不加控制，交流发电机的输出电压可以达到250V，必须保护蓄电池和电系中的其他元件免受如此的高压。因此，充电系统的输出电压必须受到控制，由于交流发电机自身具有限制输出电流的能力，所以发电机的输出电流不需要进行控制。电压调节器用于控制交流发电机的输出电压。通过改变流过转子的磁场电流来实现电压调节，磁场电流越大，输出电压越高。通过控制串入磁场线圈中的电阻，对磁场电流和输出电压进行控制。为了保证蓄电池能够完全充电，大多数调节器将系统电压设定在14.515.5V之间。为了调节输出电压，必须向调节器输入系统电压，输入交流发电机的电压被称为感受电压。如果感受电压低于调节器的设定电压，将使磁场电流增大，导致输出的充电电压提高。如果感受电压过高，将使磁场电流和输出电压减小，调节器会一直减小充电电压，直到充电电压达到能够维持点火系统正常工作，同时还能对蓄电池进行小电流充电(泪流充电)。如果启用较大的负载，例如点亮前大灯，较大的放电电流会使蓄电池电压降低，调节器的感受电压将会降低，从而增大供给转子的电流，增强转子周围的磁场强度，提高发电机的输出电压。当负载关闭后，调节器的感受电压就会回升，从而减小磁场电流。影响调节器感受电压的另一个因素是温度。由于大气温度会影响蓄电池能够接受的充电电流，所以调节器应该能够对大气温度进行补偿。由于蓄电池在低温下能够接受较大的充电电流，所以调节器进行温度补偿时将不断提高充电电流，直到达到蓄电池能够接受的程度，将蓄电池完全充足。3.磁场电路 为了正确地测试和维修充电系统，必须要区分充电系统发电机磁场电路的类型。磁场电路一般分为三种，第一种被称为A型电路，在这种电路中，调节器位于磁场线圈的搭铁端，有蓄电池（+B）向交流发电机内部的磁场线圈供电（图7.4.18）。由于调节器处于磁场线圈的搭铁端，调节器可以通过控制搭铁电流来控制磁场电流。 第二种磁场电路被称作为B型电路，在这种电路中，调节器控制磁场电路的供电，磁场线圈在发电机内部搭铁（图7.4.19）。通常，B型电路的调节器固定在发电机的外部。 第三种磁场电路被称为隔离型磁场电路，交流发电机有两个固定在壳体外部的磁场导线，其中一根搭铁，另一根接蓄电池正极（+B）。电压调节器既可以位于磁场线圈的搭铁端，也可以位于磁场线圈的蓄电池供电端（图7.4.20）。调节器有电子式和电磁式两种基本类型，旧型汽车装用电磁式调节器，而新型汽车装用电子式调节器。许多新型汽车不再采用独立的电压调节器，而是通过动力传动模块(PCM) 对充电系统的输出进行控制。4电子式调节器电子式调节器可以装在交流发电机的外部或内部，电子式调节器可以快速准确地调节磁场电流，电子式调节器控制磁场线圈的搭铁电流(A型电路)。脉宽调节控制是通过改变磁场线圈的通电时间来调节交流发电机的输出电压。例如，假设汽车装有1OOA交流发电机，如果电系需要的电流是50A，调节器将使磁场线圈在一个通断电循环的50姊时间通电(图7.4.21)。如果电系需要的电流是75A，调节器将使磁场线圈在一个通断电循环中75片的时间通电。电子式调节器采用齐纳(稳压)二极管。这种二极管在末得到一定电压以前将阻止电流通过，而在得到一定电压时允许电流通过。采用齐纳二极管的调节器电路图见图（7.4.22）。大多数新型汽车都采用集成电路电压调节器，这是结构最为紧凑的调节器。它将调节器的所有控制电路和元件都布置在一个硅片上，硅片又被封闭在塑料模块中，模块固定在交流发电机的内部或后部。集成电路调节器是不可维修的，如果损坏就只能更换。图7.4.23所示是一种固态集成电路调节器，它与电刷保持架固定在交流发电机的滑环端盖上，电压调节器的所有元件都被封闭在一个整体模块申，整流电桥由六个二极管将交流电转变成直流电输出到蓄电池的接线柱，磁场电流由与定子绕组连接的二极管三件套供给。故障安全电路 为了防止输出电压过高而损坏电子元件，很多电压调节器都设有故障安全电路。要详细解释故障安全电路会很复杂，应当知道故障安全电路的作用，而不必了解其工作原理。如果连接到交流发电机的线路发生腐蚀或意外断短，调节器的故障安全电路将限制输出电压，防止输出电压升高到危险的程度。在一定条件下，故障安全电路还可以彻底停止充电。故障安全电路中的易熔线能够防止发电机损坏，以防损坏其他系统中的电子元件。5计算机调节器越来越多的新型汽车不再采用独立的电压调节器，而将电压调节电路布置在汽车的动力传动模块中或其他控制模块中 (图7.4.24)。但是，不论将其布置在何处，其作用仍然是控制转子中磁场绕组的电流。这种系统不是通过可变电阻来控制转子的磁场电流，而是由计算机以40OHz的固定频率对磁场电流进行通断控制。通过改变通电和断电时间，形成能够使发电机产生合适输出电压所需的平均磁场电流。当发动机高速运转而电系负载较小时，磁场电路的导通时间可能仅占10挑。而当发动机低速运转且电系负载较大时，计算机可能会使磁场电路的导通时间达到75挑或更多，使电动机能够获得更大的平均电流，以满足输出的需要。这种系统的突出特点是能够根据汽车的要求和环境温度改变电压。在这种精确控制下，可以使用更小更轻的蓄电池，还能降低交流发电机的磁阻，提高发动机的输出功率。精确的充电率控制还有助于提高汽车的燃油经济性。由于能够降低怠速时的寄生电压，所以也有助于消除潜在的怠速不平稳的情况。最为重要的是，可以利用计算机来诊断充电系统中的故障，如输出电压过低或过高等。6指示装置在汽车使用过程中，对充电系统进行检测非常重要。汽车上设有电流表、电压表或指示灯等监测装置，驾车者可以利用这些装置监测充电系统。充电指示灯 使用充电指示灯是最简单和最普遍的监测交流发电机的方法。当充电系统不能提供足够的电流时，指示灯将会点亮。但是，在点火开关开始接通时，由于发电机没有向蓄电池和其他用电装置提供电流，指示灯也会点亮。此时，电流经过点火开关、指示灯、电压调节器、发电机、搭铁，最后流回蓄电池(图7.4.25)。当电路中仅有蓄电池、调节器和发电机时，没有电流流过指示灯，指示灯就会熄灭。发动机运转过程中，如果用电负载超过发电机的供给能力，指示灯会再次点亮，这在发动机怠速运转时会经常发生。如果系统中没有问题，指示灯将会随着发动机转速升高而熄灭，如果不是这样，就可能是发电机或调节器不能正常工作。注意事项:对新型汽车，充电指示灯可能与机油压力报警灯组合在一起，并标有 en- gine(发动机)。如果该灯在发动机运转期间点亮，可能是发电机没有发电，也可能是机油压力过低，或者二者同时发生。电表 有些汽车在仪表板上设有电流表或电压表，电压表显示蓄电池的电压，如果充电系统工作正常，电压表的读数应高于l2V。电流表用于监测蓄电池的电流流出和流入。当发电机向蓄电池供电时，电流表显示正值(+)，当发电机向蓄电池供电不足或根本就不供电时，电流表就显示负值 (-)。三、新型发电机为了改善汽车的燃油经济性、降低排放提高可靠性，已经将先进的电子技术用于发电机和起动机。142V发电机采用42V电系的汽车装用电压为42V、功率为5lOkW的风冷式或水冷式发电机，而目前I2V发电机的功率大约只有15kW。根据系统的结构 (图7.4.26)，汽车可以通过直流-直流变换器 哎 -恍 )，将发电机的输出转换为l2V后向蓄电池充电或供给12V负载。有些新型发电机不用磁铁，采用变换磁阻技术产生高电压系统所需的功率，变换磁阻系统在低转速时的发电效率很高，这种结构有齿状定子和转子，而转子没有绕组或磁铁。2起动机及发电机发电机与电动机之间主要区别在于:电动机具有两个相反的磁场，发电机只有一个磁场供导线穿过。通过电子技术控制接人和接出蓄电池的电路，研制出了一种也可以作为起动电动机的新型发电机，这种装置被称为起动机及发电机。起动机及发电机采用两套绕组和电刷、一个无刷永久磁铁或变换磁阻 (图7.4.27)。起动机及发电机既可以安装在发动机外部，由发动机曲轴通过皮带驱动，也可以安装在发动机与变速器之间的曲轴上或集成在飞轮上由曲轴直接驱动(图7.4.28)。在起动发动机时，该装置作为起动机拖转发动机，在发动机运转期间或制动期间(制动再生)则作为发电机发电。起动机及发电机具有高充电输出能力和高速驱动发动机的能力，它们还具有其他一些特点，可以使汽车的效率更高。u 停转和起动，当不需要发动机运转时，例如汽车遇到红灯时，发动机会自动停转。而当控制模块决定需要发动机输出动力时，起动机及发电机会迅速而平稳地起动发动机。u 制动再生，起动机及发电机的这种特性可以收集制动能量，并将制动能量转换为电能给汽车蓄电池充电。汽车减速或制动时，动力传动方向逆转，由车轮驱动发动机，起动机及发电机随飞轮旋转，在产生电能的同时对传动系统产生阻力，辅助进行制动。制动再生所产生的电能可以使前照灯、音响和气候控制系统在发动机停转时继续工作。u 电子助力，在发动机刚起动或急加速时，起动机及发电机可以对发动机提供短时助力。有些起动机及发电机由皮带驱动 (图7.4.29), 并且能够实现制动再生、转矩辅助和提高效率作用。由机械或电子控制的皮带张紧器可以使起动机及发电机驱动发动机，也可以由发动机驱动起动机及发电机。丰田公司的这种系统在曲轴皮带轮中装有一个电磁离合器，发动机正常工作时，离合器接合，由曲轴驱动皮带轮。发动机停止运转时，曲轴皮带轮离合器分离，起动机及发电机作为电动机驱动附属设备继续工作，并在需要时重新起动发动机。3混合动力汽车由于装有起动机及发电机的汽车具备了混合动力汽车的大部分功能，如停车起步、再生制动和电动助力等全混合动力汽车和部分混合动力汽车应具备的功能，所以可以将其改造为部分混合动力汽车。只有全混合动力汽车能够以全电动方式驱动。混合动力汽车采用很高的电压系统，因此，电动机具有大功率、高频率和长时间工作的能力，电动机位于变速器和发动机之间 (图7.4.30)。本田公司的整体式电动机助力 (IMA)系统是一个很薄的无刷电动机 (图7.4.31)。加速期间对汽油机提供助力，减速期间作为发电机向电池组充电，并作为汽油机的起动机。电动机所需电能主要来自制动再生，而不是来自汽油机。如果IMA蓄电池的充电量太低，在汽车稳速行驶期间，起动机及发电机也会对其进行充电。如果IMA系统蓄电池电压太低，一个独立的12V蓄电池和起动机将起动发动机。四、初步检查解决充电系统问题的关键是首先找到问题的根源。当顾客带着问题己被解决的承诺将汽车开走后，如果随后发生了蓄电池损坏，不论是要求免费维修还是名誉受损，损失都是严重的，还要花费很多工时找出初次维修失败的原因，所以，正确地进行初次诊断是非常重要的。1.安全注意事项u 在拆开电系中的任何导线之前，先要拆开蓄电池的搭铁电缆。u 在所有的导线连接器插接好之前，不要连接蓄电池搭铁电缆。避免接触交流发电机的输出端子，蓄电池电缆连接时，该端子会很烫 (有电压输出时)。u 交流发电机的结构不能承受过大的力，只有前端盖的强度相对较大，在调整皮带张紧度时，只能向前端盖施加作用力，以免损坏定子和整流器。u 安装蓄电池时，要仔细分辨蓄电池的极性，如果将电缆的极性接反，将会导致二极管损坏。连接辅助蓄电池时，也必须保证极性正确，使正极接正极，负极搭铁。u 除了测试过程中，其他时间都要使测试仪的碳棒离开。u 要保证头发、衣服和首饰远离运动部件。2检查除了观察电流表、电压表或充电指示灯以外，还有一些反映充电系统故障的症状，例如，蓄电池的电量过低和发电机噪声过大都是充电系统存在故障的症状。很多关于充电系统的抱怨都来自于比较容易维修的问题，这些间题在对系统进行目检时就能发现。在进行深入诊断之前，一定要查找简单的解决办法 (图7.4.32)。在怀疑充电系统存在间题时按以下步骤进行检查。注意事项: 有些新型的克莱斯勒发动机在向发电机驱动皮带施加张紧力时对力矩有规定，这对较长的多棱V形皮带特别重要。如果汽车通过了所有的初步目检，听辨皮带是否产生异响、轴承是否产生异响或二极管是否发出哟哟声，如果听到不正常的声音，必须及时检测充电系统。充电系统的检查步骤：步骤1 在调整皮带张紧度之前，检查皮带轮是否对正，特别是在皮带严重扭曲时。步骤2 检查发电机驱动皮带，驱动皮带松弛是充电系统问题的主要根源。对驱动皮带进行正确的检查、拆卸、更换和调整的步骤如照片序列7-1所示。步骤3 检查蓄电池，可能需要对蓄电池进行充电，使其恢复到完全充电状态。如果蓄电池不能充电，必须进行更换。一定要保证极柱和电缆夹干净牢固，因为连接不良将导致电流减小。步骤4 检查系统的所有导线及其连接器，许多汽车电气系统都设有易熔线，用于防止发生过载。易熔线会像熔断丝一样发生熔断，但不容易发现。还要检查所有电路是否存在短路、搭铁断路电阻过高等问题，这些问题会表现为充电系统的问题。步骤5 检查交流发电机和调节器的固定是否松动或螺栓遗失，根据需要进行紧固和更换。要记