汽车电气设备构造与维修课件.ppt

1、汽车电气设备构造与维修,主讲人：,第一章 电源系,电源系系统：向车上用电设备或控制装配供电，满足汽车的需要。它的组成： 发电机：由发动机带动，把机械能电能整流调压供电（设备） 储存（电池） 调节器：避免因发动机转速过高产生电压过大。（调节励磁电流）维持恒定电压输出。 蓄电池：化学能=电能 提供能量：起动时。 储存能量：正常行驶 电流表：用来指示蓄电池充电或放电电流的大小。（注意连接方法）,第一节 蓄电池的构造与型号,概述 铅酸蓄电池。由负极板，正极板和电解液（纯HSO4+蒸馏水）。分为普通型、干荷电型和免维护型等。 作用与特点 提供大电流；供电；储存电能；电容器。 单格电压高；内阻小；性能可靠

2、；价廉。,蓄电池的基本组成,第一节 铅酸蓄电池,蓄电池基本结构 极板（组） 栅架 活性物质 正极：PbO2 负极：Pb 隔板 外壳 连条 电解液:H2SO4+H2O 盖、极桩、封口料、注液口,干荷电蓄电池： 在干燥、保存期内使用，加入适当密度的电解质。静置30min，调整电解液密度、高度，可使用，不必初充电。 便于运输保管、且不须初充电。 当储存超过保存期时，因部分极板已氧化，使用前应充电5-10H才可使用。,免维护蓄电池： 结构特点 超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板 设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发；装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。 栅架 改进合金材料减少自放电、电解现象

3、并减小内阻 带密度计，不同颜色判断电池存电量：绿色，深绿色，浅黄色。 性能特点 免维护或极少维护 寿命长(8年以上） 内阻小，起动性能好,国产蓄电池规格型号 按照标准JB/T2599-1993的规定，蓄电池产品型号共分为三段，五个含义。 1、串联单格电池的数，用阿拉伯数字表示。其UN为它的2倍。 2、电池的用途。Q：起动用蓄电池。 3、蓄电池的特征代号。无符号：普通式铅蓄电池。A：干荷蓄电池。 4、放电额定容量，我国用20H放电率额定是表示（A.H）。 5、特殊性能， D：低温起动性能好。 例：6-QA-60，6Q105D,第三节蓄电池的工作原理与工作特性,工作原理 静态时（充好电） 正极：P

4、b4+ 负极：2e 电解液：H2SO4 +H2O 正、负极电位差：2.1v 12v蓄电池电压：11.7v-12.6v 电解液密度：1.1-1.27,工作原理(续） 放电时 正极：PbO2+H2SO4+2H+2e- PbSO4 +2H2O 负极： Pb+SO42- PbSO4+2e- 电解液：H2SO4减少，H2O增加，密度 总反应： PbO2+Pb+2H2SO42 PbSO4+2H2O,工作原理（续） 充电时 正极：PbO2 负极：Pb 电解液：H2SO4增加，H2O减少，密度 总反应： 2PbSO4+2H2O PbO2+ Pb +2H2SO4 过充电：H2O分解为H2和O2,电动势与内阻 1

5、、静止电动势：在 静止状态下，极板间电位差，其值取决于电解液的密度和温度。 经验公式：EJ=0.85P25 P25：25时的电解液密度。P25=PT0.0075 （T25） PT：测量的电解液密度。 2、内阻：极板电阻、隔极电阻、电解液电阻、联条和极柱电阻等内阻。大小与电解液的密度和温度有关。 P，电阻；P，电阻；T，电阻；极板面积越大越薄，极板电阻；放电结束时，电阻 蓄电池在良好技术状态下。内阻和很小40 R0=0.01 20 R0=0.019 满足起动机工作要求（大电流）。 对于完全充电的蓄电池在T=20时，内阻PO可用经验公式得到PO=e/1.71Qe（e：额定电压 Qe额定容量）,工作

6、特性 静态 电动势范围： 1.95V2.1V 电解液密度范围： 1.11.29 充电特性（图） 条件：恒定电流 电压与电动势的关系：U = E0 + I R 电压的变化 密度的变化,充电特性,放电特性（图） 条件：恒定电流 电压与电动势的关系： U = E0 I R 电压的变化 密度的变化 终止电压：与放电率有关（图）,第四节 蓄电池的容量与影响因素,蓄电池的容量 容量概念 容量（安时）=放电电流（安）放电时间（小时） 即 C= If tf (Ah) 20h放电率额定容量(Ah) 有关规定：GB5008.1-1991 举例 ：6Q105（20h*5.25A=105Ah) 储备容量（min),影

7、响容量的因素 极板结构 电解液：温度，密度 放电电流（下表）,实际容量与放电电流间的关系 （标称容量：135Ah）,第五节 蓄电池的充电方法,充电设备:硅整流、可控硅、快速充电机 充电方法 按过程分类 定流充电 特点与连接 定压充电 特点与连接 快速充电 问题的提出 原理 方法（图）与注意,第五节 蓄电池的充电方法,充电方法（续） 按作业分类 初充电 补充充电*（条件、步骤、要求） 防硫化充电（间歇过充电） 锻炼循环充电（大充大放） 去硫充电（水冲洗）,第六节 蓄电池的正确使用与维护,使用与技术状态检查 使用要求大电流放电时间、充电电压、过放电状态、电解液密度。 检查液面高度、密度、放电程度

8、使用维护 安装牢固接触电阻影响 保持清洁漏电问题 检查溶液密度补充蒸馏水,第七节 蓄电池的常见故障,常见故障 容量降低 现象：起动时运转无力 原因： 新蓄电池初充电不足 溶液密度不对 过度放电，活性物质脱落 长期不用，极板硫化,第七节 蓄电池的常见故障,常见故障（续） 自行放电 现象：每日放电 原因 电解液不纯 局部有短路 充电困难 现象：充不上电 原因 内部有短路或极板变形,免维护（MF）蓄电池,结构特点 隔板 超细玻璃纤维材料与袋状正极隔板 减小极板短路和活性物质脱落 孔塞 通气孔设有收集水蒸气和硫酸蒸气的集气室，减少蒸发 通气孔中装有催化剂钯，可使电解的氢气与氧气合成为水。 栅架 改进合

9、金材料（铅钙合金取代铅锑合金）减少自放电、电解现象并减小内阻 性能特点 免维护或极少维护 寿命长(8年以上） 内阻小，起动性能好,胶体蓄电池,特点 胶体电解液，不易流动和蒸发，水分 损失极少 自放点率极小，可充电后长期存储 （1-2年）、便于启用 放电特性好 比能量特别是比功率要比常规铅酸蓄 电池大 20% 以上 寿命比一般蓄电池长一倍左右 也是免维护 应用 电动汽车、电动自行车、UPS电源等,硷性蓄电池,结构特点 电解液为硷性溶液 主要种类 镉镍（Cd-Ni)蓄电池 正极：Ni(OH)3 负极：Cd 电解液：KOH 铁镍(Fe-Ni)蓄电池 银锌(Ag-Zn)蓄电池 镍氢（Ni-H)蓄电池

10、性能特点 能量密度高 少维护、寿命长（可长达1020年） 荷电保持能力强 价格高,燃料电池（FC）,燃料电池结构原理 正极：O2（或空气） 负极：H2（或其它燃料如甲醇） 电解液：KOH（或高分子电解质膜） 反应过程： 2H2+O22H2O（在催化剂作用下） (与电解水的过程相反),氢氧燃料电池,在催化剂的作用下，在电解液中使氢失去电子，氧得到电子，并与氢离子和电子结合生成水。电子通过外电路的移动形成电流。 氢气作为“燃料”，氧气作为氧化剂。氢和氧通过电化学反应释放出电能。,氢-空气燃料电池,结构 负极：氢气 正极：空气 电解质薄膜,甲醇燃料电池,甲醇 分解,氢离子+氧+电子,燃料电池的特点及

11、应用,燃料电池与普通电池的区别 普通电池只是一个有限的电能输出和储存装置。 燃料电池则不同，参与反应的化学物质氢和氧，分别由燃料电池外部的单独储存系统提供。 只要能保证氢氧反应物的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。从这个意义上说，燃料电池是一个氢氧发电装置。 燃料电池特点 能量密度更高 无环境污染 燃料电池的应用 纯电动汽车（EV）、航天方面,三菱公司的燃料电池汽车,氢燃料箱,燃料电池系统,丰田燃料电池汽车,氢燃料箱,燃料电池汽车,独立轮毂电机,燃料电池组,蓄电池,思考题与练习题 1、说明蓄电池正、负极板的主要材料，以及电解液的主要成分。 2、分别说明蓄电池在充、放电过程中正、负极板各自

12、生成什么物质？充、放电过程中溶液的密度有什么变化？ 3、说明定流充电与定压充电各自的优缺点。 4、某蓄电池使用中发现容量降低、起动无力，分析可能的故障原因。,蓄电池,思考题与练习题（续） 5、国产6-Q-135型蓄电池额定容量是多少？若以20h放电率放电，其放电电流是多少？若以135A电流放电，能否连续放电1小时？ 6、说明蓄电池使用维护中需要注意的主要问题。 7、说明免维护蓄电池的优点。,第九节 交流发电机构造及类型,概述 发电机的作用提供电源 发电机的种类直流与交流 使用交流发电机的优点结构简单、价廉、变压、便于维护。 汽车发电机的种类 1、按总体结构分类 有刷发电机（普通-JF132、整

13、体式-CS121、带真空助力泵-JFZB292） 无刷发电机JFW1913 永磁发电机JFW1712,2、按搭铁方式分类内、外搭铁 3、按整流管数目分类六管、八管、九管、十一管等,第九节 交流发电机构造及类型,普通交流发电机的构造（图） 转子 作用：产生磁场 结构： 爪极 磁场线圈 定子 作用：产生交流电（交流电压、电流） 结构： 铁心 电枢绕组 绕组结构及连接,第九节 交流发电机构造及类型,交流发电机构造,第九节 交流发电机构造及类型,交流发电机的构造（续） 整流器 作用 接法：三相桥式（图） 端盖与电刷 电刷的作用：向转子线圈引进磁场电流 国产交流发电机型号系列 按QC/T731993规定

14、：产品代号、电压等级、电流等级、设计序号、变形代号 JF系列JF1512 JFZ1813Z,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的工作原理 两个基本关系 f = pn /60 E = Ce n m 整流原理（图） 整流电压平均值U与线电压UL、相电压U的关系 U =3/ULm= 32 /UL=1.35 UL = 2.34 U 其中：U=整流电压平均值，ULm=线电压幅值， UL=线电压有效值，U=相电压有效值 整流管选择 ID = 1/3 I UDRM = 2 UL U（实际远大于此值）,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的工作原理（续）,整流管连接,第十节交流发电机的工作原

15、理及特性,交流发电机的工作原理（续） 中性点电压问题 UN （平均） = U/2 中性点电压波形（图）， 三谐波发电原理 中点二极管电路（图） 发电机的激磁问题 自激问题 它激问题,中性点电压,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的特性 空载特性（图） I = 0, U = f ( n ) 它激阶段 自激阶段 外特性（图） n = const, U = f ( I ) U下降的原因 阻抗压降 电枢反应,第十节交流发电机的工作原理及特性,第十节交流发电机的工作原理及特性,交流发电机的特性（续） 输出特性（图） nn2：转速增加，I增长有限（限流能力）。IImax,第十节交流发电机的工作原

16、理及特性,其它车用交流发电机 无刷电机 爪极式（图） 永磁式（图） 带励磁机式（图）,第十一节 交流发电机电压调节器的原理及类型,电压调节器 概述 调节器的作用稳定发电机的输出电压 调节器调压原理调节励磁电流，使输出电压稳定 调节器的种类 机械（电磁）振动式 单级式(FT111),双级式(FT61) 单联式(FT61),双联式(FT61A) 电子式 晶体管式(FT106),IC式(JFT152) 搭铁方式,调节器的接线（图） 内搭铁式 外搭铁式,第二章 交流发电机及调节器,电磁振动式调节器 基本结构与工作原理（图） 存在问题 触点电火花， 惯性和磁滞性引起振动频率低 特性的改善 提高振动频率铁

17、心结构 温度补偿问题补偿电阻,带双极的调节器,磁场线圈,调节器线圈,电磁振动式调节器（ FT61 ） 双极振动式调节器 基本原理（图） 特点：加速电阻 使振动频率提高,第二章 交流发电机及调节器,电磁振动式调节器（续） 实用线路 国产FT61型双级振动式调节器（图） 带充电指示灯的线路 LADA2105型调节器线路（图） 丰田皇冠车调节器线路（图） 带充电指示灯的电路（续） 九管发电机及调节器线路（图）,LADA2105型调节器线路,丰田皇冠车调节器线路,九管发电机及调节器线路,第十一节 交流发电机调节器的原理及类型,电子调节器 与振动式调节器比较 有晶体管式和IC式 三个环节：采样、放大、开

18、关 晶体管调节器 基本原理三极管的开关作用通（断）励磁电流 实例 国产JFT106型调节器（图）,电子调节器,国产JFT106型调节器,C1、C2：降低开关频率；VD1：给VD2限流；VD3：提高开关切换速度；VD4：释能二极管；VD5：稳压保护；R4：反馈电阻，改善性能,第十一节 交流发电机调节器原理及类型,集成电路调节器 特点小、轻、耐高温。 集成电路调节器的电压检测方式 发电机电压检测方式（图） 蓄电池电压检测方式（图） 实例 英国Lucas14TR型（图） 丰田车IC调节器（图）,优点：采样线在发电机内部，发电机对外接线少。 缺点：检测的是发电机电压，当B点与蓄电池+极间导线有压降时蓄

19、电池充电电压会偏低,优点：检测的是蓄电池电压，可保证蓄电池有足够的充电电压 缺点：采样线在发电机外部，发电机对外接线多一条。,英国Lucas14TR型,丰田车IC调节器,第十一节 交流发电机调节器原理及类型,电源系统保护与故障分析 电源系统保护的必要性 停车断电问题 磁场线圈过电压问题 调节器故障后的电压失控问题 过电压的产生 瞬态过电压 发动机突然减负载时 点火线圈初级断开时 稳态过电压 调节器失控造成,第十一节 交流发电机调节器原理及类型,过电压保护电路（续） 过电压保护问题（续） 过电压保护电路 稳压管保护（图） 稳压管+继电器保护（图）,稳压管保护电路,调压器与继电器配合保护电路,利用

20、油压开关控制励磁电流,第十二节交流发电机与调节器的正确使用,交流发电机的正确使用与维护 1、搭铁形式 2、调节器配套使用 3、熄火后，点火开关在“关”位 4、兆欧表检查注意事项 5、有故障，及时排除。,调节器的正确使用 （一）、注意问题：电压等级、搭铁形式、导线连接、受开关控制。 （二）、搭铁形式的判别(图） （三）、调节器好坏的判别 （四）、不同搭铁形式调节器的替换,调节器的检查方法,基本线路 检查方法 内搭铁 外搭铁,内搭铁：电压高时灯灭 外搭铁：电压低时灯灭,第十三节交流发电机的检修,1、交流发电机不解体的检测技术 交流发电机每运转750h（相当于行驶30000KM）或有故障时的解体检查

21、之前，应对它进行整体检查，以便判断其技术状态. A：万用表测法：万用表R1档检查发电机F和D-接线柱。B（D+）与D-接线柱，D+与F接线柱间电阻。 B：试验台检测法：通过检测空载转速n1，额定工作条件下转速n2满载转速，再。,与标准值比较，判断发电机的工作性能. C：示波器检测法： 2、检修技术 （1）转子的检修： ：转子的常见故障：接触不良、短路、断路。 ：转子的检修：励磁绕组绝缘情况的检查；励磁绕组间断路与短路检查；滑环磨损的检查； 轴检查。 （2）定子的检修：,：定子常见故障： 发电机绕组短路、断路或搭铁、整流管的击穿、断路、造成发电机不发电或发电不良。 ：检修 A：定子绕组绝缘情况的

22、检修： B：定子绕组断路的检查： C：整流板的检查： 3）电刷组建的检修： ：电刷： ：电刷弹簧： 3)装复：,第十四节 电源系故障的诊断与排除,电源系统常见故障与维护 常见故障 不能充电 原因 蓄电池与发电机间断线 发电机内故障 调节器故障（低速触点烧坏或高速触点烧死） 一种常用的诊断方法,第十四节 电源系故障的诊断与排除,电源系统常见故障与维护（续） 常见故障（续） 充电电流太小 皮带过松 发电机个别二极管坏 发电机电刷磨损 调节器触点烧坏 调节器电压调整不当,第十四节 电源系故障的诊断与排除,电源系统常见故障与维护（续） 常见故障（续） 充电电流过大 调节器低速触点烧死 调节器线圈断线

23、电源系统维护注意事项 发电机与调节器配套（内、外搭铁问题） 发电机与调节器、蓄电池连接牢固 检查充电故障时宜将调节器脱开 检查是否发电不宜用试火方法,思考题与练习题 1、简述交流发电机的基本结构。 2、说明发电机所发电压与磁场和转速的关系。 3、发电机转子线圈所需激磁电流来自何处？ 4、说明发电机内部线电压有效值UL与整流输出电压U的关系。 5、发电机为什么要配合使用电压调节器？ 6、调节器触点振动频率太低有什么问题？,思考题与练习题（续） 7、分别画出内搭铁与外搭铁发电机和调节器的接线简图，并说明调节器如何起作用。 8、读懂p64图2-36双级振动式调节器的工作原理。 9、读懂p68图2-4

24、2丰田双联调节器的工作原理。 10、简述电磁振动式与晶体管式调节器的各自特点。 11、晶体管电压调节器一般由哪几部分电路组成？,第二章 起动系,概述 起动系的作用与要求： 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。 起动系的基本组成（图） 直流启动机、蓄电池、控制电路（开关、继电器、导线）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1317，柴油机一般为810。,启动机的构造：直流串励式电机、电磁开关、传动机构,直流串励式电动机的原理构造 基本原理 构造 机壳 磁极

25、 电枢，与磁极的连接方式（图）,第三章 起动机,直流电动机的原理构造（续） 构造（续） 换向器 电刷 端盖 电枢绕组简介（图） 直流电动机的基本关系 转矩关系:M=CmIs 电压关系:U=Ef+IsRs 电枢反电动势：Ef=Cen,电枢转矩的自动调节过程 电源接通瞬间，n=0,Ef=0,Is=U/Rs最大。M最大，满足刚启动的需要。随着n Ef Is M。 工作过程是电动机输出扭矩M与发动机阻力矩Mz不断平衡的过程。 1、负载增加：M Mz n Ef Is M M=Mz 2、负载减少：,第三章 起动机,直流电动机的原理构造（续） 直流电动机的特性 直流电动机的励磁方式,串激直流电动机的特性（I

26、s=Ia) 工作特性 M=f(Ia)曲线 N=f(Ia)曲线 P=f(Ia)曲线 P=Mn/9550 机械特性 n=f(M)曲线,第三章 起动机,直流电动机的原理构造（续） 输出功率及其影响因素 功率计算 影响输出功率的因素(容量、温度、电阻） 起动机与发动机的配合要求 功率（转矩）要求：摩擦阻力矩，压缩损失力矩，驱动发动机附件的阻力矩。 传动比（最低启动转速）选择：吸进可燃混合气，压缩终点的温度。 汽：P=(0.1840.21)L (KW) 柴：P=(0.731.05)L (KW),启动机的型号 按QC/T73-1993规定 QD QDJ QDY 112伏；224伏 如：QD124,第三章

27、起动机,啮合传动机构 作用：启动时，将电动机的驱动转矩传给发动机曲轴；启动完成后，切断电动机与发动机间的动力联系。,几种主要结构 滚柱式单向离合器（图） 摩擦片式单向离合器（示意图） 弹簧式单向离合器（示意图）,电磁控制装置 基本结构 原理,实用线路 QD124型起动机线路图 JD136型起动机线路（带复合继电器，图） 日产UD63型起动机线路（带安全继电器，图）,JD136型起动机线路,日产UD63型起动机线路,几种常见起动机结构 QD124型起动机(图） 移动电枢式起动机（图）-启动力矩大 齿轮移动式（电磁开关内置） 永磁式（无磁场线圈）（图） 带减速齿轮的起动机（体积小）（图）,第五节 启动机的使用与维护,使用注意事项：空挡启动、启动时间、启动完毕 维护要点：导线连