1、刘子荣 龙清宇 主 编,汽车电气设备构造与维修,PART,2,任务一 蓄电池的认知及维护,1. 蓄电池的工作原理及作用 2. 蓄电池的维护 3. 学会正确检测蓄电池,任务目标,任务一 蓄电池的认知及维护,一、任务需求知识 （一）蓄电池的作用及工作原理 1. 蓄电池的作用 蓄电池是一种可逆的低压直流电源，它既能将化学能转化为电能，也能将电能转化为化学能。 蓄电池可分为碱性蓄电池和酸性蓄电池两大类，其主要目的是起动发动机，汽车上一般采用铅蓄电池。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,汽车上装有蓄电池与发电机两个直流电源，全车用电设备均与直流电源并联连接,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,蓄电
2、池具体作用有如下。 （1）发动机起动时，向起动机和点火系统供电； （2）发动机低速运转时，向用电设备和发电机磁场绕组供电； （3）发动机中、高速运转时，将发电机剩余电能转化为化学能储存起来； （4）发电机过载时，协助发电机向用电设备供电； （5）蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电器系统电压稳定。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,2. 蓄电池的基本结构 铅蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、联条、极桩、蓄电池盖及加液孔盖等部分组成 3. 蓄电池的工作原理 蓄电池充放电过程就是化学能与电能相互转化的过程：当蓄电池向外供电时，将化学能转化为电
3、能；而当蓄电池与外部直流电源相连进行充电时，将电能转化为化学能。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,（二）蓄电池的维护 （1）保持蓄电池外表面的清洁干燥，及时清除极桩和电缆卡子上的氧化物，并确定蓄电池极桩上的电缆连接牢固。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,对极桩和电缆卡子，可先用苏打水溶液清洗，再用专用清洁工具进行清洁。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,（2）保持加液孔盖上通气孔的畅通，定期疏通。 （3）定期检查并调整电解液液面高度，液面不足时，应补加蒸馏水。 （4）汽车每行驶1000km 或夏季行驶56 天，冬季行驶1015 天，应用密度计或高率放电计检查一次蓄电池的放电程度
4、，当冬季放电超过25，夏季放电超过50时，应及时将蓄电池从车上拆下进行补充充电。 （5）根据季节和地区的变化及时调整电解液的密度。冬季可加入适量的密度为1.40g/cm3 的电解液，以调高电解液的密度（一般比夏季高0.020.04g/cm3 为宜）。 （6）冬季向蓄电池内补加蒸馏水时，必须在蓄电池充电前进行，以免水和电解液混合不均而引起结冰。 （7）冬季蓄电池应经常保持在充足电的状态，以防电解液密度降低而结冰，引起外壳破裂、极板弯曲和活性物质脱落等故障。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,（三）蓄电池的检修 1. 蓄电池的拆装 （1）蓄电池的拆卸 将点火开关置于“断开（OFF）”位置； 拆
5、下蓄电池固定夹板的固定螺栓，取下固定夹板； 拧松蓄电池正、负极柱上的电缆接头固紧螺栓，取下电缆； 从汽车上取下蓄电池。取下蓄电池时应小心轻放，尽量用蓄电池提把提取； 检查蓄电池壳体上有无裂纹和电解液渗漏痕迹，发现裂纹和渗漏应更换蓄电池。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,（2）蓄电池的安装步骤 检查蓄电池型号、规格是否适合该型汽车使用； 检查电解液的相对密度和液面高度是否符合技术要求，否则应予调整； 按照蓄电池正、负极柱和正、负电缆端子的相对位置，将蓄电池安放到固定架上； 用细砂纸或专用清洁器清洁蓄电池的接线柱及连接接线柱夹头；在螺栓、螺母的螺纹上涂凡士林或润滑脂，以防氧化生锈； 在正、负
6、极接线柱及其电缆端子上涂抹一层润滑脂，以防极柱和端子氧化腐蚀； 安装固定夹板，拧紧夹板固定螺栓。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,2. 检查蓄电池电解液密度 电解液密度的大小，是判断蓄电池容量的重要标志。测量蓄电池电解液密度时，蓄电池应处于稳定状态。蓄电池充、放电或加注蒸馏水后，应静置半小时后再测量。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,吸式密度计测量电解液密度,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,单格电池电解液密度的测量,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,3. 检测蓄电池电解液液面高度 （1）玻璃管测量法。如图2-8 所示。工具：内径为35mm 的玻璃管。液面高度标准值为101
7、5mm。 （2）液面高度指示线法。如图2-9 所示。正常液面高度应介于两线之间，液面过低时，应加入蒸馏水补充，以恢复正确的液面高度。除非确知电解液溅出，否则不许添加硫酸溶液。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,4. 模拟起动放电检修 对于技术状态良好的蓄电池，当以起动电流或规定的放电电流连续放电15s 时，端电压应不低于规定值。 （1）蓄电池检测仪 电流选择表 。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护, 操作步骤 。 将“电流调节旋钮”逆时针旋转至切断放电电路； 将电流检测电缆上正（红）、负（黑）夹夹到蓄电池正、负极柱上； 将电压检测线上正（红）、负（黑）夹夹到蓄电池正、负极柱上； 顺时针
8、转动电流调节旋钮至规定放电电流，放电15s； 观察电压表指针位置，判断蓄电池技术状况。 逆时针转动电流调节旋钮，停止放电。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,（2）高率放电计 如图2-10 所示，将两放电针压在蓄电池正负极桩上，保持5s，若电压稳定，根据表2-2 判断放电程度；若电压迅速下降，说明蓄电池已损坏。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,测12V 电池，蓄电池充满电，密度在1.24g/cm3，接入时间10s15s； 电压能保持在10.5V11.6V 以上，存电量为充足，蓄电池无故障； 电压能保持在9.6V10.5V，存电量为不足，蓄电池无故障； 电压降到9.6V 以下，存电量严
9、重不足或蓄电池有故障。,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,二、任务工作单(参见教材P35-36页）,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,（五）评价总结,任务实施,任务一 蓄电池的认知及维护,任务实施,任务二 发电机的认知,1. 掌握发电机的作用 2. 掌握发电机的结构及工作原理 3. 掌握发电机的正确拆装工艺,任务目标,任务二 发电机的认知,一、任务需求知识 （一）发电机的作用 发电机是汽车的主要电源，其在整车上的位置如图2-11 所示。其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（起动机除外）供电，同时给蓄电池充电，如图2-12 所示。,任务实施,任务二 发电机的认知,（二）交流发电机的
10、结构及工作原理 1. 交流发电机的结构 汽车用硅整流交流发电机由三相同步发电机和硅二极管整流器两大部分组成。其工作过程是：交流发电机定子绕组中感应出交变电动势，再经硅二极管整流器整流，输出直流电。,任务实施,任务二 发电机的认知,普通交流发电机一般由转子、定子、整流器、前后端盖、风扇、带轮等组成。,任务实施,任务二 发电机的认知,（1）转 子 转子的功用是产生旋转磁场,任务实施,任务二 发电机的认知,（2）定 子 定子的功用是产生交流电，其结构如图2-15 所示，由定子铁芯和定子绕组两部分组成。,任务实施,任务二 发电机的认知,（3）整流器 整流器的功用是将三相绕组产生的交流电变为直流电，其整
11、流二极管的特点是工作电流大、反向电压高。,任务实施,任务二 发电机的认知,（4）端盖及电刷组件 端盖一般分两部分（前端盖和后端盖），起支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。 端盖一般用铝合金铸造，一是可有效地防止漏磁，二是铝合金散热性能好。后端盖上装有电刷组件。电刷组件由电刷、电刷架和电刷弹簧组成,任务实施,任务二 发电机的认知,2. 交流发电机的工作原理 （1）发电原理,任务实施,任务二 发电机的认知,（2）整流原理,任务实施,任务二 发电机的认知,（3）交流发电机的励磁 将电流引入到励磁绕组使之产生磁场称为励磁。交流发电机励磁方式有他励和自励两种。 1）他励。在发电机转速较低时（发动机未
12、达到怠速转速），自身不能发电，需要蓄电池供给发电机励磁绕组电流，使励磁绕组产生磁场来发电。这种由蓄电池供给磁场电流发电的方式称为他励发电。 2）自励。随着转速的提高（一般在发动机达到怠速时），发电机定子绕组的电动势逐渐升高并能使整流器二极管导通，当发电机的输出电压UB 大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能对外供电时，就可以把自身发的电供给励磁绕组，这种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电。,任务实施,任务二 发电机的认知,任务实施,任务二 发电机的认知,（三）发电机的正确拆装工艺 1. 断开蓄电池负极端子 2. 断开发电机电缆及连接器 3. 拆卸发电机固定螺栓及皮带 4. 拆卸
13、发电机电刷座总成 （1）发电机端子绝缘体 （2）电刷座 （3）后端盖 5. 拆卸发电机调节器总成 6. 拆卸整流器,任务实施,7. 拆卸发电机转子总成 （1）驱动端盖 （2）转子 （3）整流器端盖 8. 按拆卸的相反顺序装复。装复后，转动发电机带轮，转子应转动平顺，无摩擦及碰击声。,任务二 发电机的认知,二、任务工作单（参见教材P42-43页）,任务实施,任务二 发电机的认知,（四）评价总结,任务实施,任务二 发电机的认知,任务实施,任务三 发电机的检修,1. 能进行发电机的就车检修 2. 能正确地检修发电机转子 3. 能正确地检修发电机定子 4. 能正确地检修发电机整流器,任务目标,任务三
14、发电机的检修,一、任务需求知识 （一）发电机的就车检修 1. 充电指示灯检查,任务实施,任务三 发电机的检修,2. 励磁电路检查 在打开点火开关状态下用一金属物体检查发电机转子轴有无磁性,任务实施,任务三 发电机的检修,3. 发电机运行状态检查 如图2-23 所示，在发动机运转状态下用万用表检查发电机的输出电压，在2500r/min 的情况下发电机的输出电压应不小于14.10V。,任务实施,任务三 发电机的检修,（二）发电机解体后的检查及技术要求 1. 转子的检修 （1）转子绕组短路与断路的检查 用数字万用表的低电阻挡检测两集电环之间的电阻，应符合技术标准。若阻值为“”，则说明断路；若阻值过小
15、，则说明短路。一般阻值约为3.56，若断路或短路一般都是整体更换,任务实施,任务三 发电机的检修,（2）转子绕组搭铁检查 检查转子绕组与铁芯（或转子轴）之间的绝缘情况。用万用表电阻挡检测两集电环与铁芯（或转子轴）之间的导通情况。若电阻为零且万用表发出响声，说明有搭铁故障，正常为“”，如图2-25 所示。 （3）集电环的检查 集电环表面应平整光滑，无明显烧损，否则可用0 号砂纸打磨。两集电环间隙处应无积聚物。集电环圆度误差不超过0.025mm，厚度不小于1.5mm。 （4）转子轴检查 用百分表检查轴的弯曲度，弯曲度不超过0.05mm（径向圆跳动不超过0.1mm），否则应予以校正。爪形磁极在转子轴
16、上应固定牢靠、间距相等。,任务实施,任务三 发电机的检修,任务实施,任务三 发电机的检修,2. 定子的检修 （1）定子绕组短路与断路的检查 用数字万用表的低电阻挡检测定子绕组的三个接线端，两两接线端分别相测。正常时，阻值小于1且相等。阻值为“”，说明断路；阻值为零，说明短路，若断路或短路一般都是整体更换。,任务实施,任务三 发电机的检修,（2）定子绕组搭铁检查 检查定子绕组与定子铁芯间绝缘情况。用数字万用表电阻挡测定子绕组接线端与铁芯间的电阻，若电阻过小（表内发出响声），说明有绝缘不良故障。正常应指示“”，如图2-28 所示。,任务实施,任务三 发电机的检修,3. 整流器的检修（主要是整流二极
17、管） （1）正极管检修 用数字万用表的电阻挡，黑表笔接整流器输出端子，红表笔分别接整流器各接线柱，万用表均应导通，否则说明该二极管断路，应更换整流器总成；调换两表笔进行测试，此时万用表均应不导通，否则说明二极管短路，亦应更换整流器总成,任务实施,任务三 发电机的检修,（2）负极管检修 用数字万用表的电阻挡，红表笔接整流器负极管的外壳，黑表笔分别接整流器各接线柱，万用表均应导通，否则说明该二极管断路，应更换整流器总成；调换两表笔进行测试，此时万用表均应不导通，否则说明二极管短路，亦应更换整流器总成,任务实施,任务三 发电机的检修,4. 电刷组件的检查 电刷表面不得有油污，且应在电刷架中活动自如，
18、电刷磨损不得超过原高度的1/2（标准长度为10.5mm）；当电刷从电刷架中露出2mm 时，电刷弹簧力一般为23N；电刷架应无烧损，破裂或变形,任务实施,任务三 发电机的检修,二、任务工作单（参见教材P48-49页）,任务实施,任务三 发电机的检修,（五）评价总结,任务实施,任务三 发电机的检修,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,1. 掌握发电机电压调节器的工作原理 2. 正确地检测发电机电压调节器,任务目标,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,一、任务需求知识 （一）发电机电压调节器的功用 发电机电压调节器在整车上的位置，如图2-32 所示。它的功用是使交流发电机的输出电压保持
19、恒定。由于交流发电机的转子是由发动机通过传动带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为1.73，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用发电机调节器，使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（二）发电机电压调节器的工作原理 1. 发电机电压调节器的分类 发电机电压调节器可按工作原理分类，也可按搭铁形式分类。 （1）按工作原理分类 1）晶体管调节器。晶体管的开关频率高，且不产生电火花，调节精度高，还具有质量轻、体积小、寿命
20、长、可靠性高、无线电干扰小等优点，现广泛应用于多种中低档车型。 2）集成电路调节器。除具有晶体管调节器的优点外，还具有体积小，可安装于发电机内部（又称内装式调节器）的优点，减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳、奥迪等多种轿车上。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,3）计算机控制调节器。是现代轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发动机控制单元发送信号，然后由发动机控制单元控制发电机电压调节器，适时地接通和断开励磁电路，既能可靠地保证电气系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。上海别克、广州本田等轿车发电机上使用
21、了这种调节器。 （2）按搭铁形式分类 可分为内搭铁式（与内搭铁式交流发电机配套使用）和外搭铁式（与外搭铁式交流发电机配套使用）。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,2. 发电机电压调节器的工作原理 由交流发电机的工作原理可知，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值E=Cen 交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。所以，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。 晶体管调节器、集成电路调节器等利用大功率晶体管的导通和截止，接通和断开励磁电路，来改变励磁电流If 大小
22、。这种调节器没有触点，使用过程中无需保养和维护，结构简单，体积小，重量轻。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（1）晶体管式电压调节器的工作原理 晶体管式电压调节器有多种形式，其电路各不相同，基本结构一般有24 个晶体管、12 个稳压管和一些电阻、电容、二极管组成，再由印制电路板接成电路，然后用轻而薄的铝合金外壳将其封闭。调节器对外伸出有“+” （或“S”，“点火”）， “F” （或“励磁”），“E”（或“搭铁”，“-”）等字样的接线柱或引线，分别与交流发电机等连接构成整个汽车电气装置的充电系统。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,1）内搭铁式晶体管电压调节器工作原
23、理。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,2）外搭铁式电压调节器内部电路可简化成如图2-34 所示的基本电路。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（2）集成电路式电压调节器的工作原理 集成电路式电压调节器是利用集成电路（IC）组成的调节器，可分为全集成电路式电压调节器和混合集成电路电压调节器两类。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,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 两个端子用金属线引到调节器的外部接线插座上。 1）励磁电流插座。VT1 是大功率晶体管，与励磁电路串联
24、，由集成电路（IC）片控制VT1 的导通和截止，从而控制励磁电路通断，使发电机电压得到控制。 2）充电指示灯。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。在集成电路（IC）片中有控制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 控制电路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 控制电路VT2 截止，充电指示灯熄灭。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（3）计算机控制的电压调节器 如图2-36
25、 所示为广州本田雅阁轿车直列4 缸发动机配用的发电机电压调节器电路图，发电机整流器为8 管。调节器为内装式外搭铁型，由发动机控制单元控制。 在汽车电路中有一个负载检测仪，检测电路中总电流负载大小，送信号到发动机控制单元，调节器C 接线端子送发电机电压信号到发动机控制单元，发动机控制单元根据这两个信号判断励磁电路应该接通还是断开，输出控制信号到FR 端子，驱动调节器的控制电路，适时地接通和断开励磁绕组电路，以此控制发电机的输出电压。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（三）电压调节器检测 1. 晶体管式电压调节器检测 （1）静态检测 使用万用表R100 挡测量晶体管调节器各接线柱之
26、间的静态电阻,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（2）动态检测 1）搭铁型式的检测。 按图2-37（a）所示接好线路； 将电源电压U 调到12V； 接通开关S，若小灯泡不亮，则该调节器为内搭铁型调节器；若小灯泡亮，则该调节器为外搭铁型调节器。 2）性能的检测。 将调节器根据搭铁型式不同按图2-37 所示连好线路； 接通开关S，逐渐调高电源电压,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,2. 集成电路式电压调节器检测 （1）发电机电压检测法 集成电路调节器直接在发电机上检测发电机的输出电压，称为发电机电压检测法，如图2-38 所示。加在分压器R1 和R2 上的电压是励磁二极管
27、输出端L 的电压UL，UL=UB，因此，检测点P 的电压加到稳压管VS1 上，其电压与发电机的端电压UB 成正比，所以该检测法称为发电机检测法。 （2）蓄电池电压检测法 用连接导线检测蓄电池的端电压来调节发电机的输出电压，称为蓄电池电压检测法，如图2-39 所示。加在分压器R1 和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VS1 上的反向电压与蓄电池端电压成正比，所以该检测法称为蓄电池电压检测法。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,采用蓄电池电压检测法，如B-BAT 之间或S-BAT 之间断线时，调节器便不能检测出发
28、电机的端电压，发电机便会失控。为了克服这一缺点，有些内装集成电路调节器的发电机采取了一定的控制措施。如图2-40所示为实际采用的蓄电池电压检测法的线路，在这个线路中，在调节器的分压器与发电机B 点之间增加了一个电阻R4 和一个二极管VD2。这样，当B 点与蓄电池正极之间或S 点与蓄电池正极之间出现断路时，由于R4 的存在，仍能检测发电机的端电压UB，使调节器正常工作，可以防止发电机电压过高的现象。,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,二、任务工作单（参见教材P57-58页）,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检修,（四）评价总结,任务实施,任务四 发电机电压调节器的认知及检
29、修,任务实施,任务五 电源系统电路故障的检修,1. 能掌握电源系统电路 2. 能分析电源系统电路 3. 能检修电源系统电路故障,任务目标,任务五 电源系统电路故障的检修,一、任务需求知识 （一）电源系统故障排除 整体式交流发电机的常见故障有不充电或充电电流过小等故障，以上海桑塔纳轿车为例（参见图2-41），说明整体式交流发电机电源系统故障的诊断方法。,任务实施,任务五 电源系统电路故障的检修,1. 故障现象：不充电故障 （1）检查条件 1）发电机传动带的张力正常。 2）蓄电池电充足。 3）发电机的搭铁线接触良好。 （2）不充电故障诊断与排除步骤，按图2-41 所示顺序进行。,任务实施,任务五
30、电源系统电路故障的检修,（二）桑塔纳系列轿车电源电路分析,任务实施,任务五 电源系统电路故障的检修,（三）充电指示灯常亮故障实例 1. 故障现象 一辆桑塔纳2000 型轿车，充电指示灯常亮。 2. 故障检修 检查发电机传动带的张力，属正常，各导线的连接部位也无破损及松脱现象。用万用表测量发电机“B+”与壳体间的电压为12V，说明蓄电池至发电机线路正常。起动发动机后保持中速运转，用万用表测量发电机“B+”与壳体间的电压仍为12V（正常电压为13.514.5V），说明发电机输出电压有问题。拆下发电机“D+”接线柱上的蓝色导线，打开点火开关，测量该线与发电机接线柱“D+”接线柱上的励磁电流只有58mA（正常值为170mA），说明励磁电路有问题，经过检查发现，充电指示灯盒内的并联电阻R1 烧毁。 3. 故障分析 由于R1 烧毁，15 号线提供给励磁绕组的电流只能通过R2 和发光二极管，故电流减小，磁场减弱，使发电机的输出电压降低，同时发电机“D+”点的电压也降低，充电指示灯两端的电位差大，所以充电指示灯常亮。,任务实施,任务五 电源系统电路故障的检修,二、任务工作单（参见教材P62-64),任务实施,任务五 电源系统电路故障的检修,（五）评价总结,任务实施,任务五 电源系统电路故障的检修,任务实施,
