项目2 电源系统常见故障的检修（课件）-《汽车电气设备构造与维修》同步教学（机工版）

汽车电气设备构造与维修 项目二 电源系统常见故障的检修 1 汽车电源系统向全车所有的用电设备供电,一般有蓄电池和发电机两个电源。这两个电源配合使用,确保汽车的正常行驶。如果汽车缺少了电源系统,将无法起动,用电设备也都无法工作,比如夜间行驶没有照明、夏季车内无法使用空调制冷等，这都是我们无法接受的。因此,无论是从安全还是舒适度来考虑,电源系统都是必不可少的。 一般来说,汽车电源系统主要由蓄电池、发电机、电压调节器及充电指示装置等组成，如图2-0-1所示。其主要作用就是给汽车个用电设备提供低压直流电能。 概述 线束 点火开关 仪表盘 发电机 电压 调节器 蓄电池 图2-0-1 汽车电源系统组成 2 知识目标： 1）能够描述蓄电池的基本结构与基本工作原理 2）能描述蓄电池的分类与功用 3）能阐述蓄电池的容量、工作特性及影响因素 4）能够描述发电机的基本结构与基本工作原理 5）能读懂汽车电源系统电路图 技能目标： 1）能根据蓄电池上的标记，说明蓄电池的型号、容量等参数的表示方法。 2）能在车辆上查找蓄电池、发电机等部件，并能准确描述其安装位置。 学习目标 LOGO 3）能对不同的汽车蓄电池实施就车充电和拆下充电。 4）能使用蓄电池检测仪判断不同蓄电池的技术状态。 5）能熟练分析与排除汽车电源系统常见故障。 学习目标 素质目标： 1）培养良好的职业道德和工匠精神。 2）培养安全意识和团队协作精神。 3）培养自我管理和自主学习能力。 LOGO 蓄电池的检查及维护 任务一 5 车主王先生像往常一样准备开车出门，却发现他驾驶的别克威朗轿车无法起动并听见起动机有轻微的“嗒嗒”声，将点火开关置于ON档，仪表不显示。经4S店维修接待接车诊断，初步判断是蓄电池亏电。 为了确定故障原因，现需你对“车辆蓄电池做进一步检测。接车与填写接车问诊表。 问题导入 LOGO 问题导入 LOGO 一、蓄电池的功用 蓄电池是一种将电能以化学能的形式储存并可将化学能转化为电能的装置。蓄电池是汽车上的两个电源之一, 通常被看作汽车电气系统的心脏, 它是一种可逆直流电源, 其功能如下: 1）起动发动机。当起动发动机时，向起动系统和点火系统供电； 2）备用供电。在发电机不发电时或电压较低时，由蓄电池向用电设备供电（如起动发动机时，向起动系统、点火系统、收音机、点烟器及常用灯光等供电)，如图2-1-1所示。 知识学习 图 2-1-1 蓄电池供电       蓄电池在发电机不发电时为 起动机、 点火系统和其他用电设 备供电, 或在用电需求超过发电机供电能力时协助发电机供电 LOGO 3）储存电能。当发动机高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发电机发出的多余电能存储起来（充电)，如图：2-1-2所示。 4）协同供电。当发电机过载时，协助发电机向用电系统供电。 5）稳定电源电压。蓄电池起到整车电气系统的电压稳定器的作用。它可以吸收电路中的瞬时电压，缓和电气系统的冲击电压，保持汽车电气系统电压的稳定，保护汽车上的电子元件，如图2-1-3所示。 知识学习 图 2-1-2 蓄电池充电 发电机           发电机正常工作时, 蓄电池将 发电机发出的多余电能储存起来 图 2-1-3 蓄电池稳压 发电机 发电机 蓄电池 LOGO 知识学习 二、蓄电池的结构及型号 1、普通铅酸蓄电池结构 汽车蓄电池一般由3个或6个单格电池串联而成，每单格的额定电压为2Ve蓄电池主要由极板、隔板、壳体、连接条、电解液、极柱等组成，如图·2-1-4·所示。 图 2-1-4 普通蓄电池结构 （1）极板 极板是蓄电池的核心部分，蓄电池充放电的化学反应主要是依。靠极板上的活性物质与电解液进行的。极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成，都以铅一锑合金铸成的栅架为骨架，在栅架上填充活性物质制成。 LOGO 将涂上铅膏后的生极板先经热风干燥，再放入稀硫酸中进行充电便得到正极板和负极板。正极板上的活性物质是二氧化铅（PbO2)，呈深棕色；负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)，呈灰色。 栅架的作用是固结活性物质，一般由铅一锑合金铸成，具有良好的导电性、耐蚀性和一定的机械强度。普通蓄电池栅架含锑量为5%~7%；干荷电蓄电池栅架含锑量为1.5%~2.3%。目前，蓄电池采用的栅架有普通型和放射型。现代汽车蓄电池采用放射型栅架，它具有输出电流大、内阻小等特点，能改善蓄电池的起动性能。 为了增大容量，一将多片正、负极板分别并联，用汇流条焊接起来，便分别组成了正、负极板组。汇流条（横板）上连有极柱，各片间留有空隙。安装时,各片正、负极板相互嵌合，中间插入隔板后装入蓄电池单格内，便形成了单格电池。 知识学习 LOGO 知识学习 注意：正、负极板均做成极板组, 以提高容量。在每个单格电池中, 正极板的片数要比负极板少一片 , 这样每片正极板都处于两片负极板之间 , 可以使正极板两侧放电均匀 , 避免因放电不均匀造成极板拱曲。 单格蓄电池中的正、负极板之间用隔板隔开交替排列, 隔板由多孔绝缘材料制成, 用极板连接条将所有正极和所有负极分别连接。每个单格蓄电池提供 2.1V的电压。 把6个单格电池串联起来后，就构成了可以给汽车电气系统提供12.6V电压的汽车蓄电池，即通常标称的12v蓄电池。 LOGO （2）隔板 隔板安装在正、负极之间，其作用是使正、负极板尽量靠近而又不至于接触短路, 以缩小蓄电池的体积。 隔板材料应具有多孔性和渗透性, 且具有良好的耐酸性和抗氧化性。常用的隔板材料有木质隔板、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维和纸板等。其中, 木质隔板耐酸性较差; 微孔橡胶隔板性能最好但成本较高; 微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低, 因此被广泛采用。近年来, 还将微孔塑料隔板做成袋状, 紧包在正极板的外部, 可防止活性物质的脱落。 （3）电解液 电解液在蓄电池的化学反应中起到离子间导电的作用，并一参与蓄电池的化学反应。蓄电池的电解液是用高纯度的硫酸和蒸馏水按规定比例（质量分数36%的硫酸、64%的水）配制而成的。电解液的密度一般为1.24~1.31g/cm3。配制电解液必须使用耐酸的器皿，切记：只能将硫酸慢慢地倒一入蒸馏水中，并不断搅拌。 知识学习 LOGO 知识学习 电解液的密度对蓄电池的工作有重要影响，其密度大可减少结冰的危险，一并提高电池的容量；但密度过大，则黏度增加，反而降低了蓄电池的容量，缩短使用寿命。电解液的密度应随地区和气候条件而定，表2-1-1（下页）列出了不同地区和气温下的电解液的密度。另外，电解液的纯度也是影响蓄电池性能和使用寿命的重要因素之一。 注意：电解液不允许用工业硫酸和自来水、并水、河水等配制，因其杂质多，易引起自放电，从而影响蓄电池的寿命。 LOGO 知识学习 表2-1-1 不同气温下电解液密度 气候条件 (冬季温度 ) 完全充足电的蓄电池25℃时电解液的密度/ ( g-cm-3 ) 冬季 夏季 低于 -40℃地区 1.30 1.26 告高于 -40℃地区 1.28 1.25 高于 -30℃地区 1.27 1.24 高于 -20℃地区 1.26 1.23 高于0℃地区 1.24 1.23 LOGO 知识学习 （4）外壳 外壳多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，用来盛放电解液和极板组。制造壳体的材料必须耐酸、耐温、耐寒、抗振动，并具有足够的机械强度。底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路。常用的壳体材料有硬质橡胶、沥青塑料和工程塑料等，目前国内普遍采用工程塑料壳体。这种壳体美观透明，耐酸、 耐蚀、质量小、强度高。 壳体为整体式结构，壳内间壁分成3个或6个互不相通的单格。单格蓄电池之间均用铅质连接条串联。 注意：每个单格电池设有一个液孔，可加注电解液或检测电解液密度。孔盖上设有通气孔，便于排出蓄电池内部的气体，防止壳体胀裂，发生事故。 LOGO 知识学习 壳体的底部有凸起的筋, 用来支撑极板组, 并使极板上脱落下来的活性物质落入凹槽中, 防止极板短路。 （5）极柱各单格蓄电池串联后，两端的正、负极柱穿出电池盖，分别形一成蓄电池的正、负极柱。正极柱较粗，标有“+”（或P，涂红色）；负极柱较细，标有“-"（或N，涂蓝色、绿色)。 极柱有侧极柱、顶极柱和“L”形极柱等形式。顶极柱是蓄电池装配后铸上的，“L”形极柱是蓄电池装配后焊接上去的。 LOGO 知识学习 2、免维护蓄电池结构 免维护蓄电池又称MF蓄电池，免维护是指在电池寿命内，不需要对蓄电池进行加注蒸馏水、检测电解液液面高度、检测电解液密度等维护作业。免维护蓄电池的主要组成部分与普通蓄电池类似，如图2-1-5所示。免维护蓄电池特点如下： 1）栅架材料采用铅钙合金，既提高了栅架的机械强度，又减少了蓄电池的耗水量和自放电。免维护蓄电池的寿命为普通电池的两倍，可以达到4年，所以普遍应用于现在的汽车。 LOGO 知识学习 2）采用了袋式微孔聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既可避免正极板上的活性物质脱落，又能防止极板短路。因此，壳体底部不需要凸起的肋条.降低了极板组的高度，增大了极板上方的容积，使电解液贮存量增多。 3）蓄电池内部安装有电解液密度计，可自动显示蓄电池的存电状态和电解：液液面的高低。如果密度计的观察窗呈绿色，表明蓄电池存电充足，可正常使用；若显示深绿色或黑色，表明蓄电池存电不足，需补充充电；若显示浅黄色，表明蓄电池已接近报废。 4）采用了新型安全通气装置和气体收集器，在孔盖内部设置了一个氧化铝过滤器，可阻止水蒸气和硫酸气体通过，同时又可以使氢气和氧气顺利逸出。通气塞中装有催化剂钯，可促使氢、氧离子重新结合成水回到蓄电池中。 LOGO 知识学习 3、蓄电池的型号 按照标准JB/T2599-2012的规定，蓄电池的产品型号由三部分组成，其排列如图2-1-6所示。 第一部分表示串联的单格电池数，用阿拉伯数字表示，蓄电池的额定电压是该数字的2倍。例如，6表示6个单格电池，额定电压为12V。 第二部分表示蓄电池的类型和特征, 用汉语拼音大写首字母表示。第一个大写字母表示蓄电池的类型，如“Q”表示起动用铅酸蓄电池， LOGO 知识学习 “M”表示摩托车用;第二个字母表示蓄电池的特征，干封普通极板蓄电池可省略不写， A”表示干荷电,“H”表示湿荷电,“W”表示免维护,“S”表示少维护,“J”表示胶体电解液。 第三部分表示蓄电池的额定容量和特殊性能。我国目前规定采用20h放电率的额定容量，用数字表示，单位为Ah（安陪·小时)；特殊性能用大写字母一表示，如“G”表示高起动率,“S”表示塑料槽,“D”示低温起动性好。 以蓄电池的型号6-QA-100AH为例，表示该蓄电池由6个单格组成，一额定电压为12V，额定容量为100A·h，是采用塑料整体式外壳的起动干荷电蓄电池。 LOGO 知识学习 三、蓄电池的原理 汽车蓄电池是一种存储电能的装置, 一旦连接外部负载或接通充电电路, 便开始进行化学能与电能之间的相互转化。蓄电池在工作过程中有放电和充电 两个过程, 并且蓄电池的充放电过程是可逆的。 1、放电过程 当蓄电池充满电时，正极板活性物质为二氧化铅（PbO2),负极板的活性物。质为海绵状纯铅（Pb）；放电时，蓄电池与外电路接通后，电流在极板电势差的作用下，从正极流出，经过灯泡流回负极，使灯泡发光。 2、充电过程 充电时, 在放电后的蓄电池上接一个充电器。当充电器电压高于蓄电池电 动势时电流将从蓄电池正极流入, 负极流出。这时正、负极板发生的反应与放 电过程相反。 LOGO 知识学习 四、蓄电池的容量及影响因素 1.蓄电池的容量 蓄电池的容量标志着蓄电池对外供电的能力 , 是蓄电池的主要性能参数。 在规定的放电条件下, 完全充足电的蓄电池, 在允许的放电范围内所输出的电量称为蓄电池的容量, 用c表示, 即C=Iftt。式中, c表示蓄电池的容量, 单位为 A·h; If 表示放电电流, 单位为A;t表示放电时间, 单位为h。 蓄电池的容量与放电电流的大小以及电解液的温度有关。蓄电池出厂时规定的额定容量是在一定的放电电流、一定的终止电压和一定的电解液温度下测得的。 LOGO 知识学习 ( 1 ) 额定容量 额定容量是检验蓄电池质量的重要指标之一, GB/T 5008.1-2005标准规定, 以20h放电率的放电电流在电解液初始温度为(25±5)℃、密度为(1.28±0.01) g/cm3 (25℃)的条件下, 连续放电到规定的单格终止电压1.75V, 蓄电池所输出的电量, 称为蓄电池的额定容量, 记为C2n。例如, 6-QA-105型蓄电池, 在电解液初始温度为25℃时, 以5.25A的放电电流持续放电20h, 单格电压降到1.75v, 其额定容量 c2n=5.25x20Ah=105A·h。 ( 2 ) 额定储备容量 额定储备容量是国际上通用的另一种蓄电池容量表示方法, 它是指充足电的蓄电池在电解液温度为25℃条件下, 以25A电流放电到单格终止电压1.75v时所能维持的时间。其符号为cn, 单位为min。 LOGO 知识学习 （3）起动容量 起动容量表示蓄电池在发动机电力起动时的供电能力，用一倍率和持续时间表示。起动容量有两种规定: 常温起动容量和低温起动容量。 1 ) 常温起动容量。 常温起动容量为电解液初始温度25℃时, 以5min放电率的电流放电, 放电5min至单格电池电压降至1.5v时所输出的电量。5min放电率的电流在数值上约为其额定容量的3倍。 例如, 对于6-Q-100 型蓄电池, C20=100Ah, 在电解液初始温度为25℃时, 以3C20A=3×100A=300A的电流放电5min, 单格电池电压降至1.5v, 蓄电池端电压降至1.5x6v-9v, 其起动容量为 ( 300x5/60 ) Ah=25Ah。 LOGO 知识学习 2 )低温起动容量。 低温起动容量为电解液初始温度-18℃时, 以5min放电率的电流放电,放电2.5min至单格电池电压降至IV时所输出的电量。 2.影响蓄电池容量的因素 分析表明, 蓄电池容量的大小与放电允许范围内实际参加化学反应的活性物质的数量有极大的关系 , 因此蓄电池的容量与极板的构造、放电电流、电解液的温度、电解液的密度等因素有关。 1）极板的构造。 蓄电池极板的表面积（指活性物质的真实表面积）越大，极板片数越多, 参加反应的活性物质就越多, 容量就越大。 LOGO 知识学习 另外, 极板越薄,活性物质的多孔性越好, 则电解液向极板内部的渗透越容易 , 活性物质利用率就越高, 输出容量也就越大。 2）放电电流 放电电流越大，蓄电池的容量就越低。因为放电电流越大，单位时间所消耗的硫酸越多, 极板孔隙内由于硫酸消耗较快造成孔隙内电解液 密度下降较快, 故大电流放电时, 极板表面活性物质的孔隙极易被生成的硫酸铅堵塞, 使孔隙内实际参加化学反应的活性物质的数量下降。因此, 随着放电电流的增加, 蓄电池的容量会减小。 LOGO 知识学习 由于发动机起动时属于大电流放电, 如果长时间接通起动机, 就会使蓄电池的端电压急速下降至终止电压, 输出容量减少, 且使蓄电池过早损坏。因此,在起动时应注意一次起动时间应不超过5s，连续两次起动应间隔15s以上，使电解液充分渗透到极板孔隙内层, 以提高极板孔隙内活性物质的利用率和再次起动的端电压, 延长蓄电池的使用寿命。 3）电解液的温度。 电解液温度较低时，电解液的黏度增大，致使渗透能力下降, 造成容量降低。此外, 温度越低, 电解液的溶解度与电离度也越低,加剧了容量的下降。温度每下降1℃，容量下降约为1%（小电流放电）或2%（大电流放电）。 LOGO 知识学习 因此，适当提高蓄电池的温度（小于40℃），将有利于提高蓄电池的容量及起动性能。在寒冷地区冬季起动汽车时, 由于低温和大电流放电, 蓄电池端电压下降较多, 容易造成起动困难, 故应安装蓄电池保温装置。 4）电解液的密度 适当增加电解液的密度，可减小内阻，有利于提高电解液的渗透能力，使蓄电池的容量增加。但密度较高时, 由于电解液的黏度增加使内阻增加, 引起渗透能力降低从而导致容量下降。此外, 电解液密度较高时, 易造成极板硫化而导致容量下降。 实践证明 , 电解液密度偏低, 有利于提高放电电流和容量以及延长蓄电池的使用寿命, 冬季在电解液不结冰的前提下, 也应尽可能采用密度较低的电解液。 LOGO 知识学习 5）电解液的纯度 电解液的纯度对蓄电池的容量有很大影响，因此电解液应用化学纯硫酸和蒸馏水配制。电解液中的一些有害杂质腐蚀栅架, 沉附于极板上的杂质形成局部电池产生自放电，如电解液中含有1%的铁，蓄电池在一昼夜内就会放完电。所以使用纯度不好的电解液明显减小蓄电池的容量, 缩短电池的使用寿命。 LOGO 知识学习 五、蓄电池常见故障的检修 蓄电池的故障主要是由于接触点因受腐蚀引起接触不良、电线绝缘层损坏或者电气设备内部短路等造成的。蓄电池放电故障的诊断与排除流程如图2-1-7所示。 LOGO 知识学习 蓄电池故障包括外部故障和内部故障。常见的外部故障有外壳破裂、封胶·干裂、极柱螺栓和螺母腐蚀等；常见的内部故障有极板硫化、自行放电、极板活性物质大量脱落、极板短路、极板栅架腐蚀等。 1.蓄电池的外部故障 蓄电池的外部故障通过检视即可发现。 （1）外壳破裂 1）故障原因： ①蓄电池固定螺母拧得过紧。 ②行车剧烈振动。 ③碰撞或敲击。 LOGO 知识学习 ④电解液结冰。 2）检查方法：检查电解液液面高度及蓄电池底部的潮湿情况，如果电解液液面过低、蓄电池底部有潮湿现象，则可以判定蓄电池外壳破裂。 3）排除方法：蓄电池外壳破裂轻者可修补，重者应更换。 （2）封胶干裂 1）故障原因： ①蓄电池质量低劣。 ②蓄电池受到撞击。 2）排除方法：轻者可清洁干燥后，用喷灯喷裂纹处烤热熔封；重者可将封胶清除干净，重新封口。 LOGO 知识学习 3）极柱螺栓和螺母腐蚀 1）故障原因： ①蓄电池质量不佳，使用时有电解液溢出。 ②蓄电池充电电流过大，导致电解液挥发过快。 ③蓄电池的使用时间过长，电解液挥发，慢慢与极柱发生反应。 2）排除方法：极柱螺栓和螺母产生的腐蚀物，可用竹片刮去，再用 5%的e碱溶液擦拭，·然后用清水清洗，待干燥后在极柱和接线端表面涂上凡士林；严重腐蚀的应更换极柱螺栓与螺母。 LOGO 知识学习 （4）蓄电池爆炸 1）故障原因：蓄电池充电后期，电解液中的水分解为氢气和氧气，如果气一体不能及时逸出，遇明火即迅速燃烧，从而引起爆炸。 2）预防措施：保持蓄电池加液螺塞通气孔畅通：蓄电池连接应可靠，以免松动引起火花。严禁蓄电池周围有明火；蓄电池连接应可靠, 以免松动引起火花。 2.蓄电池的内部故障 蓄电池的内部故障一般可通过观察电解液及极板的情况, 或借助检查工具检查蓄电池的端电压等性能参数予以判断。 LOGO 知识学习 （1）极板碗化 极板上生成白色粗品粒硫酸铅的现象叫“硫酸铅硬化”，简称极板硫化。 1）故障现象 ①极板表面有较厚的白霜, 严重时打开加液孔盖即可看见。 ②放电时, 容量明显降低, 端电压下降很快。 ③放电时, 内阻大, 电压急剧下降, 不能持续供给起动电流。 ④充电时，内阻大，单体电池的充电电压高达2.8V以上，密度上升慢，温度上升快, 过早出现沸腾现象。 LOGO 知识学习 2）产生硫化的原因： ①蓄电池长期充电不足或放电后不及时充电, 温度变化时, 硫酸铅发生再 结晶。 ②蓄电池液面过低, 极板上部发生氧化后与电解液接触, 生成粗晶粒硫酸铅。 ③电解液密度过高、电解液不纯或气温变化剧烈。 ④电解液密度过高, 使硫酸铅溶解困难。 3）排除方法 ①硫化不严重时, 采用去硫化充电法充电。 ②硫化严重时, 报废蓄电池。 LOGO 知识学习 （2）自放电充足电的蓄电池，在无负载状态下，电量自行消失的现象称为自行放电 , 简称自放电。蓄电池的自放电是不可避免的, 由于粗晶粒硫酸铅导电性差, 正常充电很难还原, 晶粒粗, 体积大, 堵塞活性物质孔隙, 使内阻增大。 1）故障现象： 完全充足电的蓄电池，长期放置不用就会产生自放电。自放4电是不可避免的，若每昼夜容量下降不超过2%，则属正常自放电；如果充足电的蓄电池在 30 天之内每昼夜容量降低超过2%, 则称为故障性自放电。 2）故障原因： ①电解液中含杂质过多, 其中金属微粒与极板之间形成局部电池, 使正、 负极板上活性物质转变为硫酸铅, 从而使蓄电池失去容量。 LOGO 知识学习 ②蓄电池外壳不清洁, 其表面有微电流流过, 引起自放电。 ③蓄电池长期放置不用, 使电解液下部的密度比上部的高, 极板的上、下之间出现电位差, 引起自放电。 3）排除方法 ①使用时应保持蓄电池外表的清洁, 特别应注意清除极柱处的氧化物和酸垢。 ②当蓄电池需加水时, 一定要加蒸馏水。 ③每月进行一次补充。 LOGO 知识学习 ④自放电严重的蓄电池，应将其完全放电或过充电，使极板上的杂质进入电解液，然后倒出，用蒸馏水清洗，再加入新的电解液重新充电。 （3)极板活性物质大量脱落活性物质的脱落主要指二氧化铅脱落，这也一是蓄电池过早损坏的主要原因之一，极板活性物质脱落一般多发生在正极板上。 1）故障现象：充电时，电解液中有棕色物质自底部上升，单体蓄电池端电压上升快，电解液过早出现“沸腾”现象，而电解液密度不能达到规定的最大值；放电时，蓄电池容量明显下降。 2）故障原因：充电电流过大、过度充电时间过长、低温长时间大电流放电一等；另外，蓄电池受到剧烈震动时，也会引起极板活性物质脱落。 LOGO 知识学习 3）排除方法： ①不可过充电，单体电池电压充至：SV时，应停止充电。 ②充电电流不宜过大，尤其是充电后期应减小充电电流，使气泡不至于过分剧烈地逸出。 ③不可过放电，放电时电解液温度不宜过低。 ④对活性物质脱落严重的，应拆开蓄电池，更换极板。 （4）极板短路 1）故障现象：充电过程中，电解液温度迅速上升，单体蓄电池端电压与电解液密度上升缓慢；放电时，蓄电池容量明显下降。即充电电压很低或为零，密度上升很慢或不上升，充电中气泡很少或无气泡。 LOGO 知识学习 2）故障原因：活性物质脱落、极板拱曲等。 3）排除方法：找出短路所在的单体，拆开修理，或更换新隔板等。 （5) 极板栅架腐蚀极板栅架腐蚀主要是指正极板栅架腐蚀，是蓄电池丧失工作能力的主要原因之一。 1）故障现象：极板呈腐烂状态；活性物质以块状堆积在两隔板之间；蓄电池的容量降低。 2）故障原因：主要是氧化所致。 LOGO 课堂练习 二、判断题 1.当发动机高速运转时，蓄电池协助发电机向全车用电设备供电。 （ ） 2.将蓄电池的正负极板各插入一片到电解液中,“即可获得:12v的电动势。 （ ) 3.在一个单格蓄电池中，负极板的片数总比正极板多一片。 ( ) 4.在放电过程中，正负极板上的活性物质都转变为硫酸铅。 ( ) 5.在放电过程中，蓄电池的放电电流越大，其容量就越大。 ( ) LOGO 发电机的结构与检修 任务二 44 车主李先生驾驶一辆别克威朗轿车，在行驶途中发现仪表盘上的充电指示灯熄灭，晚上打开前照灯后，充电指示灯时亮时灭，若开前照灯时间过长，则第二4天早上蓄电池亏电严重。电机发电量不足。于是李先生将爱车开到4S店进行检查，经检查发现发一你知道如何对发电机进行检查吗？ 问题导入 LOGO 问题导入 LOGO 一、交流发电机的结构及原理 发电机可分为直流发电机和交流发电机, 目前所有的汽车均采用交流发电机。 1、交流发电机的结构 交流发电机主要由转子、定子、整流器、电刷、端盖、带轮等组成, 整体式交流发电机还包括电压调节器，如图2-2-1所示。 知识学习 外罩 散热片 整流器 定子 风扇 前端盖 电刷 后端盖 转子 轴承 带轮 图 2-2-1 发电机的结构   LOGO （1）转子 转子的功用是产生旋转磁场。 转子由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，如图2-2-2·所示。转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极, 爪极空腔内装有磁场绕组 (转子线圈 )和磁轭。集电环由两个彼此绝缘的铜环组成, 集电环压装在转子轴上并与轴绝缘, 两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。 知识学习 轴承 风扇 爪极 风扇   转子轴 轴承 电刷组件 集电环 磁场绕组 图 2-2-2 转子 LOGO 当两个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。 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→定子与转子之间的气隙→S极→磁轭 知识学习 绕组 木楔       定子铁心 图2-2-3 定子 （2）定子 定子又称电枢，被固定在发电机内部，是三相同步交流发电机产生三相交流电的主要部件。它由铁心、木楔和三相绕组组成，如图2-2-3所示。定子铁心则由相互绝缘的环状硅钢片叠成。定子槽内置有三相绕组，绕组是用高强度漆包线绕制呈星形连接。 LOGO （3）整流器 整流器的功用是将三相绕组产生的三相交流电转变为直流电。整流器由正、负整流板组成，每个整流板上安装3~4个二极管。 外壳为正极、中心引线为负极的二极管，叫负极管；外壳为负极、中心引线为正极的二极管，叫正极管，如图2-2-4所示。 知识学习 负整流板 安装孔 负极管 绝缘垫 正极管 正整流板 负整流板 B 正整流板 电枢接柱安装孔 图 2-2-4 整流器总成实物图 LOGO ( 4 )端盖及电刷组件 端盖一般分成两部分, 即前端盖和后端盖, 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、电刷架和电刷弹簧等组成, 如图2-2-5所示。 电刷的作用是将电源通过集电环引入励磁绕组。 知识学习   电刷架       电刷   电刷弹簧 图2-2-5 电刷组件 LOGO (5) 带轮与风扇 交流发电机的前端装有带轮, 内部装有风扇 , 由发动机的传动带通过带轮驱动发电机的转子轴和风扇一起旋转。 发电机工作时, 定子绕组和励磁绕组中都会有热量产生, 若温度过高会烧坏导线的绝缘部分, 导致发电机不能正常工作, 为了提高散热能力, 有的发电机还装有两个风扇 (前、 后各一个)。 知识学习 图2-2-6 电磁感应现象 LOGO 知识学习 2.交流发电机的工作原理 （1）交流发电机的电磁感应现象：当励磁绕组通以直流电时，转子上的磁极会被磁化，磁力线从转子的N极出发，穿过转子和定子之间的细微气隙，进人定子铁心，最后回到相邻的s极，通过磁轭构成一个完整的回路；当转子旋转时，磁力线切割定子线圈，在线圈内产生交变电动势，如图·2-2-6所示。 导线 图2-2-6 电磁感应现象 LOGO ( 2 ) 交流发电机的发电原理 发电机定子的三相绕组按一定规律分布在发电机的定子槽中, 内部有一个转子, 转子上安装着爪极和励磁绕组当外部电路通过电刷使励磁绕组通电时, 便产生磁场, 使爪极被磁化为N极和S极。当转子旋转时，磁通交替地在定子绕组中变化，根据电磁感应原理可知，定子的三相绕组中便产生三相交变的感应电动势，这就是交流发电机的发电原理，如图2-2-7所示。 知识学习 图2-2-7 发电机的发电原理 LOGO （3) 交流发电机的整流原理交随发电机定子的三相绕组中，感应产生的是三相交流电，是通过6个二极管组成的三相桥式整流电路整流为直流电的。当发动机起动后，发电机定子三相绕组产生三相交流电动势，输送到整流器的二极管，由于二极管具有单向导通性，当给二极管加上正向电压时二极管导通，当给二极管加上反向电压时二极管截止，二极管依次循环导通，当3个正二极管负极端连接在一起时，正极端电位最高者导通；当3个负二极管正极端连接在一起时，负极端电位最低者导通，如图2-2-8所示，使得负载得到一个比较平稳的脉动直流电压。 知识学习 图2-2-8 二极管的导通原则 LOGO 1）当t=0时，C相电位最高，而B相电位最低，所对应的二极管VDs、VD4均处于正向导通。 2) 在ti~t2时间内，A相电位最高，而B相电位最低，故对应的VD、VD44处于正向导通。 3) 在t2~t3时间内、A 相电位最高，而C相电位最低，故对应的VD4、VD64处于正向导通。 6个二极管导通与截止依次循环，周而复始，在负载电阻两端就可得到一个比较平稳的直流脉动电压，如图2-2-9所示。 知识学习 图 2-2-9 整流过程 LOGO ( 4 ) 交流发电机的励磁方式 汽车上使用的交流发电机必须给励磁绕组通电才会有磁场产生而发电, 否则将不能发电。将电流引入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，如图2-2-10所示。 2）自励。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，这一种自身供给磁场电流发电的方式称为自励发电，如图2-2-11所示。 知识学习 LOGO 交流发电机励磁过程是先他励后自励。当发动机达到正常怠速转速时，发电机的输出电压一般高出蓄电池电压1~2V以便对蓄电池充电，此时，由发电一机自励发电。 知识学习 LOGO 二、电压调节器的作用及原理 1、电压调节器的作用 电压调节器是把发电机输出电压控制在规定范围内的调节装置，其功能是在发电机转速变化时，控制发电机输出电压，使其保持恒定，防止发电机输出电压过高而烧坏用电设备和导致蓄电池过量充电，同时也防止发电机输出电压过低而导致用电设备工作失常和蓄电池充电不足。 2、电压调节器的工作原理根据电磁感应原理，发电机的感应电动势为EΦ=C1nΦ，即感应电动势EΦ与发电机转速n和磁通量成正比。发电机的空载电压U=EΦ=C1nΦ。发电机在汽车上是按固定的传动比由曲轴驱动旋转的，其转速n随发动机转速变化而在很大范围内变化。 知识学习 LOGO 如果要在转速n变化时维持发电机输出电压恒定，就必须相应地改变磁极磁通量Φ。因为磁极磁通量Φ取决于磁场电流的大小，所以在发电机转速变化时, 只要自动调节磁场电流, 就能使发电机电压保持恒定。电压调节器就是利用自动调节磁场电流使磁极磁通量改变这一原理来调节发电机输出电压的。 在一个电路中调节电流的方法一般有三种 : 一是通过更改电路中的电压; 二是更改电路中的电阻值; 三是控制电路的通与断。电压调节器采用的是后两种方法。电磁振动式电压调节器调节磁场电流的方法是通过触点开闭 , 使磁场电路的电阻改变, 从而来调节磁场电流; 电子式电压调节器调节磁场电流的方法是利用功率管的开关特性, 使磁场电流接通与切断, 从而调节磁场电流。 知识学习 LOGO 电压调节器除了要具有调节磁场电流的功能外，还必须要有感知发电机电压变化的装置，一也就是说先要感知发电机电压的变化，根据这个变化再决定怎么调节磁场电流。电磁振动式电压调节器中感知发电机电压变化的元器件是线圈。电子式电压调节器中感知发电机电压变化的元器件是稳压管。 电子式电压调节器工作原理：在发电机电压较低的情况下，稳压管处于截止状态，此状态经放大器放大，给 VT1晶体管的基极一个高电位信号，使VT1晶体管导通，励磁电流可以通过VT1晶体管流人发电机励磁绕组，使发电机电一压上升；当电压上升到调节器电压调整值时，稳压管被击穿，此信号经放大器放大后给-VT1晶体管的基极一个低电位信号，使VT1晶体管截止，切断了励磁电流，发电机无励磁电流，电压便下降、使VTI品体管再导通。如此反复，使一发电机的发电电压稳定在正常的范围内，如图2-2-12所示。 知识学习 LOGO 如果发电机不发电，仅仅依靠蓄电池供电，因本身电量有限，汽车很快就不能工作。当发现汽车发电机不发电或电量不足时，应首先判断故障是发生在.发电机的内电路还是外电路。若初步确定故障在发电机内部，则应将发电机从车上拆下，对其进行检测、修理。 知识学习 图 2-2-12 电子式电压调节器工作原理 LOGO 三、发电机的电路 发电机的励磁电路根据其控制方式的不同可分为调节器控制和微机控制两种。 （1）调节器控制励磁电路：由蓄电池供给磁场电流而发电的方式称为他励发电。发电机转速较低时，自身不能发电，需蓄电池供给发电机励磁绕组电流，一他励绕组产生磁场来发电。他励励磁电流的走向为：蓄电池“+”→点火开关→调节器→发电机F→励磁绕组→搭铁→”-“，如图2-2-13所示。 知识学习 图2-2-13 他励发电 LOGO 知识学习 随着转速的提高（一般在发动机转速达到怠速时，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大于蓄电池电压时，发电机就能对外供电了。当发电机能够对外供电时，就可以将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。自励励磁电流的走向为：发电机“+”一点火开关→调节器→发电机F→励磁绕组→搭铁→“-”，如图2-2-14所示。 不同的汽车励磁电路各不相同，但有一个共同特点式励磁电路都必须由点火开关控制。 LOGO 知识学习 （2) 微机控制励磁电路 微机控制的交流发电机其输出电压由微机进行控制，不但限制发电机最高电压，而且还可以避免怠速时发电机电压过低。交流发电机由点火开关、自动切断继电器和电子控制单元（ECU)共同控制。如·图2-2-15所示，发电机励磁绕组的一端B接自动切断继电器（即ASD继电器）的常开触点87，由自动切断继电器控制实现与电源正极的连接与断开；励磁绕组的另一端C接电子控制单元（ECU）由ECU控制搭铁。点火开关不是直接串联在励磁电路中控制励磁电路、而是与ASD继电器的线圈串联，通过。A5D继电器间接控制励磁电路。发电机的输出端A与蓄电池正极及ECU均相连。ECU上与电源系有关的连接点有5个：3个检测点和2个控制点。3个检测点分别是蓄电池电压检测点3、ASD检测点57和发动机转速检测点（图中未画出）2个控制点分别是ASD继电器控制点51和发电机励磁控制点20。 LOGO 各检测点和控制点的作用如下：段落样式区加载项加载项 1）蓄电池电压检测点。蓄电池或发电机通过蓄电池电压检测点3为ECU供电，即使在点火开关断开时，蓄电池仍直接通过蓄电池电压检测点3向ECU中的存储器等供电，以免存储器中存储的故障码和发动机运行数据丢失。此外，一蓄电池电压检测点3的信号还有如下作用： ① 在发动机工作时，该信号可以表明发电机有无输出电压，并检测电源电压过高或过低故障。 知识学习 LOGO ② ECU根据该信号电压的高低调节发电机的励磁电流，使发电机的输出电一压保持在规定值，起到调节器的作用；在发动机怠速运转时，ECU根据该信号电压的高低，通过控制发动机的怠速转速，调节电流量，以兔怠速时蓄电池放电，这是调节器无法实现的。 ③ 根据该信号电压的高低，ECU对喷油器脉冲宽度和点儿无标题进行修正。 2) ASD检测点。利用ASD检测点57，ECU检测自动切断继电器电路工作是否正常。 3）发动机转速检测点。它是ECU控制燃油喷射和点火系统的主要依据之一，通过该信号ECU还控制自动切断继电器的工作和发动机的怠速，也可以控制发电机励磁电路通断。 知识学习 LOGO 4）ASD继电器控制点。通过ASD继电器控制点51，ECU控制自动切断继电器工作。当点火开关置于“ON”或“STA"位置时，ECU使ASD继电器线圈搭铁的同时，检测发动机转速信号，如果发动机不转，ECU将切断ASD继电器控制点51的搭铁，使通过该点搭铁的自动切断继电器和燃油泵继电器停止工作，切断点火线圈、喷油器、燃油泵和励磁绕组的电源电路。 5）发电机励磁控制点。通过发电机励磁控制点20，ECU控制发电机励磁绕组的搭铁。当点火开关置于“ON"或“STA"位置时，ECU控制发电机励磁绕组搭铁的同时，检测发动机转速信号。如果ECU在3秒内未接收到发动机转速信号(即发动机不转)，ECU将切断励磁绕组电路；一旦ECU接收到发动机转速信号（发动机运转)，马上根据蓄电池电压的高低接通或切断励磁绕组搭铁电路。 知识学习 LOGO 四、发电机常见故障检修 1.电源系统故障诊断的基本方法充电系统指示灯用来显示充电系统的工作状态，点火开关位于“ON”档发动机不运转时，该灯点亮，发动机起动后该灯应熄灭。若打开点火开关后该灯不亮或发动机运行后该灯常亮，则说明充电系统出现故障，应对其进行检查。 （1）空载性能诊断 1）将电压表的正负极分别与蓄电池的正负极相连，将钳形直流电流表的检一测夹夹到发电机输出端子（B）上的引出导线上，如图2-2-16所示。 知识学习 图 2-2-16 检测充电系统性能 LOGO 2) 起动发动机, 并将其转速升高到 2000r/min运行, 此时电压表指示的电压 (调节电压 )应为13.9~15.1V(25℃), 电流表读数应小于10A。 如果调节电压过高或过低应检修或更换调节器; 电流过大说明蓄电池充电不足或有故障, 应补充充电或更换蓄电池。 (2) 负载性能诊断 1）检测仪器的连接同空载性能诊断。 2) 起动发动机并使其以：2000r/min运行。 3) 接通前照灯和空调鼓风机，此时调节器电压也应为13.9-15.1V，电流表读数应大于30A。若电流表读数小于30A，则说明发电机功率不足，应拆下检修或更换发电机。 知识学习 LOGO 2.交流发电机电源系统故障诊断与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，以别克威朗为例，说明整体式交流发电机电源系统故障的诊断方法。 （1）不充电故障 1）检查条件： ①发电机传动带的张力正常。 ②蓄电池电量充足。 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2-2-17所示顺序进行。 知识学习 LOGO 知识学习 LOGO 知识学习 (2)充电电流过小的故障诊断与排除方法 故障诊断与排除步骤按图2-2-18所示顺序进行。 LOGO 二、判断题 1.交流发电机硅整流器中的正极管的负极为发电机的正极。 （ ） 2.交流发电机中性点N的输出电压为发电机电压的1/2。 （ ） 3.电子调节器中稳压管被击穿时，其大功率晶体管一定处于导通状态。 （ ） 4.在三相桥式整流电路中，每个二极管导通的时间占整个周期的1/2。 （ ） 5.内搭铁电子调节器和外搭铁电子调节器可以互换使用。 （ ） 课堂练习 LOGO $$