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1、汽车电气设备构造与维修汽车电气设备构造与维修（第4版）全国交通运输职业教育教学指导委员会全国交通运输职业教育教学指导委员会 组组 织织 编编 写写周建平周建平 悦中原悦中原 主主 编编 “十二五十二五”职业教育国家规划教材职业教育国家规划教材 经全国职业教育教材审定委员会审定经全国职业教育教材审定委员会审定 汽车电路图电源系统汽车起动系统车身辅助电器单元一单元二单元三单元四汽车灯光系统及信号装置单元五汽车仪表汽车电子控制系统空调系统音响、电话、视频和导航系统单元六单元七单元八单元九 单元二 活塞连杆组故障诊断与修复电 源 系 统 学习目标知识目标1.简述蓄电池基本结构和型号；2.简述蓄电池的基
2、本工作原理；3.正确描述蓄电池的容量及影响因素；4.简述蓄电池的基本工作特性；5.正确描述交流发电机的基本结构及主要部件的功能；6.正确描述电压调节器的基本类型及基本工作原理;7.正确描述能量管理系统的基本组成和功能。学习目标能力目标1.会对蓄电池技术状况进行检查和维护；2.会对蓄电池充电；3.会进行电源系统电路的连接；4.会拆装发电机,熟练运用万用表检测发电机和调节器；5.能用正确的诊断方法解决电源系统常见故障；6.会用万用表检验交流发电机的部件。汽车电源系统主要包括发电机、调节器（有些装在发电机内）、蓄电池、充电指示灯和点火开关等，如图2-1和图2-2所示。1、电源系统概述图2-1 电源系
3、统整体图 汽车电源系统主要包括发电机、调节器（有些装在发电机内）、蓄电池、充电指示灯和点火开关等，如图2-1和图2-2所示。1、电源系统概述图2-2 电源系统组成示意图 蓄电池、发电机与汽车用电设备都是并联的。在发动机正常工作时，发电机向用电设备供电和向蓄电池充电；起动时，蓄电池向起动机供电；充电指示灯用来指示蓄电池的充放电状况；调节器的作用使发电机在转速变化时，能保持其输出电压恒定，如图2-3所示。1、电源系统概述图2-3 电源系统电路示意图 当点火开关处于ACC或LOCK位置时，电源系统中无电流通过，如图2-4所示。1、电源系统概述图2-4 电源系统中无电流通过 当点火开关处于ON（发动机
4、不运行时）位置时，电源系统中电流的流向如图2-5所示。1、电源系统概述图2-5 电源系统中电流的流向 当点火开关处于ON（发动机运行时）位置时，电源系统中电流的流向如图2-6所示。1、电源系统概述图2-6 电源系统中电流的流向 汽车蓄电池是一种储存电能的装置，一旦连接外部负载或接通充电电路，便开始其能量转换过程。在放电过程中，蓄电池中的化学能转变成电能；在充电过程中，电能被转变成化学能。蓄电池外观图如图2-7所示。2、汽车蓄电池图2-7 蓄电池外观图 2.1 普通型蓄电池的结构 汽车蓄电池由若干单格电池组成。单格电池由正极板、负极板、隔板、电解液、电池盖板、加液孔塞和电池外壳组成。蓄电池的基本
5、结构如图2-8所示。2、汽车蓄电池图2-8 蓄电池的基本结构 2.1 普通型蓄电池的结构2.1.1极板 由于单片极板上的活性物质数量少，所存储的电量少，为了增大蓄电池的容量，通常将多片正、负极板分别并联，并用横板焊接，组成正、负极板组，如图2-9所示。横板上连有极桩，各片间留有间隙。安装时，正负极板相互嵌合，中间插入隔板。在每个单格电池中，负极板的数量总比正极板多一片。2、汽车蓄电池图2-9 蓄电池极板 2.1 普通型蓄电池的结构2.1.2隔板 为了减小蓄电池的内阻和尺寸，蓄电池内部正负极板应尽可能地靠近，但为了避免彼此接触造成短路，正负极板之间要用隔板隔开。隔板材料应具有多孔性且化学性能稳定
6、，以便电解液渗出，同时应具有良好的耐酸性和抗氧化性。2.1.3电解液 电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，由化学纯净硫酸和蒸馏水按一定的比例配制而成。蓄电池电解液的密度一般为1.241.30gcm3。2.1.4外壳 蓄电池的电解液和极板组装在外壳中，外壳应耐酸、耐热、耐振动冲击。外壳有硬橡胶外壳和聚丙烯塑料外壳两种。在制造蓄电池外壳时，将一个整体的外壳分成若干个单格，一般是将整个外壳分成3个或6个互不相通的单格，安装3组或6组极板组，形成6V或12V的蓄电池。2、汽车蓄电池 2.2 干式荷电铅蓄电池 干式荷电铅蓄电池与普通蓄电池的区别是，极板组在干燥状态的条件下，干式荷电铅蓄电池能够较长
7、时间（两年）地保存在制造过程中所得到的电荷。如果干式荷电铅蓄电池在规定的保存期内需要使用，只要加入符合规定密度的电解液，搁置1520min，将液面高度和密度调整至规定标准后，不需要进行充电即可使用。2、汽车蓄电池 2.3 免维护蓄电池 免维护蓄电池是目前普遍使用的铅酸蓄电池。2.3.1免维护蓄电池的结构特点（1）极板栅架采用铅-钙-锡合金材料制成，彻底消除锑的副作用。极板栅架采用铅-低锑合金（含锑2%3%）材料制作的蓄电池称为免维护蓄电池。锑的存在，不仅会在电化学反应中不断地从正极板析出并迁移到负极板表面，为自放电创造条件，而且使蓄电池电动势降低，充电电流增大，水的电解速度加快。（2）采用袋式
8、聚氯乙烯隔板，将正极板装在隔板袋内，既能避免活性物质脱落，又能防止极板短路。（3）通气孔塞采用新型安全通气装置，孔塞内装有氧化铝过滤器和催化剂钯。过滤器能阻止水蒸气和硫酸气体通过，避免其与外部火花接触而发生爆炸。催化剂能促使氢氧离子结合生成水，再回到池内而减少水耗。2、汽车蓄电池 2.3 免维护蓄电池2.3.1免维护蓄电池的结构特点（3）在有些免维护蓄电池内部装有一只指示荷电状况的密度计，如图2-10所示。如果密度计顶部的圆点呈绿色，说明蓄电池荷电充足（大约65%充电）；如果圆点模糊，说明蓄电池荷电不足；如果圆点呈黄色，说明给蓄电池再充电也无济于事；如果此“眼睛”是透亮的，表明电解液不足。后两
9、种情况都必须更换蓄电池。（4）外壳用聚丙烯塑料热压而成，槽底无筋条，极板组直接安放在壳底上，使极板上部容积增大33%左右，电解液储存量增大。2、汽车蓄电池图2-10 免维护蓄电池相对密度计 2.3 免维护蓄电池2.3.2免维护蓄电池的使用特点（1）在整个使用过程中，无需补加蒸馏水，减少了维护工作量。（2）蓄电池盖上设有安全通气装置，可阻止水蒸气和硫酸气体的通过，减少了电解液的消耗，并能减弱电桩和附近机件的腐蚀。（3）自放电少，可储存两年以上；使用寿命长，约为普通蓄电池的4倍。（4）耐过充电性能好，免维护蓄电池的过充电电流在充满电时可接近0，减少了电和水的损耗。（5）内阻小，起动性能好。2、汽车
10、蓄电池 2.4 蓄电池的型号 根据我国汽车行业标准铅酸蓄电池名称、型号编制与命名办法（JB/T 25992012）的规定，蓄电池型号的编制由3部分组成。其型号一般都标注在外壳上，产品型号和含义如下：第一部分为串联的单体蓄电池数。第二部分为蓄电池用途（表2-1）、结构特征代号（表2-2）。第三部分为标准规定的额定容量。2、汽车蓄电池 2.4 蓄电池的型号 2、汽车蓄电池 2.5 铅酸蓄电池的基本工作原理 蓄电池的工作原理就是化学能与电能的相互转化。当蓄电池将化学能转化为电能而向外供电时，称为放电过程；当蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能储存起来时，称为充电过程。蓄电池的基本工作原理如图
11、2-11所示。2、汽车蓄电池图2-11 蓄电池基本工作原理 2.5 铅酸蓄电池的基本工作原理 蓄电池充电过程和放电过程如图2-12所示。2、汽车蓄电池图2-12 蓄电池工作过程 2.5 铅酸蓄电池的基本工作原理 当蓄电池充足电时（图2-13），正极板上的活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质是纯铅。2、汽车蓄电池图2-13 蓄电池充足电状态 2.5 铅酸蓄电池的基本工作原理2.5.1放电过程 在电解液（纯硫酸+蒸馏水）的作用下，发生如图2-14所示的化学反应。2、汽车蓄电池图2-14 放电过程 2.5 铅酸蓄电池的基本工作原理2.5.2充电过程 如果把放电后的蓄电池接一个直流电源，使蓄电池正极
12、接直流电源的正极，蓄电池的负极接直流电源的负极，当外加电源电压高于蓄电池电动势时，电流将以与放电电流相反的方向流过蓄电池，使蓄电池正、负极发生与放电相反的化学反应（图2-15）。综上所述，蓄电池的充放电过程中的化学反应是可逆的，总的反应方程式为：2、汽车蓄电池图2-15 充电过程 2.6 蓄电池的工作特性2.6.1蓄电池的放电特性 蓄电池的放电特性是指充足电的蓄电池在恒电流放电过程中，蓄电池的端电压、电解液密度随放电时间的变化规律。放电终止的标志为：（1）单格电池电压下降到放电终止电压值（以20h放电率放电时，此值为1.75V）。（2）电解液相对密度下降到最小许可值，约为1.11。2、汽车蓄电
13、池 2.6 蓄电池的工作特性2.6.2蓄电池的充电特性 蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，单格电池的端电压U和电解液的密度25随时间的变化规律。充电终止的3个标志为：（1）电解液呈“沸腾”状（因析出氢气和氧气所致）。（2）电解液相对密度上升至最大值，且23h内不再上升。（3）单格电池端电压上升至最大值（2.7V），且23h内不再升高。2、汽车蓄电池 2.7 蓄电池的容量及其影响因素 蓄电池的容量是指蓄电池在完全充足电的情况下，在允许放电的范围内对外输出的电量，单位为安培小时（Ah），蓄电池容量用以表示蓄电池对外供电的能力。蓄电池的容量与放电电流及电解液的温度等因素有关，为了准确地表示出蓄电
14、池的容量，要规定蓄电池的放电条件。在一定放电条件下，蓄电池的容量分为额定容量和起动容量。2、汽车蓄电池 2.8 蓄电池的使用与维护2.8.1蓄电池的正确使用（1）不要连续使用起动机。每次起动的时间不得超过5s，如果一次未能起动，应停顿15s以上再做第二次起动，连续三次起动不成功者，应查明原因，排除故障后再起动发动机。（2）安装和搬运蓄电池时，应轻搬轻放，不可敲打或在地上拖拽。蓄电池在汽车上应固定牢靠，以防行车时振动和移位。（3）要经常检查蓄电池的电解液和蓄电池的放电情况，如发现电解液不足或蓄电池充电不足，要及时补充电解液或充电。2、汽车蓄电池 2.8 蓄电池的使用与维护2.8.2蓄电池的维护（
15、1）经常清除蓄电池表面的灰尘污物。电解液溅到蓄电池表面时，应用抹布蘸10%浓度的苏打水或碱水擦净，电极桩和电缆夹头上出现氧化物时应及时清除。（2）经常疏通加液孔盖上的通气孔。（3）检查各单格内电解液的液面高度，如发现不足及时补充。（4）放完电的蓄电池在24h内应及时充电。（5）停驶车辆的蓄电池，每两个月应进行一次补充充电。（6）拆卸蓄电池电缆时，应先拆下蓄电池负极，再拆下蓄电池正极；安装蓄电池电缆时，应先安装蓄电池正极，再安装蓄电池负极，以免拆卸过程中造成蓄电池断路。2、汽车蓄电池 2.9 蓄电池的充电 无论是启用新的蓄电池和修复的蓄电池，还是装在车上使用的蓄电池以及存放的蓄电池，都需要对其进
16、行充电，这可以延长蓄电池的使用寿命。2.9.1充电方法 蓄电池的常规充电方法有定电流充电和定电压充电两种，非常规充电有脉冲快速充电。（1）定电流充电。蓄电池在充电过程中，使其充电电流保持恒定不变，随着蓄电池电动势的逐渐提高，逐步增加充电电压的方法叫定电流充电。当充到单格蓄电池电压上升至2.4V（电解液开始冒气泡）时，再将充电电流减小一半后保持恒定，直到蓄电池完全充足。2、汽车蓄电池 2.9 蓄电池的充电2.9.1充电方法（2）定电压充电。在充电过程中，加在蓄电池两端的充电电压保持恒定不变的充电方法，称为定电压充电。（3）脉冲快速充电法。脉冲快速充电，又称为分段充电法。整个充电过程为：正脉冲充电
17、停充（25ms）负脉冲（瞬间）放电或反充停充再正脉冲充电，之后又重复循环。2、汽车蓄电池 2.9 蓄电池的充电2.9.2蓄电池的补充充电 蓄电池在使用中，如果发现起动机运转无力或灯光比平时暗淡，必须进行补充充电。另外，由于汽车上使用的蓄电池进行的是定电压充电，不一定能使蓄电池充足电。为了有效防止硫化，应及时对蓄电池进行补充充电。补充充电具体步骤如下：（1）从汽车上拆下蓄电池，清除蓄电池盖上的脏污，疏通加液孔盖上的通气小孔，消除极桩和电缆接头上的氧化物。（2）检查电解液的密度和液面高度，电解液液面应高出极板上沿15mm。（3）将蓄电池正极接充电机正极，蓄电池负极接充电机负极，选择充电电流大小，约
18、为蓄电池额定容量的110，充至电解液达到规定值，并且在23h内基本不变，蓄电池内产生大量气泡，电解液呈“沸腾”状态，此时表示蓄电池电已充足。（4）将加液孔盖拧紧，擦净蓄电池表面，即可使用。2、汽车蓄电池 2.9 蓄电池的充电2.9.3充电注意事项（1）严格遵守各种充电方法的充电规范。（2）充电过程中，要密切观察各单格电池的电压和电解液密度变化，及时判断其充电程度和技术状况。（3）在充电过程中，密切注意蓄电池的温度。（4）充电时要经常备用冷水、10苏打溶液或10的氨水溶液。（5）充电室要安装通风装置，并要严禁明火，因为充电时会产生易燃氢气。（6）充电设备不应和蓄电池放置在同一工作间。充电时，应先
19、接牢蓄电池连线，停止充电时，应先切断电源，以严防产生火花。2、汽车蓄电池 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.1蓄电池电解液液面高度的检查 必须定期的检查蓄电池电解液的液面高度。如有必要，必须添加蒸馏水。蓄电池的壳体由透明或半透明材料制成，在壳体上面有正常液位范围标记（图2-16）。电解液的液位必须在该范围之内。2、汽车蓄电池图2-16 透明壳体液位检查 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.1蓄电池电解液液面高度的检查 在黑壳体的蓄电池中，电解液液位必须保持在隔板上1015mm（图2-17），即保持液面足够高，以浸过各电解槽中的极板。2、汽车蓄电池图2-17 黑壳体的蓄电池电解液液位检
20、查 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.2蓄电池端电压的检测 用万用表测量蓄电池的端电压，按如下步骤进行：（1）将万用表置于直流电20V挡位。（2）将万用表的正表笔接蓄电池的正极端，负表笔接蓄电池的负极端，如图2-18所示。（3）读出指示电压值，12V以上为正常值。（4）电压值低于12V，表明蓄电池已放电，需进行补充充电。2、汽车蓄电池图2-18 万用表测量蓄电池电压 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.3放电程度的检查方法 电解液密度与放电程度的关系是：电解液密度每下降0.01g/cm3，相当于蓄电池放电6。当判定蓄电池在夏季放电超过50或冬季放电超过25时，不宜再使用，应及时进行充
21、电，否则，会使蓄电池早期损坏。放电程度可通过测量蓄电池电解液密度来估算。2、汽车蓄电池 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.4汽车蓄电池测试诊断 汽车蓄电池诊断可以使用蓄电池测试仪，大众使用的是VAS 6161。测量原理是电导测量，通过测量蓄电池内部电阻，计算出结果。这种测量不会给蓄电池加上负载，对蓄电池的电量要求不高，在蓄电池电量较低的情况下，仍然可以测量，不需要对蓄电池进行重新充电后再测量。蓄电池测试仪VAS 6161有3种运行模式，分别为维护模式、保修模式、服务模式。维护模式是专门用于新车蓄电池检测的，在车辆库存时，随时检测蓄电池的质量。首先使用扫描仪通过车辆条形码读取车辆识别代码，
22、也可以手动输入车辆识别代码，以便区分不同车辆线束布置，了解原装蓄电池技术参数；然后使用扫描仪读取蓄电池二维码，也可以手动选择蓄电池型号和相应的蓄电池制造商；接着连接测试导线，对蓄电池温度和蓄电池内阻进行测量。检测结果有蓄电池良好、立即充电和蓄电池损坏3种。2、汽车蓄电池 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.4汽车蓄电池测试诊断 保修模式是在车用蓄电池有保修需要时使用的一种模式。对于损坏的蓄电池，VAS 6161会生成一个测试代码，通过这个测试代码可以打印测试结果凭证，这个凭证可以用于保修结算，无此凭证不可进行保修结算。保修模式可以在车辆上进行，也可以在拆下的蓄电池上进行。测试过程与维护模式
23、相同，检测结果可以分成两类，分别为有享受保修的故障和没有享受保修的故障。服务模式可以用于检测所有保修到期的蓄电池或检测车辆非原厂品牌的蓄电池。测试过程与维护模式相同，检测结果可以分蓄电池良好、蓄电池良好需充电、蓄电池充电再检测和蓄电池电量已耗尽4种。若蓄电池充电后的检测结果仍然为充电再检测时，需要更换蓄电池；若检测结果是蓄电池已耗尽，请在确认导线连接正常的情况下再检测一次，结果仍为已耗尽，需要更换蓄电池。2、汽车蓄电池 2.10 蓄电池技术状况的检测2.10.4汽车蓄电池测试诊断 测试的注意事项：（1）应去除蓄电池极柱上的表面电荷；（2）蓄电池检测在关闭所有用电设备的情况下进行，此时所有系统都
24、应处于静止状态；（3）在测试时应注意不要用手挡住温度传感器；（4）确认输入正确的信息，否则会影响到测试结果；（5）选择正确的检测模式，否则会影响到测试结果。2、汽车蓄电池 2.11 电动汽车蓄电池的种类和特点 电动汽车用蓄电池的种类很多，例如铅酸蓄电池、氢镍(Ni-MH)蓄电池、硫（Na-S）蓄电池、锂蓄电池、锌空蓄电池、飞轮电池、燃料电池、太阳能蓄电池等。这里主要介绍当前比较成熟的两种蓄电池。2.11.1氢镍（Ni-MH）蓄电池 氢镍蓄电池有以下主要优点：能量密度相对较高（6070Wh/kg）；无镉污染，被称为“绿色蓄电池”；可大电流快速充放电。但原材料价格较高，使氢镍蓄电池的使用受到很大限
25、制。氢镍蓄电池是由以储氢合金作为活性物质的负极，以氢氧化镍作为活性物质的正极及隔膜组成。2、汽车蓄电池 2.11 电动汽车蓄电池的种类和特点2.11.2锂蓄电池 锂蓄电池具有以下一系列优点：单节工作电压达到3.64.2V，相当于三节氢镍蓄电池串联；能量密度高，目前比能量达到150Whkg，是氢镍蓄电池的两倍左右；能量效率高，锂蓄电池能量效率可达99%以上；自放电率小，一般自放电率小于6%；循环使用寿命长，可以循环充放电500次以上；无记忆效应；可进行大电流充放电；无重金属污染，属于绿色蓄电池。锂蓄电池的主要不足是成本较高。2、汽车蓄电池 3.1 交流发电机的功能 交流发电机有三个功能：发电、整
26、流和调节电压。发电机的作用是将来自发动机的机械能转变成电能。发动机的机械能通过皮带轮传给发电机，皮带轮带动转子转动发出交流电，然后经二极管整流器整流变成直流电。（1）发电。用多槽带把发动机的旋转传输到皮带轮，转动电磁化的转子，在定子线圈中产生交流电流。（2）整流。因为定子线圈中产生的电是交流电，它不能直接用于车辆上安装的直流电器使用，所以利用整流器将交流电转变为直流电。（3）调节电压。利用调节器调节发电机的电压，在发电机转速或负载发生变化时也能保持电压稳定。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 交流发电机的主要部件是：产生磁场的转子、产生交流电的定子以及整流用的二极管。此外，还有为了产
27、生磁场而将电流提供给转子的电刷和滑环，使转子平滑转动的轴承、冷却转子、定子及二极管的风扇。所有这些部件均装在前后机架上，如图2-20所示。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 3、汽车交流发电机图2-20 交流发电机的外观及结构 3.2 交流发电机的结构 3.2.1转子 转子是交流发电机的磁场部分，主要由转子轴、励磁绕组、两块爪形磁极、滑环等组成，如图2-21所示。3、汽车交流发电机图2-21 交流发电机转子结构 3.2 交流发电机的结构 3.2.2定子 定子又称电枢，由定子铁芯和定子绕组组成。定子铁芯一般由一组相互绝缘且内圆带有嵌线槽的圆环状硅钢片叠制而成。为了从线圈产生的电动势中引
28、出电流，要使用三根导线将线圈连接起来，嵌线槽内嵌有三相对称的定子绕组。定子绕组一般有两种连接法：三角形（又称形）和星形（又称Y形），如图2-22所示。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 3.2.2定子 3、汽车交流发电机图2-22 定子线圈 3.2 交流发电机的结构 3.2.2定子（1）三角形接法。定子绕组采用三角形接法时，三组线圈头尾相接，这种接法使发电机高速运转时发电量大，低速运转时发电量小。由于汽车发电机必须在低速下也能保证发出足够的电量，所以三角形接法很少使用。（2）星形（Y）接法。采用这种接法时，只是将三组线圈尾部相接，即每相绕组的首端分别与整流器的硅二极管相接，作为交流发
29、电机的交流输出端，每相绕组的尾端接在一起，形成中性点N。由于星形接法即使在低速下也能发出足够的电量，所以广泛应用在汽车交流发电机上。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 3.2.3传动带轮 传动带轮通常用铸铁或铝合金制成，分单槽和双槽两种，利用风扇的半圆键装在风扇外侧的转轴上，再用弹簧垫片和螺母紧固，如图2-23所示。发动机工作时，通过风扇传动带带动发电机传动带轮转动。3、汽车交流发电机图2-23 传动带轮 3.2 交流发电机的结构 3.2.4风扇 一般用1.5mm厚的钢板冲制或用铝合金压铸而成，并用半圆键装在前端盖外侧的转轴上。发电机工作时，对发电机进行冷却，有的发电机取消了风扇。3
30、.2.5前后端盖 前后端盖用非导磁性材料铝合金制成，漏磁少，并具有轻便、散热性好等优点。在后端盖内装有电刷架和电刷。汽车上使用的发电机的前后端盖上通常设有通风口。当传动带轮和风扇一起旋转时，使空气高速流经发电机内部而进行冷却。有些工作环境恶劣的工程机械、农用拖拉机等为防止灰尘、泥土进入发电机内部，常采用外形尺寸较大的封闭型交流发电机，以保证其散热的需要。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 3.2.6电刷与电刷架 两只电刷装在电刷架的方孔内，利用弹簧的压力使其与集电环保持良好的接触。电刷与电刷架的结构有外装式和内装式两种，其构造如图2-24所示。搭铁电刷的引出线用螺钉直接固定在后端盖上
31、（标记“-”），此方式称为内搭铁；如果此电刷的引出线与机壳绝缘接到后端盖外部的接线柱上（标记F），这种方式称为外搭铁。3、汽车交流发电机图2-24 电刷与电刷架 3.2 交流发电机的结构 3.2.7整流器 整流器的作用是将定子绕组产生的三相交流电变成直流电输出。其次，整流器可阻止蓄电池的电流向发电机倒流。它一般由6个硅二极管接成三相桥式全波整流电路，如图2-25所示。3、汽车交流发电机图2-25 整流器 3.2 交流发电机的结构 3.2.7整流器 3.2.7.1正极管 其中心引线为二极管的正极，外壳为负极，管壳底部一般标有红色标记。在负极搭铁的交流发电机中，3个正二极管的外壳压装在元件板的3个
32、座孔内，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，作为发电机的正极接线柱（标有“”，A或电枢）。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 3.2.7整流器 3.2.7.2负极管 其中心引线为二极管的负极，外壳为正极，负极管壳底部一般有黑色标记。3个负极管的外壳压装在后端盖的3个孔内，和发电机外壳一起成为发电机的负极。图2-26为硅二极管的安装示意图。3、汽车交流发电机图2-26 硅二极管的安装示意图 3.2 交流发电机的结构 3.2.7整流器 3.2.7.2负极管 有些交流发电机的整流器采用9只二极管，增加的是3只小功率磁场二极管，专门用来供给励磁电流，这样可以提
33、高发电机的电压调节精度。采用磁场二极管后，仅用简单的放电警告灯即可指示发电机的发电情况，从而节省了一只放电警告灯继电器。另外，有些交流发电机为了提高中性点电压，提高发电机输出功率，增加了两只二极管对中性点电压进行整流，汇入发电机的输出端。同时具备上述两种功能的发电机整流器共有11只硅二极管，图2-27所示为几种不同的发电机整流器。3、汽车交流发电机 3.2 交流发电机的结构 3.2.7整流器 3.2.7.2负极管 3、汽车交流发电机图2-27 具有中性点和磁场二极管的整流器 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.1发电原理（1）磁铁在定子线圈中旋转。使磁铁在定子线圈中旋转，定子线圈中将产生电流
34、。由于电流作用，定子线圈发电越大越易发热。因此，定子线圈装在发电机外层对冷却有好处。所以，所有交流发电机的发电线圈（定子绕组）都在外层，而旋转磁铁（转子铁芯）都在定子线圈内，如图2-28所示。3、汽车交流发电机图2-28 磁铁在线圈中旋转 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.1发电原理（2）三相交流电。当磁铁在定子线圈中旋转时，定子线圈中将产生电流（电动势）。这样产生的电流为大小和方向都不断变化的交流电流，如图2-29所示。3、汽车交流发电机图2-29 三相交流电产生 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.1发电原理（2）三相交流电。线圈中产生的电流和磁铁位置的关系如图2-29a)所示。最大
35、电流产生在磁铁的南极和北极最靠近线圈时。电流方向随磁铁转动半圈而变化一次。以这种方式形成的正弦波形电流，称为单相交流电。如图2-29a)所示，转子每旋转360为一个循环周期。为了发出足够的电力，一般汽车交流发电机均采用如图2-29b)所示的三组线圈排列。每组线圈A、B、C彼此相隔120。当磁铁在它们中间旋转时，便在每个线圈中产生交流电流。图2-29b)表明三组交流电流与磁铁间的关系。3、汽车交流发电机 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.1发电原理（2）三相交流电。像这样具有三组交流特性的电流称为三相交流电。汽车发电机发出的电即为三相交流电。每相绕组的电动势有效值的大小与转子的转速及磁极的磁
36、通量成正比。即：式中：E相电动势的有效值；C1电动机常数；n转子的转速；磁极的磁通量。3、汽车交流发电机 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.2整流原理 汽车的电器在工作时需要直流电，蓄电池充电时也要使用直流电。交流发电机发出三相交流电流，若不变成直流电，则汽车的充电系统就不能应用。将交流电变成直流电的过程称作整流。整流的方法有许多种，但是汽车交流发电机所使用的是一种既简单又有效的二极管整流法。3、汽车交流发电机 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.2整流原理 二极管只允许电流按一个方向流动。如图2-30所示，使用了6个二极管，三相交流电流经全波整流变成了直流电流。3、汽车交流发电机图2-
37、30 整流电路 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.2整流原理 整流过程如图2-31所示。3、汽车交流发电机图2-31 整流过程 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.2整流原理（1）正极管的导通原则。由于3只正极管（VD1、VD3、VD5）的正极分别接在发电机三相绕组的始端（A、B、C）上，它们的负极又连接在一起，所以3只正极管的导通原则是在某一瞬间，正极电位最高者导通。（2）负极管的导通原则。由于3只负极管（VD2、VD4、VD6）的负极分别接在发电机三相绕组的始端，它们的正极又连接在一起，所以3只负极管的导通原则是在某一瞬间负极电位最低者导通。3、汽车交流发电机 3.3 交流发电机的工
38、作原理 3.3.2整流原理 由图2-32我们可以看到，从每个线圈流到二极管的电流在3根导线处不断改变方向。但是从二极管出来的电流方向将固定不变，从而形成正（+）极和负（-）极。3、汽车交流发电机图2-32 励磁电路 3.3 交流发电机的工作原理 3.3.3发电机的励磁方式 交流发电机开始发电时，需由蓄电池供给励磁电流。当发电机电压达到蓄电池电压时，即由发电机自己供给励磁电流，也就是由他励转变为自励。励磁电路如图2-32所示。3、汽车交流发电机 3.4 交流发电机的工作特性 交流发电机的工作特性（图2-33）是指发电机经整流后输出的直流电压、电流和转速之间的关系，它包括输出特性、空载特性和外特性
39、。汽车发动机的转速从怠速到最高转速的变化范围很大，由它带动旋转的发电机转速也相应在较大范围内变化。研究发电机的特性，应以转速为基准来分析各有关参数之间的关系。3、汽车交流发电机图2-33 交流发电机的工作特性 3.4 交流发电机的工作特性 3.4.1空载特性 研究发电机空载运行时，发电机端电压和转速之间的关系图2-33a），称为发电机的空载特性。空载特性可以用来判断该发电机低速充电性能的好坏，同时也可以看出发电机的输出电压是随着发电机的转速升高而增高的。3、汽车交流发电机 3.4 交流发电机的工作特性 3.4.2输出特性 研究当发电机输出电压一定时，发电机输出电流随转速变化的规律，称为输出特性
40、，如图2-33b）所示。对于12V系列的交流发电机，规定输出电压为14V；对于24V系列的交流发电机，规定输出电压为28V。从输出特性曲线中可以看出，当转速达到一定值后，发电机的输出电流几乎不再继续增加，具有限制输出电流的能力。这是由于随着定子绕组中的感应电动势增加，定子绕组的阻抗也随转速的升高而增加。同时，定子线圈输出电流增加时，电枢反应的增强也使感应电动势下降。由于上述两个原因，使发电机转速达到一定值后，其输出电流几乎不变。由于具有这种自我保护作用，交流发电机一般不需设置限流器。3、汽车交流发电机 3.4 交流发电机的工作特性 3.4.3外特性 外特性指转速一定时，发电机端电压与输出电流之
41、间的关系，如图2-33c）所示。从外特性曲线可以看出，在转速变化时，发电机端电压有较大的变化；在转速恒定时，由于输出电流的变化对端电压也有很大影响，因此要使输出电流稳定，必须配用电压调节器；当发电机高速运转突然失去负载时，端电压会急剧升高，这时电气设备中的电子元件将有被击穿的危险。3、汽车交流发电机 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.1跨接线 跨接线就是一段多股导线，如图2-34所示，两端分别接有鳄鱼夹或不同形式的插头。3、汽车交流发电机图2-34 跨接线 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.1跨
42、接线 跨接线用来对被怀疑断路的导线起替代鉴别作用，也可以在不需要某部件的功用时，用跨接线将其短路（将其隔离出去），以检查部件的工作情况。需要注意的是，使用跨接线引入12V电源电压时要注意被测部位的工作电压是否为12V。如有的喷油器工作电压为4V，加上12V电压就可能导致喷油器损坏。跨接线不能误用于试验部件的“+”接头与搭铁之间，否则会使电源短路。3、汽车交流发电机 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.2测试灯（1）12V无源测试灯。它是由12V（220W）灯泡、导线和各种型号的插头组成的，如图2-35所示。3、汽车交流发电机图2-35 无源测试灯
43、 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.2测试灯（1）12V无源测试灯。12V无源测试灯可以用来检查电源电路各线端是否有电流。将12V无源测试灯一端搭铁，另一端接电器部件电源接头，如灯亮，说明电器部件的电源电路无故障；如灯不亮，顺电源方向找出第二接点测接，如灯亮，则电路在第二接点与电源接头间有断路故障。如灯仍不亮，再顺电源方向测接第三接点直到灯亮为止。且故障在最后一个被测接头与上一个被测接点间的电路上，大多为断路故障。3、汽车交流发电机 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.2测试灯（2）12V有源测试
44、灯。12V有源测试灯与12V无源测试灯基本相同，它只是在手柄内加装两节1.5V干电池，如图2-36所示。3、汽车交流发电机图2-36 有源测试灯 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.2测试灯（2）12V有源测试灯。断路检查。首先断开与电器部件相连接的电源电路，将测试灯一端搭铁，另一端接电路各接点（从电路首端开始）。如果灯不亮，则断路出现在被测点与搭铁之间；如灯亮，则断路出现在此时被测点与上一个被测点之间。短路检查。首先断开电器部件电路的电源线和搭铁线，测试灯一端搭铁，一端与其余电器部件电路相连接。如灯亮，表示有短路故障（搭铁）存在。然后逐步将电路
45、中插接器拨开，开关打开，拆除各部件，直到灯灭为止，则短路出现在最后开路部件与上一个开路部件之间。需要注意的是，不可用测试灯检查发动机微机控制系统，除非维修手册中有特殊说明。3、汽车交流发电机 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.3万用表 目前，常用的是数字式万用表（汽车专用），如图2-37所示。3、汽车交流发电机图2-37 数字式万用表(汽车专用)3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.1常用维修工具与测试仪器的使用 3.5.1.3万用表 该数字万用表的主要技术参数见表2-3。3、汽车交流发电机 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电
46、机的拆装与维护 交流发电机的维护可从5个部分完成，即拆卸、分解、检查、组装、安装，如图2-38所示。3、汽车交流发电机图2-38 交流发电机的维护五步法 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.1拆卸（1）脱开蓄电池负极（-）端子电缆（图2-39）。断开蓄电池负极（-）电缆之前，对ECU等元件内保存的信息作一个记录，这些信息包括DTC（故障诊断码）、选择的收音机频道、座椅位置（带有记忆系统）、转向盘位置（带有记忆系统）等。3、汽车交流发电机图2-39 脱开蓄电池负极 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.1拆卸（2）
47、脱开发电机电缆和插接器（图2-40）。拆卸发电机电缆定位螺母。断开发电机电缆。3、汽车交流发电机图2-40 脱开发电机电缆和插接器 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.1拆卸（3）拆卸发电机（图2-41）。取下发电机传动带。拆下发电机。拆下支架。3、汽车交流发电机图2-41 拆卸发电机 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.2分解（1）拆卸发电机传动带轮（图2-42）。3、汽车交流发电机图2-42 拆卸发电机皮带轮 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.2分解（2）拆卸发电
48、机电刷座总成（图2-43）。拆卸发电机端子绝缘体。拆卸电刷座。拆卸后端盖。3、汽车交流发电机图2-43 拆卸发电机电刷架总成 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.2分解（3）拆卸发电机调节器总成（图2-44）。3、汽车交流发电机图2-44 拆卸发电机调节器总成 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.2分解（4）拆卸整流器（图2-45）。3、汽车交流发电机图2-45 拆卸整流器 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.2分解（5）拆卸发电机转子总成（图2-46）。拆卸驱动端盖。
49、拆卸转子。拆卸整流器端盖。3、汽车交流发电机图2-46 拆卸发电机转子总成 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.3检查（图2-47）3、汽车交流发电机图2-47 检查发电机a)检查发电机转子总成；b)检查带整流器的发电机座；c)检查发电机电刷座 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.3检查（图2-47）（1）检查发电机转子总成。目视检查，如图2-48所示。检查滑环变脏或烧蚀的程度。冲洗。用布料和毛刷，清洁滑环和转子。如果脏污和烧蚀明显，更换转子总成。3、汽车交流发电机图2-48 检查发电机转子总成 3.5 交流发
50、电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.3检查（图2-47）（1）检查发电机转子总成。检查滑环之间是否导通。使用万用表，检查滑环之间是否导通，如图2-49所示。3、汽车交流发电机图2-49 检查滑环之间是否导通 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.3检查（图2-47）（1）检查发电机转子总成。检查滑环和转子之间是否绝缘。用万用表检查滑环和转子之间是否绝缘，如图2-50所示。3、汽车交流发电机图2-50 检查滑环和转子之间是否绝缘 3.5 交流发电机的拆装和维护 3.5.2交流发电机的拆装与维护 3.5.2.3检查（图2-47）（