汽车电器设备原理与检修一体化教程

主编杨洪庆陈晓副主编马金刚杨进峰马书红机械工业出版社教学目标（1）汽车电器的作用及基本组成；（2）汽车电器系统的特点；（3）汽车电路检测常用工具的使用。能力要求（1）掌握汽车电器系统检测的基本流程；（2）学会用试灯和跨接线诊断汽车电路故障的方法；（3）学会用万用表诊断汽车电路故障的方法。目标及要求随着汽车技术和电子技术的发展，汽车电子技术也得到了迅速发展，它已成为一个国家汽车工业发展水平的标志。汽车电器维修已经成为汽车维修的关键岗位。汽车电路维修不仅要掌握汽车电器专业知识，还要熟练掌握检测工具的使用。本项目主要介绍汽车电器的基本组成、特点以及电路检测常用工具的使用方法，设置两个学习任务学生：从事汽车电器维修工作，首先应从什么方面做起？老师：要想成为一名合格汽车电器维修人员，首先应掌握汽车电器的基础知识……（一）汽车电器主要组成部分图1-1汽车电器基本组成1-蓄电池2-起动机3-电动座椅4-安全气囊5-组合仪表6-电动车窗7-电动后视镜8-发电机9-空调压缩机10-前照灯包括蓄电池、发电机。其中发电机为主电源，发电机正常工作时，由发电机向全车用电设备供电，同时给蓄电池充电。发电机的输出电压是由调节器保持恒定的。蓄电池发电机发电机（1）起动系统（2）点火系统（3）照明系统（4）信号系统（5）仪表系统（6）安全舒适系统（7）电子控制系统电路开关、保险装置、中央接线盒、插接器及导线1．低压汽车电器设备的额定电压常用有12V、24V两种。汽油车多采用12V电源电压，而柴油车多采用24V电源电压。2.直流从蓄电池的充电角度来看是用直流电，所以汽车电源必须是直流电。3.单线制从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替，这种连接方式称为单线制。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修，因此现代汽车电器设备广泛采用单线制。4.负极搭铁将蓄电池的负极与车架相连接，俗称“搭铁”。若将蓄电池的负极与车架相连，称为“负极搭铁”。目前汽车电器设备基本都采用“负极搭铁”。学生：汽车电器维修用的工具有哪些？老师：汽车电器元件及电路检测常用工具有：试灯、万用表、故障诊断仪等。测试灯是由一个12W的灯泡（或双发光二极管）和引线组成的，用于线路短路、断路的检测。类型按结构原理不同有普通式和有源式两种，如图1-2所示。a）普通测试灯b）有源测试灯图1-2测试灯（1）试灯法查找短路位置（2）用自备电源试灯检查开关导通性（3）试灯法查找断路位置（4）跨接线的使用图1-3用试灯查找短路位置1-试灯2-保险丝3-开关4-前照灯图1-4检查开关导通性1-自备电源测试灯2-开关如图1-5用试灯查找断路位置如图1-6用跨接线查找断路位置目前用于诊断和检测发动机电路故障的数字万用表类型很多，但功能基本相同。（1）交、直流电压测量（2）直流电流测量（3）电阻测量（4）二级管测量（5）电路通断测量（6）汽车闭合角测量（7）发动机转速测量（8）温度测量（9）数据保持（HOLD）（1）电路熔断器的检查（2）起动继电器的检查图1-17熔断器检查图1-18起动继电器检查（1）用电流挡检测时，要测量的电流大小如果不清楚，为了万用表的安全，应先用最大的量程来测量，然后再逐渐减小量程来精确测量。（2）禁止用电阻档测量电流或电压（特别是交流220V电压）或带电测量电阻，否则容易损坏万用表。（3）万用表测量二极管时，万用表显示二极管的正向导通电压，单位是mV。通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV～800mV，好的锗二极管正向导通电压应为200mV～300mV。（4）测量发动机闭合角时，应注意屏幕显示的数值。4缸机闭合角为0～90.0°；6缸机闭合角为0～60.0°；8缸机闭合角为0～45.0°。（5）用万用表测量时，注意不要将表笔连接线靠近发动机旋转件，以防发生事故。1．查询控制单元版本号2．查询故障代码3．执行元件诊断4．系统基本调整5．清除故障代码教学目标（1）蓄电池的组成及结构原理；（2）蓄电池的工作特性；（3）蓄电池的性能检测内容和方法。能力要求（1）掌握蓄电池的结构原理及工作特性；（2）学会用各种工具检测蓄电池性能的方法；（3）学会用充电机给蓄电池充电的方法。蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及环境温度范围大的优点。车用蓄电池具有存储电能、协助发电机供电等功能，本项目主要学习蓄电池结构原理、工作特性、蓄电池性能检查等，设置两个学习任务。学生：有关蓄电池原理应掌握哪些知识？老师：应掌握蓄电池的结构组成、工作原理及工作特性。汽车上使用的蓄电池有两大类：即铅酸蓄电池和镍碱蓄电池。铅酸蓄电池又分为普通蓄电池、免维护蓄电池、干荷蓄电池及胶体蓄电池；镍碱蓄电池有铁镍蓄电池及镉镍蓄电池。铅酸蓄电池具有价格便宜、内阻小等特点，在汽车上广泛应用。图2-1常见型号的蓄电池（1）起动发动机时，给起动机提供强大的起动电流，同时给点火系、燃油喷射系统及发动机其他用电设备供电。（2）当发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。（3）当发电机不发电或发电不足时，向用电设备供电。（4）当发动机不工作时，向时钟、车上的电控单元、电子音响系统及防盗报警系统等提供常电源。（5）在发电机转速和负荷变化较大时，电路中会产生瞬间的高电压，这时蓄电池相当于一个大电容，它能吸收瞬间的过电压，将一部分电能转变为化学能储存起来，使汽车电源电压相对稳定，保护汽车电子元件不被损坏。蓄电池一般由极板、隔板、电解液、壳体、联条等组成。图2-2蓄电池的结构组成图2-3极板的结构图2-4单格蓄电池极板组1-组装完的极板组2-负极板3-隔板4-正极板5-联条图2-5蓄电池的壳体a）外露连接b）内部连接图2-6蓄电池的联条（1）国家标准蓄电池汽车用铅蓄电池的型号都是按照一定标准来命名的，在国内市场上使用的蓄电池型号主要是按照国家标准以及日本标准、德国标准和美国标准等命名的。（2）日本JIS标准蓄电池（3）德国DIN标准蓄电池（4）美国BCI标准蓄电池图2-7蓄电池的型号图2-8蓄电池的放电过程图2-9蓄电池的充电过程（1）静止电动势和内阻在静止状态下（是指不充电不放电的情况），蓄电池正、负极板的电位差（即开路电压）称为蓄电池的静止电动势E0，其大小取决于电解液的相对密度和温度。（2）放电特性蓄电池的放电特性是指在恒流放电过程中，蓄电池的端电压Uf、电动势E和电解液相对密度r15℃随时间而变化的规律。（3）充电特性蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压UC、电动势E和电解液相对密度γ15℃随时间变化的规律。图2-10蓄电池的放电特性If.放电电流Uf.放电端电压E.电动势E0.静止电动势R0.内阻t.放电时间ΔE.电位差γ15℃.电解液在15℃时的相对密度图2-11蓄电池的充电特性曲线Ic-充电电流；Uc-充电端电压；E-电动势；E0-静止电动势；R0-内阻；t-充电时间；ΔE-电位差；γ15℃-电解液在15℃时的相对密度蓄电池的容量是指在放电容许的范围内蓄电池输出的电量，它标志蓄电池对外供电的能力。（1）额定容量C20根据国家标准GB/T5008.1——2005《起动用铅酸蓄电池技术条件》中规定，额定容量是指完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25℃，以20h的放电率放电至单格电压降到1.75V（12V蓄电池端电压下降至10.50±0.05V）时所输出的电量。（2）起动容量起动容量表示蓄电池接起动机时的供电能力，有常温和低温两种起动容量。影响蓄电池容量的因素主要有：放电电流、电解液温度、电解液相对密度和极板构造等。（1）放电电流（2）电解液的温度（3）电解液的相对密度（4）极板的构造a）放电电流b）电解液温c）电解液相对密度图2-12不同因素对蓄电池容量的影响干荷蓄电池的外观与普通蓄电池的内部零件结构及使用效果基本相同，如图2-13所示。二者的根本区别在于前者的极板在干燥状态下能较长期地保存制造过程中所得到的电荷。普通蓄电池在开始使用之前，必须进行60-70h初充电，甚至还需要更长时间的充、放电循环；而对干荷电蓄电池，由于其负极板的制造工艺不同，故初次使用时，只需按规定加足电解液，浸泡2-3h后即可装车使用，不需要进行长时间的初充电，因而使用更方便。图2-13干荷蓄电池的外观电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。胶体电池的外形如图2-14所示，其性能与普通铅酸电池相比，具有放电曲线平直、拐点高、比能量、循环寿命好、耐过放电，且可以长期不充足电又进行放电、高低温性能也好。缺点是胶体电池存在热失控现象。图2-14胶体电池的外形免维护蓄电池也称MF蓄电池，是目前汽车上广泛使用的蓄电池，它的外形及结构组成如图2-15所示。主要由正负极板、隔板及安全阀等组成，其极板具有很强的抗过充电能力，同时具有内阻小、低温起动性能好、电量储存时间长、使用寿命长等特点，因而在整个使用期间不需添加蒸馏水，在充电系正常情况下，不需从拆下进行补充充电。图2-15免维护蓄电池1-负极板2-隔板3-正极板4-接线柱5-密封胶6-安全阀（1）初充电（2）补充充电（3）锻炼循环充电（4）去硫化充电（5）预防硫化（6）均衡充电a）连接示意图b）定压充电特性曲线图2-16定压充电a）连接示意图b）定压充电特性曲线图2-17定流充电图2-18快速脉冲充电1）充电室要安装通风和防火设备，在充电过程中，严禁烟火，以免发生事故。2）充电过程中，要及时检查记录各单格电池电解液密度和端电压。在充电初期和中期，每2h检查记录－次即可，接近充电终了时，每1h检查记录一次。3）在充电过程中，观察各单格电池的端电压和电解液密度，若有异常，应停止充电。4）在充电过程中，必须随时测量各单格电池的温度，以免温度过高影响蓄电池的性能。当电解液温度上升到40℃时，应立即将充电电流减半，减小充电电流后，如果电解液温度仍继续升高，应该停止充电，待温度降低到35℃以下时，再继续充电。5）初充电作业应连续进行，不可长时间间断。6）充电时，应旋开出气孔盖，使产生的气体能顺利逸出。7）就车充电时，一定要将蓄电池负极断开，否则会将电控系统的电器元件损坏。8）如果蓄电池长时间未在行车中使用，如库存车蓄电池等，必须以小电流进行充电。9）对过度放电的蓄电池进行充电时，不可采用快速充电方法充电。1）将蓄电池从车上拆下，2）正确连接充电机和蓄电池，如图2-22所示。3）将充电机上的电压调节旋钮调至最小位置；4）打开充电机上的电源开关，调节电压旋钮，观察电流表读数，直到电流表读数指示出所确定的电流值为止（按照充电规范，确定充电电流大小）；5）通过加液孔观察蓄电池的内部情况，用万用表测量蓄电池两端的电压，当有充足电的特征时，应立即停止充电。6）将蓄电池安装到车上。1）首先将车上的重要信息记录下来，再将蓄电池的负极断开。2）将充电机与蓄电池极柱进行连接，如图所示。3）注意观察蓄电池的端电压、电解液密度及电解液温度，若出现异常，应停止充电。学生：如何判断蓄电池好坏？老师：通过对蓄电池的性能参数检查，就能断定其好坏。极板硫化是指在极板上生成的一层白色的颗粒状的硫酸铅物质，在正常的充电时不能转化为二氧化铅和海绵状纯铅，这种现象称为硫酸铅硬化，简称硫化。硫化的蓄电池不能正常进行充放电反应，且容量降低、内阻增大，在起动汽车时，端电压下降多，使起动机运转无力。所以，应注意蓄电池的日常维护，预防极板硫化。要经常保持工程车辆充电系统的正常工作，若发现发电机和调节器出现故障应予以及时排除；保证电解液的液面高度不能过低，