汽车电器及电子系统

汽车电器及电子系统适用专业：交通运输、农机化主讲：李冠峰教授open目录1第一章汽车电源设备与起动系统第一节汽车电源设备第二节发电机和充电控制系统.第三节起动系统.第二章点火系统第一节传统点火系统与电子点火系统的比较第二节电子点火系统第三节微机控制的电子点火系统第三章电子控制燃油喷射系统第一节概述第二节电子控制燃油喷射系统的结构和工作原理第三节诊断测试的基本原则和常见故障.第四章自动变速器控制系统第一节概述.第二节自动变速器的电子控制系统第三节自动变速器电控系统的检查及故障诊断第一章汽车电源设备与起动系统1第一节汽车电源设备汽车上的电源设备主要以蓄电池为主，而蓄电池的种类很多，由于铅酸型蓄电池的内阻小，电压稳定，可短时间内供给起动机强大的电流。加之结构简单，价格较低，所以在现代汽车上采用较多。一、蓄电池的用途蓄电池在汽车上主要有三大用途：一是向起动机和开始发动时的点火系统供电；二是当汽车发动机低速运转，在发电机端电压低于蓄电池时，向点火装置和其它用电设备供电；三是当汽车发动机处于中、高速运转，在发电机端电压高于蓄电池时，将发电机的部分电能转换为化学能贮存。二、蓄电池的结构和性能（一）蓄电池的基本结构蓄电池的结构主要是由极板、隔板、壳体、电解液和接线柱几部分组成。如图1-1-1所示（二）蓄电池的性能参数1.蓄电池的型号的编制含义根据JB1058-77《起动用铅蓄电池》的规定，蓄电池的型号和含义有五个部分组成，即下图第一部分为串联的单体蓄电池个数，用阿拉伯数字表示；第二部分用“起”字的汉语拼音的第一个字母“Q”表示；第三部分一般蓄电池可以略去不用，若是干式荷电电池则用“A”表示，薄极板用“B”表示；第四部分指20h放电率的额定容量，仅以阿拉伯数字表示，不表出容量单位；第五部分指特殊性能。如高起动率电池以“高”字的汉语拼音的第一个字母“G”表示。例如：3-Q-90表示3只单体电池组成的，额定电压6v,额定容量90A·h的起动用铅蓄电池。6-QA-75表示6只单体电池组成的，额定电压12v,额定容量60A·h起动用干式荷电铅蓄电池。他如：3-Q-90表示3只单体电池组成的，额定电压6v,额定容量90A·h的起动用铅蓄电池。6-QA-75表示6只单体电池组成的，额定电压12v,额定容量60A·h起动用干式荷电蓄电池。6-QA-60G表示6只单体电池组成的，额定电压12v,额定容量60A·h的起动用干式荷电极板，高起动率铅蓄电池。（表1-1-1)第一章第一节22.性能参数蓄电池的电容量就是指在放电允许的范围内蓄电池输出的电量，即容量Q等于放电电流If与放电时间tf的乘积。即Q=If·tf(A·h)蓄电池的电容量与放电电流的大及电解液的温度有关，因此，蓄电池厂规定的标称容量，是在一定的放电电流，一定的终止电压和一定的电解液的温度下取得的。（1）额定容量Qe:额定容量是指充足了电的蓄电池，在电解液平均温度为30℃的情况下，以20h放电率放电至单格电压下降至1.75v时，所输出的电量。（2）常温起动容量：即电解液平均温度为30℃时，以5min放电率的电流,放电至单格电压下降1.5v时所输出的电量。（3低温起动容量：即电解液平均温度为-18℃时，以3Q电流放电至单格电压下降至1v时所输出的电量。三、蓄电池的使用与保养（一）蓄电池的正确使用蓄电池的使用寿命取决于它的质量和使用方法。为了延长其使用寿命，必须做到正确使用。第一，要定期检查和调整电解液的液面高度，不足时，应加蒸馏水，使液面高出极板10mm-15mm。第二，正确调整电压调节器，使发电机电压保持在规定的范围内，12v系统为13.8-14.8v,24v系统为26.7v-29.6v。第三，每次使用起动机第一章第一节4不得超过5s~10s，连续起动时，中间应隔10s~15s。第四，使蓄电池经常保持充电状态，每月应补充充电一次。第五，合理选择电解液相对密度，并根据不同季节，及时调整电解液相对密度。第六，配置电解液一定要用专用硫酸和蒸馏水。第七，蓄电池要在汽车上安装得牢固可靠，不得松动。如有空隙应用橡皮等物填紧，以防振动而加速活性物质的脱落。第八，经常清除盖上的电解液与污物，并保持加液空盖的通气孔畅通。第九，对蓄电池初充电和补充充电时，必须按充电规则进行。第十，蓄电池接线柱，接线卡在接线前应打磨干净，接线后应打磨干净，接线后应涂以凡士林油以防腐蚀。（二）蓄电池的保养一般要求蓄电池应一周进行一次保养，清洁蓄电池的外表、是顶面，清洁极柱，检查电解液面的高度，不足时添加蒸馏水，切勿加浓硫酸或电解液。并需检查防水工作栓是的通气孔，应保持畅通。在汽车二级维护时，应检查电解液的密度，当密度低于1.22g/cm3应进行充电。同时检查极柱及接线卡头是否清洁，有污染时用热水冲洗擦干，并涂是凡士林油。另外，蓄电池停用闲放时，应注意每月进行一次充电。第一章第一节5第一章6第二节发电机和充电控制系统一、发电机和充电控制系统的组成（一）发电机的组成发电机的组成如(图1-2-1)所示（二）充电控制系统的组成充电控制系统有电压调节器、保险丝、电流表和充电指示灯等。电压调节器主要是限制发电机的输出电压，以保护用电设备；电流表指示蓄电池充、放电流的大小；电源指示灯用于指示交流发电机的工作情况，灯亮表示发电机未发电，灭灯指示发电机发电。第一章第二节7二、发电机的工作原理交流发电机的工作原理图参见（图1-2-2）当转子转动时，由于定子绕组和磁力线之间产生相对运动，所以在三相绕组中间变产生了交变感应电动势。此时，发电机一相绕组中所产生的电动势有效值为Eφ=4.44kfNφ式中f：感应电动势的频率N：定子每相绕组的匝数φ：每组磁通k：绕组系数（图1-2-3a）所示为交流发电机三相绕组呈星型连接，并采用6只硅整流二极管组成的三相桥式整流电路。（图1-2-3b、c）所示分别是整流电路输出、输入电压波形。当t=0时,ua=0,ub为负值，uc为正值，二极管VD5和VD4处于正向电压作用而导通。电流从C相流出，经VD5、负载、VD4回到B相构成回路。由于二极管内阻很小，所以此时B、C之间的线电压都加在负载上。下页第一章第二节8在t1–t2时间内，A相电压最高，而B相电压最低，VD1、VD4处于正向电压而导通。A、B之间的线电压加在负载上。在t2–t3时间内，A相电压仍为最高，而C相电压变为最低，VD1、VD6导通。A、C之间的线电压加在负载上。在t3-t4时间内，VD3、VD6导通。依次下去，周而复始，在负载上就得到一个比较平稳的直流脉动电压。三、充电控制系统（一）电压调节器交流发电机的硅二极具有单向导电性，有阻止反向电流的作用，所以不需要另设电流截流继电器。另外，交流发电机有自动限制最大电流的能力，也不需要电流限制继电器，只需一个电压调节器。现在汽车上用的电压调节器有电磁振动式、晶体管式和集成电路等多种形式。由于晶体管调节器结构简单，工作可靠，第一章第二节9故障少；工作中不产生火花，对无线电干扰少；只要电子、元件可靠，线路参数设计合理，则寿命长，故晶体管调节器使用范围越来越广。所以下面主要介绍一下晶体管调节器。1.结构一般有2-3个晶体管、严格稳压管、和一些电阻、电容、二极管等电子元件组成。另外调节器的引出线，有插头式和接板式两种，其上分别标有“+”(火线)、“-”(搭铁线)、“F”*(磁场)的标记。2.工作原理（图1-2-4）为晶体管调节器的基本电路。V1为小功率开关管，V2为小功率开关管，用于接通或断开激磁电流。Z为稳压二极管。R1与R2组成分他压器，两端电压UAB为总电压。R1两端的电压。UAC=R1/(R1+R2)·UAB其值的确定为：当发电机端电压UAB达到规定调整电压时，UAC正好等于稳压管Z的反向击穿电压。当发电机未转动时，接通点火开关K，蓄电池加在R1两端的电压小于稳压管的反向击穿电压，Z处于截止状态，V1基极无电流，也处于截止状态，V2导通，产生激磁电流，R3既是V2的偏流电阻，也是V1导通时的负载电阻。激磁电流第一章第二节10回路为：蓄电池正→开关K→V2的e、c极→激磁绕组(他激)→蓄电池负。起动发动机后随着转速的升高，发电机端电压迅速上升。当电压稍高于调整值时，R1上的检测电压UAC达到稳压管的反向4击穿电压，Z导通，随即V1导通，V2截止，V1截止，V2导通。如此反复，就使发电机的端电压维持在规定的调整值上。所以V1、V2在组成双稳态电路中起着开关作用。（二）电子计算机调节在许多现代汽车上，微机已担当了调节器的功能，其基本工作情况和集成电路电子调节器是一样的。（图1-2-5）所示是一种计算机调节器的电路图。在一些较为先进的汽车上，电子计算机已逐步代替了汽车上的各种控制装置的工作，因而，取消调节器用计算机来代替是可行而有益的。这种电路的维修也并不困难，但要注意的是，修理技术不过硬第一章第二节11的技术人员，一遇到汽车不充电就更换调节器，这种做法在使用计算机调节器的汽车上是不可取的。对于装有计算机调节器的汽车，若出现故障后，必须找到故障所在，然后进行修理，绝不能轻易更换新件，否则会造成不必要的浪费，并无助于故障的排除。第一章12第三节起动系统汽车发动机主要靠外力起动。由于利用电力起动机起动方便，迅速可靠。，所以在汽车上广泛应用。起动机在完成发动机的起动任务后立即停止工作，其所需电流一般都是有蓄电池提供的，故一般由直流电机完成。一、起动机的结构和工作原理起动机一般分为普通型起动机、减速起动机、电枢移动式起动机和齿轮移动式起动机几种形式。下面主要介绍一下电枢移动起动机的结构和原理。（一）结构特点电枢移动式起动机是借磁极磁通的电磁力，移动整个电枢而使起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环。这种起动机在东欧国家生产的汽车上使用较多。其机构见（图1-3-1）从图中可以见，电枢总成如向左一侧做轴向滑动，就可以使驱动轮和飞轮啮合。第一章第三节13图示起动机是静止位置，此时电枢被弹簧拉住，偏离磁极。当磁场激磁时，电枢被吸拉向左移动，齿轮就与飞轮齿环啮合。（二）工作原理图(1-3-2a)为电枢移动式起动机的电路图。她有三个电磁线圈，主线圈的导线为粗股低电阻导线，与电枢串联。辅助线圈用较细的导线绕制而成，其阻值相对较高，它也与电枢串联，而与主线圈并联。控制线圈也是高阻值线圈，它与电枢其它线圈并联。起动机不各种时，电枢在复位弹簧的作用下与磁极错开，电磁开关的接触桥处于断开位置。当接通起动开关时，电磁铁产生磁力吸引接触桥，但由于棘爪顶住了拨杆，接触桥仅能上端闭合（图1-3-2b）接通了辅助起动绕组和控制线圈电路，线圈绕组中产生电磁力克服回位弹簧的抵抗力，吸引电枢向左移动，使电枢铁芯与磁极对齐，起动机驱动齿轮啮如飞轮齿环。此时，由于辅助起动绕组的电阻大，所以通过的电流很小，起动机仅能以缓慢的速度旋转，并向左移动。因此齿轮柔和地进行啮合，这是接入起动机的第一阶段。下页下页第一章第三节14当电枢慢慢地旋转移动并使小齿轮完全啮入飞轮齿环后，固定在换向器端面上的圆盘顶住棘爪，使拨杆脱离棘爪的限位，于是接触桥的下端闭合，接通了主磁场绕组，起动机便以正常的转矩和转速驱动曲柄旋转图1-3-2c,这是接入起动机的第二阶段。在起动过程中，摩擦片离合器接合并传递转矩，但当发动机起动后，摩擦片离合器松开，曲柄转矩便不能传递到起动机轴上，这时起动机处于空载状态，转速增高，电枢中反电动势增大，因而辅助起动绕组中的电流减小。当电流减小到磁极极力不能克服回位弹簧的抵抗力时，在回位弹簧的作用下，电枢又被移回原位，于是去驱动齿轮脱开，棘爪也回到锁止位置，第一章第三节15为下次的起动做好准备。直到断开起动开关后，起动机才停止旋转。二、起动机的使用和保养（一）起动机的正确使用为保证起动机可靠的工作，使发动机能迅速起动，对起动机的使用应作到以下几点（1）避免长时间接通起动机。因为起动机工作时的电流强度可达数百安，常时间连续使用，起动机的温度会升得很高，起动机各组成部分难以承受，这是造成起动机发生故障和过早损坏的原因。所以，每次接通的时间不超过5s为限，重复起动时间隔1min-2min（