《汽车电器设备》课程教案文档格式.doc

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了解本课程介绍的内容、初步了解汽车电子电器

教学重点与难点

汽车电子电器

教学内容与设计

概论

1.汽车电子电器在汽车中的地位

发动机

汽车是由底盘四部分组成的。

车身

电子电器

汽车电子电器性能的好坏直接影响汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、舒适性及污染等方面的性能

汽车电器设备与维修是一门专业课，其主要任务是阐明汽车各种电子电器的构造、原理、性质、使用、维护、检修等诸方面的内容

2.课程的学习重点

（1）掌握汽车电子电器各部件名称、功用、结构及工作原理

（2）掌握各电器系统常见故障及简单的处理方法

（3）掌握有关汽车电器系统的一些专业术语

（4）能读懂常见几种车型的电路图

（5）了解汽车电器、电子新技术的应用

3.学习方法

（1）讲练结合，课上课下多下点功夫

（2）注重电子电器和电路方面的学习

（3）充分利用资源上网或图书管等学习

（4）师生多交流

4.汽车电气系统的共同特点

（1）单线制：

电源到用电设备只有一根导线，用汽车的金属机体作为公共（导线）回路，这种电路连接方式称为单线制。

（2）负极搭铁：

蓄电池负极接公共（导线），用电器负极也接公共（导线）

（3）两个电源：

蓄电池、发电机

（4）低压直流供电：

目前有12V、24V两种电

源

5.汽车电器系统的组成

（1）汽车电源

（2）用电设备

（3）配电装置

6.汽车电源

（1）蓄电池：

是汽车的辅助电源

（2）发电机：

是汽车的主要电源

蓄电池和发电机组成汽车电源系统

7.用电设备

起动系统：

功用是启动发动机。

点火系统：

功用是产生电火花，点燃混合气。

照明与信号系统:

为汽车提供各种用途的照明、信号等。

汽车信息显示系统：

包括指示汽车工作状况的各种仪表、报警灯信息显示装置等。

辅助电器系统：

空调、刮水器、收音机、电动座椅、电动门窗、防盗系统、汽车安全系统等。

8.配电装置

继电器、保险装置、插接器

电路开关

导线线束等

汽车电气系统的基本知识

课堂讲授（4）；

实践课

（2）

6

了解汽车电器基础元件、汽车电路常用符号及汽车电路绘制基本原则

汽车电气系统的组成

第一章 

一、汽车电器基础元件

1.导线

汽车电气线路中的导线分低压和高压线两种。

低压线中又有普通导线、启动导线和打铁电缆之分；

高压线则有铜芯线和阻尼线之分。

2.线束

汽车上的全车线路，为了整齐、安装方便和保护导线，一般将不同规格的导线用棉纱或用强聚氯乙烯带缠绕包扎成束，根据装车需要，汽车电气系统制成不同数量的线束。

3.熔断器

熔断器又称保险管，在电路中起保护作用。

4.连接器

连接器是通常所说的连接插头和插座，用于线束与线束或导线与导线间的互相连接。

5.开关

（1）点火开关

（2）组合开关

6.继电器

继电器属于大电流保护装置，在大电流用线电路中，若用开关直接控制线路通断，大电流会使开关烧坏，因此在线路中设置继电器。

二、汽车电路图常用符号

1.图形符号

2.文字符号

3.图形符号和文字符号的识读

4.电路图一般绘制的原则

三、汽车电路图的类型与绘制原则

1.原理框图

2.电路原理图

3.电路图的绘制方法

（1）元器件的表示方法

（2）图形符号的布置

（3）电路与导线的排列

（4）分界线与边框

4．电路图的识读方法

5.敷线图

敷线图是指专门用来标记电器设备的安装位置、外形、线路走向等的指示图。

7.线束安装图

线束安装图把敷线图中的通路导线相对集中，行成线束。

了解掌握蓄电池的结构、工作原理

蓄电池的工作原理

蓄电池

1.何谓蓄电池？

蓄电池是一种化学电源，即能将电能转化为化学能储存，也能通过其内部的化学反应向用电设备供电。

是一个可逆的低压直流电源。

2.蓄电池的功用

（1）起动时

（2）发电机不发电时

（3）过载时

（4）充电

（5）保持系统电压稳定，保护电子元件

3.蓄电池的结构

极板、隔板、电解液、外壳。

免维护蓄电池（MF）：

免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。

它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。

使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。

4.蓄电池的型号

单格数特征额定容量和性能

6Q105

6－QA－105

6－QW－105G

6－QA－105S

6－QH－105D

5.蓄电池的工作原理

（1）电动势的建立

正极板：

PbO2→Pb4+——

＋2.0V

负极板：

Pb-2e→Pb2+——-0.1V

两极板之间的电动势为2.1V

电动势的建立

一个极板组的

电动势也是2.1V，要得到12V电压需串连6个单格。

（2）蓄电池的放电工作原理

放电时化学反应为：

Pb4++2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在正极板上

Pb-2e→Pb2+

Pb2++SO42-→PbSO4

附在负极板上

放电时化学反应总方程式为：

PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O

电解液中：

H++OH-→H2O

SO4→减少

电解液硫酸浓度降低

（3）蓄电池的充电工作原理

蓄电池的充电充电过程是放电过程的逆过程。

掌握：

汽车用蓄电池使用注意事项和保养

蓄电池的使用与保养

蓄电池的使用与保养

蓄电池的正确使用和维护一般有以下几点:

1.检查蓄电池在支架上的固定螺栓是否拧紧,安装不牢靠会因行车震动而引起壳体损坏。

另外不要将金属物放在蓄电池上以防短路。

2.时常查看极柱和接线头连接得是否可靠。

为防止接线柱氧化可以涂抹凡士林等保护剂。

3.每次使用起动机时不得超过5-10S,中间应隔10-15S。

4.普通铅酸蓄电池要注意定期添加蒸馏水。

干荷蓄电池在使用之前最好适当充电。

至于可加水的免维护蓄电池并不是不能维护适当查看必要时补充蒸馏水有助于延长使用寿命。

5.蓄电池盖上的气孔应通畅。

蓄电池在充电时会产生大量气泡若通气孔被堵塞使气体不能逸出当压力增大到一定的程度后就会造成蓄电池壳体炸裂。

6.在蓄电池极柱和盖的周围常会有黄白色的糊状物,这是因为硫酸腐蚀了根柱、线卡、固定架等造成的。

这些物质的电阻很大，要及时清除。

7.当需要用两块蓄电池串联使用时蓄电池的容量最好相等。

否则会影响蓄电池的使用寿命

蓄电池常见故障与检修

一个充足电的蓄电池长期放置没有使用，为什么电量减少了?

充足电的蓄电池放置不用会逐渐失去电量，这种现象称为“自行放电”。

自行放电的重要原因是材料不纯。

如极板材料中有杂质或电解液中有杂质，则杂质与极板、杂质与杂质之间产生了电位差，形成了闭合的“局部电流”，使蓄电池放电。

蓄电池硫化是怎么回事?

产生的原因是什么?

所谓蓄电池的硫化，实际上是指极板上生成了一层白色粗晶粒的硫酸铅而言。

由于这种粗晶粒的硫酸铅严重堵塞了极板的孔隙，使电解液渗入困难，蓄电池容量随之降低。

并且粗晶粒的硫酸铅导电性能极差，所以使蓄电池内阻显著增大，起动时不能供给大的起动电流，以至起动机不能起动发动机。

为什么极板上的活性物质会大量脱落？

活性物质脱落的现象多发生于正极板。

由于蓄电池在充电和放电时活性物质的体积都在改变，所以活性物质的脱落是无法避免的。

但使用不当时，就会加速活性物质的脱落。

加速活性物质脱落的原因主要是：

蓄电池充电电流过大，使电解液温度过高，活性物质膨胀松软而易于脱落。

（2）蓄电池经常过充电。

由于从极板空隙中逸出大量气体；

在极板孔隙中造成压力，而使活性物质脱落。

（3）放电时放电电流过大、接入起动机的时间过长、使极板拱曲也会加速活性物质的脱落。

（4）蓄电池在冬季使用时，由于放电后未及时充电，电解液比重过低而冻结。

（5）汽车行驶时，蓄电池受到剧烈的震动。

蓄电池内部为什么会发生短路?

怎么排除？

（1）隔板质量不好或有缺损，使活性物质穿过，致使正负极板直接接触而短路。

（2）脱落的活性物质沉积过多，致使极板下部边缘与沉积物相互接触而造成短路。

（3）由于充电或放电电流太大，使极板拱曲或不慎将导电物落人电池内而造成短路。

蓄电池有内部短路时，应将蓄电池拆开进行检查。

若是隔板缺损、穿孔，则需要更换新隔板。

若脱落的活性物质沉积过多，可清除沉积物。

若是极板拱曲，应设法压平。

交流发电机

课堂讲授（10）；

实践课（8）

18

交流发电机的结构与原理

交流发电机的结构与原理

交流发电机的结构和原理

1.主要电源；

给蓄电池充电。

2.目前汽车采用三相交流发电机，内部带有二极管整流电路，将交流电整流为直流电，所以，汽车交流发电机输出的是直流电。

3.交流发电机配装电压调节器对发电机的输出电压进行控制，使其保持基本恒定，以满足汽车用电器的需求。

4.三相交流发电机（硅整流发电机）的组成。

（1）发电机部分（三相同步交流发电机）---发出交流电。

（2）整流器部分（硅二极管）---把交流电变成直流电。

5.交流发电机的构造及原理

（1）电磁感应现象

所有充电系统都是利用电磁感应原理来产生电流。

电磁感应现象：

如果导体和磁场间有相对运动就会产生电压。

导体中产生电压的强度取决于:

磁场强度导体切割磁场的速度通过磁场的导体数量

磁场的建立

利用永久磁铁

导线或线圈通电，周围产生磁场。

电流的方向与产生磁场的方向的关系---右手螺旋定则

（2）导体或线圈内感应电动势的产生方法

使导体在磁场中运动（固定磁场）

使线圈中的磁场发生变化（固定导体）

-----都会在导体中产生感应电动势（右手定则）

如何产生连续的电动势

使导体在磁场中往复运动，或在磁场中旋转，有效地利用磁力线所穿过的有限空间来产生电动势

也可以使导体不动，让磁场不断发生变化

由于必须经常改变导体或磁场的方向，所产生的电动势的大小、方向经常变化-----交流电动势

（3）三相交流发电机的基本原理

结构特点：

通电线圈绕在旋转铁心上产生旋转磁场

三相绕组产生三相交流电。

基本原理：

当绕有磁场绕组的磁铁旋转时，通过各铁心的磁通发生变化，三相绕组中产生电动势，但因各相绕组的磁通变化存在时间差，故产生的电动势也有时间差

（4）三相交流发电机的组成

转子组件产生旋转磁场

定子组件产生三相交流电

整流器把交流电变成直流电

前后端盖减少发电机漏磁;

安装电刷架和整流二极管.

带轮及风扇传递动力;

散热.

转子轴上压装着两块各有数目相等的鸟嘴形磁极的爪极，其空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭。

压装在转子轴上并与轴绝缘的集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。

定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。

三相绕组的必须按一定要求绕制,才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°

的三相电动势。

定子绕组有三相，三相绕组采用星形接法或三角形（大功率）接法，都能产生三相交流电。

课堂讲授（4）；

实践课（6）

10

交流发电机电压调节器、交流发电机的检修

电压调节器

交流发电机电压调节器

1.电压调节器功用:

由于交流发电机的转子是由发动机驱动的，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电压调节器，

电压调节器功用：

使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定。

2.交流发电机电压调节器按工作原理可分为：

（1）触点式电压调节器

（2）晶体管调节器

（3）集成电路调节器电子调节器

（4）数字电路调节器

3.电压调节器调节原理

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Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。

4.电子电压调节器的工作原理

交流发电机与调节器的检测与实验

一、交流发电机与电压调节器的使用注意事项

①蓄电池的搭铁极性必须与发电机搭铁极性相同。

②发电机运转时，不能使用试火方法检查发电机是否发电，否则容易损坏二极管及其他电子元件。

③发现交流发电机不发电或者充电电流较小时，应及时找出故障予以排除。

④绝对禁止用200V以上的交流电压或兆欧表检查发电机的绝缘性能，否则将损坏整流二极管及调节器中的电子元件。

⑤发电机正常运行时，切不可任意拆卸各电器的连接线，以防引起电路中的瞬时过电压损坏二极管及调节器中的电子元件或其他电子设备。

⑥蓄电池可起到电容器的作用，即可在一定程度上吸收电路中的瞬时过电压。

在发动机运行过程中不要拆下蓄电池连接导线，否则容易造成发电机二极管及调节器中的电子元件的损坏。

⑦发动机熄火后，应及时将点火开关断开，否则蓄电池长期向磁场绕组放电，会使磁场绕组过热而损坏。

二、交流发电机的维护

1．交流发电机的检测

交流发电机的检测可作为检修前故障诊断或修理后性能检查。

⑴．单机静态测试

在发电机不解体时，用万用表测量各接线柱间的电阻值，可初步判断发电机是否有故障。

其方法是用万用表R×

1挡测量发电机F与E之间的电阻值；

发电机B与E之间的电阻值。

若F与E之间的电阻超过规定值，可能是电剧与滑环接触不良；

若小于规定值，可能是励磁绕组有匝间短路或搭铁故障；

若电阻为零，可能是两个滑环之间有短路或者F接线柱有搭铁故障。

用万用表的黑表笔接触后端盖，红表笔接触发电机“电枢”（B）接线柱，并以R×

1挡测量电阻值。

若示值在40－50Ω以上，可认为无故障；

若示值在10Ω左右，说明有失效的整流二极管，需拆检；

值为零，则说明有不同极性的二极管击穿，需拆检

三、交流发电机电压调节器的维护

1．晶体管电压调节器的检查

对晶体管电压调节器进行检查前，应先了解调节器的电路特点及搭铁极性，再确定相应的测试方法。

内搭铁式晶体管电压调节器的测试

将可调直流电源与调节器按图2．28所示的线路接好，再逐渐提高电源电压。

当电压达到6V左右时，指示灯点亮。

继续提高电源电压，当电压达到13．5～14．5V时，指示灯应熄灭，此时电压即为调节器的调节电压。

若灯不亮或发电机电压超过规定值后，灯仍不熄灭，则调节器有故障。

起动机

起动机工作原理和特性、启动系统的组成

起动机工作原理和特性

启动系统的组成

一、发动机的起动

起动发动机，使发动机由静止加速到一定转速，达到自动运行状态（汽油机一般为50～70转/分）。

二、起动系的组成

起动系是由蓄电池、起动机、起动开关（点火开关）、

继电器等组成。

三、起动机的结构

起动机由1、直流电动机、2、传动机构、3、控制装置（电磁开关）

三部分组成。

起动机的工作原理和特性

直流电动机——产生电磁转矩

传动机构——将转矩传给发动机

电磁开关——控制电动机工作

一、直流电动机的工作原理

串励式直流电动机由磁极、电枢、换向器、电刷等组成。

直流串励式电动机的特性

起动机的转矩、转速、功率与电流的关系称为起动机的特性曲线

三种情况

（1）制动

（2）空转

（3）1/2电流

实践课（10）

起动机的常见故障及排除方法

起动机的正确使用和维护

启动系统电路分析

一、起动机的工作过程

（2）起动后

（3）松开点火开关

起动机的使用与实验

1.空转试验：

试验现象分析：

（1）若空载电流基本符合标准，转速低，是机械故障；

（2）若空载电流大于标准，是磁场或电枢有短路

（3）若空载电流小，转速低（蓄电池正常），则是起动机内部电路接触不良（换向器接触不良、电刷弹簧弹力不足、电动机开关触点烧蚀

2.全制动试验：

（1）若制动电流基本符合标准，转矩低，是机械故障；

（2）若制动电流大于标准，而转矩小于标准，是磁场或电枢有短路

（3）若制动电流小，转矩低（蓄电池正常），则是起动机内部电路接触不良（换向器接触不良、电刷弹簧弹力不足、电动机开关触点烧蚀

（4）若驱动齿轮锁止，而电枢轴有缓慢转动，是离合器打滑。

3.起动系有故障，通过诊断，确定是起动机故障时，需拆下起动机进行检修

（1）故障部位在电磁开关，更换电磁开关

（2）故障部位在直流电动机或单项离合器，需进一步拆检。

启动系统的常见故障与排除

起动系故障诊断

发动机不能起动这一故障现象是一个非常复杂的综合故障。

产生这一故障的原因很多，包括起动系统、点火系统、燃油供给系统、点火正时、配气相位、压缩比及其他的机械故障等原因，都可导致发动机不能起动。

二、起动机不工作

（1）检查蓄电池

应先检查蓄电池的极柱是否松脱、氧化、腐蚀，检查电缆线及搭铁端是否正常。

（2）检查起动机

将起动机上接电缆线的主接线柱与起动接线柱短接，若起动机不能工作，说明起动机的电磁开关等有故障，需拆下起动机检修。

（3）检查起动继电器是否是好的

（4）检查点火开关是否是好的

三、起动机起动无力

起动机起动无力指的是起动机的驱动齿轮已经与飞轮齿圈啮合，但由于起动机的转速太慢而不能使发动机起动。

起动无力一般是由于电路中潜在的故障引起的，这些潜在故障引起额外的电压降，使起动电流减小。

起动机起动无力的原因有：

蓄电池故障，包括蓄电池亏电，蓄电池极柱松动、氧化或腐蚀；

起动机故障，包括电刷与换向器接触不良、电磁开关中的接触盘烧蚀、直流串励式电动机的励磁绕组或电枢绕组有局部短路。

汽油机点火系统

课堂讲授（6）；

实践课（4）

汽油机点火系统的组成及工作原理

1.按照所供电源的不同分

（1）磁电机点火系统　19世纪80年代中期，德国发明了将低压磁电机替代电池作为点火电源，并利用机械方法断开装在燃烧室内触点的电源，产生电火花点火的装置并取得专利，这是汽车最基本的点火装置。

（2）蓄电池点火系统　1908年试制出了可靠完善的蓄电池点火装置，由蓄电池和发电机提供电源，并不断在改进控制形式，目前在广泛应用。

2.按照控制方式的不同分

（1）传统点火系统　20世纪初出现的传统点火系统，指一次电路的通断由触点控制的点火系统，如图5-1所示。