1、活塞连杆组故障诊断与修复 学习目标知识目标1.能概述发动机电源系统的组成和结构；2.能描述蓄电池的结构和充放电原理；3.能理解蓄电池标识符号的含义；4.能描述发电机结构和工作原理；5.能描述起动机结构和工作原理；6.能描述发动机点火系统的组成；7.能阐述点火线圈产生高压的原理；8.能区分火花塞的类型。学习目标能力目标1.能规范实施蓄电池性能的检查作业；2.能规范实施更换蓄电池作业；3.能规范实施更换发动机火花塞作业。1.1 电源系统的组成 电源系统的作用是产生电量,向各个电器组件供应所需的电量，并在发动机运转时向蓄电池充电，其组成如图8-1所示。发电机由发动机传动带驱动，发动机一经起动，传动带
2、即带动发电机工作。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-1 电源系统1-发电机；2-蓄电池；3-放电警告灯；4-点火开关 1.2 蓄电池构造与工作原理 蓄电池为可再充电型，当发动机停止运行时，可以作为电源使用，其结构如图8-2所示。当发动机正运转时，它贮存使用的电量。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-2 蓄电池结构1-负极端子;2-通气孔塞;3-提示器;4-正极端子;5-电解液;6-电池;7-极板 1.2 蓄电池构造与工作原理1.2.1充电和放电原理 电池的充电和放电是通过电解液的化学反应来实现的（图8-3）。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-3 充电和放电原理1-放电电流；2-充电电
3、流 1.2 蓄电池构造与工作原理1.2.1充电和放电原理 1.2.1.1放电原理 当电解液中的硫酸和铅反应而变成水时就会产生电能。同时，硫酸和极板化合，使得正负极板变成硫酸铅。1.2.1.2充电原理 由于硫酸从极板放电，因此电解液变成硫酸，进而电解液的密度增加。正极板变成二氧化铅而负极板变为海绵铅。1、发动机电源系统构造与工作原理 1.2 蓄电池构造与工作原理1.2.2蓄电池的型号 蓄电池型号标在电池体上，标明电池的尺寸和性能，即蓄电池的电量（图8-4）。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-4 蓄电池的编号规则1-性能（电池容量）;2-蓄电池的宽度和高度;3-蓄电池长度;4-负极端子部分 1
4、.3 发电机构造与工作原理1.3.1发电机的结构 1.3.1.1交流发电机的驱动 交流发电机安装在发动机的前部侧面，由发动机前部传动带驱动。当发动机起动后，传动带将带着交流发电机的皮带轮转动（图8-5）。其结果是转子转动，使定子线圈内流出电流。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-5 交流发电机的驱动1-皮带轮；2-转子;3-转子线圈;4-定子线圈 1.3 发电机构造与工作原理1.3.1发电机的结构 1.3.1.2交流发电机的结构 交流发电机的结构如图8-6所示，由转子、定子、电刷与滑环机构、三相整流器、轴承、风扇和前后端盖组成。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-6 交流发电机的结构 1.
5、3 发电机构造与工作原理1.3.1发电机的结构 1.3.1.2交流发电机的结构（1）转子（图8-7）。由爪极、转子绕组、滑环和转轴等组成。在转子中通入直流电时，整个转子变成电磁铁，在相对安装的2组爪极中产生旋转磁场。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-7 转子结构 1.3 发电机构造与工作原理1.3.1发电机的结构 1.3.1.2交流发电机的结构（2）定子（图8-8）。定子由定子铁芯和三相定子绕组组成，规定在前后端之间。当转子形成的旋转磁场与固定的绕组导线之间相互运动时，会在每个绕组上感应出独立的交流电压。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-8 定子 1.3 发电机构造与工作原理1.3.1
6、发电机的结构 1.3.1.2交流发电机的结构（3）调节器（图8-9）。因为汽车发电机的转速极不稳定，造成发电机的输出电压会随着转速的变化而变化，有可能使输出电压超出额定值，对汽车上的电气设备造成损坏，所以，发电机都设计用调节器来控制发电机输出电压稳定在额定值内。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-9 调节器 1.3 发电机构造与工作原理1.3.2交流发电机的工作原理 1.3.2.1交流电的产生 当发动机起动时，传动带就传输发动机的旋转运动给交流发电机的皮带轮,使转子旋转，使定子线圈产生交流电。1.3.2.2将交流电转变成直流电 汽车的电气系统使用直流电。所以，整流器将定子线圈产生的交流电改变
7、为直流电。1.3.2.3发电电压的调节 汽车电气系统的电压设定为12V。尽管交流发电机转速有变化，但仍用IC调节器将电流调节至恒定电压。1、发动机电源系统构造与工作原理 1.3 发电机构造与工作原理1.3.3充电报警灯 发电机一旦产生故障而不能发电，发动机只能依靠蓄电池的电量工作，不多久即会因火花塞不能点火而熄火。所以，当交流发电机因某种原因不能发电时，充电报警灯将亮起（其位置见图8-10）。举例来说，如果在车辆行驶时，此灯亮起，传动带裂开可能是其原因。1、发动机电源系统构造与工作原理图8-10 充电警告灯 2.1 发动机起动系统2.1.1起动系统概述 起动系统的作用是按照发动机的要求，通过飞
8、轮提供给曲轴一定的转矩，使发动机达到规定的转速，顺利完成发动机起动过程。起动系统主要由蓄电池、点火开关、起动机及控制器等组成，如图8-11所示。2、发动机起动系统构造与工作原理图8-11 起动系统1-蓄电池；2-点火开关；3-起动机 2.1 发动机起动系统2.1.2起动机的结构 直流起动机由磁场部分、电枢部分、电刷装置、控制装置等组成，如图8-12所示。2、发动机起动系统构造与工作原理图8-12 起动机的结构 2.1 发动机起动系统2.1.2起动机的结构 2.1.2.1磁场线圈 由磁场铁芯和磁场线圈组成，用螺钉固定在壳体的四周。2.1.2.2电枢 即直流电动机旋转的部分，包括电枢轴、换向器、铁
9、芯、绕组。为了获得足够的转矩，通过电枢绕组的电流一般为200600A，因此，电枢绕组采用较粗的矩形裸铜线绕制出成型绕组，电枢绕组一般采用单波绕组。2.1.2.3转换器 电枢绕组各线圈的端头均焊接在换向器片上，通过换向器和电刷将蓄电池的电流引进来。换向片和云母片叠压成换向器。2、发动机起动系统构造与工作原理 2.2 起动机的工作原理2.2.1起动机的工作原理（图8-13）起动机通过使小齿轮和齿圈啮合而起动发动机。2、发动机起动系统构造与工作原理图8-13 起动机的工作原理1-点火开关；2-吸引线圈；3-保持线圈；4-励磁线圈；5-电枢；6-离合器；7-小齿轮;8-齿圈 2.2 起动机的工作原理2
10、.2.1起动机的工作原理（图8-13）2.2.1.1起动发动机时 当点火开关旋到“开始”位置,电流流进吸引线圈和保持线圈。那么小齿轮滑动并和齿圈啮合。同时,流过励磁线圈的电流使电动机旋转，这种旋转运动传递给小齿轮、齿圈和曲轴以使发动机曲柄转动。2.2.1.2发动机起动后 当点火开关从“开始”位置释放时，流进吸引线圈的电流方向改变并且小齿轮返回到原始位置。当电流停止流入励磁线圈时，则起动机停止旋转。2、发动机起动系统构造与工作原理 3.1 概述 点火系统产生高电压，并在火花塞中形成火花，在发动机活塞处于上止点前的最佳点火时刻点燃压缩在汽缸内的混合气，如图8-14所示。根据所收到的由各个传感器发来
11、的信号，发动机ECU（电子控制单元）实施控制，达到最佳的点火正时。3、发动机点火系统构造与工作原理图8-14 发动机点火系统1-点火开关；2-蓄电池；3-带点火器的点火线圈；4-火花塞；5-发动机ECU；6-凸轮轴位置传感器；7-曲轴位置传感器 3.2 点火系统结构3.2.1点火线圈 3.2.1.1作用 此组件提高蓄电池电压（12V）以产生点火所必需的超过10kV的高电压。3.2.1.2点火原理 如图8-15所示，初级线圈和次级线圈安置成互相靠得很近。当切断初级线圈上电流时，就会在次级线圈上产生互感电压。点火线圈中次级线圈和初级线圈的比值越大，切断初级线圈电流的速度越快，所产生感应电压就越高。
12、3、发动机点火系统构造与工作原理 3.2 点火系统结构3.2.1点火线圈 3.2.1.2点火原理 3、发动机点火系统构造与工作原理图8-15 点火原理1-初级端子(+)；2-初级端子(-)；3-初级线圈;4-铁芯;5-次级线圈;6-次级端子；7-点火器；8-火花塞 3.2 点火系统结构3.2.2火花塞 火花塞接受在点火线圈内生成的高电压，并产生火花，来点燃汽缸内的混合气。高电压在中心电极和搭铁电极间的间隙内产生电火花。3.2.2.1电阻型火花塞 如图8-16a）所示，火花可产生电磁干扰使电子设备失灵。这一类型的火花塞含有陶瓷电阻器来防止这一现象发生。3、发动机点火系统构造与工作原理图8-16
13、火花塞结构1-电阻器；2-白金尖中心电极；3-白金尖搭铁电极；4-铱尖中心电极 3.2 点火系统结构3.2.2火花塞 3.2.2.2白金（铂）电极火花塞 如图8-16b）所示，这一类型的火花塞用白金作为中心细电极和搭铁电极。它在耐用性和点火性能上表现优越。3.2.2.3铱电极火花塞 如图8-16c）所示，这一类型的火花塞用铱合金作为中心电极，用铂作为搭铁电极。它具有耐用性和高性能的双重优点。3、发动机点火系统构造与工作原理 4.1 蓄电池的检查4.1.1外观检查 （1）观察蓄电池外壳，是否有裂纹和电解液泄漏。（2）检查蓄电池的安装是否牢固，接线柱是否松动，接线是否紧固。（3）清除蓄电池上的灰尘
14、、泥土、接线柱和线头上的氧化物，并涂上润滑脂。4、发动机电气设备检修 4.1 蓄电池的检查4.1.2检查蓄电池的放电程度 免维护铅蓄电池设有内装式密度计，内部装有一颗能反光的绿色塑料小球，随其浮升的高度变化，从玻璃观察孔中可以看到代表不同状态的颜色，如图8-17所示。4、发动机电气设备检修图8-17 密度指示 4.1 蓄电池的检查4.1.2检查蓄电池的放电程度 （1）当电解液密度为1.22gcm3以上时（存电75Qo），绿球上升到笼子顶部，并与玻璃棒的下端接触，此时能看见绿色，意味着蓄电池存电足。（2）当看不见绿色小点（变为黑色）时，表明小球已经降到了笼子的底部，说明蓄电池存电不足。（3）若电
15、解液液面已下降到低于密度计，玻璃孔显示淡黄色，出现此现象时，必须更换蓄电池。4、发动机电气设备检修 4.1 蓄电池的检查4.1.3用高率放电计测量电压 测试时，用力将放电计触针刺入正、负极（图8-18），保持15s，若蓄电池能保持在9.6V以上，说明该蓄电池性能良好，但存电不足；若稳定在11.610.6V，说明蓄电池存电足；若迅速下降，则说明蓄电池已损坏。4、发动机电气设备检修图8-18 高率放电计 4.1 蓄电池的检查4.1.4用万用表测量蓄电池的端电压 如果蓄电池刚充过电或车辆刚行驶过，应接通前照灯远30s，消除“表面充电”现象。然后熄灭前照灯，切断所有负载。用数字式万用表测量蓄电池开路电
16、动势，若12V标称电压的蓄电池电动势少于12V，说明蓄电池过量放电；在12.212.5V，说明部分放电；高于12.5V，说明蓄电池存电足。4、发动机电气设备检修 4.1 蓄电池的检查4.1.5蓄电池测试仪测试 4.1.5.1测试状态选择 连接测试以后，根据测试仪的提示选择“车上”或“车外”；“充电前”或“充电后”（注意：热车应选择充电后；冷车应选择充电前）。4.1.5.2蓄电池参数设置 根据测试蓄电池的型号规格（图8-19），设置需要测量的蓄电池类型、额定系统标准、额定容量等参数。4、发动机电气设备检修图8-19 显示蓄电池良好 4.1 蓄电池的检查4.1.5蓄电池测试仪测试 4.1.5.3测
17、试 按OK键，约需3s，即显示出蓄电池的测试结果。4.1.5.4测试结果分析 蓄电池的测试结果主要包括以下四种：（1）显示蓄电池良好（图8-19）。此蓄电池无任何问题，请放心使用。（2）显示蓄电池良好请充电（图8-20）。说明蓄电池良好，但亏电，请充电后再使用。4、发动机电气设备检修图8-20 显示蓄电池需充电 4.1 蓄电池的检查4.1.5蓄电池测试仪测试 4.1.5.4测试结果分析 蓄电池的测试结果主要包括以下四种：（3）请更换蓄电池（图8-21）。说明蓄电池接近或已经到达其使用寿命终点，应更换蓄电池，如继续使用将面临很大风险。4、发动机电气设备检修图8-21 显示需更换蓄电池 4.1 蓄
18、电池的检查4.1.5蓄电池测试仪测试 4.1.5.4测试结果分析 蓄电池的测试结果主要包括以下四种：（4）坏格蓄电池，请更换蓄电池（图8-22）。说明蓄电池内部已损坏，需更换蓄电池。4、发动机电气设备检修图8-22 显示蓄电池内部已损坏 4.2 更换火花塞 火花塞属易消耗件，一般行驶2000030000km即应更换。如发动机怠速不稳，工作无力，则应检查火花塞工作性能。火花塞更换的标志是不跳火，或电极放电部分因烧蚀而成圆形。4.2.1拆卸火花塞（1）打开发动机舱。（2）用T20内八角螺丝刀拧下引发动机板上的6个自攻螺丝，如图8-23所示。4、发动机电气设备检修图8-23 拆下发动机护板 4.2
19、更换火花塞4.2.1拆卸火花塞（3）断开EGR接头。（4）拔下连接点火模块的插头。如图8-24所示，用左手按下侧边的钢丝卡子，右手向下稍用力拔下插头4、发动机电气设备检修图8-24 点火模块插头位置 4.2 更换火花塞4.2.1拆卸火花塞（5）轻轻地用双手提出点火模块。（6）用火花塞套筒逆时针方向卸下火花塞，如图8-25所示。4、发动机电气设备检修图8-25 卸下火花塞 4.2 更换火花塞4.2.2检查火花塞 4.2.2.1检查火花塞电极颜色 火花塞的电极正常颜色为灰白色，如电极烧黑并附有积炭，则说明存在故障。检查时可将火花塞与缸体导通，用中央高压线触接火花塞的接线柱，然后打开点火开关，观察高
20、压电跳位置。如电跳位置在火花塞间隙，则说明火花塞作用良好，否则，即需换新。4.2.2.2调整汽车发动机火花塞电极间隙 各种车型的火花塞间隙均有差异，一般应为0.70.9mm。检查间隙大小，可用火花塞量规或薄的金属片进行。如间隙过大，可用螺丝刀柄轻轻敲打外电极，使其间隙正常；间隙过小时，则可利用螺丝刀或金属片插入电极向外扳动。4、发动机电气设备检修 4.2 更换火花塞4.2.3安装火花塞（1）安装单级铂金FR8NP火花塞（图8-26）。要求的紧固力矩为25Nm，在没有扭力扳手的情况下，拧紧后再紧上1/8圈。（2）火花塞安装完毕后，开始装回点火模块。先把插头接回去，再紧固点火模块的4个螺钉，接上EGR接口，装回发动机护板。4、发动机电气设备检修图8-26 安装火花塞 4.2 更换火花塞4.2.4检查更换效果 起动发动机，把手放到护板上感觉。应怠速平稳，轻踏加速踏板，反应迅速，加速良好。4、发动机电气设备检修
