2 電壓調節器的結構與工作原理
現在的轎車發電機大多采用集成電路式電壓調節器，或電腦控製的電壓調節器，都是利用內部三極管的開關特性控製勵磁電路通斷。圖226所示為集成電路式電壓調節器的一種，安裝於發電機的內部（又稱內裝式調節器），減少了外接線，並且冷卻效果得到了改善。
1—散熱片 Heat sink
B+端子—連接交流發電機輸出端
F端子—連接勵磁繞組
Stator端子—連接至某一相定子繞組
D—連接蓄電池，監測蓄電池電壓
IG—連接點火開關
L—連接充電指示燈
圖226電壓調節器
Fig. 226Voltage regulator電腦控製的電壓調節器，由負荷檢測器來檢測係統總負載，進而把信號發送給發動機電腦，然後由發動機電腦控製發電機電壓調節器，適時地接通和斷開磁場電路，既能可靠地保證電器係統正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發動機負荷，提高燃油經濟性。圖227所示為一種電腦控製的電壓調節器原理圖，圖中S端子即蓄電池負荷監測點。
交流發電機 AC generator
定子 Stator
整流器 Rectifier
勵磁繞組 Field
電壓調節器 Voltage regulator
圖227電壓調節器示意圖
Fig. 227Schematic of voltage regulator
一、 發電機的就車檢測
1 發電機輸出電壓檢測
發電機就車運行狀況檢測步驟如下：
（1） 不起動車輛，拔出車鑰匙，關閉所有用電設備，用萬用表電壓擋檢測蓄電池電壓，電壓值應為12 V以上，否則需要對蓄電池進行充電，如果電池電量太低，發電機有可能因為勵磁能量不足而不能工作，如圖228所示；
（2） 起動車輛，保持發動機轉速在2 000 r\/min以上，以確保發電機處於發電狀態；
（3） 再次用萬用表檢測蓄電池電壓，電壓值應為13 V以上，改變發動機轉速，電壓值應在13～14.5 V之間波動，如果電壓保持不變或減少，那麼發電機是出現了故障，如圖229所示；
（4） 打開大燈、空調等電器設備，保持發動機轉速在2 000 r\/min，電壓值應為13 V以上。
圖228發動機不起動時電壓檢測
Fig. 228Test the voltage with the engine off
圖229發動機起動時電壓測試
Fig. 229Test the voltage with the engine on
2 發電機運行狀況檢測
（1） 發動機運轉時注意聽發電機的聲音。如果軸承有問題，將會聽到車前方傳來很刺耳的聲音，隨著眾多電器部件使用的功率增加，這種聲音將越來越大。
（2） 起動發動機，幾分鍾後關掉，觸摸發電機。如果發電機很燙，那麼軸承可能已經磨損或是絕緣的銅繞組被損壞了，這表明發電機很快就會失去作用了。
二、 發電機拆解後檢測
1 轉子的檢測
勵磁繞組的短路與斷路檢測，如圖230所示。用萬用表電阻擋檢測兩滑環之間的電阻，若磁場繞組電阻值符合該發電機的技術參數要求，則說明磁場繞組良好；若電阻小於規定值，說明磁場繞組有短路處；若電阻值為無窮大，則說明磁場繞組斷路。
勵磁繞組的搭鐵測量，如圖231所示，用萬用表電阻擋檢測轉子繞組與轉子軸（或鐵芯）之間的絕緣情況。若電阻為零，說明有搭鐵故障；無窮大為正常狀態。
圖230轉子的斷路與短路測試
Fig. 230Open and short test of rotor
圖231轉子的搭鐵測試
Fig. 231Check for short to ground of rotor
2 定子的檢測
定子繞組的斷路和短路檢測，用萬用表電阻擋檢測定子繞組的三相接線端子，兩兩端子分別測量，如圖232所示。阻值小於1 Ω，表示正常；阻值為無窮大，說明斷路；阻值為零，表示存在短路故障。如果有斷路或短路故障，則需要更換定子或發電機總成。
定子繞組的搭鐵檢測，用萬用表電阻擋檢測定子繞組與定子鐵芯之間的電阻，如圖233所示。阻值為無窮大，表示正常；若出現較小的阻值讀數，說明繞組存在搭鐵故障，需要更換定子或發電機總成。
圖232定子的斷路與短路測試
Fig. 232Open and short test of stator
圖233定子的搭鐵測試
Fig. 233Check for short to ground of stator
3 整流器的檢測
整流器是由二極管組成，測量方法與單個二極管測量方法一致。
正極管的檢測，用數字萬用表的電阻擋，黑筆接整流器輸出端B，紅筆分別接整流器與定子繞組的連接點P1\/P2\/P3\/P4，均應導通，否則說明該二極管斷路；把紅、黑表筆連接點調換，電阻應為MΩ級或無窮大，如導通說明該二極管被擊穿。測量方法如圖234所示。
負極管的檢測，用數字萬用表的電阻擋，紅筆接整流器外殼上的螺栓孔E，黑筆分別接整流器與定子繞組的連接點P1\/P2\/P3\/P4，均應導通，否則說明該二極管斷路；把紅、黑表筆連接點調換，電阻應為MΩ級或無窮大，如導通說明該二極管被擊穿。測量方法如圖235所示。
圖234正極管檢測
Fig. 234Positive diodes test
圖235負極管檢測
Fig. 235Negative diodes test
三、 電壓調節器的檢測
電壓調節器的檢測，可以用直流可調電源、試燈等器件模擬勵磁電路，當可調電源的電壓高於調節器的上限調節電壓時，試燈熄滅；當電壓逐漸下調，至調節器的下限調節電壓時，試燈恢複亮度。若測試的現象與上述不符，則表示電壓調節器損壞，需要更換。如圖236所示，圖（a） 為集成電路式電壓調節器實驗線路連接方法，圖（b） 為電子式電壓調節器測試電路原理圖。
圖236電壓調節器測試
Fig. 236Regulator test
任務3電源係統電路分析與檢修
掌握電源係統電路分析的方法；
掌握發電機的勵磁電路原理；
掌握不同車係電源係統電路原理；
熟練使用工具、儀器對電源係統電路進行檢修；
培養社會主義核心價值觀。
一、 大眾汽車電源電路分析
汽車電源電路主要由供電電路、充電指示燈電路（發電機他勵電路）和發電機對蓄電池的充電電路三部分組成。以桑塔納2000電源係統為例分析各電路的特點和電流流向，圖237所示為拆畫的桑塔納2000電源電路。
A—蓄電池B（30）—起動機30接線端子C—交流發電機C1—電壓調節器D—點火開關
E1—燈光開關J285—組合儀表K2—充電指示燈J59—X接觸繼電器T2—線束插頭T26—插接器
圖237桑塔納2000電源電路
Fig. 237Power circuit of Santana 2000
1 供電電路
中央接線盒30供電：蓄電池A的正極→中央配電盒P6端子→中央配電盒30。
中央接線盒15供電：蓄電池A的正極→中央配電盒P6端子→中央配電盒30→中央配電盒P2端子→點火開關D的30端子→點火開關的15端子→中央配電盒A8端子→中央配電盒15。
中央接線盒X供電:點火開關打到ON擋，點火開關D的30端子→點火開關D的X端子→車燈開關E1→中央配電盒B10端子→J59線圈→中央配電盒31→中央配電盒D22端子→車身搭鐵→蓄電池負極；此時卸荷繼電器（J59）工作，觸點閉合，中央配電盒30→J59觸點→中央配電盒X。
2 充電指示燈電路分析
汽車發動機運轉時，電源電路的工作狀態是靠充電指示燈來監測。點火開關處於ON擋時，儀表中的充電指示燈點亮；點火開關處於ST擋時，在起動發動機的瞬間，發電機還未能正常工作，儀表中的充電指示燈依然點亮；當發動機起動後，發電機工作，除了對負載供電，還對蓄電池進行充電，此時充電指示燈熄滅。當充電指示燈出現異常時，說明充電係統發生故障，應該及時診斷並排除。
充電指示燈電路與發電機的他勵電路一致，電流流向如下：
蓄電池A的正極→中央配電盒P6端子→中央配電盒30→中央配電盒P2端子→點火開關D的30端子→點火開關的15端子→J285和線束的插接器T26\/11端子→充電指示燈K2→J285和線束的插接器T26\/26端子→中央配電盒A16端子→中央配電盒D4端子→線束插接器T2\/1→交流發電機C的D+端子→內部電刷→交流發電機轉子繞組→電壓調節器C1→搭鐵→蓄電池負極。此時，電流流經充電指示燈，且構成回路，充電指示燈點亮。
當發電機正常工作以後，發電機B+端子輸出電壓到點火開關D的30端子，經由點火開關的15端子、插接器T26\/11端子，加到充電指示燈K2的下端；發電機D+端子產生的電壓，由中央配電盒的D4、A16、插接器T26\/26端子，加到充電指示燈K2的上端。此時，充電指示燈K2上下兩端的電位相等，指示燈熄滅。
3 充電電路分析
當發動機起動後，發電機正常發電，輸出電壓高於蓄電池電壓，除了對車輛電器設備供電，還對蓄電池進行補充充電。
充電電路分析如下：
交流發電機C的B+端子→起動機B的30端子→蓄電池A的正極；
交流發電機的外殼搭鐵→蓄電池的負極。
二、 豐田汽車電源電路分析
以豐田卡羅拉汽車電源電路為例，如圖238所示。圖中帶*號的數字說明如下：
*1——表示光感應儀表盤（optitron meter）；
*2——表示除光感應儀表盤之外的其他類型儀表盤（except optitron meter）；
*3——表示自動空調（automatic A\/C）；
*4——表示手動空調（manual A\/C）。
1 充電指示燈電路
點火開關(IG)→7.5A\/METER熔斷絲→組合儀表E46的33端子→充電指示燈Charge→組合儀表E46的39端子→發電機B4(L)端子→IC電壓調節器（控製三極管）→發電機外殼搭鐵。此電路控製充電指示燈的亮與滅。
2 電壓調節器供電電路
點火開關IG→10 A\/ECU-IG熔斷絲→發電機B2(IG+) 端子。
發電機總成 Generator assembly空調放大器總成 A\/C amplifier assembly
組合儀表總成 Combination meter assembly驅動器 LED driver
蜂鳴器 Buzzer充電指示燈 Charge
圖238豐田卡羅拉電源電路
Fig. 238Power circuit of Toyota Carola
3 蓄電池端電壓檢測電路
蓄電池正極→FL\/MAIN熔斷絲→7.5A\/ALT-S熔斷絲→發電機B1(S)端子。
4 充電電路
發電機A1(B)插接器是交流發電機的輸出端，發電機輸出端B→120 A的ALT熔斷絲→蓄電池正極；
發電機外殼搭鐵→蓄電池負極。
一、 充電電路電壓降檢測
電壓降測試法雖然可以應用於任何電路，但在汽車修理工作中，最常用的就是對充電電路和起動電路進行測量。實驗證明在所有電路中，電壓損失最大為充電電路電壓，在電路中如果電壓降過大，則視電路中存在異常，即有高電阻存在。此時，用電壓降測試法診斷故障，有著不可替代的作用。
比如，當蓄電池線束內部大部分銅絲已經斷脫，隻有幾根連接，此時用電阻擋測量該導線阻值時，阻值有可能在正常範圍，但這幾根纖細的導線將不能承受過大的電流。在起動發動機時斷股的導線對電流的阻力會使導線自身快速發熱，導致起動機運轉無力，導致發動機無法起動，也無法實現發電機對蓄電池的充電。在這種情況下，電阻檢測的方法就表現出了它的局限性，因為用萬用表的電阻擋測量導線的電阻，不會表現出阻值增加，看似沒有問題的測量結果會讓技術人員難以直接發現真實狀況，無法處理存在的故障隱患。如果利用電壓降測試法，在起動發動機時對不同部位進行電壓測試，則能準確快捷地找到線路中的故障。
1 發電機輸出端與蓄電池正極之間的電壓降測量
如圖239所示，將萬用表調至電壓擋，紅表筆連接發電機電壓輸出端，萬用表的黑表筆連接蓄電池的正極，確保表筆與測試點接觸良好，起動發動機記錄萬用表的讀數。如果測量值小於0.4 V，表示線路正常；若高於0.4 V，則需要進行分段測量，找到準確的故障部位。
2 發電機殼體與蓄電池負極之間的電壓降測量
如圖240所示，將萬用表調至電壓擋，紅表筆連接發電機殼體，萬用表的黑表筆連接蓄電池的負極，確保表筆與測試點接觸良好，起動發動機記錄萬用表的讀數。如果測量值小於0.2 V，表示線路正常。
圖239正極電壓降測量
Fig. 239Voltage drop test of insulated circuit圖240負極電壓降測量
Fig. 240Voltage drop test of ground circuit
二、 充電電路波形檢測
示波器可以測得工作元件的直流、交流等電信號在一段時間內隨時間變化的完整波形，可以觀測到其工作信號的波動性和故障發生時的細小輕微變化，便於維修人員了解其在一段時間內的工作狀態是否正常。
通過測量交流發電機的輸出電壓和電流，可以正確診斷充電電路故障，可以避免不必要地更換蓄電池、交流發電機和導線等。充電電路波形分析，可以檢測任何常見的充電係統中損壞的交流發電機、蓄電池、連線、連接件等。
如圖241所示，為充電電路電壓和電流的波形測試。測試方法：示波器通道一的測試線分別連接蓄電池正極（或發電機B+端子）和蓄電池負極；示波器通道二的大量程電流鉗夾在發電機對蓄電池的正極充電線路中（注意電流鉗的方向）；起動發動機並保持在怠速狀態；調節示波器顯示屏上的功能鍵，使測得的波形處於最佳觀測狀態；可以保持、存儲和打印測得的波形圖。測試的充電電壓和電流波形如圖242所示。
圖241充電電路輸出波形測試
Fig. 241Charging circuit performance test
圖242充電電路輸出波形
Fig. 242Charging circuit waveform
一、 選擇題
1 從汽車上拆下蓄電池時，首先應拆下電纜，將蓄電池安裝在汽車上時，應首先安裝電纜（）。
A 負極正極B 正極負極
C 正極正極D 負極負極
2 電壓調節器觸點控製的電流是發電機的（）。
A 勵磁電流B 定子電流
C 充電電流
3 汽車行駛時，充電指示燈由亮轉滅，說明 （）。
A 發電機處於他勵狀態B 發電機處於自勵狀態
C 充電係統有故障
二、 判斷題
1 蓄電池能吸收汽車電路中的瞬時過電壓，但不能保護電子元件不被破壞。（）
2 交流發電機在高速運轉時，突然失去負載對交流發電機及晶體調節器影響不大。（）
3 矽整流發電機從汽車上拆下，應先拆下蓄電池搭鐵線。（）
4 發電機正常運轉時，蓄電池供給點火係統、起動係統用電。（）
三、 思考題
1 簡述發電機就車檢測的方法。
2 蓄電池技術狀態檢測的項目有哪些？
3 拆畫任一車型的電源係統電路。
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起動係統檢修
要使發動機由靜止狀態過渡到工作狀態，必須先用外力轉動發動機的曲軸，使活塞作往複運動，氣缸內的可燃混合氣燃燒膨脹做功，推動活塞向下運動使曲軸旋轉。發動機才能自行運轉，工作循環才能自動進行。因此，曲軸在外力作用下開始轉動到發動機開始自動地怠速運轉的全過程，稱為發動機的起動。完成起動過程所需的裝置，稱為發動機的起動係統。
任務1起動機的結構與檢修
掌握起動機各組成部分的結構；
理解起動機的工作原理；
熟練使用工具、儀器對起動機進行檢修；
了解不同類型起動機的特點；
培養社會主義核心價值觀。
一、 起動機的作用
起動係統將儲存在蓄電池內的電能轉換為機械能，要實現這種轉換，必須使用起動機。起動機的功用是由直流電動機產生動力，經傳動機構帶動發動機曲軸轉動，從而實現發動機的起動。
起動係統包括以下部件：蓄電池、點火開關（起動開關）、起動機總成、起動繼電器等，如圖31所示。
圖31汽車起動係統
Fig. 31Starter system
二、 起動機的結構
起動機是由直流電動機產生動力，經傳動機構帶動發動機曲軸轉動，從而實現發動機的起動。直流電動機引入來自蓄電池的電流並且使起動機的驅動齒輪產生機械運動；傳動機構將驅動齒輪齧入飛輪齒圈，同時能夠在發動機起動後自動脫開；起動機電路的通斷則由電磁開關來控製。
汽車用起動機一般由串勵直流電動機、 傳動機構和操縱機構三個部分組成，如圖32所示。
圖32起動機結構圖
Fig. 32Component of the starter如圖33所示，起動機機殼的一端有4個檢查窗口，中部有一個與殼體絕緣的電流輸入接線柱，並在內部與勵磁繞組的一端相連。端蓋分前、後兩個，前端蓋由灰鑄鐵澆鑄而成，後端蓋由鋼板壓製而成。前後端蓋均壓裝有青銅石墨軸承套或鐵基含油軸承套，外圍有2個或4個組裝螺孔。電刷裝在後端蓋內，前端蓋上有撥叉座，蓋口有凸緣和安裝螺孔，還有擰緊中間軸承板的螺釘孔。圖33起動機分解圖