一、充电系统概述。 现代汽车为了满足发动机启动和车上用电器的用电需要在车上设置了蓄电池和发电机两个电源。 发电机是汽车充电系统的电源。在发动机正常运转时,发动机通过皮带驱动发电机产生电能,在满足车上用电器的用电需要外还向蓄电池充电,以恢复蓄电池因启动发动机而损失的电能,为下次启动发动机做好准备。 现代汽车上的充电系统主要由三相交流发电机、整流器、电压调节器和充电指示器等部分组成。相交流发电机在发动机驱动下产生电能,整流器把三相交流发电机产生的交流电转变成直流电供给蓄电池和车上用电器,电压调节器通过控制三相交流发电机励磁线圈电流的大小来控制发电机的输出电压,消除发动机转速的波动对发电机输出电压产生的影响。 现代汽车上普遍采用三相交流发电机、整流器、电压调节器三者为一整体的发电机。这样既简化了充电系统的电路,又减小了充电系统的体积,方便维修。因此,充电系统由两部分电路构成:①发电机内部电路即发电机整流和电压调节电路;②发电机外部电路即充电电路和充电指示器电路。 二、发电机的组成及工作原理。 汽车发电机由三相交流发电机、整流器、电压调节器三部分组成。 1.汽车三相交流发电机的组成。 (1)转子转子主要由转子铁芯、磁场绕组、爪极和集电环组成,如图4-1所示,其功用是产生磁场。 爪极有两块,每块上都有6个鸟嘴形磁极,两块爪极压装在转子轴上,爪极间的空腔内装有转子铁芯和磁场绕组。磁场绕组绕在铁芯上,铁芯压装在两块爪极之间的转子轴上。 集电环由彼此绝缘的两个铜环组成,压装在转子轴一端并与转子轴绝缘。磁场绕组的两端分别从内侧爪极上的两个小孔中引出,其中一端焊接在集电环的内侧铜环上,另一端则穿过内侧环上的小孔并焊接在外侧铜环上,两个铜环分别与发电机的两个电刷接触。当两个电刷与直流电源接通时,磁场绕组中便有电流流过,并产生轴向磁通,使一块爪极磁化为N极,另一块爪极磁化为S极,从而形成6对相互交错的磁极。
(2)定子：三相交流发电机上的定子一般由定子铁芯和定子绕组组成,用来产生感应电压。定子绕组有三角形接法和星形接法两种形式。两种形式的接法如图42所示。在星形接法中,三相绕组的公共接点称为中性点,一般用N表示。
2整流器。
在现代汽车交流发电机上,普遍采用整流器来把定子绕组产生的三相交流电转变成直流电输出，同时阻止蓄电池电流的倒流。
整流器由不同数目的二极管组成,这样整流器的功能也不相同。整流器一般由六个二极管组成三相桥式整流电路,电路连接如图43所示,这样的整流器称为6管整流器。
在有些交流发电机上,为了利用发动机定子线圈中性点的电压,提高发电机的输出功率,在原有6管整流器的基础上又增加了两个专门对中性点电压进行整流的二极管,组成8管整流器,连接电路如图4-4所示。两只二极管对中性点电压进行整流后,汇入发电机的输出端,这样就提高了发电机的输出功率。
在有些交流发电机上,为了提高发电机电压调节的精度,在原有6管整流器的基础上又增加了三个专门用来调节励磁线圈电流的二极管，组成了9管整流器,此电路连接方法可简单地指示发电机的发电情况,可节省一个充电指示灯继电器，连接电路如图4-5所示。
在有些交流发电机上,为了使发电机同时具有上述两种功能,这样整流器的二极管数目就达到了11个称为11管整流器,连接电路如图4-6所示。
3.电压调节器。
(1)电磁振动式电压调节器：由于电磁振动式电压调节器的性能较差,可靠性不高,汽车交流发电机已不再使用该种电压调节器。
(2)电子式电压调节器：电子式电压调节器又叫晶体管式电压调节器。在发电机转速发生变化时，稳压管感受发电机输出电压的变化通过控制晶体三极管的通断来调节励磁线圈通断电时间的比值来控制发电机磁场的大小,使发电机输出电压保持稳定。各种电子式电压调节器的工作原理基本相同,如图47所示。电阻R1和R2串联接在“+”与“-”之间组成分压电路。O点电压正比于发电机输出电压,在O点与放大器之间接有一稳压管DW,用来感受O点的电压。
在发电机输出电压低于规定值时,O点电压也较低,DW处于截止状态,放大器放大该信号使三极管导通,发电机向励磁线圈供电使发电机电压上升:当发电机电压上升到超过规定值时,O点电压升高使DW击穿,放大器放大该信号使三极管截止,切断励磁线圈电路使发电机输出电压下降;当电压下降到规定值时,又使三极管导通,如此反复,使发电机的输出电压稳定在一定的范围内。
由电子式电压调节器的结构和工作原理来看,电子式电压调节器有三个接线端子,即“+”(“B+”、“B”、火线、电枢)用来接点火开关:“-”(或“E”、接地、搭铁)用来接地:“F”(或磁场)用来接发电机的励磁线圈。
3)集成电路(lC)式电压调节器：集成电路(IC)式电压调节器工作原理与电子式电压调节器工作原理基本相同,只是IC式电压调节器把电子元件都集成到一块硅基片上。由于1C式电压调节器具有体积小、耐高温、调节精度高、寿命长等优点,现已在轿车上大量采用。
随着发动机电控技术的发展,在有些车型上已经取消了发电机电压调节器,利用发动机电控单元来监测发电机的输出电压并进行调节,使发电机控制更加完善。如马自达车型,其工作原理如图4-8所示。
要诀13：
汽车专用发动机,结构组成要牢记,三相交流发电机,主要作用发电哩,整流器需要提,交流变成直流的,发电电压数不齐,控制波动调节器。
三、充电系统工作状态指示电路。
为了让驾驶员随时地了解充电系统的工作状态,特别是发电机的工作状态。在充电系统中设置了指示电路。指示器有电压表、电流表和充电指示灯三种形式。现代汽车上普遍采用充电指示灯来指示充电系统的工作状态。
充电指示灯的控制方式主要有开关控制和充电指示灯两端电压差控制。
1开关控制。
充电指示灯由继电器、电控单元等控制元件进行控制,用继电器进行控制的其中一种方式的工作原理如图49所示。继电器电磁线圈与发电机中性点相连。在点火开关置于ON位但不启动发动机时，发电机静止,中性点电压为零,继电器触点闭合,蓄电池向充电指示灯供电点亮充电指示灯。充电指示灯的电路:蓄电池→点火开关→充电指示灯→继电器触点→接地。在启动发动机后,当发电机输出电压大于规定电压后,发电机中性点向继电器线圈供电,继电器线圈触点断开,熄灭充电指示灯。
对于由电控单元控制发电机输出电压的车型来说,电控单元通过监测发电机的工作状态来控制发电机充电指示灯的点亮与熄灭。
2.充电指示灯两端电压差控制。
对于采用充电指示灯两端电压差来控制充电指示灯的发电机来说,充电指示灯串联在发电机和蓄电池之间,其工作原理如图410所示。当点火开关置于ON位置但不启动发动机时,蓄电池向充电指示灯供电,点亮充电指示灯。充电指示灯电路:蓄电池→点火开关S→充电指示灯HL→电压调节器“+”→电压调节器“F"→发电机励磁线圈→接地。当发电机运转时,充电指示灯两端的电位相等,电压为0,充电指示灯熄灭。
四、充电系统识图示例。
北京现代汽车充电系统电路如图4-11所示。
1.励磁线圈电路。
蓄电池B+→点火开关→励磁电阻→发动机室接线盒“JM09”端子→发动机室接线盒连接器JC02的“C12”端子→发电机连接器C91上2号端子→励磁线圈→电压调节器Tr1→发电机接地。
2蓄电池充电电路。
发电机蓄电池B+→熔断器1120A→蓄电池→蓄电池接地→发电机接地。
3.发电机电压调节器电路。
(1)电压调节器电源电路：蓄电池正极→ECM熔断器10A→发动机室接线盒连接器JC02的C11端子→发电机连接器C91上1号端子→电压调节器。
(2)充电指示灯电路：蓄电池B+→点火开关→助手席接线盒熔断器18(10A)→连接器122端子10→连接器122端子9→仪表灯充电指示灯→连接器I/P-M的端子6→发动机室接线盒“JM09”端子→发动机室接线盒“C12”号端子→发电机连接器C91上2号端子→电压调节器→发电机接地。
五、电压调节器识图示例。
发电机主要由定子、转子和电压调节器组成,如图4-12所示。
电压调节器为集成电路(IC)式,电压调节器的作用是:在发动机较宽的转速范围内及输出电流变化很大的情况下,也能保证交流发电机的输出电流基本恒定。电压调节器与电刷组件制成整体并采用外装式,当电刷磨损或电压调节器损坏需要更换时,拧下总成的两个固定螺钉即可操作。
该发电机是一种自励式、12极同步发电机,如图4-12所示，三相绕组产生的三相交流电分为两种:一路作为励磁电流经过3个励磁二极管3到达D+接线柱2和电压调节器1,然后经过活动触点、集流环到磁场绕组,又通过集流环、滑动触点回到电压调节器1:另一路由三相全波速流桥中的6个正向功率二极管流入车内用电设备,然后经负向功率二极管返回。D+接线柱2接外电路的充电指示灯、点火开关,然后接蓄电池正极。发动机启动时,点火开关触点闭合,在磁场绕组中有了初励磁电流,同时充电指示灯亮(灯光检查)。在发动机进入怠速动转工况时,指示灯熄灭。汽车行驶过程中，若充电指示灯亮,表明发电机系统有了故障。
发电机的接线图,如图413所示。当点火开关接通时,电流经黑色导线从点火开关端子“15”进入仪表板14孔黑色T2插座。经过仪表板印刷线路板,来到R2和充电指示灯串接线与R1的并联电路，经过一只二极管再接到仪表板14孔位置的黑色插座,由蓝色导线与中央线路板上接点A16连接。中央线路板接点D4,经T1插座(位于蓄电池正极接线柱附近),用蓝色导线接到发电机接线柱D+柱。发电机输出接线柱B+,经由红色导线接到启动电动机接线柱“30”,在此再用黑色导线连接到蓄电池的正(+)极。
六、故障检修。
1.点火开关接通时,交流发电机的充电指示灯不亮。
(1)检查条件：①发电机V带的张力正常:②蓄电池电充足:③发电机的搭铁线接触良好。
(2)故障判断与排除：点火开关接通时,交流发电机的充电指示灯不亮故障的判断与排除,如图4-14所示。
2.转速增高时,交流发电机的充电指示灯不熄灭。
转速增高时,交流发电机的充电指示灯不熄灭故障判断与排除,如图4-15所示。
