一、汽车电路的组成
常见的汽车电路主要由电源、启动、点火、照明、信号、仪表与显示、电子控制及辅助设备等系统组成,如图1所示。
电源系统:主要由发电机、调节器、蓄电池以及充电指示灯等组成,是汽车用电设备的电源。
启动系统:主要由启动机、启动继电器、启动开关、启动保护装置及启动预热装置(柴油车)组成,如图2所示,其主要任务是启动发动机。
点火系统:主要由分电器点火线圈、火花塞和高压线组成,如图3所示,其作用是产生电火花,点燃气缸内的可燃混合气。
照明与信号系统:主要由照明装置、信号装置、声响报瞥装置组成,如喇叭、制动灯转向灯、倒车灯等,其作用是保证各种条件下的人车安全。
仪表与显示系统:主要有燃油表机油压力表、水温表、车速表等,如图4所示,其主要作用是监测发动机的工作状况或车辆的运行状况。
辅助设备系统: 一般包括风窗刮水及清洗装置、风窗除霜装置空调音响、中控锁、电动窗、电动后视镜等,其主要功能是提高车辆的安全性、舒适性和使用方便性。辅助电器因车型的不同,配置也不一样。
另外,如今许多汽车还安装有电子控制系统,主要由相关传感器、电控单元及执行器等组成,如电子控制燃油喷射系统(该类汽车常在发动机舱内进气管道上标有“EFI"字样)、电控自动变速器(AT-Automatic Transmission/ Transaxle )、电动转向系统(EPS - ElectronicPower Steering)、制动防抱死系统(ABS-Anti -lock Brake System)等。
二、汽车电路的特点
1.单线制
所谓单线制,就是利用汽车发动机和底盘、车身等金属机件作为各种用电设备的共用连线(俗称搭铁),而用电设备到电源只需另设一根导线。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发,经导线流人用电设备后,通过金属车架流回电源负极而形成回路。
采用单线制不仅可以节省材料(铜导线),使电路简化,而且便于:安装和检修,降低故障率。但在一些不能形成可靠的电气回路或需要精确电子信号的回路中,则采用双线。
2.负极搭铁
所谓搭铁,就是采用单线制时,将蓄电池的一一个电极用导线连接到发动机或底盘等金属车体上。若蓄电池的负极连接到金属车体上,称为负极搭铁;反之,若蓄电池的正极连接到金属车体上,称为正极搭铁。我国标准中规定汽车电器必须采用负极搭铁。目前世界各国生产的汽车也大多采用负极搭铁方式。
3.两个电源
所谓两个电源,就是指蓄电池和发电机两个供电电源。蓄电池是辅助电源,在汽车未运转时向有关用电设备供电;发电机是主电源,当发动机运转到一定转速后,发电机转速达到规定的发电转速,开始向有关用电设备供电,同时对蓄电池充电。两者互补,可以有效地使用电设备在不同的情况下都能正常地工作,同时延长蓄电池的供电时间。
4.用电设备并联
所谓用电设备并联,就是指汽车上的各种用电设备都采用并联方式与电源连接,每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制,互不产生干扰。
5.低压直流供电
汽车电气设备采用低压直流供电,柴油车大多采用24V直流供电,汽油车大都采用12V直流电压供电。
6.装有保护装置
为了防止电路或元件因搭铁或短路而烧坏电线束和用电设备,各种类型的汽车上均安装有保险装置。这些保险装置有的串接在元器件(或零部件)回路中,也有的串接在支路中。
7.大电流开关通常加中间继电器
汽车中大电流的用电器(如启动机、电喇叭等)工作时的电流很大(例如通过启动机的电流一般约100~200A),如果直接用开关控制它们的工作状态,往往会使控制开关早期损坏。因此,控制大电流用电设备的开关常采用加中间继电器的方法,即采用控制继电器线圈的小电流,由继电器闭合后的触点为用电设备提供大电流。
提示:1.在汽车电路中,电源电压是波动的,在8V~14.5V之间变化。2.由于汽车电路中含有许多电感性负载,如喇叭、电磁离合器及各种电动机,所以检修时应避免其产生较高的自感电压,以防止电子组件的损坏和电子控制器的误动作,例如:不能在发动机工作时,拆除电瓶线或发电机电枢线。
三、汽车电路的常用连接装置
汽车电气系统主要由电源用电设备和中间装置组成,如图5所示。任何电气设备和电控装置要想获得电源供应,中间装置的连接必不可少。汽车电路常见的连接装置有电线或线束、开关装置、保险装置、继电器、连接端子和连接器等,并且这些中间装置的选用和装配直接影响到用电设备的运行状况,下面分别进行介绍。
1.电线或线束
电线分为低压线、高压线和屏蔽线,如图6所示。电线的选用是根据电线的绝缘程度、通过的电流和需要的机械强度确定的。
(1)电线的选用
长时间工作的电器设备可选用实际载流量60%的导线;短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%~100%之间的导线。
汽车电路属于低压供电,工作电流大,若导线上的电压损失过大将影响电气设备的正常工作,因此在选用导线时,要保证12V供电系统的电压损失不超过0.5V,24V供电系统的不超过1.0V,并且导线的实际工作电流不允许大于导线的允许载流量,同时还要考虑导线的机械强度。规定低压线的最小截面积不少于0.5 mm²。12V供电系统的主要电路导线截面积推荐值见表1。
(2)导线的颜色
为便于安装和检修,汽车采用双色导线,主色为基础色(面积最大的颜色),辅色为环布导线的条色带或螺旋色带,且标注时主色在前,辅色在后。以双色为基础选用时,各用电系统的电源线为单色,其余为双色。国产汽车双色线的主色的代号与用途见表2。
为使全车线路规整,安装方便及保护导线的绝缘,汽车上的全车线路除高压线、蓄电池电缆和启动机电缆外,一般将同区域的不同规格的导线用棉纱或薄聚氯乙烯带缠绕包扎成束,称为线束,如图7所示。
2.开关装置
汽车上所有用电设备的接通和停止都必须经过开关控制。对开关的要求是坚固耐用、安全可靠、操作方便、性能稳定。
(1)点火开关
点火开关是汽车电路中最重要的开关,是各条电路分支的控制枢纽,是多挡多接线柱开关,其主要功能是:锁住转向盘转轴( Lock) ,接通点火仪表指示等(ON或IG),启动(ST或Start)挡,附件挡(Acc主要是收放机专用)。如果用于柴油车,则增加预热挡(HEAT)。由于启动和预热挡的工作电流很大,因此开关不易接通过久,所以在操作这两挡时,必须用手克服弹簧力扳住钥匙,一松手就弹回点火挡,不能自行定位,其他挡均可自行定位。点火开关的结构及表示方法如图8所示。
(2)组合开关
多功能组合开关将,照明(前照灯、变光)开关、信号(转向、危险警告超车)开关、刮水器/清洗器开关等组合为一-体,安装在便于驾驶员操纵的转向柱上,如图9所示。
3.保险装置
当电路中流过超过规定的过大电流时,汽车电路保险装置能够切断电路,从而防止烧坏电路连接导线和用电设备,并把故障限制在最小范围内。汽车上的保险装置主要有:易熔线、熔断器和断路器,电路符号如图10所示。
(1)易熔线
易熔线是截面积小于被保护电路导线的可长时间通过额定电流的铜线或铝合金导线,长度一般为5cm~20cm,通常安装在电路的起始端(蓄电池正极附近),如图11所示。当线路中有超过额定电流数倍的电流时,易熔线首先熔断(熔断过程较长),用于保护重要电路,部分小汽车设有五条易熔线,分别保护充电电路、预热加热器、雾灯、灯光及辅助电路。
易熔线的外套要耐热、绝缘性能良好(如玻璃丝),且不能捆绑在线束内部。
提示:当易熔线熔断时,一定是主电路和大电流电路发生故障,必须先找出短路的原因,排除故障。另外,不能随意更换比规定容量大的易熔线或者用粗导线代替,并且易熔线的四周不能用聚四氟乙烯塑料带包扎。
(2)熔断器(保险)
熔断器按结构可分为玻璃管式、瓷芯式、片式、金属丝式和平板式,如图12所示。熔断器的选用原则是保险装置标称值约为电路的电流值的1.25倍,如某电路设计的最大电流为12A,则应选用15A的熔断器。
片装熔断器具有稳定、安全、耐用的特点,常用外壳颜色来标记额定电流的大小,具体对应值见表3。
提示:熔断器损坏的原因除线路短路外,还有自身因素,也有受热及维护不当的因素。接触不良和线路短路是熔断器烧毁的主要原因。
(3)断路器
断路器是一种防止电路中电流超过额定值的机械保护装置,如图13所示,一般为双金属片式,按复位方式可分为手按复位式和自动复位式两种。它是利用两种不同金属(双金属)的热效应断开电路。当流过断路器的电流过大时,双金属带弯曲,触点开路,切断电流通路。当电路断路器冷却时,触点自动(或手动)闭合,电路导通。
4.继电器
继电器可以实现自动接通或切断一对或多对触点,具有用小电流控制大电流的特点,可以减小控制开关的电流负荷,保护电路中的控制开关。如进气预热继电器空调继电器、喇叭继电器、雾灯继电器、中间继电器风窗刮水器/清洗器继电器、危险报警与转向闪光继电器等。继电器的每个插脚都有标号,如图14所示,安装时与中央接线盒正面板的继电器插座的插孔标号相对应。
继电器的内部结构如图15所示,常用电路符号如图16所示。按用途分类可分为功能型和控制型继电器两种,像闪光继电器、刮水继电器等就属于功能型继电器,而普通的单纯起电路通断与转换的继电器都属于控制型继电器。按触点状态可分为常开型、常闭型和混合型三种。按控制方式可分为电流型和电压型两类,电流型控制继电器是按-定电流值而动作的继电器;它和其他元件组成实用电路,如汽车上的闪光继电器,电流越大,闪光频率越高;电压型继电器是按一-定电压值动作的继电器,即当被控制的电路电压大于或小于一定值时继电器就接通或断开被控制的电路,如灯光继电器、喇叭继电器等。电压继电器主要用来控制大电流消耗电路,这种继电器的线圈控制电压-般要大于7V才能工作,而低于5V就停止工作。
提示:要想在原车上安装额外的电子附件,如果简单地接入到巳有的电路中,可能会使保险装置或配线过载,这时可外加继电器有效地解决这一问题,如图17所示,从而实现电路的扩展。
5.连接器
连接器又叫插接器,在汽车上大量采用。插接器由阴阳两部分组成,分别称为插座和插头,如图18所示。为防止在汽车行驶过程中脱开,均采用闭锁装置。另外,连接器有不同的规格、型号、外形和颜色,应注意区分。
四、如何阅读电路图
汽车全车电路图较为复杂,在夯析某系统电路故障时,首先应看全车电路图,对全车电路大致了解后,根据各个系统的工作原理分析电路系统的故障,这样才能准确及时地将故障排除。
1.回路原则
对于全车电路来说,只有电源、总熔断器是各个电气系统公用的,任何-个电路系统都是一个完整的电气系统。它包括电源、开关、熔断器用电设备、导线等,并从电源正极->熔断器->开关用电设备->搭铁电源负极。
2.注意相线与搭铁线
同一电路中,可能有多条相线,但有的相线与蓄电池正极直接相.连;而有的相线由点火开关控制,只有点火开关接通后,该相线才有“电”;还有的相线由继电器等控制。在电路图中有很多搭铁线,但搭铁部位不同。
提示:在汽车电路中,“F”表示保护器类,"FU"表示熔断器,“FV"表示限压保护器件,“ST”表示启动,"DC”表示直流,“AC”表示交流,“MS"表示同步电动机,“ON"表示接通,“N”表示中性线,“E”表示搭铁,“PE”表示保护搭铁。
3.注意用电设备的开关和继电器的状态
多数开关控制相线,而有些开关则控制搭铁线。由于在汽车电路中开关较多,且种类多样,为便于识读电路,特列出常用开关的电路符号,见表4。另外,有些继电器和开关的触点是常开的,而有些继电器和开关的触点是常闭的,这在识图时要注意区分。
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