汽车电器是汽车上的重要组成部分,其性能的好坏直接影响汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性及环保性能等指标。要确保汽车电器的性能完好,维修人员首先应掌握汽车电器的基础知识,主要包括如下:
1)汽车电器的组成。
2)汽车电器的特点。
(一)汽车电器主要组成部分
汽车电器设备按功用不同分为电源部分(蓄电池、发电机及调节器)、用电设备(起动系统、点火系统、照明与信号系统、仪表与报警系统、辅助电器、电子控制系统)和配电装置等,如图1-1所示。
1.电源系统
电源系统包括蓄电池和发电机。其中发电机为主电源,当发电机正常工作时,由发电机向全车用电设备供电,同时给蓄电池充电。发电机的输出电压是由调节器保持恒定的。
(1)蓄电池 蓄电池为可逆的直流电源。在汽车上使用最广泛的是起动用铅酸蓄电池,它与发电机并联,向用电设备供电。当发动机起动时,蓄电池向起动机和点火系统供电;当用电设备同时接入较多,发电机超载时,协助发电机供电;在发动机熄火状态下,蓄电池向电控单元(ECU)、音响等用电设备供电。因此,蓄电池在汽车上占有重要位置。正确使用和维护保养蓄电池,对延长蓄电池的使用寿命极为重要。
(2)发电机 发电机是汽车用电器的主要电源,它在正常工作时,对除起动机以外的所有用电设备供电,并向蓄电池充电,以补充蓄电池在使用中所消耗的电能。
图1-1 汽车电器的基本组成
1—蓄电池 2—起动机 3—电动座椅 4—安全气囊 5—组合仪表 6—电动车窗 7—电动后视镜 8—发电机 9—空调压缩机 10—前照灯
(3)调节器 目前汽车发电机均为交流发电机。由于交流发电机本身具有限制输出电流的能力,因此不再需要限流器。但它的电压是随转速变化而变化的,为了得到恒定的直流电压,必须装有电压调节器。
2.用电设备
(1)起动系统 汽车起动系统包括直流电动机、传动机构和控制装置,其作用是起动发动机。起动机主要由电动机、传动机构(或称啮合机构)和起动开关三部分组成。
(2)点火系统 点火系统包括点火开关、点火线圈和火花塞等,其作用是产生高压电火花,点燃汽油机发动机气缸内的混合气。
在现代汽油发动机中,气缸内燃料和空气的混合气大多采用高压电火花点火。电火花点火具有火花形成迅速,点火时间准确,调节容易以及点燃混合气可靠等优点。为了在气缸中产生高压电火花,必须采用专门的点火装置。
(3)照明系统 照明系统包括汽车内、外各种照明灯及其控制装置,主要有前照灯、雾灯、尾灯和顶灯等,用来保证夜间行车安全。
(4)信号系统 信号系统包括喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种行车信号标识灯等,用来保证车辆运行时的人车安全。
(5)仪表系统 仪表系统包括各种电器仪表,如电流表、充电指示灯或电压表、机油压力表、温度表、燃油表、车速及里程表和发动机转速表等,用来显示发动机和汽车行驶中相关装置的工作状况,帮助驾驶人随时掌握汽车主要部分的工作情况,及时发现可能出现的故障和安全隐患,以保证良好的行驶状态。
(6)安全舒适系统 随着汽车工业的发展和现代化技术在汽车方面的应用,现代汽车装用的辅助电器设备很多,主要包括汽车用音响设备、通信器材和汽车电视等服务性装置,以及与汽车本身使用性能有关的电器设备,如电动刮水器、电动车窗、电动座椅、空调装置、中控门锁及电动后视镜等。
(7)电子控制系统 为了提高汽车的动力性、经济性、安全性及达到排气净化的目的,汽车上配置了电控燃油喷射装置、电子点火装置、制动防抱死装置和自动变速器等电子控制系统。
3.配电装置
配电装置包括电路开关、保险装置、中央配电盒、继电器、线束、插接器及导线等。
(1)开关 汽车电路控制是通过各种开关接通或切断电源与用电设备之间的电路连接来实现的。
1)电源开关。在有的车辆上装有电源总开关,用于切断蓄电池与外电路的连接,以防止车辆停驶过程中蓄电池经外电路漏电。电源开关主要有闸刀式和电磁式两种。闸刀式电源开关直接由手动切断或接通电源,电磁式电源开关则由电磁力吸力控制触点的吸合或断开实现。
2)点火开关。点火开关是一个多档开关,需用相应的钥匙才能对其进行操纵。点火开关通常用于控制点火电路、仪表电路、发电机励磁电路、起动电路及一些辅助电器电路等。
3)灯光开关。灯光开关通常是两档式开关,按操纵的形式分为推拉式和旋转式两种。灯光开关Ⅰ档接通示廓灯、尾灯和仪表照明灯等,Ⅱ档接通前照灯、尾灯和仪表照明灯等。
4)组合开关。组合开关由两种及两种以上的开关(如转向灯开关、警告灯开关、灯光开关、前照灯变光开关、刮水器开关和洗涤开关等)集装在一起,可使操纵更加方便。
(2)配电装置
配电装置是多功能电子控制器件,是整车电器、电子线路的控制枢纽。配电装置能实现集中供电,减少接线回路,简化线束,减少插接件,节省空间,减轻整车质量等,不同车型配电装置数量及布置形式也不同。
目前很多汽车采用多配电器形式,例如大众新宝来汽车配电装置有熔丝架AS、BS、CS及继电器盒。装备CFBA、CLSA、CENA、BWH等发动机的汽车上,在蓄电池上面设有熔丝架SA和SB,在仪表板左侧设有熔丝架SC,继电器架在仪表左下方,如图1-2所示(图中各熔丝及继电器功能不同车型有所不同,维修时参照对应车型维修手册)。
将全车的熔断器、断路器、继电器集中为一体,称为中央配电盒(也称中央线路板)。例如桑塔纳轿车的配电装置只有一个中央配电盒,如图1-3所示,反面上标有线束和导线插接位置的代号及接点的数字号,主要线束的插接件代号有A、B、C、D、E、G、H、L、K、M、N、P、R,其中P插座为电源插座,R、K、M均为空位插座。
(3)保险装置
汽车电路中都设有保护装置,当线路因负荷超载、短路故障而电流过大时,保护装置自动断开电源电路,以防止线路或用电设备烧坏。
1)熔断器。熔断器的保护元件是熔丝,串联在其所保护的电路中。当通过熔丝的电流超过其规定值时,熔丝发热熔断,从而保护了用电设备不被烧坏。
熔断器的熔丝固定在可插式塑料片上或封装在玻璃管中。通常熔断器都有编号,且按编号排列,有的还在熔断器上涂以不同的颜色,以便检修时识别。
图1-2 大众新宝来汽车配电装置
图1-3 桑塔纳轿车的中央配电盒
A—用于连接仪表板线束 B—用于连接仪表板线束 C—用于连接发动机室左边线束 D—用于连接发动机室右边线束 E—用于连接车辆后部线束 G、N—用于连接单个插头 H—用于连接空调器系统线束 K、M、R—空位 L—用于连接喇叭/双音喇叭线束 P—用于连接电源
2)易熔线。易熔线比熔丝粗一些,所保护电路的工作电流往往较大,通常连接在电源电路和通过电流较大的电路上,如图1-4所示。
3)断路器。断路器起保护作用的主要元件是双金属片和触点,有自恢复式和按压恢复式两种。自恢复式断路器如图1-5所示,当被保护电路中的电流超过规定值时,双金属片受热弯曲而使触点张开切断电路。电路断电后,双金属片因无电流通过而逐渐冷却伸直,触点又重新闭合,接通电路。如果电路电流过大的原因未及时排除,自恢复式断路器就会使电路时而接通,时而切断,以限制通过电路的电流,起到了电路过载保护的作用。
图1-4 易熔线
按压恢复式断路器如图1-6所示,当被保护电路中的电流超过规定值时,双金属片受热向上弯曲,使双金属片两端的触点张开而切断电路。向上弯曲的双金属片冷却后不能自行恢复原形,若要重新接通电路,必须按下按钮才能使双金属片复位。
这种断路器的限定电流是可调的,当需要调整时,松开紧固螺母,旋动调整螺钉,改变双金属片的挠度即可。
(4)继电器 继电器的基本组成件是电磁线圈和带复位弹簧的触点,其工作方式是利用通电线圈产生的电磁力来改变触点的原始状态。类型有常开式、常闭式和枢纽式等,如图1-7所示。车用继电器主要起保护作用和自动控制作用。
图1-5 自恢复式断路器
1—固定触点 2—动触点 3—双金属片 4—接线柱 5—壳体
1)常开式继电器。当不工作时,继电器触点是断开的,只有在其线圈通电时才闭合,如图1-7a所示。
2)常闭式继电器。当不工作时,继电器触点是闭合的,只有在其线圈通电时才断开,如图1-7b所示。
3)枢纽式继电器。继电器的两个触点相互切换,由线圈通电状态决定,如图1-7c所示。
(5)导线 汽车电器设备的连接导线,是电器电路的基础元件,均采用多股铜线。
图1-6 按压恢复式断路器
1、9—接线柱 2、7—触点 3—双金属片 4—外壳 5—按钮 6—弹簧 8—锁紧螺母
1)导线截面面积。导线的截面面积根据所接用电设备的电流值确定。为保证导线有足够的机械强度,规定截面面积不能小于0.5mm 2 。电器电路导线的标称截面面积推荐值见表1-1。
图1-7 继电器
表1-1 电器电路导线的标称截面面积推荐值
2)导线的颜色。为了便于识别和维修,线束中的低压电线都采用了不同颜色。低压电线的各种颜色均用字母表示,其颜色和代号规定见表1-2。
表1-2 低压电线的颜色和代号规定
(6)线束 线束由同路的导线包扎而成,可使电路不凌乱,便于安装,而且起到了保护导线的作用,如图1-8所示。
(7)插接器 插接器和电线焊片是电路与各电器设备之间、电路与电路之间的连接部件。现代车辆由于采用了线间插接器,使线束设计的自由度增加,其线束的数量也可较多,给安装、检修和更换带来了方便。车辆常见插接器种类如图1-9所示。
插接器由插头和插座两部分组成,车辆上不同位置所用插接器的插脚(端子)数目、几何尺寸和形状各不相同。为保证连接可靠,插接器设有锁止装置,大多数插接器具有良好的密封性,以防止油污、水及灰尘等进入而使插脚锈蚀。在车辆电路图上插接器有特定的图形符号表示。常见汽车插接器插脚形状如图1-10所示。
图1-8 汽车线束
图1-9 车辆常见插接器种类
(二)汽车电器的特点
(1)低压 汽车电器设备的额定电压常用有12V和24V两种。汽油车多采用12V电源电压,而柴油车多采用24V电源电压。
(2)直流 从蓄电池到用电器都采用直流电。
(3)单线制 从电源到用电设备使用一根导线连接,而另一根导线用汽车车体或发动机机体的金属部分代替,这种连接方式称为单线制。单线制可节省导线,使电路简化、清晰,便于安装与检修,因此现代汽车电器设备广泛采用单线制。
图1-10 常见汽车插接器插脚形状
1—插座 2—插头 3—片状插脚 4—柱状插脚
(4)负极搭铁 将蓄电池的负极与车架相连,称为“负极搭铁”。目前汽车电器设备都采用“负极搭铁”。
(5)并联连接 各用电设备均采用并联。蓄电池与发电机之间以及所有用电设备之间,都是正极接正极,负极接负极,并联连接。采用并联连接的优点是,当某一支路用电设备损坏时,并不影响其他支路用电设备的正常工作。
(6)线路有颜色和编号特征 为了便于区别各线路和连接,汽车所有低压导线必须选用不同颜色的单色或双色线,并在每根导线上进行编号。编号由各生产厂家统一编定。
(7)电路设有保险装置 为了防止电路、电器短路而烧坏线束,电路中一般设有保险装置,如熔断器、易熔线等。
1.实训准备
1)准备好试验用发动机、示教板及各个电器总成或零件等。
2)掌握本次实训课所用仪器及设备的使用方法。
3)强调实训中的安全注意事项。
2.实训流程
1)熟悉汽车电器主要组成件或总成名称、安装位置及作用。
2)熟悉汽车电器的特点。
3.实训记录
完成实训记录单,见实训任务单1.1。