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汽车电器胡立新2015年3月 目录 一 汽车电器设备二 汽车电源系三 起动系四 点火系五 照明信号 仪表及警报系统六 辅助电气设备七 全车电路八 CAN总线技术 一 汽车电器设备 1 汽车电器设备的组成和特点2 用电设备的组成及功能 1 汽车电器设备的组成和特点 1 1 汽车电器设备的组成 汽车电器设备可以归纳为电源系统 用电设备 中间装置三大部分组成 如图所示是广州本田雅阁轿车点烟器系统电路 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 常见的连接装置有汽车线束 开关装置 保险装置 继电器 连接端子和连接器等等 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 1 2 汽车电器设备的特点 1 2 1 低压 汽车电气系统的标称电压有12V 24V 两种 汽油发动机汽车普遍采用12V 柴油发动机普遍采用24V 12V 24V电气系统的额定电压分别为14V和28V 采用低压电气系统的主要优点是安全 1 2 2 直流 汽车采用直流电气系统的原因是发动机靠电力起动机启动 起动机采用直流电动机由蓄电池供电 而蓄电池必须使用直流电充电 所以汽车电气系统为直流电系 1 2 3 单线并联 单线制是指从电源到用电设备只用一根导线连接 并用汽车发动机 底盘等金属机体作为另一根公用导线 由于单线制节省导线 安装方便 且用电器总成件不需与车体绝缘 因此现代汽车普遍采用单线制 但是在特殊条件下 为了保证电气系统 特别是电子控制系统 的工作可靠性 也需采用双线制 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 并联在蓄电池两端 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 1 2 4 负极搭铁 在单线制中 将电器产品的壳体与车体连接作为电路导电体的方法称为 搭铁 将蓄电池的负极连接到金属车体上 称为负极搭铁 反之 将蓄电池的正极连接到金属车体上 称为正极搭铁 我国标准 GB2261 71 中规定 为了减少蓄电池电缆的铜端子在车架车身连接处的电化学腐蚀 提高搭铁可靠性 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 2 用电设备的组成及功能 2 用电设备 负载 消耗电能元件 的组成及功能 2 1 起动系统 包括直流电动机 起动继电器 控制装置 其作用是用于起动发动机 汽车用电设备由起动系统 点火系统 照明与信号系统 仪表及警报系统 辅助电器设备等组成 电力起动系统的组成 2 2 点火系统 汽油发动机点火系的作用是将汽车的低压电变为高压电 并适时送到点火缸火花塞 击穿火花塞间隙 点燃混合气 使发动机做功 按控制方式的不同 汽车点火系统可分为传统点火系统 电子点火系统和微机控制点火系统三种 1 传统点火系 2 普通电子点火系 3 微机控制点火系 已淘汰 正在淘汰 正在广泛应用 2 3 照明与信号系统 照明信号系统包括包括车内外各种照明灯 用以提供夜间或雾天安全行车必须的灯光照明 其中 前照灯是最重要的照明装置 信号系统包括各种信号灯 闪光器 电喇叭与蜂鸣器等 主要提供安全行车必须的警告信号 全封闭式前照灯1 配光镜 2 灯丝 3 插片 4 反射镜 常见闪光器类型 盆形电喇叭1 磁化线圈 2 活动铁心 3 膜片 4 共鸣片 5 振动片 6 外壳 7 铁心 8 螺母 9 按钮 2 4 仪表及警报系统 信息显示系统 为了便于驾驶人员随时了解汽车特别是发动机的各种工作参数是否正常 以便及时采取措施 防止发生人身和机械事故 汽车上设置各种仪表及警报系统 信息显示系统包括监测发动机和整车状态的各种监测仪表 如电流表 电压表 油压表 温度表 燃油表 车速里程表 发动机转速表等 警报系统包括防盗警报装置 警告警报装置以及各种警报灯 如蓄电池充放电指示灯 紧急情况警报灯 油压过低警报灯 气压过低警报灯 冷却液温度过高警报灯以及各种电子控制系统故障警报灯等 长安CX20组合仪表1 水温报警指示 2 车速里程表 3 左右转向及紧急指示报警灯 4 发动机转速表 5 燃油表 6 小计里程 累计里程 平均油耗 档位显示 7 指示灯 8 切换按钮 2 5 辅助电器设备 为给驾驶员和成员提供良好的工作条件和舒适的工作环境 汽车上装有辅助电器系统 如 汽车空调系统 风窗玻璃刮水与洗涤系统 中控门锁与防盗系统 安全气囊系统 门窗玻璃升降系统等 随着汽车技术的发展 辅助电气系统的电器部件将日益增多 主要向娱乐 舒适 方便和安全保障的需求发展 2 5 1 风窗玻璃刮水系统的功能是 刮除挡风玻璃上的雨水 积雪 尘土和污物 为驾驶人员提供良好的视野 确保行车安全 1 5 刮片架 2 4 6 摆杆 3 7 8 连杆 9 蜗轮 10 蜗杆 11 永磁式电动机 12 支架 二 汽车电源系 1 交流发电机的工作特性2 电压调节器基本类型及工作原理3 蓄电池的充电方法及连接方法 1 交流发电机的工作特性 发电机是汽车的主要电源 其功用是在发动机正常运转时 怠速以上 向所有用电设备 起动机除外 供电 同时向蓄电池充电 汽车用发电机可分为直流发电机和交流发电机 由于交流发电机在许多方面优于直流发电机 直流发电机已被淘汰 目前所有汽车均采用交流发电机 1 在发电机内部有一个由发动机带动转子 旋转磁场 2 磁场外有一个定子绕组 绕组有3组线圈 3相绕组 3相绕组彼此相隔120度3 当转子旋转时 旋转的磁场使固定的电枢绕组切割磁力线 或者说使电枢绕组中通过的磁通量发生变化 而产生电动势 交流发电原理 普通交流发电机的组件图1 后端盖 2 电刷架 3 电刷 4 电刷弹簧压盖 5 硅二极管 6 散热板 7 转子 8 定子总成 9 前端盖 10 风扇 11 皮带轮 普通交流发电机的构造特点 1 后端盖 2 滑环 3 电刷 4 电刷弹簧 5 电刷架 6 磁场绕组 7 定子绕组 8 定子铁心 9 前端盖 10 风扇 11 皮带轮 1 1 交流发电机的工作特性 交流发电机的工作特性包括输出特性 空载特性和外特性 其中输出特性最为总要 交流发电机的工作特点是转速变化范围大 对于一般汽油发动机来说 其转速变化约为1 8 柴油机约为1 5 因此分析汽车用交流发电机的特性必须以转速的变化为基础 空载转速与额定转速是测试交流发电机性能的重要依据 1 1 1 输出特性 也称负载特性或输出电流特性 是指发电机电压维持在试验电压Ut时 发电机保持输出电压一定时 发电机的输出电流I与转速m之间的关系 即U 常数Ut时 I f n 的函数关系 因此又称为电流 转速特性 一般对标称电压为12V的硅整流发电机 其输出电压恒定在14V 对标称电压为24V的发电机 其输出电压恒定在28V 由输出特性可看出发电机在不同转速下输出功率的请况 它表明 1 发电机只需在较低的空载转速n1时 就能达到额定输出电压值 因此其具有低速充电性能好的优点 空载转速值是选定传动比的主要依据 2 发电机转速升至满载转速n2时 即可输出额定功率的电能 因此其具有发电性能优良的特点 3 当转速升到某一定值以后 输出电流就不再随转速的升高和负荷的增多而继续增大 因此其具有自身控制输出电流的功能 不再需要限流器 由此可见 交流发电机自身具有限制输出电流防止过载的能力 又称为自我保护能力交流发电机的最大输出电流约为额定电流的1 5倍 交流发电机的输出特性 1 1 2 空载特性 空载特性是指无负荷时 空载运行 发电机端电压与转速的变化规律 根据试验结果 可以绘出一条I 0时 U f n 的空载特性曲线 1 1 3 外特性 外特性是指转速一定时 发电机的端电压与输出电流的关系 即n 常数时 U f I 的曲线 外特性曲线可看出 随着负载即输出电流的增加 发电机的端电压会很快下降 且转速越高 下降的斜率越大 转速对端电压的影响较大 当发电机在高转速下运转时 如果突然失去负载 则端电压会急剧升高 这时发电机中的二极管以及调节器中的电子元器件将有被击穿的危险 1 1 4 结论 发电机电压 输出 一定时 发电机电流存在最大值 无论转速多高 即发电机功率存在最大值 限制发电机输出功率 只要限制发电机输出电压即可 限制输出电压后 发电机转速增加 不会出现由于电流过高 烧坏发电机的情况 如果发电机电压过高通常损坏用电设备 2 电压调节器基本类型及工作原理 2 1 电压调节器的基本类型 由于交流发电机的转子是由发动机通过皮带驱动旋转的 且发动机和交流发电机的速比为1 7 3 因此交流发电机转子的转速变化范围非常大 这样将引起发电机的输出电压发生较大变化 无法满足汽车用电设备的工作要求 为了满足用电设备恒定电压的要求 交流发电机必须配用电压调节器 使其输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定 交流发电机调节器是把交流发电机的输出电压控制在规定范围内的装置 又称为电压调节器 简称调节器 汽车采用的调节器有触点式和电子式两大类 由于触点式调节器存在体积大 结构复杂 触点振动频率低 触点易烧蚀及故障率高等缺点 不适应现代汽车对电源系统的要求已被淘汰 现在普遍采用的是电子式调节器 2 1 1 电子式调节器分类 1 按结构分类 可分为晶体管式调节器和集成电路式调节器 IC调节器 晶体管式调节器是指由分立电子元件焊接于印刷电路板而制成的调节器 集成电路式调节器是指用若干电子元件集成在基片上 具有发电机电压调节全部或部分功能的芯片所构成的调节器 目前大多数汽车都采用了集成电路式调节器 与分立元件的晶体管式调节器相比 集成电路式调节器具有体积小 结构紧凑 电压调节精度高 故障率低等特点 集成电路式调节器多装于发电机的内部 这种发电机也被称为整体式发电机 2 按搭铁形式分类 可分为内搭铁型和外搭铁型调节器 内搭铁型调节器是指与内搭铁型交流发电机配套使用的调节器 其特点是第二级开关电路中的晶体管VT2串联在调节器的电源端子 与励磁绕组端子F之间 外搭铁型调节器是指与外搭铁型交流发电机配套使用的调节器 其特点是第二级开关电路中的晶体管VT2串联在调节器的磁场绕组端子F与搭铁端子 之间 内搭铁型调节器只能配用内搭铁型发电机 外搭铁型调节器只能配用外搭铁型发电机 两者不能互换 内搭铁型发电机 有一只电刷 负电刷 和壳体直接搭铁 外搭铁型发电机 两只负电刷与壳体绝缘 2 1 电压调节器的工作原理 交流发电机输出电压U与其感应电动势成正比关系 而感应电动势E 与发电机转速n和每极磁通 成正比即 U E Ce n当发电机转速变化时 如果要使发电机电压恒定 就必须改变磁极磁通 因为磁极磁通的多少取决于磁场电流的大小 所以发电机转速变化时 只要自动调节磁场电流 就能使发电机电压保存恒定 交流发电机调节器的工作原理是 当交流发电机的转速升高时 调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通 使发电机的输出电压UB保持不变 触点式电压调节器工作原理是通过触点开闭 接通和断开磁场电路 来改变磁场电流If大小 集成电路调节器的工作原理和晶体管调节器的工作原理完全一样 都通过稳压管感应发电机的输出电压信号 利用大功率三极管的导通和截止 开关特性 接通和断开磁场电路 来改变磁场电流If大小 使发电机的输出电压保持恒定 当VD1 14 5V时 VD1截止 使VT6截止 VT7 VT8导通 这时VT8供给励磁电流 他励 当B VD1 14 5V时 VD1截止 仍由VT8供给励磁电流 但变为自励 当VD1 14 5V时 VD1反向击穿导通 使VT6导通 VT7 VT8截止 断开了励磁电路 发电机端电压迅速下降 3 蓄电池的充电方法及连接方法 3 1 蓄电池的充电方法及连接方法 蓄电池的充电有恒流充电 恒压充电和快速脉冲充电等方法 3 1 1 恒流充电在充电过程中 保持充电电压恒定的充电方式称为恒流充电 采用恒流充电法可同时对多组蓄电池进行充电 各蓄电池之间采用串联连接 恒流充电的特性曲线一般分为两个阶段 第一阶段以规定的充电电流进行充电 但单格的电压升至2 4V 应将充电电流减为1 2转入第二阶段充电 直到电解液的相对密度达到规定值且2h 3h不变 并有气泡冒出为止 恒流充电的优点为 充电电流可任意选择 有益于延长蓄电池寿命 因此即适用于蓄电池初充电 又使用补充充电和去硫化充电 恒流充电的缺点是充电时间长 且需要经常调整充电电流 这种充电方法被广泛运用在充电间里对蓄电池充电 恒流充电时蓄电池的连接 3 1 2 恒压充电 在充电过程中 充电电压恒定不变的充电称为恒压充电 发电机在汽车上由发电机对其充电就属于恒压充电 其充电电压由充电系统的电压调节器控制 采用恒压充电法也可以同时对多个蓄电池进行充电 但要求每组蓄电池端电压相同 各蓄电池组之间采用并联连接 随着蓄电池的电动势量的增加 充电电流会减小 当电动势上升至充电电压时 充电电压与电动势之差为零 充电电流亦减小到零 充电将自动停止 采用恒压充电法 充电电压一般按每格2 4V选择 如电池组的额定端电压为12V 充电电压应选为14V 过大的充电电压会使蓄电池温度过高 造成活性物质脱落 恒压充电的优点为 在充电初期 充电速度快 充电4h 5h 蓄电池的容量即可恢复90 以上 因此充电时间短 同时充电电流IC会随着电动势E的上升 而逐渐减小到零 使充电自动停止 不必人工调节充电电流 恒压充电的缺点是充电电流大小不能调整 所以不能保证蓄电池彻底充足电 也不能用于初充电和去硫化充电 对于就车使用的蓄电池 为了防止其产生硫化故障 必须定期 每两个月 拆下用改进恒流充电的方法充电一次 3 1 2 快速脉冲充电 采用常规的d恒流充电法充电 由于充电时间太长 因此给使用带来很多不便 若加大充电电流或提高充电电压 则虽然会缩短充电时间 但会产生大量气泡 造成极板活性物质脱落 缩短蓄电池寿命 采用自动控制电路 对蓄电池进行正反向脉冲充电 可以大大提高充电效率 造成的不良影响较小 对蓄电池进行补充充电仅需0 5h 1h 快速脉冲充电过程分为充电初期和脉冲期两个阶段 初期充电 采用大电流0 8C20 1 020进行定流充电 自充电开始至单格电池电压上升到2 4V左右且冒出气泡为止 使蓄电池在较短时间内获得额定容量的60 左右 然后进入脉冲期 脉冲期 先停止充电25ms 40ms 接着反向放电 反充电 150 s 1000 s 脉冲深度 即反向放电电流的大小 为1 5C20 320 再停止充电25ms 然后正向充电一段时间 这一过程充电机自动控制 往复不断进行 直至蓄电池充足电 快速脉冲充电 三 起动系 1 直流窜励式电动机的特点2 起动机控制电路的类型和特点3 起动系故障的诊断和分类 1 直流窜励式电动机的特点 起动机在发动机上的安装 直流窜励式起动机 直电动机由电枢 磁极 外壳 电刷 与刷架等组成 直流电动机的结构图1 风扇 2 机座 3 电枢 4 主磁极 5 电刷 6 换向器 7 接线板 8 出线盒 9 换向极 10 端盖 1 转矩特性 转矩自动调节起动转距大 电动机电磁转矩随电枢电流变化的关系 称转矩特性 直流窜励式电动机的磁场绕组与电枢绕组串联 故电枢电流与励磁电流想等 因此在磁路未饱和时 磁通 与电枢电流成正比 即 C1Is所以电动机转矩为M CmIs C1CmIs2式中C CmC1 I 电枢电流 磁极磁通可知 直流窜励式电动机的电磁转矩在磁路未饱和时 与电枢电流的平方成正比 只有磁路饱和后 磁通 几乎不变电磁转矩才与电枢电流呈线性关系 这是直流窜励式电动机的一个重要特点 即在电枢电流相同的情况下 直流窜励式电动机的转矩要比直流并励式电动机大 特别在启动的瞬间 由于发动机的阻力矩很大 起动机处于完全制动的情况下 n 0 反电动势Ef 0 此时电枢电流将达最大值 称为制动电流 产生最大转矩 称为制动转矩 从而使电动机易于启动 这是汽车起动机采用直流窜励式电动机的主要原因之一 2 机械特性 轻载转速高重载转速低 电动机的转速随转矩变化的关系 称为机械特性 在直流窜励式电动机中 由电压平衡方程式可得n 在磁路未饱和时 由于 不是常数 Is增大时 也增大 故转速n将随Is的增加而显著下降 又由于转矩M正比于电枢电流Is的平方 所以直流窜励式电动机的转速随转矩的增加而迅速下降 即具有软的机械特性 由于直流窜励式电动机具有软的机械特性 即轻载时转速高 重载时转速低 故对启动发动机十分有利 重载转速低 可使启动安全可靠 这是汽车起动机采用直流窜励式电动机的又一原因 直流窜励式电动机在轻载时转速很高 易造成 飞车 事故 因此对于功率较大的直流窜励式不允许在轻微空在下运行 要求与工作机械的联接为刚性或齿轮联接 3 功率特型 起动机功率由电动机电枢转矩M和电枢的转速n来确定 P 由转矩特性 机械特性及上式可得到起动机特性曲线 如图 由起动机的特性曲线可知 1 完全制动时 即起动机刚接入瞬间 此时n 0 电流最大 称为制动电流 转速也达到最大值 称为制动转矩 2 在起动机空转时 电流Is最小 称为空转电流 转速n达到最大值 称为空转转速 3 在电流接近制动电流的1 2时 起动机的功率最大 因此在完全制动时 n 0 和空载 M 0 时起动机的功率都等于0 当电流为制动电流的1 2时 起动机能发出最大功率 由于起动机运转时间很短 允许它以最大功率运转 所以把起动机最大输出功率称为起动机的额定功率 2 起动机控制电路的类型和特点 2 1 起动机的控制装置分为机械式和电磁式两种 通常 称为启动开关 对起动机控制装置的要求是操纵要方便 同时要便于重复启动 要能够确保起动机驱动小齿轮与发电机飞轮环先啮合 后接通起动机主电路以免打齿 当切断控制电路后 驱动小齿轮与飞轮齿环能顺利地脱离啮合 2 起动机控制电路的类型和和特点 2 2 机械式控制装置即启动开关由脚踏或手拉杠杆联动机构 直接控制起动机的主电路开关来接通或切断主电路 这种装置结构简单 工作可靠 但要求起动机 蓄电池应靠近驾驶室以便于操作 由于受安装布局的限制 且操作相对于电磁开关也不方便 因此目前已很少采用 2 3 电磁式控制装置一般称为起动机的电磁开关 与电磁式拨叉合装在一起 利用挡铁装置 可分为直接控制和启动继电器控制两种 1 直接控制式电磁开关控制电路如下 起动时 点火钥匙打到ST位 电流由蓄电池正极 50端子7 吸拉线圈6 导电片 C端子2 起动机励磁统组 电枢 搭铁 蓄电池负极构成回路 起动机慢慢转动 同时电流由电磁开关50端子7经保持线圈8 回到蓄电池负极 主电路 电流由蓄电池正极 30端子4 接触盘 C端子2 起动机励磁绕组 电枢 搭铁 蓄电池负极构成回路 这种电磁开关是利用挡铁电磁铁芯之间的一定气隙 保证驱动此轮部先部分啮入飞轮齿环后 才接通启动主电路 它具有操作轻便 工作可靠的优点 2 带启动继电器控制的电磁开关控制电路 启动发动机时 点火开关钥匙旋至启动位置 启动继电器线圈有电流通过 吸下可动触点臂 使继电器触点臂合 从而接通了电磁开关线圈的电路 于是起动机投入工作 发动机启动后 只需松开点火开关钥匙 点火开关就自动转回到点火工作位置 启动继电器线圈断电 触点打开 电磁开关随即断开 使起动机停止工作 利用启动继电器控制电磁开关 能减少通过点火开关启动触点的电流 避免烧蚀触点 可延长使用寿命 这种电磁开关在现代汽车上使用最为普遍 有些汽车上的启动继电器启在改进控制电路后 还拥有怠速启停功能 起动开关未接通时 起动继电器触点张开 电动机开关断开 离合器驱动齿轮与飞轮处于分离状态 起动继电器线圈电路接通其电路为 蓄电池正极 点火开关接柱1 接柱3 起动继电器 点火开关 接柱 线圈搭铁 蓄电池负极 电磁铁线圈电路接通继电器触点闭合 同时接通吸引线圈和保持线圈电流电路 两线圈产生同方向的磁场 磁化铁心 吸动引铁前移 引铁前端带动触盘接通两个开关 起动机开关和附加电阻短路开关 后端通过耳环带动拨叉移动使驱动齿轮与飞轮啮合 3 起动系故障的诊断和分类 3 起动系故障的诊断和分类 汽车起动系统常见故障有 接通启动开关起动机不转 起动机空转 起动机运转无力 驱动齿轮与飞轮齿圈不能啮合而发出撞击声 松开启动开关后起动机仍然运转等 起动系统故障分析的首要条件是区分起动机故障和起动系电路故障 一般应先判断电路故障 3 1 接通启动开关起动机不转 3 2 起动机空转 3 3 起动机运转无力 3 4 驱动齿轮与飞轮齿圈不能啮合而发出撞击声 3 5 松开启动开关后起动机仍然运转 四 点火系 1 无触点点火系统的组成和工作原理2 电子控制点火系统的种类 组成和特点 1 无触点点火系统的组成和工作原理 1 无触点点火系统的组成和工作原理 1 1 无触点点火系统的组成 20世纪80年代以来 汽车普遍采用了无触点电子点火系统 目前所说的汽车电子点火系统均指无触点电子点火系统 无触点电子点火系统的基本组成有 点火开关 蓄电池 点火信号发生器 电子点火器 点火线圈 分电器和点火提前调节机构 机械配电式的 电子配电式的无此装置 电子配电式点火系统又称为直接点火系统 指在点火控制器控制下 点火线圈的高压电按照一定的点火顺序直接加到火花塞上的直接点火方式 高压导线 火花塞等 1 点火信号发生器 2 电子点火控制器 3 附加电阻 4 点火线圈 5 点火开关 6 火花塞 1 1 无触点点火系统的工作原理 基本原理是 利用互感原理 一个线圈中的电流变化而使另一个线圈产生感应电动势 先由信号发生器产生触发信号 经过点火器的放大放大电路整形 处理 最后控制大功率三极管的导通与截止 达到控制点火线圈初级电流通断的目的 接通点火开关UB使T1导通 其直流电路为 B R4 R1 T1 信号线圈 搭铁 B 当信号线圈产生正向电压脉冲时 信号电压与T1管的正向电压叠加后 高于T2的导通电压 T2导通 T2导通的结果使T5导通 点火初级回路通路 当信号线圈产生反向电压脉冲时 信号电压与T1管的正向电压叠加后 低于T2的导通电压 T2截止 T2截止的结果使T5截止 点火初级回路开路 于是在次级回路中产生高压 2 电子控制点火系统的种类 组成和特点 2 电子控制点火系统的种类 组成和特点 2 1 按点火信号发生器类型分类 按点火信号发生器类型不同 电子式点火系统可分为霍尔式 磁感应式和光电式电子点火系统三种类型 1 霍尔式电子点火系统 霍尔式信号发生器用霍尔元件制成 又称为霍尔效应式信号发生器或霍尔式传感器 其突出优点是输出信号准确可靠 不受发动机转速影响 2 磁感应式电子点火系统 磁感应式信号发生器又称为磁感应式传感器 其突出优点是结构简单 工作可靠 但是其输出信号在发动机低速时不如霍尔式传感器准确可靠 3 光电式电子点火系统 光电式信号发生器又称为光电式传感器 是利用发光元件 发光二级管 和光电转换元件 光电晶体管 制成的传感器 由于发光元件和光电转换元件的工作性能受环境条件 如灰尘 油污和光照等 影响较大 而汽车工作环境又十分恶劣 这就要求光电传感器必须安装在密封良好的环境内 因此采用光电式电子点火系统的汽车较少 2 2 按储能方式分类 按储能方式不同 电子点火系统可分为电感储能式和电磁储能式两种类型 1 电感储能式电子点火系统 储能元件为点火线圈 发电机工作时 点火系统先将点火线圈能量以磁场能的方式储存在点火线圈中 在需要点火时再将部分点火能量转换为电场能量并分配到火花塞电极间隙上跳火点燃混合气 电磁储能式点火系统结构简单 成本较低 因此汽车普遍采用 2 电容储能式电子点火系统 储能元件为电容器 发动机工作时 点火系统先将点火能量以电能的形式储存在专用电容器中 在需要点火时储能电容再向点火线圈一次绕组放电 同时在二次绕组中感应产生高压电并加到火花塞电极上跳火点着混合气 电容储能式点火系统结构复杂 成本较高 放电持续时间较短 5 50 s 电感储能式为1000 2000 s 对发动机起动 低速点火和稀薄燃烧极为不利 因此主要用于转速较高的赛车发动机 2 3 按一次电流控制方式分类 按点火线圈一次电流的控制方式不同 电子点火系统分为信号触发式和微机控制式点火系统两种类型 1 信号触发式电子点火系统 点火线圈的一次电流由点火触发信号进行控制 触发信号由发动机曲轴和分电器轴转动的位置以及点火提前调节机构的工作情况确定 上述霍尔式 磁感应式和光电式电子点火系统均为信号触发式电子点火系统 因为影响点火时机的因素还有很多 如发动机冷却液温度 进气温度 进气压力 汽车速度等 所以信号触发式点火系统控制的点火时机不可能实现精确控制 2 微机控制式点火系统 当发动机运转时 微型计算机 即单片机 根据与发动机工作参数有关的各种传感器 如曲轴位置传感器 空气流量传感器 节气门位置传感器 发动机冷却液温度传感器 进气温度传感器 进气压力传感器 车速传感器等 输入的信号 经过数学运算和逻辑判断 再对点火时机进行控制 由于单片机具有智能功能 因此微机控制点火系统能对点火时机实现精确控制 根据高压电分配方式不同 微机控制点火系统可分为机械配电式点火系统和电子配电式点火系统两种类型 机械配电式点火系统又称为分配式点火系统 机械配电是指由分火头将高压电分配至分电器盖旁电极 再通过高压线输送到各缸火花塞上依次跳火的配电方式 由于分火头与分电器盖之间须有一定间隙 因此在高压配电期间必然产生火花 不仅浪费点火能量 而且产生无线电和音响的干扰信号 电子配电式点火系统又称为直接点火系统 电子配电是指在点火控制器控制下 点火线圈的高压电按照一定的点火顺序 直接加到火花塞上的直接点火方式 直接点火系统没有分电器 故又称为无分电器点火系统 电子控制点火系统又称为半导体或晶体管点火系统 主要由低压电源 蓄电池或发电机 点火线圈 点火控制器 分电器 内部安装霍尔式或光电式等不同形式的点火信号发生器 火花塞等 1 低压电源 点火系统的低压电源为蓄电池或交流发电机 标称电压一般为12V 低压电源的功用是供给点火系统所需的电能 2 点火线圈 构造与自耦变压器相似 主要由铁芯 一次绕组和二次绕组组成 其功用是将12 14V低压电源转为15 20kV的高压电 3 点火控制器 又称为电子点或组件或电子点火器 有半导体元器件 如二极管 三极管 电阻等 组成电子开关电路 主要作用是根据点火信号发生器的点火脉冲信号 接通和切断点火线圈一次绕组电路 4 分电器 由点火信号发生器 配电器和点火提前机构组成 点火信号发生器又称为点火信号传感器 其功用是根据发动机气缸点火时刻要求 产生控制点火的脉冲信号 配电器由分电器盖和分火头组成 分电器盖上设有旁电极 等于汽缸数 当分火头旋转时 其上的导电片轮流与各旁电极靠近 从而将点火线圈产生的高压电按汽缸工作顺序送往各缸火花塞 点火提前机构的作用是随发动机转速和负荷的变化调节点火提前角 2 3 电子点火系统的组成 5 火花塞 其功用是将点火线圈二次绕组产生的高压电引入气缸燃烧室 产生电火花点着可燃混合气 6 点火开关 全称是点火起动开关 其功用是控制点火系统的低压电路 点火开关一旦断开 发动机就会立即熄火 五 照明信号 仪表及警报系统 1 前照灯的基本要求及其光学结构和调整方法2 信号系统的组成和要求3 常规电器仪表的种类和功能 1 前照灯的基本要求及其光学结构和调整方法 1 前照灯的基本要求及其光学结构和调整方法 1 1 前照灯的基本要求 前照灯俗称前大灯 其功用是在夜间行车时照亮车前道路及物体 同时可利用远 近光变换信号超越前方车辆 前照灯安装在汽车前部左右两侧 其照明效果直接影响夜间交通安全 为此世界各国都以法律形式规定了汽车前照灯的照明标准 其基本要求如下 1 照明距离不低于100m 前照灯应保证车前有明亮而均与的照明 使驾驶人员能够辨明车前100m以内路面上的任何障碍 随着汽车行驶速度的提高 对前照灯照明距离的要求也越来越远 现代汽车的照明距离应当达到200m 400m 2 防止炫目功能 前照灯应具有防止眩目功能 以避免夜间迎面相遇时 使对方驾驶人炫目而造成交通事故 1 2 前照灯的光学结构 前照灯的光学结构由灯泡 反射镜和配光镜三部分组成 前照灯的灯泡 a 充气灯泡 b 卤钨灯泡1 5 遮光罩 2 4 近光灯丝 3 6 远光灯丝 7 插片 全封闭式前照灯1 配光镜 2 灯丝 3 插片 4 反射镜 反射镜 反射镜反射光线的情况 1 2 前照灯的调整方法 为了保证夜间行车安全 在汽车定程维护过程中 应对前照灯光束照射的方向和距离进行检测和调整 前照灯的光束可用测试仪或屏幕进行检测与调整 其中利用屏幕检测调整的方法简便 应用较广 现简要介绍如下 1 将汽车轮胎气压调整到符合标准规定 前照灯表面清洁 汽车空载 2 将汽车置于黑暗空间内平坦地面上 前照灯距屏幕距离10m 屏幕垂直于地面且与前照灯表面平行 3 在屏幕上面画出前照灯的水平中心线H H 和垂直中心线V V 4 遮住一侧前照灯或将其电路连接器拔开 拆除前照灯的塑料装饰罩 拧动其调整螺钉直到符合图所示要求为止 1 2 前照灯的调整方法 我国对于前照灯光束调整的技术标准和要求为 1 近光灯束照射位置为 其水平方向位置向左 向右偏均不得大于100mm 2 远光灯束照射位置为 其左灯向左偏不得大于100mm 向右偏不得大于170mm 右灯向左或向右偏均不得大于170mm 3 前照灯发光强度 对于新车 两灯制的为15000cd 四灯制的为12000cd 对于在用车 两灯制的为12000cd 四灯制的为10000cd 前照灯的调整方法有屏幕调整法和仪器调整两种方法 前照灯的调整部位 a 外侧调整式 b 内侧调整式1 左右调整螺钉 2 上下调整螺钉 3 左右调整钮 4 上下调整钮 2 信号系统的组成和要求 2 信号系统的组成和要求 汽车信号系统由灯光信号和声响信号装置组成 作用是产生特定的灯光和声响信号 向其他车辆和行人发出警告 已引起注意 确保汽车的行驶安全 2 1 灯光信号系统 1 转向信号灯 它装在汽车的前后左右四角 其用途是在车辆转向 路边停车 变更车道 超车时 发出明暗交替的闪光信号 给前后车辆 行人提供行车信号 前后转向信号灯的灯光光色为琥珀色 转向信号灯的指示距离 要求前后转向信号灯白天距离100m以外可见 侧转向信号灯白天距离30m以外可见 转向信号灯的闪光频率应控制在1Hz 2Hz 60 120次 分 启动时间应不大于1 5s 2 危险报警信号灯 用于车辆遇到紧急危险情况时 同时点亮前后左右转向灯以发出警告信号 它与转向信号灯有相同的要求 3 制动灯 用于指示车辆制动或减速信号 制动灯安装在车尾两侧 两制动灯应与汽车的纵轴线对称并在同一高度上 制动灯灯光色为红光 应保证白天距100m以外可见 4 示廓灯 按装在汽车前 后 左 右侧的边缘 大型车辆的中部 驾驶室外侧还增设了一对示廓灯 用于夜间行驶时指示汽车宽度 示廓灯灯光标志在夜间300m以外可见 前示廓灯灯光光色为白色 后示廓灯灯光光色为多红色 5 后位灯 装于汽车后部 其作用是夜间行车时 指示车辆位置 后位灯灯光光色为红色 2 2 声响信号装置 1 电喇叭 其作用是警告行人和其他车辆 电喇叭声级为90dB 105dB A 2 倒车警告装置 由倒车蜂鸣器和倒车灯组成 其作用是当汽车倒车时 发出灯光和音响信号 警告行人和车辆 3 常规电器仪表的种类和功能 3 常规电器仪表的种类和功能 为了正确使用发动机并了解其主要部分的工作情况 及时发现 排除和避免可能出现的故障 汽车上装有多种检查 测量仪表 不同汽车装用的仪表个数及结构类型有所不同 汽车上常用的仪表主要有车速里程表 发动机转速表 冷却液温度表 燃油表 机油压力表等 用于指示汽车运行的有关参数 汽车仪表 3 1 车速里程表 车速里程表是用来指示汽车行驶速度和累计里程的仪表 车速里程表有磁感应式与电子式两种类型 现代汽车一般采用电子式车速里程表 电子式车速里程表的结构框图 3 2 发动机转速表 为了检查和调整发动机 监测发动机的工作状况 更好的掌握换挡时机 利用经济车速等 汽车上往往装有发动机转速表 电子式转速表信号的获取方法主要有两种 转速传感器输出的脉冲 或交变 信号 点火系统初级电路的电压脉冲信号 只限于汽油机 电子式发动机转速表电路原理图 原理 当初级电路导通时 三极管VT截止 电容C2被充电 充电电流由蓄电池正极 点火开关 电阻R3 电容C2 二极管VD2 蓄电池负极 当初级电路截止时 三极管VT导通 电容器C2放电 放电电流通过三极管VT 电流表 二极管VD1 当发动机工作时 点火系初级电路不停的导通与截止 电容C2不停的充放电 因为初级电路通断的次数与发动机转速成正比 所以电流表中电流平均值与发动机转速成正比 从而可用电流平均值标定发动机的转速 3 3 冷却液温度表 冷却液温度表是用来指示发动机水套中冷却水的工作温度 由冷却液温度表和装在发动机气缸盖水套上的冷却液温度传感器 又称感温塞 主要元件为负温度系数的热敏电阻 由镍 钴锰 铜制成 特性是温度升高时电阻减小 当冷却液温度较低时 热敏电阻值大 电路中电流有效值小 温度表中双金属片弯曲变形小 使指针指向低温 当冷却液温度升高时 热敏电阻值小 电路中电流有效值变大 温度表中双金属片弯曲变形增大 使指针指向高温 电路中串联的电源稳压器起稳压作用 以保证仪表读数的准确性 1 水温报警灯 2 水温表 3 指针 4 加热线圈 5 10 双金属片 6 稳压器 7 水温传感器 8 热敏电阻 9 触点 水温表及水温报警灯电路 3 4 燃油表 燃油表用来指示燃油箱内的燃油储存量 由燃油箱指示表和装在燃油箱内的传感器两部分组成 有电磁式和电热式两种结构形式 传感器均为可变电阻式 电热式燃油表1 稳压器 2 加热线圈 3 双金属片 4 指针 5 可变电阻 6 滑片 7 浮子 电磁式燃油表1 左线圈 2 右线圈 3 转子 4 指针 5 可变电阻 6 滑片 7 浮子 8 传感器接线柱 9 10 燃油表接线柱 11 点火开关 3 5 机油压力表 油压表用来指示发动机机油压力的大小和发动机润滑系统工作是否正常 由油压指示表和装在发动机主油道中或机油粗滤器上的传感器两部分组成 按其工作原理可分为电热式 电磁式和动磁式油压表 其中电热式油压表应用最为广泛 电热式机油压力表1 油腔 2 膜片 3 弹簧片 4 11 双金属片 5 调节齿轮 6 接触片 7 传感器接线柱 8 校正电阻 9 15 油压表接线柱 10 13 调节齿扇 12 指针 14 弹簧片 六 辅助电器设备 1 汽车空调系统的组成和功能2 汽车空调循环流程3 双速永磁式电动机工作原理4 中控门锁的工作原理及作用5 安全气囊的作用及工作原理6 电动玻璃升降机的作用及工作原理 1 汽车空调系统的组成和功能 1 汽车空调系统的组成和功能 1 1 汽车空调系统的组成 各车型空调系统的组成大同小异 汽车空调系统由制冷系统 暖风装置 通风装置 空气净化装置和控制系统五个子系统组成 1 制冷系统 对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行冷却或除湿 使车内空气变得凉爽舒适 2 暖风装置 主要用于取暖 对车内空气或由外部进入车内的新鲜空气进行加热 达到取暖 除湿的目的 3 通风装置 将外部新鲜空气吸入车内 起通风和换气作用 同时 通风对防止风窗玻璃起雾也起着良好作用 4 空气净化装置 出去车内空气中的尘埃 臭味 烟气及有毒气体 使车内空气变得清洁 5 控制系统 控制空调系统的工作 1 2 汽车空调系统的功能 1 调节车内温度 汽车空调在冬季利用其采暖装置升高车内温度 夏季利用制冷装置对车内降温 2 调节车内湿度 利用制冷装置冷却降温去除空气中的水分 再由采暖装置升温以降低空气的相对湿度 3 调节车内的空气流速 夏季空气流速稍大有利于人体散热降温 冬季气流速度过大影响人体保温 因此夏季舒适风速一般为0 25m s 冬季的舒适风速一般为0 20m s 4 过滤净化车内空气 由于车内空间小 乘员密度大 车内极易出现缺氧 而车外道路上的粉尘等又容易进入车内造成空气污浊 影响乘员的身体健康 因此要求空调必须具有补充车外新鲜空气 过滤和净化车内空气的功能 2 汽车空调循环流程 2 汽车空调循环流程 目前实际应用于汽车上的空调制冷方式 全部为蒸汽压缩式 蒸气压缩式制冷系统主要由压缩机 冷凝器 液体膨胀装置和蒸发器等总成构成 制冷系统工作时 制冷剂以不同的状态在这个密闭系统内循环流动 汽车空调系统的制冷循环流程如图 制冷循环是由压缩 冷凝 放热 膨胀 节流 和蒸发 吸热 四个过程组成 1 压缩过程压缩机吸入蒸发器出口处的低温低压的制冷剂气体 把它压缩成高温 约65 高压 约1300kpa 的气体 然后送入冷凝器 此过程的主要作用是压缩增压 以便气体易于液化 压缩过程中 制冷剂状态不发生变化 而温度 压力不断升高 形成过热气体 2 冷凝过程高温高压的过热制冷剂气体进入冷凝器 散热器 与大气进行热交换 由于压力及温度的降低 制冷剂气体冷凝成高温 约55 高压 约1300kpa 液态制冷剂 并放出大量的热 此过程作用是排热 冷凝 冷凝过程的特点是制冷剂的状态发生变化 即在压力 温度不变的情况下 由气态逐渐向液态转变 冷凝后的制冷剂液体是高压高温液体 制冷剂液体过冷 过冷度越大 在蒸发过程中其蒸发吸热的能力也就越大 制冷效果越好 即产冷量相应增加 3 膨胀过程高压高温制冷剂液体经膨胀阀节流降温 约零下5 降压 约150kpa 以雾状 细小液滴 排出膨胀装置 该过程的作用是使制冷剂降温降压 由高温高压液体 迅速地变成低温低压液体 以利于吸热 控制制冷能力以及维持制冷系统正常运行 4 蒸发过程经膨胀阀降温降压后的雾状制冷剂液体进入蒸发器 因此时制冷剂沸点远低于蒸发器内温度 故制冷剂液体在蒸发器内蒸发成低温 约为0 低压 约为150kpa 气体 在蒸发过程中大量吸收周围的热量 降低车内温度 而后低温低压的制冷剂气体流出蒸发器等待压缩机再次吸入 吸热过程的特点是制冷剂状态由液态变化到气态 此时压力不变 即在定压过程中进行这一状态的变化 上述过程周而复始地进行 便可使汽车内温度达到并维持在给定的状态 3 双速永磁式电动机工作原理 3 双速永磁式电动机工作原理 双速永磁式电动机工作原理1 2 自动复位装置滑片 3 4 自动复位装置触片 5 永久磁铁 6 熔断丝 7 电源总开关 8 蓄电池 9 刮水器变速开关 B1 B2 B3 电刷 10 接触片 11 电枢 刮水电机 双速永磁式雨刮电动机的结构 主要由永久磁铁 电枢转子 三个电刷 蜗杆 塑料蜗轮 回位装置 包括导电铜环 触点臂与触点 等组成 雨刮电机有低速和高速两种刮水速度 雨刮电机是利用三个电刷来改变正 负电刷之间串联线圈的个数来实现变速的 1 利用三个电刷来改变正负电刷之间串联的线圈数实现变速 三个电刷中 B1用于低速 B2用于高速 B3为高低速共用 其中B1与B2电位相差60 工作时产生的电枢磁通因歪曲使合成磁通减弱而使电动机转速增加 2 直流电动机工作时 在电枢内同时产生反电动势 其方向与电枢电流的方向相反 如要使电枢旋转 外加电压必须克服反电动势E的作用 即U E 当电枢转速n上升时 反电动势也相应上升 只有当外加电压U几乎等于反电动势E时 忽略电枢绕组的内部电压降 电枢的转速才趋于稳定 3 开关K拨在 L 时 电源电压U加在B1和B3之间 在B1和B3之间有 串联的支路和 串联的支路 两条支路并联 两条并联支路中 各路均有3个串联绕组 反电动势的大小与支路中反电动势的大小相等 由于外加电压需要平衡3个绕组所产生的反电动势 故永磁式刮水电动机转速较低 4 当开关K拨向 H 时 电源电压加在B2和B3之间 电枢绕组一条为4个线圈 串联 另一条由2个线圈 串联 其中 与 的反电动势方向相反 互相抵消后 变为只有2个线圈的反电动势与电源电压平衡 所以实际加在电枢绕组两端的有效电压值增高 因此电动机的转速增高 电动机转速增高产生的反电动势增大 当外加电压与反电动势达到新的平衡后 永磁式刮水电动机便以某一高转速稳定运转 可见两电刷间的线圈数变化 就会使电动机的转速变化 H高速档 L低速档 0档雨刮回位时的状态 0档雨刮没有回位时的状态 自动复位装置 在减速蜗轮8 由塑料或尼龙材料制成 上 嵌有铜环7和9 铜环9与电动机外壳相连 搭铁 触点臂3和5用磷铜片 弹性导电材料 制成 一端分别铆有触点4和6 与铜环7和9保持接触 4 中控门锁的工作原理及作用 4 中控门锁的工作原理及作用 4 1 工作原理 门锁执行机构通过改变电流方向达到锁门或开锁动作 门锁控制器为门锁执行机构提供闭锁 开锁脉冲电流 4 2 作用 方便驾驶员和乘客开关车门 为了便于操作 现在很多汽车的中控门锁系统均配备了遥控发射器来实现锁门和开门等功能 其原理使通过遥控门锁的发射器发出微弱电波 由汽车天线接收后送至中控门锁系统中的ECU进行识别对比 若识别对比后的代码一致 ECU将把信号送至执行器来完成相应的动作 4 3 门锁执行机构的形式 1 电磁式 2 直流电动机式 1 电磁式 当锁门线圈接通时 衔铁带动连杆左移 即锁门 当开门线圈接通时 则衔铁带动连杆右移 即开锁 2 直流电动机式 采用可逆式电动机 当电动机转动时 蜗杆带动齿轮转动 齿轮推动锁杆 车门被锁上或打开 然后齿轮在回位弹簧的作用下返回原位置 防止操纵锁钮时电动机工作 位置开关当锁杆推向锁门位置时断开 推向开门位置时接通 其优点是体积小 耗电少及动作较迅速 缺点是开启和关闭之后 由于疏忽通电 易烧坏电动机 4 4 门锁控制器的形式 1 晶体管式 2 电容式 3 车速感应式 在中控门锁系统中加装一只车速感应开关 当汽车行驶速度达10km h以上时 若车门未闭锁 则门锁控制器将自动闭锁 而每个车门可单独分别进行闭锁和开锁的操纵 热敏断路器 5 安全气囊的作用及工作原理 5 安全气囊的作用及工作原理 5 1 作用 汽车安全气囊系统 SupplementalRestraintSystem SRS 是轿车上的一种辅助保护系统 与座椅安全带配合使用 可以为乘员提供十分有效的防撞保护 当汽车时速超过30km h发生前碰撞事故时 控制系统检测到冲击力超过设定值时 安全气囊立即接通充气元件中的电雷管引爆火药粉和气体发生剂 产生大量气体 气囊就会迅速充气膨胀 冲破缓冲垫 装饰板 在30ms内迅速在乘员与车辆之间形成一道柔软的弹性屏障 使乘员免受伤害 当撞击发生后 气囊随即自动放气 它不会妨碍车内人员出逃 也不影响他们的视线 正面安全气囊保护驾乘人员的面部与胸部 侧面安全气囊保护驾乘人员颈部与腰部 护膝安全气囊保护驾乘人员膝部 窗帘式安全气囊 即气帘 保护驾乘人员的头部 5 2 工作原理 当汽车时速超过30km h发生前碰撞事故时 装在汽车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器可检测到车速突然减速 由碰撞传感器将撞击信息传给电子控制单元电脑ECU 也称微处理器CPU 经微处理器判断撞击的严重程度 并在几ms内决定是否起动气囊 若需要则发出点火信号 使气体发生器在极短的时间内向气囊充气 气体的数量是经过严格设计计算的 当人体脸部一接触气囊 气囊的泄气孔就逐渐泄气 从而起到对驾驶员和乘客的缓冲保护作用 由于从传感器接收信号到气囊张开仅需50ms 而驾驶员撞向转向盘的时间约为60ms 故在发生碰撞时 能有效地保护驾驶员 避免了驾驶员直接撞转向盘的危险 安全气囊从触发 到充气膨胀 再到驾驶员头部陷入气囊 直至气囊被压扁的全过程 不超过110ms 6 电动玻璃