汽车电器及电子控制技术课件

汽車輔助電器

6.1風窗清潔裝置

為了保證在各種使用條件下擋風玻璃表面的乾淨和清潔，也為了提高汽車在雨天和雪天行駛時駕駛員的能見度，汽車上都裝有風窗玻璃刮水器，大部分汽車還裝有風窗洗滌裝置和除霜裝置。6.1.1電動刮水器刮水器的作用是保證駕駛員在雨天、雪天和霧天都有良好的視線，提高在惡劣氣候條件下的安全性。刮水器有真空式、氣動式和電動式三種。氣動式只適用於具有壓縮空氣氣源的汽車，電動式刮水器則應用較廣。本書只介紹電動刮水器的基本知識。

（1）電動刮水器的基本結構電動刮水器是由微型直流電動機驅動，通過聯動機構，使擋風玻璃外表面上的刮水片來回擺動，從而掃除擋風玻璃上的雨水或雪。電動刮水器由刮水電動機和一套傳動機構組成，如圖6.1所示。圖6.1電動刮水器1、5-刷架；2、4、6-擺杆；3、7、8-拉杆；9-蝸輪；10-蝸杆；11-電動機；12-底板

圖6.2是一雙速刮水電動機的控制電路圖。刮水器工作時，利用電動機的三個電刷來改變正負電刷之間串聯的線圈數，可實現電動機的變速，即當對稱電刷（圖6.2中B、B1）通電時，電動機為低速；當偏置電刷（圖6.2中B2）通電時，電動機為高速。而刮水器的不同工作速度即由電動機的高低轉速來實現。通過控制開關，可實現刮水器的低速運轉、高速運轉和停機、複位等功能。圖6.2永磁式電動機自動複位裝置a）複位位置；b）運轉位置1-電源總開關；2-熔斷絲；3、5-觸點臂；4、6-觸點；7、9-銅環；8-蝸輪；10-電樞；11-永久磁鐵

（2）電動刮水器的工作原理如圖6.2，當電源開關1接通，把刮水器開關拉到“I”檔（低速）時，電流從蓄電池正極→開關1→熔斷絲2→電刷B→電樞繞組→電刷Bl→接線柱②→接觸片→接線柱③→搭鐵。電動機以低速運轉。當刮水器開關拉到“II”擋(高速)時，電流從蓄電池正極→開關1→熔斷絲2→電刷B→電樞繞組→電刷B2→接線柱④→接觸片→接線柱③→搭鐵→蓄電池負極，形成回路，電動機以高速運轉。

當刮水器開關推到“0”擋(停止)時，如果刮水器的橡皮刷沒有停到規定的位置，由於觸點6與銅環9接觸，如圖6-2b所示，則電流繼續流入電樞。此時電流從蓄電池正極→開關1→熔斷絲2→電刷B3→電樞繞組→電刷Bl→接線柱②→接觸片→接線柱①→觸點臂5→觸點6→銅環9→搭鐵→蓄電池負極，形成回路，電動機以低速運轉，直至蝸輪轉到如圖6-2a所示的特定位置。觸點4和觸點6通過銅環7接通，由於電樞轉動時的慣性，電機不能立即停下來，電動機以發電機方式運行而發電。因為電樞繞組所產生的反電動勢的方向與外加電壓的方向相反，所以電流從電刷B2→觸點臂3→觸點4→銅環7→觸點6→觸點臂5→接線柱①→接觸片→接線柱②→電刷B1，形成回路，產生制動轉矩，電機迅速停止轉動，使橡皮刷複位到風窗玻璃的下部。

（3）間歇式電動刮水器

刮水系統的間歇功能主要靠間歇控制器來實現。現以奧迪100型轎車間歇控制器為例加以說明。圖6.3為奧迪100型轎車刮水系統電路原理圖，它由間歇控制器1、刮水器開關2、洗滌電動機3、刮水電動機4等組成。間歇控制器由電子元件與小型繼電器組合而成。其工作電壓為12V。圖6.3奧迪100型轎車刮水系統電路原理l-間歇控制器；2-刮水器開關；3-洗滌電動機；4-刮水電動機刮水器開關TiP-點動；0-停；I-間歇；1-慢速；2-快速；Wa-洗滌6.1.2清洗器為了及時消除風窗玻璃上的塵土和汙物，使駕駛員有良好的視線，現代汽車上大都裝有風窗玻璃洗滌器、後窗玻璃除霜裝置等清洗設備。（1）風窗玻璃洗滌器圖6.4為桑塔納轎車的洗滌器，它由儲液箱l、洗滌泵2、軟管3和噴嘴4等組成。圖6.4桑塔納轎車風窗洗滌器1-儲液箱；2-洗滌泵（直流電動機與泵）；3-輸水軟管；4-噴嘴

（2）後窗玻璃除霜裝置冬季風窗玻璃上易結冰霜，用刮水器是無法清除的，目前最有效的辦法是將玻璃加熱進行除霜。圖6.5後窗除霜裝置1-蓄電池；2-點火開關；3-熔斷絲；4-除霜器開關及指示燈；5-除霜器（電熱絲）6.2電動輔助裝置6.2.1電動車窗電動車窗，又稱自動車窗、電動搖窗機等，它可使駕駛員或乘員坐在座位上、利用開關控制電動機驅動玻璃升降器，實現車窗玻璃的自動升降，即使在行車過程中，也能安全方便地開關車窗。電動車窗的驅動裝置一般由永磁雙向電動機和蝸輪蝸杆減速機構組成。

（1）電動車窗的組成電動車窗主要由玻璃升降器、電動機、開關及控制電路等組成。

1）玻璃升降器圖6.6電動車窗交叉臂式玻璃升降器l-調整杆；2-支架與導軌；3-驅動齒扇；5-電動機及插座

交叉臂式玻璃升降器的簡單工作原理是：門窗電動機的棘輪帶動扇形齒板轉動、從而帶動交叉臂運動，使門窗玻璃作上、下移動。

電動繩輪式玻璃升降器是在電動機的主軸上安裝一個蝸輪，經蝸輪減速後，通過轉筒和鋼絲使玻璃平行地上下滑動。其上端和下端分別設計有擋塊，用張緊筒和彈簧保持鋼絲的一定拉力，以便機構正常運行。圖6.7電動車窗繩輪式玻璃升降器1-電動機；2-渦輪蝸杆；3-減振彈簧；4-繩索；5-電源接頭；6-玻璃升降導軌；7-夾持器圖6.8電動車窗軟軸式玻璃升降器l-齒條；2-電纜接頭；3-電動機；4-小齒輪；5-定位架

電動車窗玻璃升降器的主要技術參數是標稱電壓、工作電壓、額定負載、玻璃行程、玻璃上升時間、電動機最大消耗電流、制動力和壽命等。此外，還要能經受高溫、低溫、鹽霧、塵埃、噴水、振動和衝擊等環境試驗，並且應使產品能經受電動機制動、電動機過流保護、電磁相容性、噪音和壽命等試驗，以保證產品的品質和工作可靠。2）電動車窗控制開關電動車窗的控制開關有兩套：一套為主控開關，一般安裝在駕駛員側車門扶手上或儀錶板，由駕駛員控制玻璃升降。另一套為分控開關，一般安裝在乘客側的車門扶手上，可由乘客控制玻璃升降。但是，有些汽車的主控開關上還裝有能控制分開關的總開關，它可以切斷其他各車窗的電源，使每個車窗的操作開關不起作用，起到安全保護作用。圖6.9雙繞組串勵式電動車窗控制電路1-駕駛員主控開關；2-乘員獨立操作開關；3-雙向電動機圖6.10永磁式電動車窗控制電路1-右前車窗開關；2-右前車窗電機；3-右後車窗開關；4-右後車窗電機；5-左前車窗電機；6-左後車窗電機；7-左後車窗開關；8-駕駛員主控開關組件

（2）電動車窗的控制電路及工作原理圖6.11為四車門電動車窗玻璃升降器的主控制按鈕結構圖，圖6.12所示為該電動車窗的控制電路。該控制電路可以實現手動控制和自動控制。該玻璃升降器的電子控制電路由各個車門開關、乘客門窗電動機以及前驅動器（包括開關、電機）等組成，它還具有駕駛座主開關。圖6.11電動車窗主控制按鈕結構圖a)中立位置；b)手動控制；c)自動控制1-螺線管；2-滑銷；3-自動旋鈕；4-手動旋鈕；5止板；6-彈簧；7-柱塞1）手動操作控制玻璃升降圖6.12四車門電動車窗玻璃升降器的控制電路2）自動控制玻璃升降當把自動旋鈕壓向車輛前方時（見圖6.11c），觸點①與UP側相接（見圖6.12），電動機按UP箭頭方向通過電流，門窗玻璃上升且關閉；與此同時，電阻R上電壓降低，此電壓加於比較器1的一端，它與參考電壓Ref.1進行比較。Ref.1的電壓值設定為相當於電動機鎖止電流值約15A，通常為比較器1的低電位端（“－”端）；而比較器2的參考電壓Ref.2通常設定為小於比較器1的輸出，且為高電位端（“＋”端）。

其路徑為；蓄電池的“＋”→點火開關→UP→觸點①→二極體VDl→電磁線圈→三極管V→二極體VD4→觸點②→電阻R→搭鐵→蓄電池“－”。6.2.2電動天窗為了增加舒適性，越來越多的現代汽車增加了天窗這一配置。汽車的天窗也可以說是汽車移動式車頂的一種，駕駛員可以通過汽車天窗來採光、通風、遮陽等，有時還可以利用可以開啟的車頂做一些類似攝影檢閱等工作。

電動天窗主要由天窗組件、滑動機構、驅動機構和控制系統等組成，如圖6.13所示。

1）天窗組件包括天窗框架、天窗玻璃、遮陽板、導流槽、排水槽等。

2）天窗驅動機構主要由電動機、傳動機構、滑動螺杆等組成。

3）電動天窗控制系統主要包括天窗開關、電子控制器（ECU）、繼電器等。圖6.13電動天窗的結構1-遮陽板；2-天窗玻璃；3-電動機及驅動機構；4-電子控制器（ECU）；5-滑動螺杆圖6.14電動天窗的驅動機構1-滑動螺杆；2-電動機；3-驅動機構；4-後枕座

圖6.15所示為電動天窗實現斜升或斜降的原理示意圖。需要開啟電動車窗時，按動電動車窗開啟開關，這時電子控制器（ECU）接收到開關輸入的資訊，使繼電器觸點閉合，天窗電動機即開始工作，使電動天窗實現自動開啟的動作。圖6.15電動天窗結構及工作原理示意圖a）結構圖；b）原理示意圖l-天窗玻璃；2-導向塊；3-導向銷；4、7-導向槽；5-後枕座；6-連杆；8-托架；9-前枕座6.2.3電動座椅汽車座椅的主要功能是為駕駛員提供便於操作、舒適而又安全的駕駛位置，以及為乘員提供不易疲勞、舒適而又安全的乘坐位置。電動座椅是指以電動機為動力，通過傳動裝置和執行機構來調節座椅各種位置，使駕駛員或乘員的乘坐更加舒適。6.2.3.1普通電動座椅（1）普通電動座椅的組成電動座椅一般由多個雙向電動機、傳動機構和控制電路（包括控制開關）3個主要部分組成，其結構和電動機的安裝位置如圖6.16所示。圖6.16普通電動座椅的結構1-傾斜電動機；2-電動座椅開關；3-滑動電動機；4-前垂直電動機；5-腰墊開關；6-後垂直電動機；7-腰墊電動機圖6.18

縱向調整機構1-蝸杆；2-蝸輪；3-齒條；4-導軌；5-支承及導向元件；6-位置感測器；7-調整電動機圖6.17

高度調整機構1-銑平面；2-止推墊片；3-芯軸；4-蝸輪；5-撓性驅動蝸杆軸

（2）電動座椅的控制原理電動座椅控制電路的原理如圖6.19所示，它與電動車窗的控制電路相似，通過調整開關控制雙向直流電動機的電流方向來實現電動座椅的調整。該電動座椅包括滑動電動機、前垂直電動機、傾斜電動機、後垂直電動機和腰椎電動機，可以實現座椅的前後移動、前部高度調節、靠背傾斜程度調節、後部高度調節及腰椎前後調節。圖6.19電動座椅的控制電路圖6.2.3.2具有自動調節功能的電動座椅圖6.20帶自動調節功能電動座椅系統原理圖圖6.21豐田淩志LS400型轎車自動座椅的基本組成及安裝位置1-頭枕電動機；2-傾斜電動機；3-座椅開關；4-滑動電動機；5-後垂直電動機；6-前垂直電動機；7-自動座椅ECU；8-滑移位置感測器；9-前垂直位置感測器；10-自動座椅開關；11-腰墊開關；12-後垂直位置感測器；13-傾斜電動機和位置感測器；14-頭枕位置感測器；15-腰墊電動機6.2.3.3電動座椅的加熱（1）加熱速度不可調式座椅加熱系統（2）加熱速度可調式座椅加熱系統6.2.4電動後視鏡後視鏡的作用是方便駕駛員能夠清楚地看到車輛兩側及車輛後面其他運行車輛和路人的位置情況，後視鏡的位置與行車的安全性有著密切的關係。後視鏡的調整一般來說比較麻煩，特別是乘客車門側的後視鏡。電動後視鏡控制系統的應用可以很方便地解決這個問題，駕駛員只需要在駕駛位置上操縱電動後視鏡開關，就可以獲得比較理想的位置。

（1）電動後視鏡的組成汽車的電動後視鏡一般由鏡片、調整開關、雙電動機、傳動和執行機構、外殼及連接件等組成。

圖6.27電動後視鏡的結構和控制開關示意圖a）後視鏡結構圖；b）開關示意圖1-驅動電動機；2-鏡片固定架；3-後視鏡殼體；4-左右調整開關；5-後視鏡開關6.3中央門鎖與防盜

中控門鎖系統的功用是：當駕駛員鎖住駕駛員車門時，其他所有車門（包括後車門或行李箱門等）都能同時自動鎖住；當駕駛員打開駕駛員車門時，其他幾個車門能同時打開；另外，為了方便和安全，除了中控門鎖外，乘客仍可以利用各車門的機械式彈簧鎖開關車門。6.3.1中控門鎖系統的組成與功能中控門鎖主要由門鎖控制開關、鑰匙操縱開關、門鎖總成、行李箱開啟器及門鎖控制器等組成。圖6.30所示為典型的中央控制門鎖的組成及其各部件的安裝位置。圖6.30中央控制門鎖系統的組成及安裝位置1-行李箱門控器電磁閩；2-左後門鎖電動機及位置開關；3-門鎖控制開關；4-左前門鎖電動機、位置開關及門鎖開關；5-左前門鎖控制開關；6-No1接線盒門控線路斷路器；7-防盜和門鎖控制ECU及門鎖控制繼電器；8-No2接線盒、DOME熔絲圖6.31門鎖控制開關的位置1）門鎖控制開關圖6.32門鎖機構示意圖1-連接杆；2-門鎖位置開關；3-門鍵筒體；4-門鎖電動機；5-複位彈簧；6-蝸杆；7-渦輪；8-鎖杆；2）門鎖總成圖6.33門鎖位置開關的工作情況a）鎖門位置；b）未鎖門位置1-觸點片；2-開關底座圖6.34行李箱鑰匙門及行李箱開啟器開關1-行李箱鑰匙門；2-行李箱開啟器主開關4）行李箱門開啟器開關a）5）行李箱門開啟器

b）圖6.35行李箱門開啟器a）基本結構；b）電路圖（活動鐵心被吸進）1-固定磁極；2-活動鐵心；3-鎖心軸6.3.2中央門鎖控制系統中央門鎖控制系統的形式比較多，常見的有繼電器式、積體電路-繼電器式、電腦（ECU）控制式等，還可分為有防盜控制和無防盜控制等。一般來說，繼電器式、積體電路-繼電器式大多沒有防盜控制功能，而電腦（ECU）控制式一般有防盜控制的功能。不論是哪一種控制形式，其內部線路可能有所不同，但控制方法基本相似。（1）繼電器控制的中控門鎖控制系統圖6.36門鎖繼電器控制的中控門鎖電路1-門鎖開關；2-門鎖電磁鐵；3-門鎖控制繼電器（2）積體電路-繼電器控制的中控門鎖系統圖6.37繼電器-積體電路(IC)控制的中控門鎖控制電路a）用門鎖控制開關鎖門時電路圖；b）用門鎖控制開關開門時電路圖（3）電腦（ECU）控制的中控門鎖系統圖6.38ECU控制的中控門鎖系統電路（4）遙控門鎖系統a）b）圖6.39遙控發射機a）單獨式遙控器；b）與點火鑰匙一體式6.3.3防盜系統汽車防盜系統的作用是使偷盜者放棄偷盜該車輛的企圖，力圖在竊賊接近或進入汽車時，以蜂嗚、警笛、燈光等方式嚇退竊賊，並同時引起路人的注意。

圖6.40遙控門鎖工作示意圖

（1）汽車防盜系統的組成

1）防盜保險裝置

2）防盜警報裝置

3）防被盜車輛行駛裝置（2）汽車防盜系統的基本工作原理當用鑰匙或遙控器鎖好所有車門時，電子防盜警報系統進行自檢，然後指示器斷續閃光，表示系統已經處於監視狀態，這時車門不能用門鎖控制開關打開，行李箱門不能用行李箱門開啟器開關打開，發動機罩也無法正常打開。此後，只有遙控器發出的開門信號被防盜系統ECU接收到或合法鑰匙插入鎖孔開關，才能使防盜系統ECU解除監視狀態，正常打開車門。若不是通過上述手段開啟車門或行李箱門，則防盜系統ECU根據各種開關信號判定為非法開啟，於是接通喇叭線路和各種警報燈開關繼電器進行報警，同時還會使起動機不工作或控制噴油器不噴油或點火系統不點火等。只有使用合法點火鑰匙打開左側或右側前門，或用合法點火鑰匙插入點火鎖芯、並將其轉至ACC或ON位置時，才可使防盜系統退出監視狀態、指示燈熄滅。

（3）典型的汽車防盜警報系統圖6.42所示為桑塔納2000GSi型轎車汽車防盜警報系統的組成圖。它主要由帶有脈衝轉發器的汽車鑰匙、識讀線圈、防盜器ECU、帶可變代碼的發動機ECU以及防盜警告燈等組成。圖6.42桑塔納2000Gsi型轎車防盜器1-與發動機ECU連接介面；2-防盜器ECU；3-識讀線圈；4-防盜警告燈；5-帶轉發器的車鑰匙圖6.43防盜控制原理6.4汽車低溫起動加熱裝置

汽車在低溫和寒冷的冬季起動發動機時，由於機油粘度增高，使起動阻力矩增大；蓄電池也因低溫而使放電能力降低，工作性能下降；燃料的霧化性能變壞，致使燃油的霧化困難。為了使汽車發動機在低溫下能夠可靠地起動，多數發動機都設有低溫起動預熱裝置，來提高進入氣缸的空氣（或可燃混合氣）溫度。尤其是柴油機，由於它的點火方式屬於壓燃，當進氣溫度低時，壓縮後的混合氣會出現達不到燃料自燃溫度而無法起動，因此柴油機上基本都設有低溫起動加熱裝置。

低溫起動加熱的類型有分缸預熱和集中預熱兩種。柴油機一般採用分缸預熱，加熱器一般安裝在各氣缸內或進氣歧管上；汽油機一般採用集中預熱，加熱器一般安裝在發動機進氣管的下方。

6.4.1柴油機的低溫起動加熱裝置根據柴油機的功率大小、工作環境、用途的不同，其加熱裝置有很多種：除進氣加熱裝置外，還有油底殼加熱裝置、油泵加熱裝置、蓄電池加熱裝置和缸體缸蓋加熱裝置等。下麵我們主要介紹柴油機的進氣加熱裝置。

（1）加熱器柴油機常用的加熱器有電熱塞式加熱器、熱脹式加熱器、電磁火焰式加熱器、電網式預熱器、壓力霧化火焰預熱器等多種。

1）電熱塞式加熱器電熱塞加熱器適用於分缸預熱的柴油機，其作用是對進入燃燒室內的空氣進行加熱。

採用渦流室或預熱室式燃燒室的柴油發動機，由於燃燒室表面積大，在壓縮過程中的熱量損失較燃料直接噴射式大，致使起動更為困難。為此，一般在渦流室或預熱室式柴油機的燃燒室中都裝有電熱塞，即在發動機的每個氣缸都裝有一個電熱塞。在發動機起動前電熱塞可對燃燒室內的空氣進行預熱。（2）進氣加熱裝置控制電路圖6.44電熱塞的結構1-發熱體鋼套；2-電熱絲；3-填充劑：4、6-密封墊圈；5-外殼；7-絕緣體；8-膠合劑；9-中心螺杆；10-固定螺母；11-壓緊螺母；12-壓緊墊圈：13-彈簧墊圈2）熱脹式加熱器熱脹式電火焰加熱器常作為中、小功率柴油機的進氣預熱裝置。

3）電網式預熱器電網式預熱器適用於中、小（功率）型的柴油機上，其結構如圖6.46所示。

4）壓力霧化火焰預熱裝置圖6.45熱脹式電火焰預熱器1-電熱絲；2-閥體；3-進油管接頭；4-接線螺釘；5-閥芯；6-穩焰罩圖6.46電網式預熱器1-片形方殼；2-彈簧；3-電熱絲；4-絕緣體圖6.47壓力霧化火焰預熱裝置示意圖l-油箱；2-濾清器；3-電動輸油泵；4-點火線圈；5-噴油器；6-火焰穩定器；7-火花塞；8-點火電纜

（2）進氣加熱裝置控制電路

1）手動操縱的進氣加熱控制電路圖6.48手動操縱的進氣加熱控制電路1-起動/加熱開關；2-加熱指示燈；3-加熱器2）自動定時控制的進氣加熱控制電路圖6.49五十鈴N系列汽車起動預熱控制電路6.4.2汽油機的低溫起動加熱裝置（1）加熱器（2）熱敏開關進氣預熱控制開關為熱敏開關，當進氣溫度低於60℃時，熱敏開關接通；當進氣溫度高於70℃時，熱敏開關斷開。（3）進氣加熱系統的基本工作原理當在低溫起動時，由於環境溫度比較低，因此進氣預熱控制系統的熱敏開關即接通。這時進氣預熱繼電器線圈通電，其電路為（見圖6.50）：圖6.50桑塔納轎車進氣預熱系統控制電路

蓄電池正極→紅色導線→中央線路板單端子P插座→紅色導線→點火開關“30”端子→點火開關“15”端子→黑色導線→中央線路板A8端子→熔斷器S17→中央線路板D2端子→黑色導線→進氣管預熱熱敏開關→紫/黑色導線中央線路板D13端子→進氣預熱繼電器B5端子→中央線路板D22端子→搭鐵→蓄電池負極。進氣預熱繼電器線圈接通電流時，所產生的電磁力將其觸點吸合，使進氣管預熱器電路接通，其電路為：

蓄電池正極→中央線路板單端子P插座→進氣預熱器B0端子→繼電器觸點→繼電器B7端子→紅色導線→進氣管預熱器電熱絲→搭鐵→蓄電池負極。圖6.51加熱器的結構1-密封圈；2-密封墊；3-加熱器6.5汽車音響6.5.1汽車音響的特點①外形體積小②使用環境惡劣③採用低壓（12V或24V）供電④抗干擾能力強⑤調幅/調頻接收靈敏度高，動態範圍大⑥具有夜間燈光照明⑦配用功率大、阻抗小、體積小的揚聲器⑧其他特殊要求⑨汽車音響的防盜6.5.2汽車音響的組成及基本原理汽車音響系統主要由信號源、放大器和揚聲器等組成。（1）信號源

1）收放機收放機是指收音機和放音機的組合。

2）鐳射唱機鐳射唱機又稱CD（CompactDisc）。鐳射唱機具有優異的電聲指標，其信噪比和動態範圍遠遠優於傳統的電唱機

①鐳射拾音器②信號分離與處理電路③伺服系統④數模轉換電路⑤控制系統和顯示器圖6.52

汽車收放機的電路結構框圖圖6.53鐳射唱機的組成框圖

（2）放大器放大器的作用是將各種節目信號進行電壓放大和功率放大，然後推動揚聲器發出聲音。放大器主要由前置放大器、功率放大器、環繞聲放大器組成，如圖6.55所示。

1）前置放大器

2）功率放大器功率放大器主要包括等響度控制電路、音量控制電路、功率放大電路以及保護電路四部分。

圖6.55放大器的組成框圖3）環繞聲放大器環繞聲放大器主要包括以下兩部分：①環繞聲處理電路：環繞聲處理電路利用信號延遲方法產生環繞聲效果，前方音箱重放正面聲源，而環繞處理電路輸出經過延遲的環繞信號，以產生一種音樂廳堂的混響效果。②環繞聲放大器帶動環繞聲箱發聲：由於環繞聲放大器用於模擬反射聲，故其頻響一般不需要很寬，功率也不需要過大。

（3）揚聲器系統揚聲器系統主要指主揚聲器、環繞揚聲器等，是汽車音響系統的終端。主揚聲器中通常由低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器和分頻網路組成。一般環繞聲只重放7kHz以下的反射聲，故只需一只中低音揚聲器即可。6.6電晶體電動汽油泵

汽車上一般裝用的是膜片式汽油泵，它安裝在發動機缸體上，由發動機凸輪軸上的偏心輪驅動。

6.6.1電晶體電動汽油泵的構造電晶體電動汽油泵主要由機械泵和電晶體控制電路兩部分組成，其結構如圖6.56所示。

1—油泵上室；2—線圈；3—拄塞；4—回位彈簧；5—泵筒；6—進油閥，7—沉澱杯；8—磁鐵；9—過濾網；10—進油腔；11—出油閥；12—線路蓋板；13—回油閥彈簧；14—回油閥，15—出油腔圖6.56電晶體電動汽油泵的構造

（2）汽油泵的泵油原理油泵不工作時，柱塞在回位彈簧4的作用下停在泵的上部，此時進油閥6和出油閥11均處於關閉狀態（見圖6.56）。當電晶體控制電路中的三極管V導通時，正回饋線圈N2和電路中的R和C被短路，主線圈Nl中的電流達到最大。它產生的電磁吸力吸引柱塞3，克服回位彈簧4的張力而向下運動，使進油閥6關閉，出油閥11打開，將進入兩閥之間泵筒中的汽油，經出油閥11壓入油泵上室1的出油腔15。

當電晶體控制電路中的三極管V截止時，主線圈N1不通電，電磁力消失，柱塞3在回位彈簧4的作用下向上運動，這時出油閥11關閉，進油閥6打開，汽油從沉澱杯7中被吸入兩閥之間的泵筒中。圖6.57

電晶體電動汽油泵電路

汽車電路

汽車電路與其它電路相比具有低壓、直流、單線制和負極搭鐵的特點。（1）低壓汽車電系的電壓較低，有6V、12V、24V三種額定電壓，一般中小型汽車普遍採用12V電系，一些重型汽車採用24V電系，=通過電源轉換開關來改變電源的電壓。汽車電系採用低壓的主要特點是在滿足整車用電需求的前提下具有安全、電源簡單、蓄電池單格數可較少的優點。

（2）直流汽車電系採用直流電是因為需要用蓄電池作為發動機電力起動的電源能消耗後也必須用直流電充電，因此汽車上電氣系統一直都是直流電。（3）單線制汽車上兩個電源及所有的用電設備都是並聯連接，用電設備只用一根導線與電源的正極相連，利用發動機、車身及車架等金屬體作為公共回路，與電源的負極相連。

（4）負極搭鐵為利用發動機、車身及車架等金屬體作為公共回路，蓄電池、發電機及各用電設備的一端必須與其安裝位置的發動機、車身或車架等機體相連，此稱為“搭鐵”。蓄電他的負極與車體連接的為負極搭鐵，蓄電池正極連接車體的則為正極搭鐵。現代汽車的電氣系統均為負極搭鐵。7.1汽車全車線路的組成7.2汽車電路圖7.3典型的整車電路圖

7.1汽車全車線路的組成

汽車的全車線路由電源、用電設備、導線、開關、保險裝置等構成，其作用是將電源系統、起動系統、點火系統、照明和信號系統、儀錶系統、電子控制裝置以及輔助電器等，按照它們各自的工作特性和相互內在聯繫，通過開關、導線、保險裝置等連接起來，構成一個完整的整體。7.1.1導線及導線的連接（1）導線導線是組成汽車電氣線路的基礎元件。汽車電氣設備的連接導線有高壓線和低壓線兩種，高壓線是指用在點火系統次級電路中連接點火線圈、配電器和火花塞之間的連接導線；除此之外的其他元件之間的導線都是低壓線。圖7.1各種導線結構a)低壓線；b)高壓線；c)遮罩線1、3、6－線芯；2、4、8－絕緣外皮；5－橡膠絕緣體；7－外導體（遮罩裝置）1）高壓線顧名思義，高壓線就是用來傳送高壓電的導線，汽車上所用高壓線的工作電壓一般在15~30kV，但通過電流強度較小，因此高壓導線的絕緣包層很厚，耐壓性能好，但線芯截面積很小約1.5mm2。高壓線有銅芯線和阻尼線等幾種，為了衰減火花塞產生的電磁波干擾，目前高壓線基本都使用高壓阻尼線。2）低壓線低壓線是用於除點火系高壓線路外所有電氣設備之間連接用的導線。低壓導線多使用帶絕緣外層的多股編織線。標誌低壓導線性能的主要參數是導線截面積，為了充分發揮連接導線的作用，降低成本，低壓線的截面積有多種規格。標稱截面積(mm2)線芯組成絕緣層厚度(mm)導線外徑(mm2)允許電流（A）銅絲根數線芯直徑1.070.430.62.6111.5170.520.62.9142.5190.410.83.8204.0190.520.84.4256.03510501360表7.1普通低壓導線結構3）導線的顏色和符號由於整個汽車上用電設備較多，用線多而繁雜，因此為了安裝和維修的方便，汽車各條線路的導線均採用不同的顏色，不同用電設備的同一元件、不同接線柱上的低壓導線常用不同的顏色加以區分。

序號系統名稱主色顏色代號1電源系紅R2點火、起動系白W3大燈、霧燈等外部照明系統藍Bl4燈光信號系統綠G5防空燈及車身內部照明系統黃Y6儀錶、警報裝置和電喇叭系統棕Br7收音機、電鐘、點煙器等輔助裝置紫V8各種輔助電動機及電氣操縱系灰Gr9電氣裝置搭鐵線黑B表7.3國產車電路各系統低壓線的主色

（2）導線的連接

1）插接器為了提高接線速度，減少接線錯誤，越來越多的汽車在低壓線路中採用插接器。插接器由插頭和插座兩部分組成，按使用場合的實際需要，其形狀不同、腳數多少不等，有的甚至顏色也有區別，圖7.2所示為幾種插接器的型式。插接器由插座和插頭、導線接頭和塑膠外殼組成，如圖7.3所示。圖7.2幾種插接器的型式圖7.3常見插接器結構1－插座；2－護套；3－插頭；4－導線；5－倒刺；6－鎖止機構2）線束為了使汽車全車線路條理清晰、連接可靠，並有利於保護導線的絕緣和方便安裝，一般除高壓線外，經常將走向相近的不同規格的電線用棉紗編織帶或薄聚氯乙烯帶纏繞包紮成束，稱作線束。線束總成包括電線、端子、插接器、護套及各種附件，其中導線是構成線束總成的主體，端子是線束總成與電器設備實現可靠的電器與機械連接的關鍵零件，插接器則是對端子及端子與導線連接部位實行密封保護的重要零件。

7.1.2開關開關的作用是人為地或自動地將電路接通或中斷。按操縱方式不同，汽車開關有旋轉式（如點火開關和暖風機開關等）、推拉式、頂杆式、扳柄式、翹板式及組合式等。

（1）點火開關點火開關是一個多功能開關，它具有自動複位的起動擋位並配有鑰匙以備停車時鎖住，因此又稱為鑰匙開關、點火鎖。點火開關主要用來控制點火電路、發電機磁場電路、儀錶電路、起動繼電器電路以及一些輔助電器等，在柴油機上同時還控制柴油機的預熱電路，為防止車輛被盜，有的車在點火鎖上還設有方向盤鎖止功能。圖7.4五檔位點火開關示意圖

（2）組合開關組合開關是由兩種及兩種以上的開關集裝在一起的開關，它可使操縱更加方便組合開關一般安裝在便於操縱的轉向柱上，將需組合的開關如燈光開關、轉向燈開關、報警燈開關、刮水器開關、洗滌器開關等組合為一體安裝在一個組合體內，但其功能仍然是各自獨立的。圖7.5JK322A型組合開關a）前後方向工作狀態；b）上下方向工作狀態1－左組合開關（刮水器操縱手柄與洗滌開關按鈕）；2－右組合開關（轉向及變光操縱手柄與燈光按鈕）；3－危險警報燈開關按鈕；4－組合開關線束表7.4JK322A型組合開關工作檔位7.1.3電路保護器件為防止因短路或超載造成線路或用電設備損壞，汽車電氣線路中均設有電路保護器件，又稱保險器。使用時串接在電源和用電設備之間，當短路或超載時，能夠自動切斷電源。汽車常用的電路保護器件有易熔線、熔斷器和斷路保護器等。

（1）易熔線易熔線是一種截面一定，可長時間通過額定電流的銅芯或合金導線，常用於保護總體電路或重要電路。當線路中電流超過額定電流數倍時，易熔線將首先熔斷以保護線路免遭損壞。（2）熔斷器熔斷器俗稱保險絲，常用於對局部電路進行保護。保險絲在電路中電流超載一定的情況下．可在數秒內熔斷，自動切斷電路。表7.5易熔線的規格標稱容量(A)顏色截面積(mm2)構成1m長電阻值/Ω額定電流(A)5s熔斷電流(A)20棕0.3Ф0.32×5股0.047513約15040綠0.5Ф0.32×7股0.032520約20060紅0.85Ф0.32×11股0.020525約25080黑1.25Ф0.5×7股0.014133約300圖7.6各種熔斷器的結構型式a)

玻璃管式；b)瓷芯式；c)片式；d)金屬絲式；e)平板式

圖7.7熔斷器盒示例圖1－熔斷器盒；2－熔斷器；3－易熔線

（3）斷路器斷路器也稱斷路保護器，通常用於保護較大容量的電器設備，而且可以重複使用。它的基本組成是一對受熱敏雙金屬片控制的觸點，其基本原理是利用雙金屬片受熱彎曲變形的特點工作的。圖7.8自動複位式斷路器a）觸點閉合；b）觸點分開7.1.4繼電器（1）繼電器的作用汽車用繼電器的主要作用是自動控制某些電流的通斷，還可以在電路中起到保護某些控制開關的作用。

1）實現自動控制

2）保護控制開關（2）繼電器的組成及類型

汽車用繼電器的的基本組成件是電磁線圈和帶複位彈簧的觸點，其工作方式是利用通電線圈產生的電磁力來改變觸點的原始狀態。（2）繼電器的組成及類型汽車用繼電器的的基本組成件是電磁線圈和帶複位彈簧的觸點，其工作方式是利用通電線圈產生的電磁力來改變觸點的原始狀態。7.1.5中央接線盒在現代汽車上常將熔斷器、斷路保護器和繼電器等集中佈置在一塊或幾塊安裝板上，形成一個或幾個中央接線盒，構成整車電器線路控制和電能配給的中心，不僅使全車線路更加集中，線束走向合理、規範，而且為檢修提供了很大方便。

7.11桑塔納轎車中央接線盒a）接線盒正面；b）接線盒背面1、3、9、11、13~17－空位；2－進氣管預熱繼電器；4－換檔指示器控制裝置；5－空調繼電器；6－喇叭繼電器；7－霧燈繼電器；8－減荷繼電器；10－前風窗清洗刮水器間歇繼電器；12－報警及轉向繼電器；18－冷卻液不足指示控制器；A－儀錶板線束插座（藍色插件）；B－儀錶板線束插座（紅色插件）；C－發動機室左邊線束插座（黃色插件）；D－發動機室右邊線束插座（藍色插件）；E－後燈線束插座（黑色插件）；G－單個線束插座（主要用於冷卻液不足指示控制器）；H－空調裝置線束插座（棕色插件）；K－安全帶警報系統線束插座；L－雙音喇叭線束插座（灰色插件）；M－燈光開關56和變光開關56b接柱接頭；N－單個插頭（主要用於進氣管預熱器加熱電阻電源）；P－單個插頭（主要用於蓄電池火線與中央線路板的連接；R－空位；7.2汽車電路圖

汽車電路圖是汽車電氣設備的匯流排路圖的簡稱，它是將汽車電氣設備匯流排路用圖形進行表達的一種方式是將汽車電器和電子設備用圖形符號和代表導線的線條等按照各自的工作特性及相互間的內在聯繫連接在一起的關係圖。由於文字、技術標準等差異，各汽車生產廠家在汽車電路圖的繪製、符號標注等方面不盡相同。7.2.1汽車電路圖的種類汽車電路圖有接線圖、線束圖、線路圖、電路原理圖等。（1）線束圖汽車電路線束圖用於表示汽車電路線束和電器的具體佈置。能反映線束走向和有關導線顏色、接線柱編號等內容的線路圖。在這種畫成樹枝樣的圖上，著重標明各導線的序號和連接的電器設備名稱及接線柱的名稱、各插接器插頭和插座的序號。

（2）接線圖接線圖是一種專門用來標記接線與連接器的實際位置、色碼、線型等資訊的指示圖，專門用於檢修時查尋線束走向、線路故障及線路復原，並不涉及所連電器的工作原理及型號。

（3）線路圖線路圖也稱線路分佈圖，是將所有汽車電器按車上的實際位置、用相應的外形簡圖或原理簡圖畫出來，並用線條一一連接起來。

（4）電路原理圖電路原理圖是指按規定的圖形符號，把儀錶及各種電器設備，按電路原理，由上到下合理地連接起來，然後再進行橫向排列形成的電路圖。它可以是子系統的電路原理圖，也可以是整車電路原理圖。7.2.2整車電路圖的識讀目前，應用較為廣泛的電路圖是從左到右排列，不走折線，圖上不出現或很少有導線交叉，一般按電源、起動、點火、儀錶和指示燈、照明和信號、刮水器和洗滌器等順序編排。有些較複雜的電器設備線路，圖上採用斷線代號解決，採用斷線代號時，斷線代號一定是成對出現。

要看懂汽車電路圖，首先要具備一定的電工和電子學基本知識，熟悉汽車各種電器與電子設備結構原理，瞭解各種車型汽車電路圖所用圖形符號的意義和汽車電器線路的結構特點，包括導線、端子和導線的連線、觸點與開關、電器元件、儀錶、感測器、電器設備和一些限定符號等。點火系統

能夠按時在火花塞電極間產生電火花的全部設備稱為點火系。1886年，第一輛以四迴圈內燃機為動力的汽車是以磁電機為電源的點火系，其電火花是靠永磁微型發電機產生，因此稱之為磁電機點火系。1907—1908年，美國的查爾斯·凱特林（C·F·Kettering）試製出一種可靠而完善的點火裝置，並用於凱迪拉克汽車，這種點火裝置由蓄電池和發電機提供電能，因此稱之為蓄電池點火系。

20世紀60年代初期，出現了電晶體輔助點火系，這種點火系增加了一個電子放大器，使得點火性能得到了較大的提高；但由於這種點火裝置還保留了觸點，觸點本身造成的一些缺點還不能完全消除，因此很快就被無觸點的電子點火系所取代。最初的無觸點電子點火系也叫做普通電子點火系，在20世紀60年代末期開始推廣應用，且很快得到普及。

點火系的發展概述1976年，美國通用公司又首次將微處理器應用於點火時刻控制，此後微機控制的電子點火系應用日漸增多，並與汽油噴射、怠速控制等發動機其他電子控制進行綜合控制。目前微機控制點火系的應用已非常廣泛。

不論哪一種點火系，其基本結構都相似，都是由電源、分電器、點火線圈和火花塞等組成，只是低壓回路中觸發點火信號的裝置有所區別。圖4.1所示為點火系的基本組成及其與發動機之間的安裝位置。圖4.1點火系的組成及安裝位置1-中央高壓導線；2-點火線圈；3-點火開關；4-起動機；5-蓄電池；6-凸輪軸；7-分電器；8-火花塞；9-分缸高壓導線；10-發動機4.1概述定義：點火系是點燃式發動機用於提供點火能量、控制點火順序和點火時刻的裝置。作用：其具體作用就是把汽車電源系統的低壓電轉變成高壓電，並按發動機氣缸工作順序適時地引入氣缸形成電火花、點燃可燃混合氣，從而使發動機正常工作。點火系性能的好壞對發動機的工作影響很大。

4.1.1對點火系的要求

為了使發動機在各種工況下均能保證可靠而準確點火，點火系必須滿足下列基本要求。（1）能產生足以擊穿火花塞電極間隙的高電壓點火系中能夠擊穿火花塞電極間隙時的電壓叫做擊穿電壓，用字母Uj表示。擊穿電壓Uj一般與火花塞電極間隙和形狀、氣缸內混合氣壓力和溫度、電極溫度、電極極性以及發動機工況等因素有關。

（2）電火花應具有足夠的能量

點著混合氣必須的能量與發動機工況、混合氣成分和濃度、電極間隙和形狀等因素有關。當發動機正常工作時，由於壓縮終了時混合氣的溫度已接近其自燃溫度，因此所需火花能量很小，—般只需1~5mJ。但在發動機啟動、怠速和加速時，由於混合氣霧化品質較差，需要較高的火花能量。為了提高發動機的燃油經濟性而燃燒稀混合氣，因此也需要增大火花能量。在發動機整個工作過程中，起動工況（特別是冬季）是最惡劣工況，所需點火能量最高，達50~80mJ。因此要使混合氣在任何工況都能可靠點燃，點火系提供的電火花應保證具有大於100mJ的點火能量。

（3）點火時刻應與發動機工況相適應

汽油機的點火時刻用點火提前角來表示，點火提前角是指從火花塞電極間跳火開始到活塞運行至上止點為止這一段時間內曲軸所轉過的角度。如果點火過早，則燃燒的大部分在壓縮行程進行，氣缸內壓力急劇升高，活塞上行阻力增大，雖然最大燃燒壓力高，但是所作的功並非最大，不僅使發動機功率下降，油耗增加，而且發動機運行粗暴，振動和噪音大，甚至還會引起發動機的爆震燃燒。如果點火過遲，則燃燒大部分在活塞下行時容積增大的情況下進行，燃燒壓力損失太大，發動機功率下降，同時由於熾熱的燃氣與氣缸壁的接觸面積增大，熱損失增多，導致發動機過熱，油耗增大。通常把發動機發出最大功率和油耗最小時所對應的點火提前角稱為最佳點火提前角。

4.1.2點火系的分類

點火系的分類方式有很多，下麵根據不同的分類方式對各種點火系的特點進行敘述。（1）按點火系統的電源進行分類

按照點火系的電源進行分類，有磁電機點火系和蓄電池點火系兩類。磁電機點火系由磁電機本身產生點火所需的電源，由於結構的原因，磁電機點火系目前僅適用於單缸或兩缸的汽油發動機。因此磁電機點火系在汽車上早已不使用，目前在某些摩托車上還有少量的應用。

蓄電池點火系的電源是蓄電池和發電機，適用於多缸發動機。目前汽車上使用的都屬於此類點火系。（2）按點火系儲存點火能量的方式分類

按照點火系儲存點火能量的方式進行分類有電感儲能式點火系和電容儲能式點火系。電感儲能式點火系是指用於產生高壓電火花的能量以磁場能的方式儲存在點火線圈中，其儲能元件是點火線圈。

電容儲能式點火系是指用於產生高壓電火花的能量以電場能的方式儲存在電容器中，其儲能元件是專門的儲能電容器。（3）按照低壓回路觸發點火信號的裝置不同進行分類按照點火系低壓回路觸發點火信號的裝置不同可分為傳統點火系、普通電子點火系和微機控制點火系三種類型。

1）傳統點火系傳統點火系是利用機械開關（即觸點的閉合和打開）來控制點火線圈初級電流的通斷而完成點火工作的，其控制點火線圈初級電流通斷的裝置是斷電器。

傳統點火系在汽車上應用較早，其應用的持續時間將近一個世紀。但隨著對汽車發動機燃油經濟性和排放指標等要求的提高，這種點火系已無法適應現代發動機的點火要求，目前已被先進的點火系所取代。

2）普通電子點火系普通電子點火系是利用半導體元件，如晶體三極管、可控矽等作為開關，接通或斷開點火線圈初級電流而完成點火工作的。

普通電子點火系的發展經歷了兩個過程，即有觸點電晶體輔助點火系和無觸點電子點火系。有觸點電晶體輔助點火系是一種保留機械開關（觸點）的電子點火系，與傳統點火系不同的是其機械開關（即觸點）不用於直接控制點火線圈的初級電流，而是用於控制點火三極管的基極電流。這種點火系由於無法克服機械觸點存在的諸多缺點，很快就被淘汰。

無觸點電子點火系則徹底取消了機械開關（觸點），取而代之的是點火信號發生器和點火器。這種點火系主要由點火器、分電器、點火信號發生器、點火線圈和火花塞等組成。點火器是由半導體元件（如三極管、可控矽等）組成的電子開關電路，其主要作用是根據點火信號發生器產生的點火脈衝信號，接通和斷開點火線圈初級電路，起著傳統點火系中斷電器觸點的作用。

點火信號發生器裝在分電器內，它可根據各缸的點火時刻產生相應的點火脈衝信號，控制點火器接通和斷開初級電路的具體時刻。無觸點電子點火系在控制點火線圈初級電流的過程中徹底消除了機械觸點存在的問題，但是其點火提前角的控制還是由離心式點火提前調節裝置和真空式點火提前調節裝置來完成，使點火提前角的精確控制受到限制，所以很快就被微機控制點火系所取代。無觸點電子點火系按照點火觸發信號產生的方式不同又有磁感應式、光電式、霍爾式等多種。目前有許多在用車輛的點火系還在使用著無觸點普通電子點火系。3）微機控制電子點火系微機控制電子點火系是由發動機電子控制單元ECU產生點火信號，控制點火線圈初級電流的通斷而完成點火工作。這種點火系主要由與點火有關的各種感測器、電子控制單元（ECU）、點火器、點火線圈、配電器、火花塞等組成。

發動機的最佳點火提前角不僅決定於發動機的工作轉速和負荷，而且還與發動機水溫、進氣溫度、可燃混合氣的空燃比、燃油的油品等多種運行參數和使用因素有關。前述傳統點火系和普通電子點火系的點火時刻均由機械式點火提前裝置完成，而且只能對點火提前角作範圍有限的、粗略的線性調節，並且僅考慮了發動機轉速和進氣管真空度兩個影響因素，遠不能保證發動機的最佳點火時刻。

而微機控制的電子點火系其點火提前角的控制則由電子控制單元（ECU）根據發動機各種感測器的信號進行三維的精確控制，使發動機在任何工況下都能處於最佳的點火時刻，最大限度地改善了發動機的動力性和經濟性，降低排氣污染。目前，微機控制的電子點火系已經基本普及。4.2點火系的組成及工作原理4.2.1點火系的組成（1）傳統點火系傳統點火系是一種電感儲能、機械觸點式的點火系統，它主要由電源、點火開關、點火線圈、分電器和火花塞等部件組成，如圖4.3所示。圖4.3傳統點火系的組成l-點火開關；2-蓄電池；3-起動機；4-高壓導線；5-阻尼電阻；6-火花塞；7-斷電器；8-電容器；9-點火線圈；10-附加電阻；11-配電器；12-真空點火提前調節裝置1）電源及點火開關：電源為蓄電池和發電機，標稱電壓多為12~14V，其作用是供給點火系所需的電能。點火開關的作用是控制點火系的初級電路，點火開關一旦斷開，發動機就會立即熄火。

2）點火線圈：點火線圈的功用是將電源供給的低電壓轉變為點火所用的高壓電，其構造與自耦變壓器相似，主要由鐵心、初級繞組和次級繞組組成。

3）火花塞：火花塞的作用是將點火線圈次級繞組產生的高壓電引入氣缸燃燒室，產生電火花點燃混合氣。

4）分電器：傳統點火系的分電器主要包括斷電器、配電器、電容器和點火提前調節裝置等。斷電器的作用是接通或切斷點火線圈的初級電路；配電器的作用是將點火線圈產生的高壓電按氣缸工作順序送往各缸火花塞；電容器與斷電器觸點並聯，其作用是減小斷電器觸點分開時的火花，延長觸點使用壽命；點火提前機構的作用是根據發動機的轉速、負荷和汽油品質的變化而改變點火提前角。（2）普通電子點火系以使用時間較長、功能比較完善的無觸點普通電子點火系為例進行介紹。這種點火系統又稱為半導體點火系或電晶體點火系，主要由低壓電源（蓄電池或發電機）、分電器及安裝在分電器內部的點火信號發生器、點火器、點火線圈、火花塞等組成，如圖4.4所示是一種電感儲能、無觸點的普通電子點火系的組成圖。圖4.4無觸點普通電子點火系的組成1-蓄電池；2-點火開關；3-點火線圈；4-點火器；5-點火信號發生器；6-分電器；7-真空點火提前調節裝置；8-配電器；9-火花塞；10-高壓阻尼線

在上述普通電子點火系組成部分中，其電源及點火開關、點火線圈、火花塞的功能與傳統點火系完全相同；所不同的是系統中取消了斷電器，取而代之的是增加了點火器和點火信號發生器。由於點火信號發生器一般安裝在分電器內部，其分電器的結構與傳統點火系有所區別。1）點火器：點火器又稱點火電子組件或點火控制器，由半導體元器件（如二極體、三極管等）組成電子開關電路，主要作用是根據點火信號發生器產生的點火脈衝信號，接通和切斷點火線圈初級繞組電路。

2）分電器：無觸點普通電子點火系的分電器由點火信號發生器、配電器和點火提前調節裝置組成。其中配電器和點火提前調節裝置的功能與傳統點火系相同，只是增加了點火信號發生器。

點火信號發生器裝在分電器內，其功用是根據發動機點火時刻要求，產生控制點火的脈衝信號。點火信號發生器與點火器的共同作用取代了傳統點火系中的斷電器。具體的工作過程是：點火信號發生器根據各缸的點火時刻產生相應的點火脈衝信號，觸發點火器內部的末級大功率三極管導通或截止，接通或斷開點火線圈的初級電路，完成點火工作。（3）微機控制電子點火系微機控制電子點火系按照是否保留分電器而分為有分電器式和無分電器式兩種。有分電器微機控制電子點火系又稱為非直接點火系統，該系統中，點火線圈產生的高壓電是經過分電器中的配電器按照點火順序分配至各汽缸，使各缸火花塞依次點火完成點火工作；無分電器微機控制電子點火系又稱為直接點火系，該系統中沒有分電器，其點火線圈上的高壓線直接與火花塞相連，工作時點火線圈產生的高壓電直接送到火花塞，點火順序的控制是由發動機電子控制單元ECU根據各感測器輸入的資訊而完成。有分電器微機控制電子點火系主要由與點火有關的各種感測器、電子控制單元ECU、點火器、點火線圈、分電器、火花塞等組成，如圖4.5所示。在這種點火系中，分電器只保留了前述分電器中配電器的功能，即將點火線圈產生的高壓電按照點火順序分配至各缸，使各缸火花塞依次點火完成點火工作。這種點火系點火提前角的控制由發動機電子控制單元ECU來完成，可以對點火時刻實現精確控制。圖4.5微機控制有分電器電子點火系的組成1-感測器及輸入信號；2-電子控制單元ECU；3-點火器；4-點火線圈；5-火花塞；6-分電器；7-高壓阻尼線4.2.2點火系的工作原理

點火系工作的基本原理是利用電磁感應原理，把來自蓄電池或發電機的12~14V低壓電，經點火線圈轉變為15~30kV的高壓電，由分電器按一定規律分配到各缸火花塞，擊穿其電極間隙而點燃混合氣。傳統點火系和電子點火系的工作原理分別如圖4.6和4.7所示，無論是哪一種點火系，其工作原理基本相同。

（1）傳統點火系如圖4.6所示，發動機工作時，斷電器凸輪在分電器軸的驅動下而旋轉，交替地將斷電器觸點閉合或打開。斷電器觸點閉合時初級線圈內有電流流過，並線上圈鐵芯中形成磁場。觸點打開時，初級電流被切斷，使磁場迅速消失，此時在初級線圈和次級線圈中均產生感應電動勢。由於次級線圈匝數多，可感應出高達15~20kV的高電壓。該高電壓可擊穿火花塞間隙，形成火花放電。圖4.6傳統點火系工作原理示意圖

在點火開關SW接通的情況下，低壓電路中初級電流i1（圖中實線箭頭所示）的回路為：蓄電池正極→電流錶→點火開關SW→點火線圈“+”接線柱→附加電阻→“開關”接線柱→點火線圈初級繞組→點火線圈“―”接線柱→斷電器觸點→搭鐵→蓄電池負極。次級線圈中高壓電流i2（圖中虛線箭頭所示）的回路為：次級繞組→點火線圈“開關”接線柱→附加電阻→點火線圈“+”接線柱→點火開關SW→電流錶→蓄電池→搭鐵→火花塞側電極、中心電極→配電器旁電極、分火頭、中央電極→點火線圈高壓接線柱→次級繞組。發動機工作時，分電器軸在發動機凸輪軸驅動下連續旋轉，使斷電器觸點不斷地閉合、打開，點火線圈就不斷產生高壓電並由配電器按點火順序輪流分配到各缸火花塞產生電火花點燃混合氣，這樣的過程周而復始，保證發功機的正常工作。（2）電子點火系如圖4.7所示，發動機工作時，信號發生器的轉子在分電器軸（或配氣凸輪軸）的驅動下旋轉而在其感應線圈中產生信號電壓（微機控制點火系則是由ECU根據各感測器資訊而產生觸發信號），該信號電壓以方波的形式輸入點火器後控制其末級大功率三極管導通與截止，完成點火工作。圖4.7電子點火系工作原理示意圖

點火開關SW接通時，在信號發生器（或ECU）觸發信號的作用下，當點火器末級大功率三極管VT導通時，點火線圈初級繞組中有初級電流i1流過（圖中實線箭頭所示），其電路為：蓄電池正極→電流錶A→點火開關SW→點火線圈“+”端子→初級繞組L1→點火線圈“–”端子→點火器末級大功率三極管VT→搭鐵→蓄電池負極。電流流過點火線圈初級繞組時，在鐵芯中形成磁場。當點火器大功率三極管VT截止時，初級電路被切斷，初級電流迅速消失，鐵芯中的磁通迅速變化，在初級繞組L1和次級繞組L2中分別產生自感應電動勢和互感應電動勢。設計時將點火線圈次級繞組的匝數足夠多，以保證能夠感應出足以擊穿火花塞電極間隙的高壓電動勢。次級繞組產生的高壓電流經的路徑（圖中虛線所示）為：次級繞組L2→點火線圈“+”端子→點火開關SW→電流錶A→蓄電池→搭鐵→火花塞側電極、中心電極→配電器旁電極、分火頭→點火線圈高壓接線柱→次級繞組。

點火器的大功率三極管每截止一次，點火線圈就產生一次高壓電；分電器軸每轉一轉，配電器就按發動機的點火順序，輪流向各缸火花塞輸送一次高壓電。發動機工作時，信號發生器轉子在發動機凸輪軸驅動下連續旋轉，並不斷產生點火信號控制三極管導通與截止，點火線圈就不斷產生高壓電並由配電器按照點火順序分配到各缸火花塞產生電火花點燃混合氣，保證發動機正常工作。

綜上所述，發動機的點火系有兩個電路，初級電流i1流經的電路稱為低壓電路或初級電路；高壓電流i2流經的電路稱為高壓電路。不論是哪一種點火系，其工作過程都可分為三個過程，即：初級電路接通，初級電流i1增長過程；初級電路切斷，次級繞組產生高電壓的過程；火花塞電極之間產生火花放電過程。若要停止發動機的工作，只要斷開點火開關，切斷低壓電源的電路即可。

4.2.3點火系工作過程分析（1）初級電路接通，初級電流i1按指數規律增長傳統點火系的初級電路包括蓄電池、點火開關、附加電阻Rf、點火線圈初級繞組L1、斷電器觸點和電容器C1，其等效電路如圖4.8所示。

電子點火系與傳統點火系不同的是大功率三極管VT取代了斷電器觸點和電容器，點火系初級電流的導通與截止由大功率三極管VT控制。其初級回路的等效電路如圖4.9所示，圖中R1為初級繞組的內電阻，電阻RZ和電容器CR是設制在點火器內部的阻容保護電路，其功用是防止大功率三極管VT被點火線圈產生的感應電動勢擊穿而損壞。圖4.8傳統點火系初級電路等效電路圖4.9電子點火系初級電路等效電路圖

當三極管VT導通時（傳統點火系當斷電器觸點閉合時），由蓄電池或交流發電機提供的初級電流i1（傳統點火系i1經附加電阻Rf）就會流過點火線圈初級繞組L1，並在點火線圈的鐵心中產生磁場。當鐵芯中磁通量隨電流的增加而增大時，在初級繞組中便會產生自感電動勢eL，由楞次定律可知，自感電動勢eL的方向與初級電流i1的方向相反，即阻礙初級電流磁場的增長。

根據基爾霍夫電壓定律可得電壓平衡方程式：(4-1)

式中：U——電源電壓;i1——初級電流；R——初級電路電阻，包括初級繞組內電阻R1、電源內阻以及線路電阻等，傳統點火系還包括附加電阻Rf；—初級繞組L1中的自感電動勢，其值：（4-2）L——初級繞組電感；

——初級電流i1的增長率。將式（4-2）代入式（4-1）得：

（4-3）將式（4-3）整理、積分後得：

（4-4）式中：t——三極管VT導通時間（傳統點火系為斷電器觸點閉合時間）。由式（4-4）可知，當初級電路接通後初級電流i1將按指數規律增長，並逐漸趨於極限值Imax（≈）。

理論上，當t→∞時，初級電流i1達到極限值Imax，對於汽車上的點火線圈而言，在初級電路導通約20ms（電子點火系發動機5000r/min時，三極管VT導通時間只需4~5ms），即可達到滿足點火需要的初級電流值Ip。把Ip稱為初級斷電電流。

在初級電路導通（初級電流增長）過程中，不僅在點火線圈初級繞組L1中感應產生自感電動勢eL（約20V），在次級繞組L2中也會產生約1.5~2kV的互感電動勢，但該互感電動勢的電壓較小，不能擊穿火花塞電極間隙放電。初級電路接通時初級電流i1的波形變化如圖4.10a所示；所對應的在次級繞組L2中感應的互感電動勢U2的波形如圖4.10b所示。圖4.10點火系工作過程波形圖a）初級電流波形；b)次級電壓波形；c)次級電流波形（2）初級電路切斷，次級繞組產生高電壓上述已知，初級電路導通後，初級電流按指數規律增長。當三極管VT導通時間（傳統點火系為觸點閉合時間）延長至tb、初級電流i1增長到IP時，三極管VT截止（傳統點火系為觸點被斷電器凸輪頂開），初級電路切斷。此時初級電路的斷電電流IP可用數學公式表達為：（4—5）

在初級電路被突然切斷後，IP

將迅速降到零，點火線圈鐵心的磁通量迅速減少，這時在初級繞組和次級繞組中都將產生感應電動勢：在初級繞組L1中，由於繞組匝數少而產生約200~300V的自感電動勢eL；在次級繞組L2中，由於繞組匝數多，產生的互感電動勢eM很高，可達15~30kV。這個互感電動勢一般稱為次級電壓，就是用於擊穿火花塞間隙產生電火花的高壓電。

次級繞組輸出次級電壓最大值U2max的大小對發動機能否可靠點火影響很大。為了分析方便，我們將根據初級電流斷開後點火系的等效電路進行分析，做傳統點火系與電子點火系的等效電路，如圖4.11和4.12。圖中C1是指初級電容中的電容總和，包括：初級電路中初級繞組匝與匝之間所具有的電容，電子點火系阻容保護電路中所設有的電容CR（傳統點火系中與斷電器觸點並聯的電容器）的容值等；圖中C2是指在次級電路中分布電容的總和，包括：次級繞組匝與匝之間所具有的電容，高壓線與發動機機體之間所具有的電容、火花塞中心電極與側電極之間所具有的電容等。圖4.11初級電路斷開後傳統點火系等效電路圖4.12初級電路斷開後電子點火系等效電路

次級繞組輸出次級電壓最大值U2max可以根據能量守恆定律推導求得：在初級電路導通期間，點火線圈初級繞組L1儲存的磁場能WP為：（4-6）

在初級電路被突然切斷後，初級繞組L1中所產生的自感電動勢eL將向電容器C1充電，次級繞組L2中所產生的互感電動勢eM也向高壓電路的分佈電容C2充電。

當電容器C1的充電電壓達到最大值（用U1max表示）時，在電容器C1中儲存的電場能Wc1為：（4-7）

當電容器C2的充電電壓達到最大值（用U2max表示）時，在電容器C2中儲存的電場能Wc2為：

（4—8）

根據能量守恆定律，如果忽略熱損耗和電磁能量損失，那麼在初級電流截止前初級繞組中儲存的磁場能WP

將全部轉化為初級電流截止後電容器C1和C2中的電場能，即：

WP=Wc1

+Wc2即：

（4—9）

假設初級繞組L1和次級繞組L2之間具有完全的磁路聯繫，即無磁損失，且耦合係數等於1，則根據法拉第電磁感應定律和理想變壓器變壓比的計算公式可得：所以：（4—10）

式中N1、N2分別為初級和次級繞組的匝數。將式（4-10）代入式（4-9）並整理後得：（4-11）

考慮到有熱損失和磁損失，故：

（4-12）

式中效率η一般為0.75~0.85。由式（4-12）可知，當點火線圈結構一定時，次級電壓的最大值U2max與初級斷電電流IP成正比，並隨電容量C1、C2的增大而減小。（3）火花塞電極間火花放電過程火花塞電極間火花放電過程一般有電容放電和電感放電兩部分。電容放電過程是指火花塞間隙被擊穿時，儲存在C2中的電場能維持的放電過程，其特點是放電時間極短，1us左右，放電電流大，可達幾十安培，放電電壓高。由於電火花是在次級電壓達到最大值U2max以前發生的，所以電容放電僅消耗線圈磁場能WP的一部分。電容放電時，伴隨有迅速消失的高頻電磁振盪波，頻率約為HZ~HZ

，是產生無線電干擾的主要因素，因此，必須採取抑制措施。火花塞電極之間跳火以後，火花塞間隙的放電電阻減小，線圈磁場的其餘能量將沿著電離的火花間隙緩慢放