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第４章汽车电气元件124335４.１概述４.２电气元件４.３集成电路４.４电路保护元件４.５显示器件下一页返回第４章汽车电气元件6738４.６汽车专用模块４.７汽车专用电子组件４.８小结上一页返回４.１概述现代汽车是将各种技术汇集成一体的集成物。由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成，下面就组成部分之一的电气设备部分进行叙述。当代汽车电气设备是由８大系统组成的，它们分别是：电源系、启动系、点火系、照明系、信号系、仪表系、舒适系、微机控制系，这８大系统由各种电气元件和各种用电设备组成，通过不同的导线和控制装置及控制电路进行控制。电气元件包括开关、继电器、电磁阀、蜂鸣器、电阻器、电容器、电感器、晶体二极管、稳压二极管、雪崩二极管、发光二极管、钳位二极管、晶体三极管、晶体管放大器、光电晶体管、晶闸管、显示器件、集成电路、专用模块、汽车专用电子组件、保险器、熔断器、保险丝、大电流熔断器、断路器、电路保护装置ＰＴＣ等元件。汽车导线包括：低压导线、高压导线、汽车线束及插接器。下面就重要元件简略介绍。返回４.２电气元件４.２.１开关开关是对用于提供电流流向的用电设备或元件进行控制的装置，如图４－１所示。该装置能控制电路的通与断操作或者能控制电流通过不同的电路，其内部一般设置有触点。当触点闭合时，电流可通过；当触点离开时，电流不能通过。组合开关内有两对触点，一对是常开触点，一对是常闭触点，当常开触点处于离开位时，不允许电流通过，直到在外力作用下使触点闭合，接通电路，电流可通过。常闭触点处于闭合状态时，电路通路，电流可通过，当在外力作用下使触点离开，电路不通，电流不能通过。常开触点和常闭触点的闭合与断开都是相反的，即一对闭合另一对则离开，相对控制电流的通与断。下一页返回４.２电气元件最简单的开关类型是单刀单掷（ＳＰＳＴ）开关，其电路原理如图４－２所示，此种开关控制着单电路的开与闭，其设计用铰链的棘齿，通过棘齿充当触点并通过改变位置来控制断开／闭合电路。有的ＳＰＳＴ开关设计成瞬间接触开关，此种开关通常有一根弹簧控制着触点断开，直到外力作用下才闭合触点。汽车上的喇叭按钮就是采用此结构。上一页下一页返回４.２电气元件有的电气系统采用单刀双掷（ＳＰＤＴ）开关，例如前照灯中使用的照明亮度转换开关就是采用此ＳＰＤＴ开关。这种开关有一个输入电路和两个输出电路，取决于触点的位置。电压作用于高光束电路或低光束电路。如图４－３所示。联动开关是最复杂的开关之一，如图４－４所示是联动开关示意图。汽车点火开关通常采用此种开关，其结构特点是５个滑动片用细铁丝保护在一起并会一起运动。该开关还应用在起动机继电器终端的电源电流上。当点火钥匙转到ＳＴＡＲＴ位置时，所有滑动片移到了“Ｓ”位置，滑动片Ｄ和滑动片Ｅ连通电路到搭铁处以测试仪表板警告灯，滑动片Ｄ给点火线圈供电，滑动片Ｃ给起动机继电器和点火模块供电，滑动片Ａ不起作用，没有任何输出。上一页下一页返回４.２电气元件当发动机启动运转后，滑动片移动ＲＵＮ位置，滑动片Ｄ和Ｅ移出了，不与任何输出终端接触，滑动片Ａ给舒适性控制和转向指示灯供电，滑动片Ｂ给点火线圈及其他用电设备或元件供电，同时滑动片Ｃ给其他附件供电，滑动片Ｃ的Ａ和Ｒ接线柱之间的跨接线表示和点火开关在ＲＵＮ或ＡＣＣ位置一起，那些所列附件能被控制。水银开关被许多汽车制造厂商用作检查移动开关，这种开关用一个部分充满水银的胶囊制成，并在一端有两个电触点。如果开关被设置为一个常开开关，触点位于水银线上方，如图４－５所示，水银是电的良性导体，当水银胶囊移动以至水银接触了两个电触点，电路接通如图４－６所示。这种开关通常用于发动机罩或后行李箱盖打开时照明灯亮.上一页下一页返回４.２电气元件当发动机罩或行李箱关闭，胶囊倾斜到一个角度，水银不能移动到接通电路的位置，电路中断，照明灯熄灭。一旦发动机罩或行李箱盖打开，胶囊与发动机罩或行李箱倾斜到一定角度，水银接通电路，照明灯就亮。汽车上采用的开关类型很多，按操纵方式分为可旋转式、推拉式、压力式、顶杆式、翘板式及组合式等多种型式。４.２.２继电器继电器是自动控制电路中一种常用的开关元件。它是利用电磁原理、机电原理或其他方法实现自动接通或断开一个或一组接点，完成电路功能的开关，是一种可以用小电流或低电压来控制大电流或高电压的自动开关。上一页下一页返回４.２电气元件继电器广泛应用在汽车电路控制系统中，它的作用是在电路中起到自动操作、自动调节、安全保护，分为功能继电器和电路控制继电器两种。常见的汽车转向灯、雨刮器就是采用功能继电器。而电路控制继电器单纯用于电路通断与转换，减小开关的电流负荷，防止过载、烧坏线路和用电设备，保护开关触点不被烧蚀，用流经开关的小电流控制用电设备的大电流。此种继电器在汽车上常见的有：电源继电器中继卸荷继电器、前照灯继电器、雾灯继电器、起动机继电器、喇叭继电器、鼓风机继电器、空调压缩机电磁离合器等。如图４－７所示是继电器内部结构图。上一页下一页返回４.２电气元件继电器中的线圈有非常高的阻抗，它可牵引非常低的电流，用于产生电磁场的小电流引起磁场吸力使触点闭合。继电器内有两对触点：一对是常开触点（动合触点），一对是常闭触点（动断触点）或开闭混合型，都是由电磁场控制的，而电磁场是由电流控制的。当电流流过线圈时，产生电磁场吸力使触点闭合，大电流流向被控制的用电设备，使用电设备起作用。常开触点平时是打开的，继电器动作后触点闭合，连通控制电路。常闭触点平时是闭合的，继电器动作后触点打开，切断控制电路。如是混合型继电器，平时常闭触点接通，常开触点打开，如果继电器线圈通电则触点处于相反的状态。如图４－８所示，显示了一个在喇叭电路中的继电器的应用。上一页下一页返回４.２电气元件蓄电池电流流到继电器的线圈，由于喇叭按钮是一个常开型开关，电流的负极（搭铁）是断开的。当按下喇叭按钮，负极搭铁，构成回路，接通了电路。电流通过线圈，线圈产生磁场，磁场使触点闭合。电流到了喇叭线圈，产生磁场磁力，拉动响片，随着按钮按动频率，产生振动效率，伴随着响声，发出喇叭响声。在整个过程，喇叭继电器控制着吹响喇叭所需要的大电流。因为有小电流通过，控制电路使用的线圈是细的电线连接，仅仅是０.２５Ａ的电流。上一页下一页返回４.２电气元件如图４－９所示，继电器也能起到电路转换作用。图中，Ｈｉ／Ｌｏ雨刮继电器会把电流接到雨刮电机的高速电刷或者低速电刷以控制雨刮速度。继电器接线柱如图４－１０所示。按国际标准的规定，接线柱标定为３０，８７ａ，８７，８６和８５。接线柱３０通常与蓄电池电压连接，电源电压能被转换（通过某种类型的开关通或断）连接或者直接连接到蓄电池，接线柱８７ａ通常在继电器断电时连接到接线柱３０，接线柱８７在继电器通电时连接到接线柱３０，接线柱８６与蓄电池相接（转换的或非转换的），以供给电磁铁电流。最后，接线柱８５接地，同样，也可被切换或不被切换。上一页下一页返回４.２电气元件继电器按外形不同分为圆形和方形两种，按插脚多少分为三脚、四脚、五脚、六脚等多种。继电器由电磁铁、触点、线圈、外壳组成。为防止线圈断电时产生自感电动势损坏用电设备，有的继电器磁化线圈两端并联有泄放电阻或续流二极管。继电器的工作电压分为１２Ｖ和２４Ｖ两种，分别应用于相应标称电压的汽车上，两种标称电压的继电器不能互换使用，否则会烧坏用电设备。常用汽车１２Ｖ继电器磁化线圈电阻为６５～８５Ω，２４Ｖ继电器磁化线圈电阻为２００～３００Ω。汽车的充电系统常用继电器来控制充电指示灯的亮灭或控制发电机励磁电流的通断，如图４－１１所示。上一页下一页返回４.２电气元件发电机在充电时励磁二极管产生的电流使继电器常闭触点切断充电指示灯电路，并将常开触点吸合，接通了空调电路确保空调压缩机在发动机较高转速下能接通使用，避免发动机因使用空调而熄火。有的汽车将充电指示灯继电器与启动继电器复合连成一体，电路未充电时，充电指示灯继电器触点常闭，起动机可正常接通，带动飞轮旋转启动发动机，发动机启动后，发电机向蓄电池充电，发电机中性接线柱“Ｎ”的电压使充电指示继电器触点断开，切断了充电指示灯电路，同时也切断了起动机继电器铁芯磁化线圈的搭铁回路.上一页下一页返回４.２电气元件这样，发动机一旦发动，起动机便会自动停止运转，确保起动机安全。解放ＣＡ１０９２、东风１０９２汽车就是采用此型继电器，而长安微型汽车采用与节压器复合的充电器指示灯继电器，其控制电路如图４－１２所示。发电机在励磁电流作用下，开始建立电压，当发电机输出电压达到蓄电池的电压时，中性点“Ｎ”输出６Ｖ左右的电压，作用于充电指示灯继电器Ｋ１线圈上，使其常闭触点打开，充电指示灯Ｈ因两端电位相同而熄灭，表明发电机已发电；同时Ｋ１的常开触电闭合，接通了双级节压器Ｋ２、铁芯线圈发电机电枢之间的电路，发电机电压直接加在节压器上。有的汽车还设置了磁场继电器，建立磁场电路如图４－１３所示。当点火开关接通充电指示时，也连通了磁场继电器线圈电路，发电机励磁电路也同时接通，避免了点火开关接触点被大电流烧坏。上一页下一页返回４.２电气元件４.２.３电磁阀电磁阀由阀体、铁芯、线圈、弹簧等零件组成。铁芯的外围是电磁线圈，铁芯可在阀体内孔作前后移动，铁芯后端是弹簧。在弹簧力的作用下，铁芯端部顶住阀座口，铁芯装配在阀体上，而阀体装配在一个机械装置上，可做机械功。当电流流经电磁线圈，在线圈产生电磁场吸引铁芯，将其移动离开阀座并使机械装置转动做功。当通过电磁线圈电流终止，弹簧将铁芯推回到原来位置，电磁阀恢复到原来的状态。电磁阀常应用在电动门锁驱动儿童锁装置和汽车自动变速器电子控制系统中。自动变速器电子控制系统中常用的电磁阀有开关式电磁阀和线性磁脉冲式电磁阀两种。上一页下一页返回４.２电气元件４.２.４蜂鸣器蜂鸣器是一种间歇发声的音响装置，或叫声音生成器，其发音部分是一只小功率的电喇叭，控制电路是一个由无稳态电路即多谐振荡器和反相器组成的开关电路，如图４－１４所示。蜂鸣器作为警示信号装置，引起行人及驾驶员注意和避让。蜂鸣器电路原理如图４－１５所示：三极管ＶＴ１、ＶＴ２组成一个无稳态电路，由于ＶＴ１和ＶＴ２之间采用电容器耦合，所以ＶＴ１与ＶＴ２只有两个暂时的稳定状态。ＶＴ１导通、ＶＴ２截止或ＶＴ１截止、ＶＴ２导通，这两个状态周期地自动翻转，电路中的ＶＴ３起开关作用，它与ＶＴ２直接耦合，ＶＴ２的发射极电流就是ＶＴ３的基极电流.上一页下一页返回４.２电气元件当ＶＴ２导通时，ＶＴ３基极有足够大的基极电流导通，电流便从电源正（＋）极，经ＶＴ３蜂鸣器的常闭触点Ｋ、线圈流回电源负（－）极，线圈通电后，线圈中的铁芯磁化，吸收衔铁，带动膜片变形，产生声音。当ＶＴ２截止时，ＶＴ３无基极电流也截止，于是线圈断电，铁芯退磁，衔铁与膜片回位，如此周而复始。ＶＴ３按照无稳态电路的翻转频率不断地导通、截止，从而使得蜂鸣器发出“啼－啼－啼”的间歇鸣叫声。图示４－１６为蜂鸣器简易电路图。上一页下一页返回４.２电气元件４.２.５电阻器电子在物体内流动时所遇到的阻力叫做电阻，不同导体其电阻的数值不同，电阻是表示不同导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻随着温度的变化而变化，在电路中起分压、分流和限流等作用。在现代汽车电气设备和电子控制系统中，为了控制电路中的电压和电流需要具有一定电阻值的元件。这种元件称为电阻器，简称电阻。电阻器是利用金属或非金属材料能对电流起阻碍作用的特性而制成的。所有电路为了工作都需要电阻器。如果电阻器执行一个有用的功能，它被作为载荷装置来引用。电阻器的种类繁多，形状各异。功能不同，额定功率也有大小之分。常用电阻器分类表如表４－１所示。上一页下一页返回４.２电气元件４.２.５.１固定电阻器固定电阻器如图４－１７和图４－１８所示。固定电阻器通常由碳质和氧化金属构成，利用先进的电阻器制造技术，如真空蒸着法、溅射法，将导电物质或半导体物质于高真空中蒸发，喷涂在陶瓷棒表面而形成很薄的金属薄膜，然后再覆以塑胶保护绝缘，制成不同形状的电阻器，如图４－１９所示。电阻