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汽车电气设备沈阳大学凌永成配套教材信息教材名称：汽车电气设备（第2版）教材主编：凌永成教材定价：38RMB出版社：北京大学出版社出版时间/版次：2010年3月第2版国际标准书号（ISBN）：978-7-301-16916-2教材所属系列：21世纪全国高等院校汽车类创新型应用人才培养规划教材第10章汽车电路分析10.1汽车电路的组成汽车电路是将电源系统、起动系统、点火系统、照明信号系统、仪表信息系统、电子控制装置以及辅助电器等，按照它们各自的工作特性和彼此之间的内在联系，通过开关、导线、保护装置等连接起来而构成的综合性网络。汽车电路和一般电路一样，也是由电源、负载（用电设备）、导线、开关、保护装置等组成的，但有其自身的特点和规律。10.1.1连接导线汽车电气设备的连接导线（electricwire）一般由铜质多丝软线外包绝缘层构成，有低压线和高压线两大类。低压线中又有普通导线、起动电缆和蓄电池搭铁电缆之分；高压线又有铜芯线和阻尼线之分。1.低压线低压线的截面积主要是根据用电设备的工作电流大小来选择的。但是，对于功率很小的电器，为保证连接导线的机械强度，连接导线的截面积最小不得低于0.5mm。2表10-1低压导线的允许载流量导线标称截面积／mm20.50.81.01.52.53.04.06.01013允许载流量／A——1114202225355060连接蓄电池与起动机之间的电缆线和蓄电池搭铁线，每100A电流所产生的电压降一般不超过0.1～0.15V，因此该导线截面积要足够大。蓄电池的搭铁线一般是铜丝编织而成的扁形软铜线。为了便于安装、维修，不同用电设备和同一元件不同接线柱上的低压导线常用不同的颜色加以区分，我国汽车用低压导线的主色、代号和用途见表10-2。表10-2低压导线的主色、代号和用途主色代号用途红R电源系统白W点火、起动系统蓝Bl雾灯绿G外部照明和信号系统黄Y车身内部照明系统棕Br仪表、警报系统、喇叭系统紫V收音机、点烟器、电钟等辅助系统灰Gr各种辅助电气设备的电动机及操纵系统黑B搭铁线有些电路图中，低压导线上标注有符号。符号由两部分组成：第一部分是数字，表示导线的截面积（mm）；第二部分是英文字母，表示导线的主色和辅助色（即呈轴向条纹状或螺旋状的颜色，图10-1）。如1.5RB表示截面积为1.5mm、带有黑色条纹的红色低压导线。22图10-1汽车电路导线的主色和辅助色为了使汽车上繁多的低压线整齐美观、不凌乱，接线安装方便以及保护绝缘层，将同方向的低压线用塑料带或用棉纱编织带包扎成束，称为线束（图10-2和图10-3）。图10-2用塑料带包扎的线束图10-3用棉纱编织带包扎的线束汽车线束汽车线束图10-4线束在车上的布置示意图为了提高接线速度，减少接线错误，越来越多的汽车在低压电路中采用插接器（图10-5）。插接器由插头和插座两部分组成，按使用场合的实际需要，其形状不同、脚数多少不等，颜色也有区别。图10-5插接器图10-6拔开插接器的方法图10-7取出插接器端子的方法2.高压线目前，在汽车上使用两种高压电线，一种是汽油发动机汽车点火系统所用的点火高压线，另外一种是HID汽车氙气灯专用高压电线。1）点火高压线在汽车点火线圈至火花塞之间的电路使用的点火高压线，简称高压线。高压线用来传送高电压，其工作电压一般在15kV以上，但通过的电流强度很小（毫安级），因此高压导线的绝缘包层很厚，耐压性能好，但线芯截面积很小。高压线有铜芯线和阻尼线等几种。带阻尼的高压线可抑制和衰减点火系统产生的高频电磁波，降低对无线电设备及电控装置的干扰。因此，高压阻尼点火线在汽车点火系统中已广泛使用。高压阻尼点火线的制造方法和结构有多种，常用的有金属阻丝式和塑料芯导线式。金属阻丝式又有金属阻丝线芯式和金属阻丝线绕电阻式两种。金属阻丝线芯式是由金属电阻丝束绕在绝缘线束上，外包绝缘体制成阻尼线；金属丝线绕电阻式是由电阻丝绕在耐高温的绝缘体上制成电阻，再与不同型式的绝缘套构成。塑料芯导线式是用塑料和橡胶等材料制成直径为2mm的电阻线芯，在其外面紧紧地编织着玻璃纤维，最外面再包上高压PVC塑料或橡胶等绝缘体。这种结构型式，制造过程易于自动化，成本低且可制成高阻值线芯，应用越来越广泛。不同车型采用的阻尼高压线的阻值不相同，在检修或更换高压线时要注意测量。2）HID汽车氙气灯专用线HID汽车氙气灯专用电线（图10-8）采用硅橡胶绝缘（绝缘电阻为200GΩ×cm），高压线标称截面积：0.59mm，外护套采用TPE材料。汽车氙气灯专用线非常柔软，工作环境温度范围很宽（-60℃~+105℃），可耐23kV高电压。2a）实物图b）横断面结构图10-8汽车氙气灯专用线10.1.2开关为了方便、有效地控制各用电设备的工作，汽车电路中安装了许多开关（switch）。有些开关只控制一种用电设备，功能单一，结构和接线比较简单；有些开关则控制多种用电设备，功能多，结构和接线比较复杂，如点火开关、灯光开关及组合开关等。按操纵方式不同，汽车开关有旋转式、推拉式、顶杆式、扳柄式、翘板式及组合式等。1.旋转式开关旋转式开关主要用做暖风机开关和点火开关以及收音机电源、音量开关等。1）暖风机开关2）点火开关点火开关是一个复合开关，需用钥匙对其进行操纵。一般都具有自动复位的起动挡位并配有钥匙以备停车时锁住，因此又称为钥匙开关。图10-10点火开关点火开关除控制点火电路外，通常还控制仪表电路、发电机励磁电路、起动继电器电路及一些辅助电器电路等。图10-11点火开关原理图点火开关原理图右侧表示此开关为旋转式3挡钥匙开关。虚线中间下三角及数字表示开关在0、Ⅰ、Ⅱ位可以定位，Ⅲ位不能定位（开关旋转至Ⅲ位松开时自动回到Ⅱ位）。原理图左侧表示开关在0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ位时的通断功能。图10-12点火开关挡位图1号（BAT，取英文蓄电池Battery的字头）为电源接线柱，与蓄电池正极和发电机电枢接线柱相连；2号（IG，取英文点火Ignition的字头）为点火接线柱，连接点火电路、仪表电路及发电机励磁电路等；3号（ACC，取英文辅助设备Accessory的字头）为辅助电器接线柱，连接收放机、点烟器等辅助电器；4号（ST，取英文起动Start的字头）为起动接线柱，连接起动电路。图10-12点火开关挡位图三个挡位分别是：Ⅰ挡为正常点火挡（进口汽车也标为ON），Ⅱ挡为起动挡（进口汽车也标为ST，自动复位），Ⅲ挡（进口汽车也标为ACC，在0位时逆时针转）为辅助电器挡。一些进口汽车和国内生产的轿车其点火开关通常还设有转向盘锁止（LOCK）挡，当点火开关转至LOCK挡时，转向盘被锁止。这些点火开关各挡的位置通常是按LOCK、OFF、ACC、ON、ST（顺时针旋转）的顺序排列。为了提高点火开关的工作性能，有些点火开关具有4个以上的接线柱，设置减荷继电器控制接线柱或有多个电源接线柱等。大多数汽车的点火开关安装在转向柱管上（图10-13和图10-14），以便停车时锁止转向盘。图10-13别克君越点火开关（2008款）图10-14丰田花冠EX点火开关近年来，有很多汽车采用按钮式点火开关，并将其安装在仪表板台板上（图10-15和图10-16）。将钥匙插入点火开关后，轻按一下按钮即可接通汽车电源，稍长时间按下按钮则可起动发动机，再按一下按钮即可熄火。图10-15一汽迈腾轿车点火开关图10-16宝马3系第五代轿车点火开关丰田佳美点火开关2.推拉式开关在载货汽车上常采用推拉式开关控制灯光和刮水器。主要由手柄、拉杆、绝缘的滑块、接触片、外壳、锁止装置等组成。图10-17推拉式开关灯光开关主要用来控制前照灯、仪表灯、牌照灯等照明灯和示廓灯等。灯光开关一般具有三个挡位：“0”挡是断开位置；“Ⅰ”挡是小灯位置，为仪表灯、牌照灯等照明灯和示廓灯提供电源；“Ⅱ”挡是前照灯位置，为前照灯、仪表灯、牌照灯等照明灯和示廓灯等提供电源。有的灯光开关在断开位置时还可以旋转，以控制停车示廓灯。推拉式灯光开关有的还带有保护装置，如双金属片电路断电器或玻璃管熔断器；有的还带有仪表灯亮度调节电位器，驾驶员可以调节仪表灯亮度。3.顶杆式开关顶杆式开关凭借作用于顶杆上的外力和内部的弹簧力改变控制触点的闭合和断开，主要用作门灯开关、机械式制动灯开关、倒车灯开关等。图10-18顶杆式开关4.扳柄式开关扳柄式开关常用作转向灯开关和顶灯开关。5.翘板式开关翘板式开关常用作顶灯开关、雾灯开关、危险信号灯开关等，一般带有指示板照明灯，指示板上有表示用途的图形符号。图10-19扳柄式开关图10-20翘板式开关6.组合式开关为了操作方便，保证行车安全，现在大多数汽车都将转向灯开关、小灯与大灯开关、变光开关、刮水器开关、洗涤喷水开关、喇叭按钮（或其中部分开关）等组装在一个组合体内，称之为组合式开关。图10-21JK322A型组合开关前后方向工作状态图10-21JK322A型组合开关上下方向工作状态图10-22JK322A型组合开关工作挡位10.1.3保护装置汽车上常用的保护装置有熔断器、易熔线和双金属电路断电器三种。1.熔断器熔断器（fuse，也称保险丝、保险片或熔丝）主要用于短路保护，其材料多采用铅锡合金。熔断器一般用在负荷不大的电路中，当电路发生短路故障或在电路中电流过载一倍的情况下，可在数秒内迅速熔断，自动切断电路，实施保护。熔断器按结构形式分有金属丝式（缠丝式）、熔管式、绝缘式、插片式、平板式等多种形式，如图10-24所示。图10-24常见熔断器外形表10-3各种熔断器的额定电流规格额定电流（A）熔管式、插片式熔断器2、3、5、7.5、10、15、20、25、30金属丝式熔断器7.5、10、15、20、25、30平板式熔断器40、60、120为便于检查和更换熔断器，常将汽车上各电路的熔断器集中安装在一起，形成熔断器盒。同时，在熔断器盒盖上注明各熔断器的名称、额定电流和位置，并且用不同的颜色来区别熔断器的容量。图10-25熔断器盒图10-26一汽大众宝来轿车熔断器盒图10-27别克凯越轿车熔断器盒2.易熔线易熔线（fusiblelink）主要用于电路过载保护。易熔线是一种截面积一定，能长时间通过较大电流的合金导线。当电流超过易熔线额定电流数倍时，易熔线首先熔断，以确保电路和用电设备免遭损坏。图10-28易熔线实物照片易熔线的绝缘护套有棕、绿、红、黑等不同颜色，以表示其不同规格，见表10-4。表10-4易熔线的规格颜色尺寸/mm构成1m长的电阻值/Ω允许连续通过的电流/A5s内熔断时的电流/A棕色0.3ф0.32×5股0.047513约150绿色0.5ф0.32×7股0.032520约200红色0.85ф0.32×11股0.020525约250黑色1.25ф0.50×7股0.014133约300易熔线比常见导线柔软，长度一般为50~200mm，主要用于保护电源电路和大电流电路，因此通常接在蓄电池正极端或集中安装在中央接线盒内。易熔线不得捆扎在线束内，也不得被车内其他部件包裹。图10-29接在蓄电池正极端的易熔线3.双金属电路断路器双金属电路断路器（bimetalliccircuitbreaker）是利用双金属片受热弯曲变形的特点工作的。双金属片用两片线膨胀系数不同的金属材料制成，当负载电流超过限定值时双金属片受热变形，使触点分开，切断电路。双金属电路断路器按其能否自动复位分为一次作用式和多次作用式两种。图10-30一次作用式双金属电路断电器图10-31多次作用式电路断电器10.1.4继电器汽车上的继电器（relay）可分为专用继电器和一般继电器两大类。专用继电器在开关接通后能自动控制电路通断转换，以实现特定功能，如闪光继电器、刮水间歇继电器等。一般继电器在开关接通后使电路始终处于接通或断开状态，以减小开关的负荷，保护开关，以实现以小（电流）控大（电流），以弱控强。常用的继电器有前照灯继电器、喇叭继电器、起动继电器、预热继电器、卸荷继电器等。一般继电器由电磁铁、触点、外壳和接线端子或引脚等组成；为了减小继电器线圈断电时产生的自感电动势，保护开关和电子元件，有些继电器线圈两端还并