汽车整车电路

汽车整车电路主讲:李冠峰教授河南农业大学机电工程学院目录总论第一章：汽车电路的特点第二章：电子点火控制系统第三章：ABS防抱死系统第四章：空调装置中的电器设备总论汽车整车发展趋势是系列化，模块化，轻量化，小型化，电子化（自动化，智能化）及个性化。采用电子装置的情况已成为衡量汽车水平的一个重要标志。在汽车的组成部分中，除了发动机和底盘传动系统之外，有许多重要的功能是靠它的电器系统来完成的。现在的汽车是带有电器设备的机械装置，以后的汽车将发展成为辅助机械的电子产品。所以掌握汽车电路的构成，电器的功能，工作原理和使用，对于提高汽车的使用效率，降低生产成本是十分必要的。现代汽车的整车电路是将全车所有的电器和电子设备,按照它们各自的工作特性以及相互间的内在联系用不同直径和颜色的导线连接起来的一个完整的电器系统,既全车总线.不同型号的汽车,尽管采用的电器设备数量不同,型号不一,安装的位置和控制的方式也有差别,但归纳起来,全车总线一般都包括一下几个部分:电源，起动电路，发动机控制系统电路，底盘控制系统电路，仪表、喇叭电路，照明及信号装置电路，空调系统电路和其它用电设备电路等.汽车电路图的表达方法有三种:(一)线路图传统汽车的电路一般采用线路图的表达方法.这种图是将汽车电器在车上的实际位置对应的用外型简图画在图上,再用线将电源,开关,保险装置等与这些电器一一连接起来.这种画法的特点是电器设备的外型和实际位置都与原车一致,因此在查线时,导线中间的分点,支点很容易找到,线路的走向与车上实际线束的走向基本一致,排除故障比较方便.但是,这种图上线条密集,纵横交错;读图和查找分析故障时,有一定的难度。汽车电路图的表达方法(二)原理图这种图采用国家统一、规定的图形符号,把仪表及各种用电设备按电路原理由上到下合理的连接起来,然后在横向排列.原理图对线路图进行了高度的简化,图面清晰,电路简单明了,通俗易懂,电路连接控制关系清楚.(三)线束图线束图是汽车制造厂把汽车上的实际线路排列好,并将有关导线汇合在一起扎成线束以后画成的图.在这种画成树枝状的图上,注重标明各导线的序号,连接的电器设备的名称,接线柱的名称,各插接器插头和插座的序号.这种图给安装和维修带来了极大的方便,其特点是不说明线路的走向和原理,线路简单.在下面的章节中，首先介绍了汽车电路的特点，以便我们能够清楚正确的读懂电路图。然后分三个章节分别介绍了在现在比较先进的汽车上用到的电子点火控制系统，ABS防抱死系统和空调中的电器设备。第一章汽车电路的特点要研究一辆汽车的全车线路,首先应识读该车的线路图,因为线路图上的电器设备是用图形符号及外型图表示的,特别容易识别.此外,线路图上的电器设备与它们在车上的实际位置是对应的,因此通过线路图的识读,非常容易认清该车的主要电器设备和它们在车上的实际位置.汽车电器系统分布于汽车全身，线路错综复杂但它也有其必须遵循的规律，掌握这些规律或共同的特点，对于汽车电路的了解有很重要的作用。汽车电路的特点有四：汽车发动机是靠串励直流电动机来启动的，它必须由蓄电池供给强大的直流电流，蓄电池放电后又必须由直流电源—直流发电机或经过整流的交流发电机给予充电。所以汽车上的电源都采用方向和大小不随时间变化的直流电。这样，车上的其它电器也都选用了直流电器。1）直流电2）低电压汽车电路普遍采用直流12V制，大功率柴油汽车采用直流24V制，这已是国际通用标准。3）电器设备相互并联首先是发电机与蓄电池是并联的，当发电机不工作时，蓄电池便是唯一的电源。当发动机正常运转起来，它的端电压就会高于蓄电池电动势，蓄电池就变成了发电机的负载而被充电。其它用电设备与发电机，蓄电池都是并联的，既可以从发电机获得电流，也可以在发电机不工作时从蓄电池获得电流。这些用电设备相互独立，相互并联，可以由各自的开关控制是否投入工作。汽车的金属机体就是良好的导体，可以作为作为一根公共导线。从电源到用电器之间只有一根导线（包括开关）连接,另一根电线用金属机体来代替以构成回路的连接方法,称为“单线制”。在单线制接法之中，电源和用电器都必须有一个部位与汽车的金属机体相接，这个部位，称为“搭铁”或“接地”。如果发电机的负极与机体相接，称为“负极搭铁”，反之称为“正极搭铁”。国际上普遍采用负极搭铁制。4）单线制第一节概述1.1早在20世纪初，点火系统在汽车发动机上已开始应用，如今，点火系统已从有触点式，普通无触点式，集成电路式发展到了微机控制电子点火系统。微机控制电子点火系统可控制并维持发动机点火提前角（ESA)在最佳范围内，使汽油机的点火时刻更接近于理想状态，从而进一步挖掘发动机的潜能。第二章电子点火控制系统储能方式目前采用的电子点火系统按储能方式的不同，可分为电感储能和电容储能两类。电感储能的储能元件为点火线圈。电容储能的储能元件为电容器。现代汽车发动机广泛采用电感储能式电子点火系系统。按有无触点，电子点火系统又可分为有触点式和无触点式两类。有触点式电子点火系统又称半导体辅助点火系统。它是用装在分电器内的触点的开，闭作为功率三极管或晶闸管的触发信号，来控制点火线圈初级电流的通断。无触点电子点火系统又称全电子点火系统，它取消了传统分电器内的机械触点式断电器机构，而用信号发生器的触发信号控制控制电子点火控制器（点火组件或点火模块），点火控制器把信号发生器产生的信号进行处理，再去控制点火器内功率三极管来完成初级电路的通断。点火信号发生器点火信号发生器的作用是产生点火信号，其种类很多，主要有磁感应式（磁脉冲式），霍尔效应式，光电式和电磁震荡式四种，目前广泛采用的有磁脉冲式和霍尔效应式。此外，按有无分电器，电子点火系统还可分为有分电器式电子点火系统和无分电器式电子点火系统两类。近年来，随着微处理机在汽车上的广泛应用，全电脑控制的无分电器点火系得到了越来越广泛的应用。（1）取消了机械式配电机构而采用电子配电方式，缩短甚至取消了从点火线圈到火花塞之间的高压线，因而大大降低了电压降和漏电损失；1.2无分电器点火系统（DLI）的优点（2）控制点火系统中的分电器，改由发动机控制单元（ECU）内部控制各缸配电，这样点火线圈产生的高压电，不需经过分电器分配，直接就送至火花塞点火。无分电器点火系统可消除分火头与分电器盖边电极的火花塞放电现象，减少电磁干扰；（3）减少了点火系统的部件及相关的加工费用；（4）可有效的提高发动机的功率，降低油耗，减少废气污染。可见，无分电器点火系统无论是在生产成本和使用维修方面，还是在提高发动机性能指标方面都有很大的优势，因而目前已基本取代传统点火系统和无触点电子点火系统。无分电器点火系统按其采用的电子配电方式的不同，可分为：点火线圈分配式二极管分配式其中点火线圈分配式又可分为：同时点火方式单独点火方式1.3无分电器点火系统的种类2.1、基本工作原理发动机电脑综合各传感器的输入信息，从存贮器中选出最适当的点火提前角，再根据曲轴位置传感器判别出曲轴转速、位置及几缸处于压缩上止点，然后控制大功率晶体管的导通和截止，即控制点火线圈初级电流的断续。第二节工作原理和主要装置2.2主要装置(1)霍尔分电器（有分电器式电子点火系统）霍尔分电器是一种无触点分电器，安装在分电器内部，如图所示：由霍尔触发器片和霍尔电压产生器集成电路组成。霍尔触发器叶片窗口与凸轮轴同速运转，按照霍尔原理凸轮轴带动触发器窗口运转，改变了霍尔元件的磁场，使霍尔触发器产生一个微弱电压，即霍尔电压。通过检测窗口的出现，判断处发动机1缸的位置。发动机每转两周，该传感器发出一个11V～0V的负脉冲信号，信号的下降沿距1缸上止点前92°。其上升沿距1缸上止点前52°。该信号送至ECU，ECU根据此信号确定喷油器的工作顺序、喷油的起始点和爆震控制。若无霍尔信号，则发动机不可能起动。霍尔分电器的工作(2)点火线圈点火线圈是产生点火所需高压电的一种变压器。一般发动机点火系所采用的点火线圈依磁路区分，可分为闭磁路式及开磁路式两种。开磁路式点火线圈一般为罐状结构。它以数片硅钢片叠合而成棒状铁芯，次级线圈和初级线圈分别绕在铁芯的外侧。次级线圈为线径0.05～0.1mm漆包线，匝数2～3万圈。初级线圈的线径为0.5～1.0mm，较次级线圈粗，且匝数仅150～300匝。点火线圈的实物图：开路式点火线圈桑塔纳2000干式点火线圈一汽大众捷达王配套的干式点火线圈初级线圈绕在次级线圈的外侧，故次级线圈所产生的磁通变化与初级线圈完全相同。初级线圈和次级线圈的绕线方向相同.如图所示:次级线圈的始端连接高压输出接头，其末端则连接于初级线圈的始端，并连接于外壳的“+”接柱，初级线圈的末端连接于外壳的“—”接柱，并接于点火器内功率晶体管的集电极上，由点火器控制其初级线圈电流的通断。开磁路点火线圈的接线图闭磁路点火线圈铁芯是封闭的，磁通全部经过铁芯内部（如图所示）。铁芯的导磁能力约为空气的一万倍，故开磁路点火线圈欲获得与闭磁路点火线圈相同的磁通，则其初级线圈应有较大的磁动势(安培匝数)。因此，必须采用匝数较多、线径较大的初级线圈；初级线圈的匝数多，如欲获得同样匝数比，则次级线圈的匝数也需增加，因此，开磁路点火线圈的小型化困难。反之，闭磁路点火线圈，由于磁阻小，可有效降低线圈的磁动势，可使点火线圈小型化。目前，闭磁路点火线圈已相当小型化，可与点火器合而为一，甚至可与火花塞连体化。经火花塞点燃气缸内的可燃性压缩气体。闭磁路式点火线圈闭磁路点火线圈接线图发动机控制用计算机的作用是根据各种传感器输入的信号，经综合计算后确定出发动机的最佳点火提前角即电子调整发动机点火提前角，并向电子点火控制器发出触发点火信号。在发动机控制用计算机内，预先储存着发动机各种状态下的最佳点火提前角，发动机工作时，计算机便根据各种传感器送来的发动机个方面的状况，从所储存的数据中选择最佳的点火提前角，并向电子点火控制器发出触发点火信号。（3）发动机控制用计算机（4）电子点火控制器电子点火控制器其中的两个末级大功率三极管分别与点火线圈内的两个初级绕组相串联。其作用是接收发动机控制用计算机发出的点火正时信号，交替地接通与切断两个初级绕组中的电流，并使两个绕组中的电流流向相反，以便在次级绕组中交替地产生反向高压电。第三节点火系统电路图实例丰田汽车磁脉冲式无触点电子点火系统电路工作过程闭合点火开关后，蓄电池电流经R4、R1、V1传感线圈构成回路，此时P点电位高于三极管V2的导通电压，于是V2导通，V2导通时其集电极电位降低，使V3截止，V3截止时，蓄电池通过R5向V4提供基极电流，使V4导通，V4导通时，R7上的电压降给V5提供正向偏压，使V5导通，于是电流从蓄电池“+”经点火开关S——附加电阻Rf——点火线圈初级绕阻W1——V5集电极、发射极——搭铁，回到蓄电池负极，即此时初级绕阻中有电流流过，在线圈中形成磁场。当点火信号发生器的传感线圈输出为正信号电压时，V1截止，则P点仍保持高电位使V2导通，V3截止，V4、V5导通，初级绕阻中仍有电流通过。当点火信号发生器传感线圈输出为负信号电压时，V1导通，P点电位降低，于是V2截止，蓄电池通过R2向V3提供基极电流，使V3导通，V3导通则V4截止，V5也截止，初级绕阻中电流被切断，磁场迅速消失，次级绕阻产生高压，再有配电器分配至各缸火花塞，使火花塞跳火，点燃混合气，这样信号转子每转动一周，各缸轮流点火一次。稳压管V7、V8反向串联，并与信号发生器传感线圈并联，其作用是“削平”高速时传感线圈产生的大信号波峰，以保护V1、V2。电容器C1与传感线圈并联，其作用是使信号电压平稳，保正点火时间准确无误。电容器C2、稳压管V9为抗干扰电路，其作用是使电源电压更平稳，防止其波动过大而导致误点火。稳压管V6与三极管V5并联，其作用是吸收初级绕阻的瞬时过电压，以保护V4、V5。R3为正反馈电阻，其作用是V2使可靠地工作。奇瑞轿车电子点火系统电路图奇瑞轿车点火系统为无分电器点火系统，系统采用两个高压点火线圈，直接把高压电分配到火花塞中。点火线圈受发动机控制单元控制。ECU收到转速/上止点传感器齿圈的两个缺齿信