第二章汽车常用电器

发动机的启动方式有人力启动、辅助汽油机启动、电力启动机启动。现代汽车都采用电力启动方式。

电力启动机由直流串激式电动机、传动机构和控制装置三部分组成。第一节启动机

功能：在直流电作用下产生电磁转矩。

1.结构组成直流串激式电动机主要由机壳、磁极、电枢、换向器及电刷等组成。如图2-1所示。第一节启动机一、直流串激式电动机第一节启动机一、直流串激式电动机1-磁场绕组；2-磁极铁芯；3-外壳；4-磁极固定螺钉；5-换向器；6-转子铁芯；7-电枢绕组；8-电枢轴1）磁极

作用：产生磁场。由铁芯和磁场绕组组成。4个磁场绕组的连接方法有两种，如图2-2所示。一种是4个相互串[2-2a）]，另一种是两串两并[2-2b）]。第一节启动机一、直流串激式电动机

2）电枢和换向器

电枢的作用：产生电磁转矩的核心部件。电枢主要由电枢轴、电枢铁芯、电枢绕组和换向器成。换向器的作用：把通入电刷的直流电流转变为电枢绕组中导体所需的交变电流。换向器由铜片和云母片相间叠压而成。第一节启动机一、直流串激式电动机3）电刷与电刷架

电刷与电刷架的作用：将电流引入电动机。电刷由铜与石墨粉压制而成，加入铜是为了减小电阻并增加耐磨性。电刷装在电刷架中，借弹簧压力将它压紧在换向器上。

4个电刷架均固定在前端盖上，其中两个电刷架与端盖绝缘，称为绝缘电刷架。另外两个电刷架与端盖直接铆合而搭铁，称为搭铁电刷架。第一节启动机一、直流串激式电动机4）端盖

端盖分为前、后两个端盖。前端盖一般用钢板压制而成，其上装有4个电刷架，后端盖用铸铁浇铸而成，它们分别装在机壳的两端，靠两个长螺栓与启动机机壳紧固在一起。两端盖均装有青铜石墨轴承或铁基含油轴承套。第一节启动机一、直流串激式电动机5）机壳

机壳用钢管制成，一端开有窗口，作为观察电刷与换向器之用，平时用防尘箍盖住。机壳上只有一个电流输入接线柱（与外壳绝缘），并在内部与磁场绕组的一端相接。第一节启动机一、直流串激式电动机2.

直流电动机的工作原理

直流电动机是将电能转换为机械能的设备。是以通电导体在磁场中受电场力作用的原理而制成的，其工作原理如图2-3所示。第一节启动机一、直流串激式电动机2）直流电动机的转矩

电枢轴上产生的电磁转矩M的大小，与电枢电流Ia及磁极磁通Φ的大小成正比，即：式中：Cm——电动机常数，与电动机的磁极对数、绕组个数有关。

Ia——电枢电流；

Φ——磁极磁通。第一节启动机一、直流串激式电动机3）直流电动机转矩自动调节原理

当直流电动机通电时，产生电磁转矩，使电枢旋转。然而当电枢旋转时，电枢绕组又切割磁力线，则又产生了一感应电动势，该电动势的方向恰与电枢电流的方向相反，如图2-4所示，由于它与外加电压的方向相反，故称反电动势，其大小为：

式中Ce

——与电机结构有关的常数（Ce=PZ/60α）；

n——电动机转速。第一节启动机一、直流串激式电动机

这样外加于电枢上的电压U1，一部分消耗在电枢电阻Ra上，一部分则用来平衡电动机的反电动势Ef，即：U1

=Ef＋IaRa上式是电动机运转时，必须满足的一个基本条件，称为电压平衡方程式。由上式可知电枢电流Iａ为第一节启动机一、直流串激式电动机

分析：当电动机的负载增加时，电枢轴上的阻力转矩增加，电枢转速降低，而使反电动势Ef随之减小，电枢电流Ia增大，因此电磁转矩也将随之增大，直至电磁转矩增加到与阻力矩相等时为止，这时电动机将在新的负载下以较低的转速平稳运转。反之，当电动机的负载减小时，电枢转速升高，反电动势增大，电枢电流减小，电磁转矩则随之减小，直至电动机的电磁转矩减小到与阻力矩相等时为止，电动机将在较高的转速下平稳运转。第一节启动机一、直流串激式电动机3.直流串激式电动机的特性

1）转矩特性在直流串激式电动机中，因电枢电流Ia与激磁电流是相等的，磁通Φ与电枢电流Ia成正比，即

Φ=C2Ia又

所以M=CmIaΦ=CI2a

式中：C=CmC2，为一常数。直流串激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，在磁路饱和后，磁通Φ与电流无关，电磁转矩与电枢电流成正比。第一节启动机一、直流串激式电动机2）转速特性

对于串激式直流电动机，其电压平衡方程为即电源电压U的一部分消耗在电枢绕组电阻Ra

和磁场绕组电阻Rf上，一部分用来与电动机的反电动势Ef平衡，在磁路未饱和时，由于Ia增加时，Φ和Ia（Ra＋Rf）均增大，因而电动机转速急剧下降。第一节启动机一、直流串激式电动机

3）功率特性

启动机的输出功率由电枢轴的转矩M和电枢轴的转速n确定，即：式中：

P——功率，kw；

M——转矩，N·m;

n——转速，r/min。

当启动机完全制动时，相当于启动机刚接通的瞬间，转速和输出功率均为零，电流最大，转矩达到最大值，空载时电流最小，但转速达到最大值，输出功率亦为零，只有当电枢电流接近制动电流的一半时，启动机的输出功率最大。第一节启动机一、直流串激式电动机直流串激式电动机特性：

图2-5为直流串激式电动机特性，M为转矩特性，n为转速特性，P为功率特性。第一节启动机一、直流串激式电动机

启动机的传动机构包括离合器和拨叉两部分。

离合器作用：传递转矩将发动机启动，同时在启动后自动打滑脱离啮合从而保护启动机不致损坏的作用。拨叉作用：使离合器做轴向移动。第一节启动机二、启动机的传动机构 1.离合器

常用的离合器有滚柱式、弹簧式和摩擦片式三种。

1）滚柱式离合器的构造

滚珠式离合器的结构如图2-6所示。1-启动机驱动齿轮；2-外壳；3-十字块；4-滚柱；5-弹簧及活柱；6-护盖；7-弹簧座；8-缓冲弹簧；9-移动衬套；10-传动套筒；11-卡簧；12-垫圈第一节启动机二、启动机的传动机构2）滚柱式离合器的工作原理：

离合器的外壳与十字块之间的间隙为宽窄不同的楔形槽，这种离合器就是通过改变滚柱在楔形槽中的位置来实现离合的（图2-7）。

第一节启动机二、启动机的传动机构第一节启动机二、启动机的传动机构滚柱式离合器的工作原理

发动机启动时，拨叉动作，将离合器沿花键推出，驱动齿轮啮入发动机飞轮齿环，此时电枢转动，十字块随电枢一起旋转，滚柱滚入楔形槽窄的一侧而卡住，从而传递转矩，驱动曲轴旋转如图2-7a）。

第一节启动机二、启动机的传动机构

发动机启动后，飞轮齿环的转速高于驱动齿轮，滚柱滚入楔形槽宽的一侧而打滑，如图2-7b）所示，这样转矩就不能从驱动齿轮传给电枢，防止电枢超速飞散，启动完毕，则由拨叉复位弹簧作用，离合器退回，驱动齿轮完全脱离飞轮齿环。由于功率过大时滚柱式离合器的滚柱易卡死，故其只适用于中小功率的启动机。第一节启动机二、启动机的传动机构2.拨叉

现代汽车上一般采用电磁式拨叉。

电磁式拨叉用外壳封装于启动机壳体上，由可动和静止两部分组成。

发动机启动时，拨叉转动，由拨叉头推出离合器，使驱动齿轮啮入飞轮齿环。发动机启动后，拨叉返回，拨叉头将打滑工况下的离合器拨回，驱动齿轮脱离飞轮齿环。第一节启动机二、启动机的传动机构

对启动要进行的控制主要是通过控制电磁线圈的通电，从而改变电磁力并控制驱动齿轮的啮入与退出实现的，因此这种启动机常称为电磁啮合式启动机，又称为电磁操纵啮合式启动机。

第一节启动机三、启动控制ST614

型电磁控制强制啮合式启动机，其电路如图2-8所示。分析具体的工作过程第一节启动机三、启动控制QD124型电磁控制强制啮合式启动机，其电路如图2-9所示。分析具体的工作过程第一节启动机三、启动控制第一节结束

1.汽车空调系统的基本组成

汽车安装空调系统的目的是为了调节车内空气的温度、湿度，改善车内空气的流通，并且提高空气的洁净度。

1）冷气系统

2）暖气系统

3）加湿装置4）空气净化装置和通风装置第二节汽车空调一、汽车空调概述2.汽车空调系统的控制

为了使空调装置充分发挥作用，必须进行多方面的控制、协调。各种控制项目的内容和方法见表2-1：第二节汽车空调一、汽车空调概述

汽车空调的控制方法总体上可分为手动控制和自动控制。手动控制是指驾驶人调节和操纵汽车空调的风机转速、出风温度及送风方式等功能。现在越来越多的汽车采用了电子控制的自动空调，电控自动空调利用传感器随时检测车内温度以及车外环境温度的变化，并把检测到的信号送给空调的电子控制单元（ECU），ECU则按照预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行元件，不断地对风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状况等进行调节，从而使车内温度、空气湿度、通风状况始终保持在驾驶人设定的水平上。第二节汽车空调一、汽车空调概述1.温度控制器（恒温器、温度开关）

温度控制器是汽车空调系统中温度控制的一种开关元件，可用于检测大气温度、车厢内温度，温度控制器有压力式和热敏电阻式等。1）压力式温度控制器（波纹管式温度控制器）压力式温度控制器由感温受压部件、温度设定调节机构和触点部分组成。2）热敏式电子温度控制器第二节汽车空调二、汽车空调系统常用的控制元件2.电磁离合器

在非独立式汽车空调系统中，发动机的动力是通过电磁离合器传递给制冷压缩机的，它受控于空调A/C开关、温度控制器、空调放大器、压力开关等，在需要时接通或中断发动机与压缩机的动力传递。另外，当压缩机过载时，它还能起到一定的保护作用。第二节汽车空调二、汽车空调系统常用的控制元件3.怠速控制器

作用：在发动机处于低速时，使制冷系统停止工作，或者采取措施加大节气门开度，提高怠速时的发动机转速，以保证发动机正常运转。

1）怠速继电器怠速继电器的作用是当发动机的怠速转速低于某一最低转速时，通过断开电磁离合器，使制冷压缩机停止工作，减低发动机的负荷。

2）怠速转速提高装置加大节气门开度，提高发动机怠速时的转速，使发动机带动制冷压缩机在怠速时仍能维持正常运作。第二节汽车空调二、汽车空调系统常用的控制元件4.真空控制元件

1）真空马达真空控制系统的主要组成部分。

2）真空控制阀真空控制加热器芯进口的热水阀开度的情况。

3）真空保持器在发动机真空度降低时，关闭发动机的真空源。

4）真空转换阀（VSV）使发动机的最低转速略高于怠速，从而冷气系统得以工作。第二节汽车空调二、汽车空调系统常用的控制元件5.压力控制器

压力控制器又称压力继电器或压力开关。它是冷气系统中的保护元件。

作用：当汽车空调冷气系统的压缩机吸排气压超过规定值时，立即切断电磁离合器电路，使压缩机停止运转。

压力开关分为高压开关和低压开关两种。高压开关用来防止压力过高而使压缩机过载或系统管路被损坏。低压开关也称制冷剂泄漏检测开关。在制冷系统严重缺少制冷剂时使压缩机停止转动，从而保护压缩机免于损坏。第二节汽车空调二、汽车空调系统常用的控制元件为了结构紧凑，有时把高压开关和低压开关组合在一起，共用一个触点。如图2-19。

高低压组合开关第二节汽车空调二、汽车空调系统常用的控制元件

这种空调系统以微机为控制的核心，结合各种传感器对车内、外有关参数进行检测，由微机运算处理并发出调节和控制信号，通过执行机构作调整和修正，实现对车厢内空气环境进行全方位多功能的调节和控制。微机控制的空调系统具有高度自动化、可靠性、经济性、舒适性、安全性等优点。微机控制的空调系统由传感器、空调电子控制单元（ECU）和执行器三部分组成。第二节汽车空调三、微机控制的汽车空调系统1.传感器1）车内温度传感器2）日照温度传感器3）外界温度传感器4）蒸发器出口温度传感器5）空调器温度传感器6）冷却液温度传感器7）压缩机锁止传感器8）烟雾浓度传感器9）湿度传感器10）温度设定控制器第二节汽车空调三、微机控制的汽车空调系统2.执行机构

执行元件一般是伺服电动机或电磁机构。雷克萨斯等车电控空调系统的执行元件中的伺服电动机有进风控制伺服电动机、空气混合伺服电动机、送风方式伺服电动机等。

进风控制伺服电动机控制送风方式。空气混合伺服电动机可以改变冷暖空气的混合比例。送风控制伺服电动机控制送风的方式。第二节汽车空调三、微机控制的汽车空调系统第二节结束

为了提高在雨天和雪天行驶时驾驶人的能见度，汽车前风窗玻璃上都专门设置了风窗刮水器（雨刷）。刮水器有真空式、气动式和电动式三种。第三节刮水器与车窗控制一、电动刮水器及控制电路1.电动刮水器的结构和工作原理

电动刮水器由刮水器电动机、减速机构、曲柄摇杆机构三部分组成。

原理：它的驱动部件是直流电动机。电动机旋转后经蜗轮、蜗杆减速，经偏心传动使拉杆左右摇摆，通过拉杆和摆杆进而带动左、右刮水臂和刮水片刮刷风窗外表玻璃，刷去风窗玻璃上的雨水、雪或灰尘。第三节刮水器与车窗控制一、电动刮水器及控制电路电动刮水器结构图2-21所示。1-直流电动机；2-涡轮箱；3-底板；4、6-曲柄；5、7-连杆；8、10-摆杆；9、11-左右摆臂第三节刮水器与车窗控制一、电动刮水器及控制电路2.电动刮水器的自动复位功能

为了不影响驾驶人的视线，要求刮水片自动复位，即不管什么时候切断电源，刮水器的橡胶刷都能自动停止在风窗玻璃的下方。3.间歇式电动刮水器

间歇式电动刮水器是使刮水器按一定的周期自动停止和启动，即每刮一次水停止2~12s，这样可以使驾驶人获得良好的视野。另外，在与洗涤器配合使用时，可以实现先洗后刮的循环刮洗工序，以提高刮洗效果。第三节刮水器与车窗控制一、电动刮水器及控制电路

1.电动门窗的工作原理及结构

电动门窗利用电动机作动力，通过车窗玻璃升降器来实现车窗的自动升降。在每个车门内设置有一个运转方向可变的直流串激电动机。合上转换开关，电动机运转，再经过安装在电动机主轴上的蜗轮减速，通过转筒和钢丝使玻璃平行地上下滑动。

电动门窗主要由控制器，保险热敏丝，门窗电动机和升降机构（有绳轮式、交臂式和软轴式）以及控制按键等几部分组成。第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路2.电动门窗玻璃升降机构

电动式门窗玻璃升降机构的结构如图2-22所示。当按下上升按钮，电路接通，电动机启动，转动油泵产生高压油，同时电流又流进控制该窗的电磁线圈，将油阀打开，压力油进入油压缸中推动活塞，经连杆装置使玻璃上升。

第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路

当按下下降按钮时，电磁线圈有电流流入，将油阀打开，此时电动机不转，无压力油，门窗玻璃连杆受弹簧力的作用，将油压缸中的油压回储油室，使门窗玻璃下降。第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路

3.门窗电动机

门窗电动机一般能正反方向旋转。内部一般都装有抑制无线电干扰的装置，还有过流保护装置。原理：电动机的内部有两组绕向不同的磁场线圈，分别和开关的升降接点相连，两个线圈可以单独工作，使电动机能输出正、反两个方向的转矩，从而控制车窗玻璃的升和降，在电动机上还装有一个断路开关，以控制电动机的搭铁线，当车窗玻璃上升或下降到终点时，断路开关则把电路切断40s左右，然后再恢复到接通状态。第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路电动机的输出部分的结构

绳轮式结构的电动机的输出部分是一个塑料绳轮，绳轮上有钢丝绳，钢丝绳上装有滑块。电动机驱动绳轮，带动钢丝绳卷绕，钢丝绳上的滑块带动玻璃，则使玻璃沿着导轨作上下的运动。交臂式结构的电动机的输出部分是一个小齿轮。经啮合的扇形齿轮片，通过交臂式升降机构，带动玻璃沿导轨上下运动。软轴式结构的电动机的输出部分也是一个小齿轮。通过与软轴上的齿相啮合，驱动软轴卷绕，带动玻璃导轨作上下运动。第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路4.图2-23所示为电动车窗的基本电路原理图。第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路图2-24为电动车窗的完整控制电路图。第三节刮水器与车窗控制二、电动门窗及控制电路第三节结束汽车电路的特点可归结为：低压直流两个电源负极搭铁单线并联第四节汽车电路

汽车电路中带用的电路元件有导线、电路开关、继电器、熔断丝、插接器等。继电器和熔断丝是的控制保护装置。1.导线

汽车所用的导线（又称低压电线）线都是铜质多芯软线，比普通家用软。导线的颜色一般分为单色和双色两种，一般来说，搭铁线应选用黑色导线，黑色导线除作搭铁外，没有其他用途。第四节汽车电路一、汽车电路元件导线颜色的英文表示方法见表2-2。

双色导线中第一色为主色，第二色为辅助色。例如，主色为红色，辅助色为白色的双色导线标注为“RW”第四节汽车电路一、汽车电路元件

导线截面积标注在颜色代码前面，单位为毫米时不标注。如：1.25R表示导线截面积为1.25mm2的红色导线。0.5mm2规格线适用于仪表灯、指示灯、门灯、顶灯等。0.75mm2

规格线适用于牌照灯、前后小灯、制动灯等。

1.0mm2规格线适用于转向灯、雾灯等。1.5mm2

规格线适用于前照灯、喇叭等。

2.5~4mm2导线适用于主电源线例如发电机电枢线、搭铁线等要求。这只是就一般汽车而言，关键要看负载的最大电流值。第四节汽车电路一、汽车电路元件2.开关

汽车电路中所用的开关主要有点火开关和组合开关。1）点火开关点火开关是汽车电路中最主要的开关，ꎬ是各条电路分支的控制枢纽。2）组合开关组合开关具有多功能性，一般是将照明开关（前照灯开关、变光开关等）、信号（转向、危险警告、超车等）开关、刮水器/清洗器开关等组合为一体，安装在便于驾驶人操纵的转向柱上。第四节汽车电路一、汽车电路元件3.继电器

汽车灯光、刮水器、启动机、空调机、电动座椅、电动门窗、防抱死装置、悬架控制、音响等都需要使用控制继电器。其外形和内部原理见图2-25所示。第四节汽车电路一、汽车电路元件

控制继电器有两个主要部分，一个是控制系统，另一个是被控制系统。

控制继电器之所以能起控制作用，是因为当它的控制系统中输入某种信号，达到一定值时，能使被控制系统（又称输出回路）的被控制量由零突变到一定值，或者由一定值突变到零，从而达到控制、保护、传递和转换信息等作用，以小电流控制大电流，就是控制继电器的特点。第四节汽车电路一、汽车电路元件4.熔断丝

熔断丝是汽车电路中必不可少的保护装置，也称为熔断器。如图2-26，其规格一般都在熔断丝上标明，不同规格对应不同的颜色。第四节汽车电路一、汽车电路元件5.插接器

分线束与分线束之间、线束与用电设备之间、线束与开关之间的连接采用插接器。插接器制成不同的规格、形状。图2-27为插接器的形状与结构图。第四节汽车电路一、汽车电路元件

根据汽车电路图的不同用途，可绘制成不同形式的电路图。汽车电路图常见的表达方式主要有电路原理图（常简称为原理图）、线路图和线束图3种。除此之外，还有一种原理框图，用于概略表示汽车电气系统或分系统的基本组成及其相互关系和主要