《汽车电路分析》课件第2章

第2章认识汽车电路的基本组成元素2.1认识汽车用导线、线束和插接器2.2各种开关的识别和检测2.3继电器的检测2.4电路保护装置和中央控制盒

2.1认识汽车用导线、线束和插接器

2.1.1导线

1．低压导线

1)普通低压导线

(1)导线的选择。汽车上各种电气设备所使用的连接导线，通常都是根据用电设备的工作电流的大小来选择导线的截面积的。选择导线截面积的原则是：长时间工作的用电设备可选用实际载流量60% 的导线；短时间工作的用电设备可选用实际载流量60%～100% 的导线。在选用导线时，还应考虑电路中的电压降和导线发热等情况，以免影响用电设备的电气特性和超过导线的允许温度。对于一些工作电流很小的电器，为了保证导线应具有一定的机械强度，汽车电系中所使用的导线截面积不小于0.5mm2。

部分低压导线的截面积所允许的负载电流见表2-1。表2-1低压导线截面积允许的负载电流值汽车12 V电路系统主要线路导线标称截面积的推荐值如表2-2所示。表2-2汽车12 V电路系统主要线路导线标称截面积的推荐值

(2)导线的电气特性。导线的电气特性主要是指对低压电路的电压降。如果某一电路由于导线造成过大的电压降，将严重影响用电设备的正常工作和电源的供电效能。在汽车低压线路中，对于启动机的线路，一般要求每100A的电流所产生的电压降不能超过0.15V，启动机启动时的电压降不允许超过0.5V。发电机处于额定负载时，线路压降不得大于0.3V。整车线路的总压降，在不计接触电阻的情况下，不得超过0.8V。也就是说，在许可的条件下导线越短越好。当线芯长期工作温度不超过70℃、环境温度在－40℃～70℃范围内时，导线的正常车用寿命不得低于(6～8)×104 km。

(3)导线的颜色。为便于汽车电路系统的连接、识别和维修，汽车用低压导线的颜色必须符合有关标准。国际标准组织(ISO)规定采用各颜色的英文首字母为导线色码，我国及英国、美国、日本等均采用英文字母，但也有一些国家则采用本国母语字母作为导线色码。各国对汽车导线的颜色有不同的规定。例如我国要求截面积在4.0 mm2以上的导线采用单色。单色线的颜色见表2-3。双色线标注时主色在前，辅色在后。例如“BW”表示该导线的主色是黑色，辅色为白色。也有的车型采用在主、辅色代码之间加“/”或“-”的标注方法。表2-3汽车电路中单色导线颜色代码及用途双色线的主色所占比例大些，辅色所占比例小些。辅色条纹与主色条纹沿导线圆周表面的比例为1∶3～1∶5。

在一些汽车电路图中，还标出了导线的截面积。如“1.5Y”，表示该条线路的导线截面积为1.5 mm2，颜色为黄色。

德国汽车导线颜色代号，各厂商甚至各牌号不尽一致，奥迪、宝马、奔驰、桑塔纳的颜色代号各不相同，在读图时要注意区别。也有的厂商如斯堪尼亚汽车导线采用数字代号表示颜色。

2)汽车用低压电缆线

(1)铅蓄电池的连接线。此线是指汽车上装的两只蓄电池相互连接用的导线，一般标称截面积会在4～25mm2范围内，允许的载流量达25～200A，通常都已制成定型产品，长度有200mm和300mm两种。

(2)铅蓄电池的搭铁线。蓄电池的搭铁线是由铜丝编织而成的扁形软导线，两端焊有接线卡。国产定型的这类搭铁线长度常见的有300mm、450mm、600mm、760mm等几种。

(3)启动电缆线。此导线是指启动机电磁开关主接线柱与铅蓄电池之间的连接导线,标称截面积有25mm2、35mm2、50mm2、70mm2多种规格，截面积一般都在16～95mm2范围内，允许电流达200～1000A。

3)屏蔽线

屏蔽线也称同轴射频电缆。在外层绝缘层中带有金属纺织网管或很多股导线装在一层编织金属网内，再在网管外套装一层护套，称为屏蔽网，其作用是将导线与外界的磁场隔离，避免导线受外界磁场影响而产生干扰，尤其在防止汽油发动机高压点火干扰方面非常有效。屏蔽线常用于低压微弱信号线路，如天线连接线及各种传感器和电子控制单元之间的通信，在爆燃信号电路、曲轴位置传感器信号电路、氧传感器信号电路中使用普遍。

2．高压导线

在汽车点火线圈至火花塞之间的电路使用高压点火线，简称高压线。高压线的工作电压一般在15 kV以上，电流较小，所以高压线的绝缘包层厚，线芯截面积较小，耐高压性能好。

国产汽车用高压导线有铜芯线和阻尼线两种。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子控制装置的干扰。目前广泛使用高压阻尼线。

高压导线的绝缘性能是其主要电气指标。因此选择高压导线的依据是导线应有足够的耐压值。高压导线的耐压值应在15 kV以上。高压导线的耐潮湿性能应良好，将其浸入温水中保持3h，取出后以50Hz、15 kV的交流电压试验5 min，导线不应被击穿漏电。2.1.2线束

1．线束的构成

现代汽车的线束总成由低压导线、导线接头(端子)、插接器及护套等组成。低压导线2.1.1节已经讲过了，这里只讲接头和插接器。

导线接头可分为低压线接头、高压线接头和蓄电池电缆线接头三类。

低压线接头按其形状可分为圆形、叉形、横置叉形、圆柱形、片形等五种。导线接头形状如图2-1所示。图2-1导线接头1—固定在设备上的插入式接头；2—压接导线的凹入式接头；3—线缆焊接在接头上4—橡胶绝缘套；5—叉形插接片；6—孔眼式插接片

2．线束安装注意事项

安装汽车线束时，应注意事项如下：

(1)线束应当用卡簧和绊钉固定好，以免松动磨坏。

(2)线束在拐弯处或有发生相对移动的部件不应拉得太紧。

(3)在穿过洞口和绕过锐角处，应用橡皮、毛毡类垫子或套管保护，使其不被磨损而造成搭铁短路甚至酿成火灾等危险。

(4)各个接线端子必须连接可靠、接触良好。2.1.3插接器

插接器又称为连接器，由插头和插座组成。插接器是汽车电路中线束的中继站。线束与线束(或导线与导线)、线束(导线)与电气部件之间、线束与开关之间的连接一般采用插接器。插接器连接方式具有接线方便迅速、线束结构简洁紧凑、避免接线错误等优点，已被现代汽车普遍采用。

1．插接器的结构与识别

在汽车电路中，插接器的种类很多，不同位置所使用的插接器的连接端子数目各异，可供几条到数十条导线使用，有长方体、多边体等不同形状和尺寸。如图2-2所示为几种插接器的形式。为了防止插接器在汽车行驶中脱开，所有的插接器均采用了闭锁装置。图2-2几种插接器的形式用于电气设备和导线连接的插接器，通常将插接器连接设备的一侧称为插座，而线束一侧称为插头；连接两条线束的插接器，通常将插孔一侧称为插座，插脚一侧称为插头。插接器的图形符号和实物对照如图2-3所示。符号中长方格或正方格涂黑部分表示插头，白色部分表示插座，长方格或正方格带有倒角的表示插头和插座的插脚呈现圆柱状(或称针式)，不带倒角(直角)表示插头和插座的插脚呈现片状。图2-3插接器的图形符号和实物插接器线路连接端子数量最少是1个，多的可达数10个。插接器方格中的数字都代表插接器各端子号。根据插头、插座连接导线数目的多少，将常用的插接器分为二线插接器、三线插接器、四线插接器等。一般用途和特殊用途的插接器图形和实物分别如图2-4和图2-5所示。图2-4一般用途插接器图形和实物对照(a)平端(片状)4脚插接器(b)针状4脚插接器图2-5特殊用途插接器图形和实物对照(a) 3脚插接器(b) 10脚插接器

2．插接器的连接

插接器一般都有导向槽，导向槽是为了使插接器接合正确而设置的凸凹轨。接合时，应把插接器的导向槽重叠在一起，使插头和插孔对准，然后平行插入即可十分牢固地使其连接在一起。插接器连接后，其导线的连接如图2-6所示。例如A线的插孔①与a线的插头①′是相配合的，其余以此类推。图2-6插接器的连接方法

3．插接器的拆卸和检修

如图2-7(a)所示，要拆开插接器，首先要解除闭锁，然后把插接器拉开，不允许在未解除闭锁的情况下用力拉导线，以免损坏闭锁装置或连接导线。

在检查线路的电压或导通情况时，不必脱开插接器，只需用万用表两表针插入插接器尾部的线孔内进行检查即可。

修理中若需更换电线或取下插接器的接线端子，应先把插头、插座分开，用小螺丝刀插入插头或插座的尾部的线孔内，撬起电线锁紧凸缘，并将电线从后端拉出。安装时，将电线头推入，直至接线端子被锁住为止，然后向后拉动电线，以确认是否锁紧。图2-7插接器的拆卸方法

2.2各种开关的识别和检测

2.2.1开关的作用和类型

开关在汽车电路起接通/断开电路的控制作用。汽车电路中的开关很多，种类也很多。

按照开关的操纵方式不同可分为手动(旋转、推拉、按压)开关和自动控制式开关两种。手动开关由驾驶员直接用手或脚操纵开关的“开”与“关”。汽车自动控制式开关分为压力控制开关、温控控制开关、机械控制开关等，它并不由驾驶员直接操纵，而是在汽车运行时，由某种物理量使其动作。例如，机油压力过低报警电路中的压力开关在发动机机油压力降到低限时动作(接通)；冷却液温度过高报警电路中的温度开关则在发动机冷却液温度升至高限时动作(接通)；倒车信号及照明电路中的倒挡开关则在变速杆处于倒挡位置时动作(接通)等。

按照开关的通断状态分为常开(动合)开关、常闭(动断)开关两种类型，两种类型开关的符号和状态如表2-4所示。汽车电路中绝大多数开关均为动合式开关。汽车电路中的一些压力开关通常采用动断式结构，如机油压力开关在无机油压力时，开关触点处于闭合状态，当发动机工作，机油压力正常时，开关触点在压力的作用下断开，使机油压力报警灯熄灭。表2-4常开和常闭开关符号和状态按照开关的功能多少分类，汽车电路的开关又可分为单一功能开关、复合开关及组合开关等。单一功能开关内部只有一个开关触点，通常只控制一条电路。这种开关的识别和检测很简单，这里就不做介绍了。复合型开关内部有两个或两个以上触点，控制多条电路，开关的动作也有两挡或两挡以上，如点火开关、风扇开关等，在不同的挡位下所连接的电路也不同。现在的汽车上普遍使用多功能组合开关，组合开关是将两种或两种以上的开关集装在一起，可使操纵更加方便。这种开关可以对照明、信号(转向、危险报警、超车)、刮水器和洗涤器等电路进行控制。因为多功能组合开关控制的电路多，有多个挡位，在进行电路分析和检测时对它的识别和检测是特别重要的。2.2.2点火开关的识别和检测

点火开关用于控制点火电路、发电机励磁电路、仪表的电源电路和启动电路，停车时用钥匙锁住。点火开关的功能主要有：锁住转向盘转轴(LOCK)；接通点火仪表指示灯(ON或IG)；接通启动(ST或START)挡；接通附件挡(ACC，主要是收放机专用);如果用于柴油车则增加接通预热(HEAT)挡。点火开关的表示如图2-8所示。因为启动挡和预热挡消耗的电流很大，开关在这两个挡位不宜接通过久，所以这两个挡位在操作时必须用手克服弹簧力，用力扳住钥匙，手一旦松开，开关就自动弹回到点火挡，即这两个挡位不能自行定位；其他挡位如点火挡(ON)、附件挡(ACC)、锁止挡(LOCK)均可自行定位。不同厂家生产的车型上安装的点火开关不完全一样，但在电路图中其表示方法基本相同，即图2-8中的表格表示法和图形表示法基本相同。

点火开关的检测：可以根据点火开关的功能和各个挡位的导通情况(见图2-8(b))，用数字万用表的“导通挡”(带蜂鸣器)进行检查。例如将点火开关转到ACC挡，将万用表的两表笔分别插入插接器尾部相应的线孔 1、3，应当导通(听到蜂鸣器响)；将点火开关转到点火挡时，将万用表的两表笔分别插入插接器尾部相应的线孔 1、3、5 之间，均应当导通(听到蜂鸣器响)；将点火开关转到锁止挡，用两表笔测量插接器尾部的各线孔之间均不导通(蜂鸣器不响)。同理可检查点火开关其他挡位的导通情况。若与图2-8中所表示的各挡位导通情况有不符合项，则说明点火开关损坏，应当更换。图2-8点火开关的结构及表示方法2.2.3风扇开关的识别和检测

风扇开关是一个复合型开关，如图2-9所示。插接器插头的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚分别与风扇开关的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚用导线相连接。插头上的5脚、4脚、3脚、1脚、2脚、6脚分别与插座上的565、566、567、933、763、562脚相连接。表2-5说明了风扇处于不同状态时各端子间的通断关系。图2-9风扇开关原理接线图表2-5风扇开关工作状态风扇开关的检测方法与点火开关的检测方法相同。根据表2-5风扇工作状态说明，可以将风扇开关转到L挡，将万用表的两表笔分别插入插头尾部相应的线孔1、2、3之间，均应导通(听到蜂鸣器响)；将风扇开关转到MH挡，将表笔分别插入插头尾部相应的线孔1、2、5之间，均应导通(听到蜂鸣器响)。这样依次测量的结果若与表2-5中对应的情况不符，则说明风扇开关已损坏。

2.2.4组合式开关的识别和检测

如图2-10所示是JK322A型组合开关，组合了转向灯开关、警告灯开关、车灯开关、刮水器和洗涤器开关。表2-6为该开关在各挡位时的端子连接情况。图2-10JK322A型组合开关表2-6JK322A型开关在各挡位时端子的连接情况从图2-10中可以看出，左转向时，是将右边的灯光控制手柄2向上抬起，这时，组合开关插接器上绿/黑线与绿/白线导通(见表2-6)，绿/蓝线与绿/红线导通；右转向时，是将右边的灯光控制手柄2向下按，这时，组合开关上绿/黄线与绿/白线导通，绿/蓝线与绿/红线导通。

刮水器开关1在LO挡时，组合开关插接器上蓝线和蓝/黑线之间导通；在HI挡位时，蓝线和蓝/橙色线之间导通。

组合开关中的转向灯开关、刮水器和洗涤器开关的检测方法与2.2.2节和2.2.3节叙述的点火开关和风扇开关的检测方法相同，同样是万用表检测开关在不同挡位时各端子间连通情况，若有与表2-10中所述导通情况不符合的项，说明开关损坏，应当更换。

2.3继电器的检测

2.3.1继电器的符号和功用

1.继电器的符号

继电器主要由电磁线圈、触点、弹簧、磁轭、衔铁等组成。继电器也属于汽车电路的基础元件，用于间接控制汽车电路的通断。继电器在电路图中用电器符号表示，符号由线圈与开关组成，线圈与开关用虚线连接，表示此开关受该线圈控制。继电器中开关一般表示该系统处于不工作状态时的位置。如图2-11所示为常开继电器符号。图2-11继电器的符号

2.继电器在电路中的功用

继电器在汽车电路中主要的用途有两个：保护和自动控制。

1)继电器在电路中的保护作用

一些汽车电路的工作电流大，如果直接用开关控制，开关内部触点在通断电时会因电流大而产生较强的触点火花，容易使触点被烧坏。因此，一些汽车电路采用继电器间接控制方式(如第1章的图1-2所示)。

在第1章的图1-2中，由于喇叭按钮触点只是控制继电器线圈电路的通断，只通过继电器线圈中较小的电流，喇叭电路的大电流不再通过按钮触点，使喇叭按钮使用寿命得以延长。在汽车电路中，还有许多继电器起到保护开关触点的作用，如启动继电器、前照灯继电器、空调器继电器、冷却风扇继电器等。

2)继电器的自动控制作用

在汽车电路中，继电器被用于自动控制，实现某种控制功能。如图2-12所示，是继电器实现自动控制的实际电路。图2-12继电器的自动控制电路原理从图2-12中可以看出，当发电机正常发电时，中性点N与搭铁之间的电压UN为发电机B点输出电压UB(14V)的1/2，该电压使充电指示灯继电器线圈通电，从而产生电磁力，将常闭触点断开，充电指示灯断电而自动熄灭，指示充电系统正常工作。当发动机运行中发电机出现了故障时，由于发电机中性点电压低或无电压，导致继电器线圈电流减小或断流，使继电器触点在弹簧力作用下闭合，充电指示灯亮起，指示充电系统故障。因此，在图2-12电路中，继电器是用于自动控制充电指示灯亮起和熄灭的，以向驾驶员提示充电系统工作是否正常。继电器电路分为控制电路和工作电路。控制电路就是与线圈连接的电路，一般与外界的开关串联，以决定电磁线圈是否通电。工作电路就是与继电器开关触点连接的电路，也称主电路。识读带继电器电路图的关键是区别控制电路和主电路，然后分别根据回路原则，识读各自的电路。2.3.2继电器的类型

继电器分为电流型和电压型两种形式。

1．电流型继电器

电流型继电器的特点是电磁线圈通过的电流较大，而经过触点的电流较小。如图2-13所示为舌簧继电器。玻璃管内有两个舌形触点，玻璃管外有粗导线线圈。电磁线圈通电时，触点闭合；电磁线圈断电时，触点断开。它常用于对灯的监测电路(见图2-14)，将电磁线圈和灯泡串联，用触点去控制仪表板上的相应故障报警灯(指示灯)的工作。图2-13舌簧继电器图2-14前照灯(或制动灯)监测电路

2．电压型继电器

电压型继电器的特点是电磁线圈通过的电流较小，而经过触点的电流较大。电压型继电器一般有以下几种：

(1)常开式。电磁线圈通电时，触点闭合。

(2)常闭式。电磁线圈通电时，触点断开。

(3)切换式。同一继电器内有两对触点。一对触点常开，另外一对触点常闭。电磁线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开。

(4)有多个电磁线圈的继电器。所谓有多个电磁线圈的继电器，即多个电磁线圈共同控制一对触点，常用于多个控制器件控制同一用电器。

3．电压型继电器的连接

电压型继电器的连接方式有接柱式和插接式两种。接柱式继电器触点容量可做得较大，在国产车的启动电路、喇叭电路中很常见，但是连接烦琐，正逐渐为插接式继电器所取代。插接式继电器因安装方便、体积较小，在国外和国产新型汽车上得到了广泛应用。几种插接式继电器的内部结构和安装示意图如图2-15所示。各种继电器接线端子的标记见表2-7。图2-15插接式继电器的内部结构和安装示意图表2-7继电器接线端子的标记2.3.3继电器的检测

1．检测线圈电阻

可以用万用表电阻挡判断继电器的好环。以图2-15中最下方左侧的常开继电器为例，用万用表电阻挡检测85、86之间的电阻即为继电器线圈的电阻。测30、87之间的电阻应为无穷大。如果检测结果与上述情况不符合，说明继电器有故障。

2．通电检测

如果上述检测无问题，可在继电器的接线端子85、86之间加12 V电压，用万用表检查30、87之间应当导通。若检测结果与上述情况不符合，或者通电后继电器发热，均说明继电器已经损坏。

2.4电路保护装置和中央控制盒

2.4.1电路保护装置

1．易熔线

易熔线是一种截面积一定、可长时间通过额定电流(如30 A、40 A、60 A等)的铜或合金导线。在它的表面有比较厚的不易燃烧的绝缘层，看起来要比同规格的普通导线粗，长度在50～200 mm，主要用于保护总体线路或较重要电路。

易熔线的安装位置应尽可能地靠近蓄电池正极桩，以便能更有效地保护直接由蓄电池引出的线路，或者和熔断丝一起集中安装在中央接线盒内。如北京切诺基汽车设有五条易熔线，分别保护充电电路、预热加热器、灯光、雾灯及辅助装置电路。易熔线的电路符号如图2-16(a)所示。

1)易熔线的规格

易熔线的规格通常用颜色来加以区别，几种常见易熔线的规格如表2-8所示。图2-16易熔线和熔断丝的电路符号表2-8易熔线的规格

2)易熔线的检查和维修注意事项

(1)易熔线在5 s内熔断时的电流为150～300 A，因此，不论在任何条件下都绝对不允许换用比规定容量大的易熔线。

(2)易熔线熔断时，可能是电源电路或大电流电路等主要电路发生短路。因此需要仔细检查，找出短路原因，彻底排除故障隐患。

(3)易熔线的四周一定不能缠绕聚氯乙烯绝缘带，更不能和其他用电设备的导线绞合在一起，也不能和材料是乙烯树脂或橡胶的元件相接触。易熔线熔断后的应急修理方法：易熔线熔断后，如当时无相同规格的易熔线可换，可以暂时用同容量的熔断丝串接在电路上或用粗导线代用，但过后一定要及时换用符合要求的易熔线。

2．熔断丝

如图2-16(b)所示是熔断丝(熔断器)的电路符号。熔断丝可用于对局部电路进行保护，一个熔断丝可以只保护一条线路，也可以保护多条线路。熔断丝的主要部件是一根细的锡线，它装在玻璃管、磁料管内或陶瓷板上。每个熔断丝都有其额定最大允许电流值。按照熔断丝的形状可分为缠丝式、熔管式和插片式三种，如图2-17所示。熔断丝能够承受长时间的额定电流负载。在过载25% 的情况下，大约在3 min内熔断；而在过载一倍的情况下，则不到1 s就会熔断。熔断丝的熔断时间，包括两个动作过程：熔体发热熔化过程和电弧熄灭过程。这两个过程进行的快慢，取决于熔断丝中流过的电流值的大小和本身的结构参数。很明显，当电流超过额定值倍数较大时，发热量增加，熔体很快就达到熔化温度，熔化时间大为缩短；反之，在熔断丝过载倍数不是很大时，熔化时间将增长。熔断丝只能使用一次，每次烧断后必须更换新的熔断丝。图2-17熔断丝的种类及形式插片式熔断丝目前在汽车上应用最普遍，其塑料外壳的颜色指示最大允许电流值，如表2-9所示。

熔断丝在使用中应当注意以下几点：

(1)熔断丝熔断后，必须真正找到故障原因，彻底排除故障。

(2)更换熔断丝时，一定要与原来的规格相同。

(3)熔断丝支架与熔断丝接触不良会产生电压降和发热现象，安装时要保证良好接触。表2-9插片式熔断丝塑料外壳的颜色指示的最大允许电流值A

3．电路断电器(断路开关)

对于那些在平常工作时容易过载的电路，一般用电路断电器保护，例如：电动座椅电路、中央门锁电路、电动车窗电路、电动天窗电路等。有些电路断电器必须手工复原，如图2-18所示。有些则必须撤了电源才能复原，如图