一、汽车电器技术
汽车电器技术是以电工电子技术、电化学技术、机械传动技术、自动控制技术、化工与橡胶技术、机械制造与热加工等技术为基础,以满足汽车技术性能和使用性能要求为目的,旨在保证汽车正常行驶的技术。
所谓技术,是指人类在利用自然和改造自然的过程中,积累起来并在生产劳动中体现出来的经验和知识,也泛指其他操作方面的技巧。如汽车驾驶技术、汽车维修技术等。
所谓知识,是指人类在社会实践中积累起来的经验的总和。是人类认识自然、认识社会和认识自身的产物。如社会知识、生活常识、汽车维修知识等。
(一)汽车电器系统的功用
汽车电器系统是指由电器装置或电子装置、电器开关和导线等组成,并具有特定功用的机电一体化控制系统。汽车电器系统包括电源系统、起动系统、点火系统、信息显示系统、照明与信号系统、辅助电器系统等子系统。
汽车电器系统的主要功用是保证汽车正常行驶。例如:为使发动机可靠起动,需要装备起动系统;为了保证汽车正常供电,需要装备电源系统;为了保证汽车安全行驶,需要装备信息显示系统、照明与信号系统、风窗玻璃刮水与洗涤系统;为了便于查找和排除电器装置故障,需要装备熔断器、易熔线和故障自诊断系统等。由此可见,电器系统是保证汽车正常使用必不可少的组成部分。
(二)汽车电器装置的布置
汽车电器装置的布置原则:一是满足汽车技术性能和使用性能要求;二是安装维修与使用操作方便;三是节约连接导线。某型轿车部分电器装置的分布位置如图0-1所示。
(三)汽车电器系统的组成
汽车电器系统一般都由电源系统、起动系统、点火系统、信息显示系统、照明与信号系统、辅助电器系统等若干个子系统组成。
图0-1 某型轿车部分电器装置的分布位置
1—雾灯 2—转向信号灯 3—组合前照灯 4—散热器风扇 5—双音喇叭 6—空调压缩机 7—交流发电机8—储液干燥器 9—蓄电池 10—ABS ECU与液压控制器总成 11—起动机 12—点火线圈与点火控制器13—风窗玻璃洗涤泵 14—冷却液液位传感器 15—发动机ECU 16—空调鼓风机 17—制动液液位传感器18—风窗玻璃刮水器电动机 19—空调控制器 20—车窗电动机控制按钮 21—中央接线盒 22—自动升降天线 23—扬声器 24—组合仪表板 25—收放机 26—内顶灯 27—阅读灯 28—轮速传感器 29—左前车窗玻璃升降电动机 30—电动后视镜调节开关 31—中央门锁控制器 32—车门接触开关 33—左后车窗玻璃升降电动机 34—左后车窗玻璃升降开关 35—燃油泵 36—燃油油位传感器 37—后门锁控制电动机 38—组合后灯 39—后风窗玻璃除霜器 40—防盗器ECU
1)电源系统。当今汽车电源系统主要由蓄电池、交流发电机和电子调节器组成。在汽车上,蓄电池与发电机并联工作,整车电器与电子设备均与两个直流电源并联连接。电源系统的功用是向整车用电设备提供电能。
2)起动系统。汽车普遍采用电磁控制式起动系统,主要由起动机、起动继电器和点火起动开关组成。起动系统的功用是起动发动机。
3)点火系统。汽油发动机装备有点火系统,柴油发动机在压缩冲程末期,吸入缸内空气的温度已经超过柴油的燃点,从喷油器喷出的雾状柴油遇到热空气就立即燃烧,所以不需要装备点火系统。点火系统的功用是产生高压电火花,点燃气缸内的可燃混合气。
4)信息显示系统。主要由各种传感器、指示仪表、报警灯和电子显示器件组成。传感器有发动机润滑油压力传感器和冷却液温度传感器、燃油箱油量传感器、汽车车速传感器和发动机转速传感器等。指示仪表有电流表、电压表、油压表、温度表、燃油表、车速里程表和发动机转速表等。报警灯主要有发动机润滑油压力过低报警灯、冷却液温度过高报警灯、燃油箱油面过低报警灯、轮胎气压过低报警灯、制动压力(油压或气压)过低报警灯、制动液液位过低报警灯以及各种电控系统的故障报警灯等。电子显示器件包括发光显示器件、线条图形显示器件以及液晶显示屏等。随着电子技术在汽车上的广泛应用,汽车仪表电子化已经成为显示汽车信息的发展潮流。信息显示系统的功用是监测并显示汽车运行参数,特别是发动机工况参数和极限参数,以便驾驶人及时采取措施,防止发生人身和机械事故。
5)照明与信号系统。主要由车内和车外各种照明装置组成,其功用是提供夜间或雾天安全行车必需的灯光照明。在所有照明装置中,前照灯是最重要的照明装置。信号系统由各种信号灯、闪光器、电喇叭与蜂鸣器等组成,如警车、救护车和消防车等都需加装音响警告装置。信号系统的功用是提供安全行车必需的指示与警告信号。
6)辅助电器系统。主要有风窗玻璃刮水与洗涤系统、车窗玻璃升降系统、座椅位置调节系统、进气预热系统等。风窗玻璃刮水与洗涤系统的功用是刮除风窗玻璃上的雨水、积雪、尘土和污物,为驾驶人提供良好的视野,确保行车安全。车窗玻璃升降系统的功用是控制车窗玻璃自动升降,提高使用方便性。座椅位置调节系统的功用是调节座椅的前后和高低位置。进气预热系统的功用是预热进入气缸的空气或可燃混合气,保证发动机迅速起动。随着控制技术的发展与进步,汽车采用辅助电器装置日益增多,主要是向舒适、娱乐和安全保障等方面发展。
7)配电装置。包括各种控制开关、配电线束、保险装置(易熔线、熔断器、断路器)、继电器、插接器和中央接线盒等。配电装置的功用是根据全车线路的连接原则,将整车电器和电子设备连接成为一个有机的整体,从而实现电器与电控系统的不同功能。
(四)汽车电器系统的特点
汽车种类繁多,形式各异,但其电器装置的结构原理大同小异,电器系统的特点也基本相同,具有“两个电源、低压直流、并联单线、负极搭铁”四个特点。
1)两个电源。即蓄电池和发电机。在汽车装备的两个电源中,蓄电池是辅助电源,发电机是主要电源。蓄电池主要在起动发动机时供电,发电机在汽车运行过程中,既向用电设备供电,又向蓄电池充电。
2)低压直流。汽车电器系统的标称电压有12V、24V两种等级,汽油发动机汽车普遍采用12V电器系统、柴油发动机汽车大多数采用24V电器系统。12V、24V电器系统的额定电压分别为14V和28V。为了满足汽车电器装置日益增多、用电量愈来愈大对电源系统供电功率增大的要求,世界各国都在研究开发48V电源,欧盟国家已从2008年开始采用48V电源。无论电压等级是12V、24V,还是48V,都是直流电的安全电压(安全电压是指:直流电不超过60V、交流电不超过36V),它们的主要优点是用电安全,不会导致人体触电。
汽车采用直流电器系统的原因是发动机靠电力起动机起动,起动机采用直流电动机且由蓄电池供电,而蓄电池必须使用直流电充电,所以汽车电器系统为直流电器系统。
3)并联单线。汽车电路均为并联电路。蓄电池与发电机并联工作,整车电器与电控系统均与两个直流电源并联连接。
单线是指从电源到用电设备只用一根导线连接,并用汽车发动机、底盘或车身等金属机体作为另一根共用导线,又称为单线制。由于单线制节省导线、安装维修方便,且电器总成部件不需与车体绝缘,因此当今汽车普遍采用单线制。但是,在特殊情况下,为了保证电器系统特别是电控系统的工作可靠性,也需采用双线制。
4)负极搭铁:在单线制中,将电器产品的壳体与车体金属连接作为电路导电体的方法,称为“搭铁”。将蓄电池和电气设备的负极连接到车体上称为“负极搭铁”;反之,将蓄电池和电气设备的正极连接到车体上则称为“正极搭铁”。根据汽车行业标准QC/T 413—2002《汽车电气设备基本技术条件》规定,汽车电气设备统一规定为负极搭铁。
汽车技术领域专家认为:“只有理解结构特点才能进行检修;只有懂得工作原理才能分析判断故障。”学习汽车电器与电子控制技术,不仅需要形象思维,而且需要抽象思维。如果只有形象思维而没有抽象思维,即仅了解汽车电器系统与电控系统的结构特点,不了解电流的流动方向和流动路径,就不能准确判断电器与电控系统发生故障的部位与故障性质。因此,对从事汽车技术与管理的人员而言,理解汽车电器系统与电控系统的结构特点、工作原理和使用维修等方面的知识,并具有一定的操作技能十分重要。