汽车电器设备与维修绪论

学习和研究汽车电器的作用、工作原理、结构和检修方法，对于从事汽车方面的工作具有十分重要的意义。虽然汽车电器各个系统的结构、性能随着其他技术的发展和人们要求的改变是不断变化的，但是，只要真正掌握汽车电器各个系统的作用、基本工作原理，及时了解各种新技术在汽车电器中的应用动态，就能适应汽车发展的要求，应用维护好汽车电器。汽车的组成？（哪四部分？）汽车电器的发展概况在汽车发展的最初阶段，除了点火系统外，汽车上几乎没有电器。1886年是公认的“世界第一辆汽车诞生年”，苯茨与戴姆勒都被公认为以内燃机为动力的现代汽车发明者。1886年1月29日，苯茨（Benz）发明了第一辆三轮汽车。1886年，戴姆勒发明了第一辆四轮汽车。汽车灯具汽车空调汽车音响最早的汽车没有灯具，汽车只能在白天使用。据说第一个汽车前大灯是家用手提灯。1887年,一个驾驶员在黑暗的旷野上迷路时,一农民用手提灯把他引回家。1905～1912年，为解决前方道路照明，开始装用聚光灯式乙炔前照灯，并配备1只煤油灯为后牌照灯。1912年凯迪拉克的凯特林汽车首先使用了汽车电灯。转向信号灯的使用非常有趣。1916年，美国一个名叫C·H·托马斯的人把一带电池的灯泡装在手套上，这样夜间行车时，对方驾驶员就能看到他打的手势。1920年，当选用倒档装置时，使用了倒车灯。1920年，美国通用汽车公司首先装了内灯。汽车灯具汽车空调汽车上最早的取暖装置出现在1897年，当时戴姆勒公司装用了一种从发动机冷却水中吸取热量的热水加热器；最早的制冷装置出现在1884年，当时汽车制造商威廉·怀特(W.White)将冰块放在汽车底板的托盘里，并且利用装在车桥上的风扇将冷空气吹入车内；至于车内通风在几十年里都是由杠杆操作通风口来调节，空气被直接导向车内。实际上真正的汽车空调直到1902年，美国的“空调之父”开利发明了世界上第一台空调后才开始发展研制。汽车空调发展到至今，大部分中高级轿车上采用了自动空调。这种空调利用多个传感装置感知车内及外界的状态，将信息传递给中央芯片进行处理，得出系统最佳运行模式，并控制车内温度、湿度、通风等。这种控制使汽车无论在何种天气，车内始终保持最佳舒适状况。汽车音响汽车问世最初的30多年里，人们未曾想到要在汽车内安装收音机，驾驶员或乘客想要在旅途中听音乐、新闻或其他信息的话，只能随身带上电池供电的家用收音机。1922年5月，美国芝加哥的18岁青年乔治·弗罗斯特将收音机装在福特T型汽车后门上，成为最早装有收音机的汽车。车用收音机的真正到来是在1929年，当年美国道奇公司生产的DB希尼尔6型车配备了车用收音机。飞利浦公司1934年推出了最早的汽车收放机；1961年，推出了第一台全晶体管调谐收放机；1964年，采用了第一个盒带式的汽车音响系统；1968年推出首台带立体声调谐汽车收放机；1978年，生产出首台集成电路输出汽车收放机；1979年生产出首台具备电子显示及微电脑控制的汽车收放机；1982年飞利浦公司发明了CD唱机，并于1988年应用于汽车音响。安全性要求汽车产量的急剧增加，使交通事故不断上升。在日本汽车被称为“飞跑的凶器”，在美国将汽车称为“飞奔的棺材”。所以汽车的安全性非常重要。汽车的安全性包括主动安全性和被动安全性。常见主动安全性措施：ABS、EBD、ESP等。安全气囊是主要的被动安全性措施。ABS防抱死制动系统，通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达5~10次），始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。EBD电子制动力分配系统，在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力(牵引力)的匹配，以保证车辆的平稳和安全。EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善提高ABS的功效。所以在安全指标上，汽车的性能又多了“ABS+EBD”。ESP车身电子稳定系统，实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。ESP系统是汽车上一个重要的系统，通常是支援ABS及ASR的功能。ESP系统包含ABS防抱死刹车系统）及ASR（驱动防滑转系统），是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。。汽车电子技术始于20世纪50年代，其发展大致可分为以下4个阶段。①第一阶段（20世纪50年代初～70年代初）：主要特征是开发分立元件和集成电路，开始应用电子装置代替传统的电器机械部件，如集成电路调节器、电子点火器等。②第二阶段（20世纪70年代中期～80年代中期）：主要特征是发展专用的独立系统，电气装置被应用在某些机械装置所无法解决的复杂控制功能方面，如电子控制汽油喷射系统、制动防抱死系统等。③第三阶段（20世纪80年代中期～90年代中期）：主要特征是电控单元开始在汽车上获得应用，并实现了对许多功能的集中控制。汽车上的电气装置不仅已能自动承担基本控制任务，而且还能处理外部和内部的各种信息，如部分传统电器实现电控单元控制、发动机和底盘许多机械部分实现电控单元控制等。④第四阶段（20世纪90年代中期开始）：主要特征是研究发展汽车电子智能控制技术，模拟人的思维和行为对车辆进行控制，如汽车自动驾驶系统、汽车自动导航系统等。汽车采用电子控制系统的概况如图1-1所示。图1-1电子技术在汽车上的应用1、18—雷达车距检测2—前照灯控制与自动清洗3—气体放电车灯4—轮胎气压检测5—制动防抱死与防滑转控制6—底盘故障诊断7—刮水器与洗涤器控制8—维修周期提示9—液面与磨损检测10—安全气囊与安全控制11—车辆防盗控制12—前/后轮转向控制13—电子控制悬架14—自动空调15—电动座椅调节16—中控门锁17—巡航控制19—线束控制20—信息显示21—交通控制与通信22—车载电话23—车载电控单元24—音响系统25—声控系统26—声音复制27—控制器区域网络28—加速踏板控制29—电控单元点火控制30—自动变速控制31—发动机电控系统故障诊断32—空燃比反馈控制33—怠速控制34—发动机电控燃油喷射系统控制随着集成控制技术、计算机技术和网络技术的发展，汽车电子技术已明显向集成化、智能化和网络化3个主要方向发展。（1）集成化（2）智能化（3）网络化2．汽车电子技术应用的发展趋势汽车电气设备（electricaldevice）是汽车的重要组成部分之一，其性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。例如，为使汽车发动机获得最高的经济性，需要点火系统在最适当的时间点火；为使发动机可靠起动，需采用电力起动机；为保证汽车工作可靠、行驶安全，则有赖于各种指示仪表、信号装置和照明灯具等电器的正常工作。蓄电池、发电机、起动机、点火系统、照明信号系统、仪表信息等传统的汽车电气设备是汽车的基础组成部分，也是汽车电子控制系统的基础。多年来，汽车电气设备一直在汽车上发挥着重要的作用，并将继续发挥其应有的作用。基础电气设备将向提高品质，提高性能的方向发展，辅助电器将向进一步拓展种类，扩大应用范围的方向发展。电源系统：起动系统点火系统照明系统仪表系统信号系统空调系统其他辅助用电设备双电源在汽车电气系统中，采用两个电源（蓄电池和交流发电机），两者互相配合，协同工作。即使是在极端条件下（如发电机损坏，不发电），光靠蓄电池供电，汽车也能行驶一定里程。低电压汽车电气系统的额定电压（ratedvoltage）有6V、12V、24V三种。汽油发动机汽车普遍采用12V电源，柴油发动机汽车多采用24V电源（由两个12V蓄电池串联而成），摩托车采用6V电源。汽车运行中的实际工作电压，一般12V系统为14V左右，24V系统为28V左右。直流供电现代汽车发动机是靠电力起动机起动的，起动机由蓄电池供电，而向蓄电池充电又必须用直流电源，所以汽车电气系统为直流系统单线制单线制（单线连接）是汽车电路的突出特点之一，它是指汽车上所有电器设备的正极均采用导线相互连接；而负极则直接或间接通过导线与金属车架或车身的金属部分相连，即搭铁（Putupiron，亦称接地，earthing或grounding）。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发，经导线流入用电设备后，再由电器设备自身或负极导线搭铁，通过车架或车身流回电源负极而形成回路。由于单线制导线用量少，线路清晰，接线方便，因此广为现代汽车所采用。负极搭铁采用单线制时蓄电池的一个电极需接至金属车架或金属车身上，俗称“搭铁”。蓄电池的负极接金属车架或金属车身称为负极搭铁。蓄电池的正极接金属车架或金属车身称为正极搭铁。并联连接各用电设备均采用并联连接，汽车上的两个电源（蓄电池与发电机）之间以及所有用电设备之间，都是正极接正极，负极接负极，并联连接。由于采用并联连接，所以汽车在使用中，当某一支路用电设备损坏时，并不影响其他支路用电设备的正常工作。设有保险装置为了防止因电源短路（火线搭铁）或电路过载而烧坏线束，电路中一般设有保护装置，如熔断器（短路保护）、易熔线（过载保护）等。汽车电线（导线）有颜色和编号特征为了便于区别各电路的连接，汽车所有低压导线必须选用不同颜色的单色或双色线，并在每根导线上编号，编号由生产厂家统一编定。由相对独立的分支系统组成电源电路；起动电路；点火电路；照明信号电路；仪表报警电路；辅助装置电路（1）低压:汽油车多采用12V，柴油车多采用24V。主要优点是安全性好。（2）直流:主要从蓄电池的充电来考虑。（3）单线制:单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。（4）负极搭铁:将蓄电池的负极与车体相连接，称为负极搭铁。（5）各种用电器并联在现代汽车中，电气设备越来越多，电气负荷越来越大，这就要求汽车电源系统提供更多的电能，电压升级已经成为汽车电气系统的发展趋势。目前，学术界提出的汽车电压升级方案有两种，一种是全车42V单电压方案，另一种是14V/42V双电压方案。全车42V单电压方案是将目前汽车上采用的14V电源改为42V。14V/42V双电压方案是指在车上根据用电设备的特点，采用14V与42V并存的方法，有针对性的对电气设备提供不同电压的电源。