汽车电器实验台设计说明书

11引言1.1设计的目的和意义由于电子技术、计算机技术、机电一体化技术在汽车上的应用，使汽车电子控制技术发生很大的变化。各种高新技术，尖端科技的广泛应用，也使得汽车检测与维修的概念、方式发生了根本性的变化，这就对当代汽车检测与维修人员提出了更高的要求。为了适应当前日益迅猛发展的汽车工业，针对当前各职业学校对汽车新技术方面教学设施的需要，以上海大众帕萨特领驭车身电器系统为研究对象，针对教学进行实验台的开发。此车身电器实验台包括台架、面板及电路总成，实验面板装在台架上，电路总成分别装在台架和面板上，电路总成包括电源电路、起动电路、点火电路、照明与灯光信号装置电路、仪表电路、电子控制装置电路和辅助装置电路，所述各个电路中的电器元件装置按其在汽车上的实际联结关系用电线连接起来。此实验台采用把整车电路综合到台架上进行研究学习，避免了实车操作的复杂及困难。电器实验台整车布线直观、简单、线路清晰、便于向学生讲授教学，整车电路结构一目了然，便于学生熟练掌握各种排除故障的方法及技巧，运用方便。电器试验台的整车布线都集中在一个视野范围内，便于读图，学生易于接受。目前国内汽车实验台的研制开发主要是公司企业，例如苏州捷维汽车技术有限公司、太原艾逖公司等，产品多为上海大众系列（桑塔纳2000,3000）、丰田系列（佳美、皇冠、凌志）的电控发动机实验台、自动变速器实验台，研制车身电器的实验台还比较少。但汽车电器电路是汽车的一个重要组成部分，其性能的好坏，直接影响汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性和环保性，要使汽车保持良好的运行状态，汽车电器起着至关重要的作用。而且此车身电器与传统的车身电器相比采用了中央门控装置，后视镜加热装置，电动车窗升降装置，大灯自动调节装置（可依地势自动调节大灯照射范围）等先进技术可以让学生更好的学习汽车上应用的比较先进的电子技术。所以设计这款汽车电器检测实验台对当今职业院校的教学实验研究有着非常重要的作用。1.2本设计的主要工作根据我国职业教育的发展现状，以及汽车行业的需求情况，确定以大众帕萨特领驭车身电器为实验台的设计对象，即设计帕萨特领驭车身电器实验台。帕萨特领驭是大众车系中较为典型的一款车型，同样领驭汽车车身电器也具有广泛的代表性。2本设计所进行的主要工作：首先设计出了车身电器实验台的实验面板，并选择了与车身电器匹配的大容量蓄电池，接着设计了帕萨特领驭车身电器实验台的面板电路，将各种照明及信号系统实物，车门闭锁器，雨刮电机，电动摇窗机电机，电动后视镜等合理的布置在实验台面板上，然后根据现实中的常发故障在实验台面板电路图上设置了相关的故障检测点，选配实验台面板上仪表的稳压电源。根据以上所设计的内容设计出实验台内部控制电路，最后进行实验台的故障诊断与排除。设计流程如下图1-1所示。图1-1设计流程学习和了解车身电器的组成和作用实验台面板的设计实验台面板控制部分设计车身电器实验台故障诊断32帕萨特领驭车身电器的组成和作用2.1汽车照明与信号系统2.1.1照明及灯光信号的种类和用途为了方便汽车行驶，保证行车安全，在汽车上都装有多种照明及信号设备。对汽车照明及信号系统的要求日趋完备、可靠、实用、美观，同时还要结构合理，经济耐用，保修方便。汽车照明系统及信号装置构成了汽车电系中一个独立电路系统。一般轿车上有15-25个外部照明灯和约40多个内部照明灯（如图2-1）。这就说明该系统在现代汽车上的重要作用[1]。图2-1照明及信号装置外部照明灯主要有前照灯、防雾灯、牌照灯、倒车灯、尾灯等；内部照明灯主要有仪表照明灯、阅读灯、顶灯等。在所有照明装置中，前照灯是最重要的照明装置。为使汽车外形美观，目前各种汽车普遍采用组合式外部照明灯。对于该系统的灯光控制，随着汽车电子技术的蓬勃发展，现已越来越多地采用了电子控制装置[2]。1.前照灯。前照灯又称大灯或头灯，是照明汽车前方道路的主要灯具（如图2-2）。每辆车上装2只或4只，功率为20-40W。现代汽车均向4灯制发展。前照灯的照明要求：（1）前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明，看清车前100m以内路面上的任何障碍物，有些汽车的前照灯照明距离已达到200～250m。（2）应具有防止眩目的装置，确保夜间两车迎面相遇时，不使对方驾驶员因产生4眩目而造成事故[3]。图2-2前照大灯2.小灯。小灯又称示廓灯、停车灯或示位灯。它装在汽车前后两侧边缘的四角上。主要用途是汽车夜间行车或停车时，标示其轮廓和存在，同时还用于城市夜间行车以及会车时的照明。前小灯的灯光为白色或橙色，后小灯为红色，功率一般为10W左右。3.转弯照明灯。转弯照明灯，就是在汽车转弯方向上提供附加照明，辅助前照灯的照明灯。此灯与转向系统联动，但不闪烁。汽车转弯时，相应的转弯照明灯，就可以对前照灯照射不到或亮度不足的地方补充照明，从而提高夜间行车的安全性[4]。4.转向信号灯。转向信号灯又称方向指示灯，简称转向灯。安装在汽车的前后左右四角，有独立式、一灯两用式和组合式。汽车转向灯的闪烁是通过闪光器来实现的，通常按照结构的不同和工作原理分为电热丝式、电容式、翼片式、水银式、晶体管式、集成电路式等。电热式闪光器如下图2-3所示：转向信号灯的作用是在汽车转弯时，发出明暗交替的闪光信号，使前后车辆、行人、交通警知其行驶方向，转向灯的灯光为橙色，后转向灯也可以为红色，灯泡的功率一般不小于20W。对转向灯光的射角范围，国家标准有明确要求，即偏离灯具轴线左、右5度时，可指示35m以外的距离；当偏角为30度时，则应指示10m以外的距离[5]。5图2-3电热式闪光器5.尾灯。尾灯又称后灯，装在汽车后面。目前各类车型均向组合式发展。后灯的作用是夜间行驶时，向车后发出灯光信号，使尾随的车辆、行人知晓。后灯的灯光多为红色，功率为8-10W。组合式采用双丝灯泡，一根为大电流灯丝，电流约为2.1A，发光强度32cd，用于转向和制动信号；另一根为小电流灯丝，电流为600mA，发光强度为3cd，用作停车灯和尾灯。6.雾灯。雾灯每车装一只或两只，雨、雾天气用来照明，安装位置较低，一般离地面约50cm左右。雾灯灯光一律规定为黄色，因为黄色光线波长较大，有良好的透雾性能。灯泡功率为35W[6]。7.制动灯。制动灯又称制动信号灯，俗称“刹车灯”。均安装在汽车后面，多采用组合式灯具。制动灯的用途是在汽车制动停车或减速行驶时，向车后发出灯光信号，以警告尾随的车辆或行人。制动灯规定为显目的红色光，国家标准要求该灯在夜间明显照亮100m以外的距离。光束射角在水平面应轴线左、右各45度，垂直面为上、下各15度。灯泡功率应在20W以上[7]。8.倒车灯。汽车倒车灯有两个作用，一是向其他车辆和行人发出倒车警告（有的还加上倒车蜂鸣器）；二是提供夜间倒车时照明，避免撞车。9.牌照灯。牌照灯一律安装在汽车尾部的牌照上方。其用途是夜间照明汽车牌照。牌照灯的标准要求光束不应外射，保证在25m能认清牌照上的号码。牌照灯也有组合式和独立式两种，灯光为白色，功率为5-15W[8]。610.仪表灯。仪表灯均安装在汽车仪表板上，一般采用表壳式或罩壳式灯具（如图2-4）。图2-4仪表灯、警告灯、监视灯（指示灯）仪表灯仅用于照亮仪表，灯光均为白色，一般使用2-8W的小灯泡。11.顶灯。顶灯装在车厢或驾驶室内顶部，作为内部照明用。顶灯灯光为白色，多为白炽灯，有向黄光灯发展的趋势。功率为5-8W[9]。12.指示灯。指示灯的用途是指有关照明，灯光信号，工作系统的技术状况，并对异常情况发出报警灯光信号。均装在仪表板上。指示灯的灯光为红色、绿色或黄色，灯泡一般为2W的白炽灯。通常要求必须具备前照灯的远光指示灯、转向指示灯等。现代汽车还有充电指示灯、低气压报警灯、低油压报警灯、水温过高报警灯、燃油存量过少报警灯等[10]。除以上所述外，现代汽车还有各种特种灯、危险警告灯、踏步灯、壁灯、门灯、阅读灯等。2.1.2音响信号现代汽车上除前述灯光信号之外，还装有音响信号。电喇叭汽车上都装有喇叭，用以警告行人和车辆，保证行车安全。喇叭按钮发音动力有气动和电动两种。由于电动喇叭能源方便，结构简单、声音洪亮、音质悦耳，故广泛使用于各种类型的车辆[11]。如图2-5所示：7图2-5筒形、螺旋形电喇叭1－扬声器2－共鸣板3－膜片4－底板5－山形铁心6－螺柱9－弹簧片10－衔铁11－线圈7、13－调整螺钉8、14－锁紧螺母12－锁紧螺母15－中心杆16－触点17－电容器18－导线19－接线柱20－按钮由于喇叭电流较大20A，为了保护喇叭开关,采用喇叭继电器（如图2-6）。图2-4喇叭继电器图2-6喇叭继电器82.2电动中央门锁现代汽车都安装了中央门锁控制系统，使汽车的使用更方便、更安全。电动中央门锁可实现下列功能：1.将驾驶员车门锁扣按下时，其他几个车门及行李舱门都自动锁定；如用钥匙锁门，也可同时锁好其他车门和行李舱门。2.将驾驶员车门锁扣拉起时，其他几个车门及行李舱门都能同时打开，用钥匙开门，也可实现该动作。3.在车内个别车门需要打开时，可分别拉开各自的锁扣。电动中央门锁有很多形式，按结构分为双向空气压力泵式和微型直流电动机式两种。帕萨特领驭采用直流电动机式电动中央门锁[12]。利用控制直流电动机的正反转来实现门锁的开、关动作。直流电动机式电动中央门锁主要由双向电动机、导线、继电器、门锁开关及连杆操纵机构组成（如图2-7）。图2-7车门锁总成2.3电动摇窗机目前轿车普遍配装有电动车窗。驾驶员坐在驾驶席上，即可利用控制开关或遥控开关使所有车窗玻璃自动升降，操作简便且有利于行车安全。9电动车窗系统由车窗、车窗玻璃升降器、电动机、继电器、开关等装置组成。车窗升降器的类型：电动交叉臂式、电动钢丝绳式、电动齿轮式如图2-8所示电动齿轮式车窗升降器：图2-8电动齿轮式车窗升降器1-电机钢丝2-齿轮减速3-玻璃4-活动玻璃托架5-弹簧和钢丝绳组件电动车窗使用的电动机是双向的，有永磁型和双绕组串励型两种。每个车窗都装有一个电动机，通过开关控制它的旋转方向，使车窗玻璃上升或下降（如图2-9）。一般电动车窗系统都装有两套控制开关。一套装在驾驶员侧车门扶手上，为主开关，它由驾驶员控制每个车窗的升降。另一套分别装在每个乘客门上，为分开关，由乘客进行操纵。一般在主开关上还装有断路开关，如果它断开，分开关不起作用[13]。10图2-9电动车窗布置总图2.4电动后视镜汽车上的后视镜位置直接关系到驾驶员能否观察到车后的情况，与行车安全有着密切的联系。而后视镜的调整一般来说比较麻烦。帕萨特领驭汽车采用电动后视镜，可通过开关进行调整，操作十分方便。电动后视镜的背后装有两套电动机和驱动器，可操纵后视镜上下及左右转动。通常上下方向的转动用一个电机控制，左右方向的转动由另一个电机控制。通过改变电机的电流方向，即可完成后视镜的上下及左右调整。领驭汽车电动后视镜还带有加热功能，由加热开关控制加热丝电路通断工作，可以在寒冷天气除霜、雾，有利于驾驶员更好的观察车后情况[14]。2.5电动刮水器为了提高汽车在雨天和雪天行驶时驾驶员的能见度，专门设置了风窗玻璃刮水器。刮水器有真空式、气动式和电动式三种。帕萨特领驭汽车上采用的是电动式刮水器。此刮水器具有两种速度的功能并采用铰接式刮水片，还能间歇地工作。因为只有这样才能适应挡风玻璃的外形和不同运行条件的要求。电动刮水器是由刮水电动机和一套传动机构组成（如图2-10）。电动机电枢轴端的蜗杆驱动装在摇臂上的蜗轮，摇臂转动使拉杆往复运动，从而带动刮水片左右摆动。11蜗杆蜗轮机构有降低速度，增大扭矩的作用，因为驱动橡胶刮水片在挡风玻璃表面摩擦需要很大的动力，尤其风雨较大时更是如此[15]。图2-10电动刮水器的组成1-刮水片2-刮水片架3-雨刮臂4-蜗轮5-电动机6-摇臂7-拉杆123帕萨特领驭车身电器实验台的设计3.1实验台设计方案本设计所开发的车身电器实验台为汽车维修教育行业使用，所以力求做到形象直观，以使学生对于帕萨特领驭车身电器各部分的组成及工作原理的学习起到事半功倍的效果；另外此实验台可以根据实车上的故障在实验台上进行故障模拟，学生可以