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新手篇—轻松看懂汽车电路图(4)

2013-09-20  赔钱者
  十一、中国汽车电路图符号及含义
中国汽车电路图符号及含义如表3-31所示。

中国汽车电路图中常用符号

    十二、中国汽车常见报警灯和指示灯标志
中国汽车常见报警灯和指示灯标志如表3-32所示。


第四篇 汽车各系统电路分析及识图

    为了满足人们对汽车动力性、经济性、舒适性、安全性的需要和对降低汽车污染物排放的要求,汽车上越来越多的系统采用电控技术。随着电控技术在汽车上越来越被广泛地应用,汽车上的电器设备越来越多。传统的整车电路图已经不能满足汽车电路的表达需要。现代汽车电路图都是根据汽车各系统的工作原理绘制而成的电路原理图。

    汽车上的电器设备根据功能和相互之间的连接关系,可以分为:充电系统、启动系统、发动机电控系统、制动防抱死系统、配电系统、自动变速器控制系统、空调系统、防盗系统、巡航控制系统、仪表系统、安全气囊系统、中央门锁控制系统、辅助电器系统、照明信号系统、故障自诊断系统、车载网络系统等。阅读电路图之前,应先了解系统都有哪些电器设备以及这些电器设备的工作原理和整个系统的工作原理。阅读电路图时,应先浏览全图,把全图分为几个单元系统,然后按照先易后难的顺序先读懂容易的单元系统再去读懂较难的单元系统。若有电控单元的系统,例如发动机电控系统,应以电控单元为中心,把电控系统电路分为信号输入电路、执行器电路、电控单元电路和其它电路。

    阅读电路图时还应牢记以下原则:①认真地多读几遍图注;②熟记电路中的符号标记;③牢记汽车电路特点;④弄明白各开关、继电器、电控单元在电路中的作用;⑤牢记汽车电路设备图形符号;⑥全面分析开关、继电器的初始状态和工作状态;⑦注意参考相关资料;⑧灵活运用已有的经验。

    由于各汽车制造厂家在电路图的绘制上没有统一的规定,风格各异,阅读电路图时,应先对该车型各系统各元器件的工作原理进行了解,再在这样的基础上去阅读电路图,会起到事半功倍的效果。

    第一节 充电系统
    一、充电系统概述

    现代汽车为了满足发动机启动和车上用电器的用电需要在车上设置了蓄电池和发电机两个电源。发电机是汽车充电系统的电源。在发动机正常运转时,发动机通过皮带驱动发电机产生电能,在满足车上用电器的用电需要外还向蓄电池充电,以恢复蓄电池因启动发动机而损失的电能,为下次启动发动机做好准备。

    现代汽车上的充电系统主要由三相交流发电机、整流器、电压调节器和充电指示器等部分组成。三相交流发电机在发动机驱动下产生电能,整流器把三相交流发电机产生的交流电转变成直流电供给蓄电池和车上用电器,电压调节器通过控制三相交流发电机励磁线圈电流的大小来控制发电机的输出电压,消除发动机转速的波动对发电机输出电压产生的影响。

现代汽车上普遍采用三相交流发电机、整流器、电压调节器三者为一整体的发电机。这样既简化了充电系统的电路,又减小了充电系统的体积,方便维修。因此,充电系统由两部分电路构成:①发电机内部电路即发电机整流和电压调节电路;②发电机外部电路即充电电路和充电指示器电路。

    二、发电机的组成及工作原理
汽车发电机由三相交流发电机、整流器、电压调节器三部分组成。
    1.汽车三相交流发电机的组成
    (1)转子 转子主要由转子铁芯、磁场绕组、爪极和集电环组成(如图4-1所示),其功用是产生磁场。
交流发电机转子
爪极有两块,每块上都有6个鸟嘴形磁极,两块爪极压装在转子轴上,爪极间的空腔内装有转子铁芯和磁场绕组。磁场绕组绕在铁芯上,铁芯压装在两块爪极之间的转子轴上。
 
   集电环由彼此绝缘的两个铜环组成,压装在转子轴一端并与转子轴绝缘。磁场绕组的两端分别从内侧爪极上的两个小孔中引出,其中一端焊接在集电环的内侧铜环上,另一端则穿过内侧环上的小孔并焊接在外侧铜环上,两个铜环分别与发电机的两个电刷接触。当两个电刷与直流电源接通时,磁场绕组中便有电流流过,并产生轴向磁通,使一块爪极磁化为N极,另一块爪极磁化为S极,从而形成6对相互交错的磁极。

    (2)定子三相交流发电机上的定子一般由定子铁芯和定子绕组组成,用来产生感应电压。定子绕组有三角形接法和星形接法两种形式。两种形式的接法如图4-2所示。在星形接法中,三相绕组的公共接点称为中性点,一般用N表示。
定子绕组的接法

    2.整流器
    在现代汽车交流发电机上,普遍采用整流器来把定子绕组产生的三相交流电转变成直流电输出,同时阻止蓄电池电流的倒流。
    整流器由不同数目的二极管组成,这样整流器的功能也不相同。整流器一般由六个二极管组成三相桥式整流电路,电路连接如图4-3所示,这样的整流器称为6管整流器。
6管三相桥式整流器
 

    在有些交流发电机上,为了利用发动机定子线圈中性点的电压,提高发电机的输出功率,在原有6管整流器的基础上又增加了两个专门对中性点电压进行整流的二极管,组成8管整流器,连接电路如图4-4所示。两只二极管对中性点电压进行整流后,汇入发电机的输出端,这样就提高了发电机的输出功率。
8管三相桥式整流器

    在有些交流发电机上,为了提高发电机电压调节的精度,在原有6管整流器的基础上又增加了三个专门用来调节励磁线圈电流的二极管,组成了9管整流器,此电路连接方法可简单地指示发电机的发电情况,可节省一个充电指示灯继电器,连接电路如图4-5所示。
9管三相桥式整流器

    在有些交流发电机上,为了使发电机同时具有上述两种功能,这样整流器的二极管数目就达到了11个称为11管整流器,连接电路如图4-6所示。
 11管三相桥式整流器

 

    3.电压调节器
(1)电磁振动式电压调节器由于电磁振动式电压调节器的性能较差,可靠性不高,汽车交流发电机已不再使用该种电压调节器。

    (2)电子式电压调节器电子式电压调节器又叫晶体管式电压调节器。在发电机转速发生变化时,稳压管感受发电机输出电压的变化通过控制晶体三极管的通断来调节励磁线圈通断电时间的比值来控制发电机磁场的大小,使发电机输出电压保持稳定。各种电子式电压调节器的工作原理基本相同,如图4-7所示。电阻R,和R:串联接在“+”与“一”之间组成分压电路。O点电压正比于发电机输出电压,在O点与放大器之间接有一稳压管DW,用来感受O点的电压。
7电子式电压调节器基本原理
 

    在发电机输出电压低于规定值时,O点电压也较低,DW处于截止状态,放大器放大该信号使三极管导通,发电机向励磁线圈供电使发电机电压上升;当发电机电压上升到超过规定值时,O点电压升高使DW击穿,放大器放大该信号使三极管截止,切断励磁线圈电路使发电机输出电压下降;当电压下降到规定值时,又使三极管导通,如此反复,使发电机的输出电压稳定在一定的范围内。

    由电子式电压调节器的结构和工作原理来看,电子式电压调节器有三个接线端子,即“+”("B+"+B;、火线、电枢)用来接点火开关;“一”(或“E"、接地、搭铁)用来接地;+F;(或磁场)用来接发电机的励磁线圈。

    (3)集成电路(IC)式电压调节器集成电路(IC)式电压调节器工作原理与电子式电压调节器工作原理基本相同,只是IC式电压调节器把电子元件都集成到一块硅基片上。由于IC式电压调节器具有体积小、耐高温、调节精度高、寿命长等优点,现己在轿车上大量采用。

    随着发动机电控技术的发展,在有些车型上已经取消了发电机电压调节器,利用发动机电控单元来监测发电机的输出电压并进行调节,使发电机控制更加完善。如马自达车型,其工作原理如图4-8所示。

马自达车型充电系统电路三、充电系统工作状态指示电路
    为了让驾驶员随时地了解充电系统的工作状态,特别是发电机的工作状态。在充电系统中设置了指示电路。指示器有电压表、电流表和充电指示灯三种形式。现代汽车上普遍采用充电指示灯来指示充电系统的工作状态。
    充电指示灯的控制方式主要有开关控制和充电指示灯两端电压差控制。

    1.开关控制
    充电指示灯由继电器、电控单元等控制元件进行控制,用继电器进行控制的其中一种方式的工作原理如图4-9所示。继电器电磁线圈与发电机中性点相连。在点火开关置于ON位但不启动发动机时,发电机静止,中性点电压为零,继电器触点闭合,蓄电池向充电指示灯供电点亮充电指示灯。充电指示灯的电路:蓄电池→点火开关→充电指示灯→继电器触点→接地。在启动发动机后,当发电机输出电压大于规定电压后,发电机中性点向继电器线圈供电,继电器线圈触点断开,熄灭充电指示灯。
利用继电器对充电指示灯控制
 

    对于由电控单元控制发电机输出电压的车型来说,电控单元通过监测发电机的工作状态来控制发电机充电指示灯的点亮与熄灭。

    2.充电指示灯两端电压差控制
    对于采用充电指示灯两端电压差来控制充电指示灯的发电机来说,充电指示灯串联在发电机和蓄电池之间,其工作原理如图4-10所示。当点火开关置于ON位置但不启动发动机时,蓄电池向充电指示灯供电,点亮充电指示灯。充电指示灯电路:蓄电池→点火开关S→充电指示灯HL→电压调节器“+”→电压调节器“F” →发电机励磁线圈→接地。当发电机运转时,充电指示灯两端的电位相等,电压为0,充电指示灯熄灭。

充电指示灯两端电压差的电路控制

    四、充电系统识图示例
    北京现代汽车充电系统电路如图4-11所示。
北京现代汽车充电系统电路
    1.励磁线圈电路
    蓄电池B+→点火开关→励磁电阻→发动机室接线盒“JM09”端子→发动机室接线盒连接器JC02的“C12”端子→发电机连接器C91上2号端子→励磁线圈→电压调节器Tr1→发电机接地。
2.蓄电池充电电路
发电机蓄电池B+→熔断器1120A→蓄电池→蓄电池接地→发电机接地。
    3.发电机电压调节器电路
    (1)电压调节器电源电路蓄电池正极→ECM熔断器10A→发动机室接线盒接器JC02的C11端子→发电机连接器C91上1号端子→电压调节器。
(2)充电指示灯电路蓄电池B+→点火开关→助手席接线盒熔断器18 (10A)→连接器122端子10→连接器122端子9→仪表灯充电指示灯→连接器I/P-M的端子6→发动机室接线盒“JM09”端子→发动机室接线盒“C12”号端子→发电机连接器C91上2号端子→电压调节器→发电机接地。

    五、电压调节器识图示例
    发电机主要由定子、转子和电压调节器组成,如图4-12所示。
发电机内部电路
 
   电压调节器为集成电路(IC)式。电压调节器的作用是:在发动机较宽的转速范围内及输出电流变化很大的情况下,也能保证交流发电机的输出电流基本恒定。电压调节器与电刷组件制成一个整体并采用外装式,当电刷磨损或电压调节器损坏需要更换时,拧下总成的两个固定螺钉即可操作。

    该发电机是一种自励式、12极同步发电机,见图4-12所示,三相绕组产生的三相交流电分为两种:一路作为励磁电流经过3个励磁二极管3到达D+接线柱2和电压调节器1,然后经过活动触点、集流环到磁场绕组,又通过集流环、滑动触点回到电压调节器1;另一路由三相全波速流桥中的6个正向功率二极管流入车内用电设备,然后经负向功率立极管返回。D+接线柱2接外电路的充电指示灯、点火开关,然后接蓄电池正极。发动机启动时,点火开关触点闭合,在磁场绕组中有了初励磁电流,同时充电指示灯亮(灯光检查)。在发动机进入怠速动转工况时,指示灯熄灭。汽车行驶过程中,若充电指示灯亮,表明发电机系统有了故障。

    发电机的接线图,如图4-13所示。当点火开关接通时,电流经黑色导线从点火开关端子“15”进入仪表板14孔黑色T2插座。经过仪表板印刷线路板,来到凡和充电指示灯串接线与R,的并联电路,经过一只二极管再接到仪表板14孔位置的黑色插座,由蓝色导线与中央线路板上接点A16连接。中央线路板接点D4,经T1插座(位于蓄电池正极接线柱附近),用蓝色导线接到发电机接线柱D+柱。发电机输出接线柱B+,经由红色导线接到启动电动机接线柱“30",在此再用黑色导线连接到蓄电池的正(+)极。

发电机接线图

    六、故障检修
    1.点火开关接通时,交流发电机的充电指示灯不亮
    (1)检查条件①发电机V带的张力正常;②蓄电池电充足;③发电机的搭铁线接触良好。
    (2)故障判断与排除点火开关接通时,交流发电机的充电指示灯不亮故障的判断与排除,如图4-14所示。
充电指示灯不亮的故障诊断
2.转速增高时,交流发电机的充电指示灯不熄灭
转速增高时,交流发电机的充电指示灯不熄灭故障判断与排除,如图4-15所示。
充电指示灯不熄灭的故障诊断第二节启动系统

    一、启动系统简述
    现代汽车上的发动机由静止到运转工作需要借助启动系统。电力启动系统具有操作简便,启动迅速的优点在现代汽车上得到普遍应用。由于电力启动系统在启动时的电流非常大,点火开关又不能做得很大,为了保护点火开关触点,在启动系统中常采用继电器间接控制启动机的工作。因此启动系统的电路由启动机的工作电路和控制电路两部分电路组成。

    二、启动机的组成及工作原理
启动机一般由直流电动机、传动机构和控制装置等组成。启动机在电路图中的符号并没有统一的规定,常见的符号如图4-16所示。
启动机常见符号

    1.直流电动机的组成
    直流电动机主要由电枢(转子)、磁极(定子)、电流换向器、端盖和电刷等组成,直流电动机的电枢(转子)通电时在磁极产生的磁场里受力的作用产生转动,是启动发动机的动力源;磁极(定子)用来产生磁场,各磁极绕组间常采用串联的连接方式,这样的直流电机称为直流串励磁式电动机。

    2.传动机构的组成及原理
    传动机构主要由拨叉单向离合器和驱动齿轮等组成,作用是把直流电动机电枢(转子)产生的转矩通过驱动齿轮传递给发动机飞轮齿圈,带动发动机曲轴旋转启动发动机。在发动机启动后,驱动齿轮自动脱离飞轮齿圈,同时单向离合器打滑,防止发动机反过来带动电枢(转子)旋转。传动机构一般不在电路图中画出,但也有画出的,如上海通用别克车系。

    3.控制装置的组成及原理
    控制装置一般采用电磁控制装置,又叫电磁开关,主要由吸引线圈、保持线圈、复位弹簧、接触片、活动铁芯和连接端子等组成。控制装置的作用是控制驱动齿轮与飞轮齿圈的结合与分离,并控制直流电动机电路的通断。在电路图中端子C常用来接点火开关端子30常与蓄电池正极相连。
 
   电磁控制装置利用吸引线圈和保持线圈在通电时产生的磁力吸引活动铁芯做直线运动,拉动拨叉使驱动齿轮与飞轮齿圈相结合,同时,接触片接通直流电动机电路。当发动机启动后,点火开关由启动挡回位到点火挡,此时,吸引线圈和保持线圈里电流相反,产生的电磁力相互抵消,驱动齿轮和接触片在复位弹簧作用下断开。电磁控制装置的工作原理图常与直流电机的原理图画在一起。在电路图中,电磁控制装置的电路图常和直流电动机的画在一起,如图4-17所示。
电磁控制装置与直流电机在电路图中的符号

    由于吸引线圈和保持线圈在工作时电流很大,为了保护点火开关触点一般采用电磁继电器控制装置的电路,这样的继电器常被称为启动继电器,在电路中的电路如图4-18所示。也有不使用启动继电器,直接由点火开关控制的,如神龙富康、一汽奥迪等轿车。

    现代汽车都普遍采用电控技术。电控系统中的很多用电设备都会受到启动机的影响,特别是安装了自动变速器的汽车。为了保护这些用电设备,在原来的启动电路中又增加了启动锁止继电器。只有在自动变速器换挡杆置于P或N位时,锁止继电器触点才能闭合接通启动机电路。锁止继电器和启动继电器的工作原理基本相同,在电路中的符号也基本相同。在有的车型上,例如上海通用别克车型,为了提高车辆的安全性和防盗能力,启动机受发动机控制单元的控制,只有在防盗电控单元确认点火钥匙后才允许发动机电控单元接通启动机电路,启动发动机。在某些高级轿车上,为了防止驾驶员酒后驾驶,在车内安装了酒精传感器。当车内酒精含量超过规定值时,传感器向发动机电控单元输送酒精含量超标信号,发动机电控单元将切断启动机启动电路,使发动机不能启动。

    随着发动机电控技术的发展,汽车启动系统将不再是只受点火开关的控制。发动机电控单元将监测整个发动机和车辆所处的状态,只有在发动机和车辆状态符合启动条件后才允许启动机启动发动机,汽车启动系统的电路将变得更加复杂。

    三、启动系统识图示例1
上海通用别克汽车启动系统电路如图4-18所示。
上海通用别克汽车启动系统电路

    1.发动机电控单元控制电路
    蓄电池正极→点火柱IMAXI熔断器40A→P100→点火开关启动触点→PCM、BCMU/H继电器熔断器10A→P100→曲轴继电器线圈→发动机电控单元(PCM)→接地。

    2.自动变速器多功能开关控制电路
    曲轴熔断器40A→曲轴继电器触点→自动变速器多功能开关“P”或“N”触点→启动机电磁开关端子S下保持线圈→接地。
      L.引入线圈→电枢绕组→接地。

    3.启动机启动电路
蓄电池正极一启动机电磁开关端子B→启动机电磁开关触点→启动机→接地。

    四、启动系统识图示例2

    如图4-19所示,当吸拉线圈和保持线圈通电产生的磁通方向相同时,其电磁吸力便吸引活动铁芯向前移动,直到将电动机电路接通为止。
启动机内部电路

    当点火开关接通启动挡时,吸拉线圈和保持线圈电流接通,吸拉线圈电流路径为蓄电池正极→启动机接线柱“30” →点火开关→启动机接线柱“50” →吸拉线圈一启动机接线柱“C” →磁场绕组→电枢绕组→搭铁回到蓄电池负极。

    保持线圈电流路径为蓄电池正极→启动机接线柱“30” →点火开关一启动机接线柱“50” →保持线圈→搭铁回到蓄电池负极。由右手螺旋定则可知,此时两线圈电流产生的磁力线方向相同,电磁力叠加,吸引活动铁芯向左移动,将电动机开关的触点“30”与“C”接通,从而将电动机电路接通,其电流路径为蓄电池正极→启动机接线柱“30”及其触点→启动机接线柱“C”及其触点→磁场绕组→电枢绕组→搭铁回到蓄电池负极。

    当吸拉线圈和保持线圈通电产生的磁通方向相反时,其电磁吸力相互抵消,在回位弹簧的张力作用下,活动铁芯等可移动部件自动回位,电动机电路即被切断。

    当驾驶员松开点火钥匙,点火开关从启动挡自动回到点火挡瞬间,启动挡断开,触盘仍将触点接通,吸拉线圈和保持线圈通过电流的路径为蓄电池正极一启动机接线柱“30”及其触点→启动机接线柱“C”及其触点→吸拉线圈一启动机接线柱“50” →保持线圈一搭铁回到蓄电池负极。由右手螺旋定则可知,此时两线圈电流产生的磁力线方向相反,电磁力相互削弱,在回位弹簧的张力作用下,活动铁芯等可移动部件自动回位,电动机电路即被切断,启动机停止工作。

启动机的接线图如图4-20所示。点火开关1转到启动位置时,电流由红色导线4送至中央线路板单孔插头P,再经过中央线路板内部电路、红色导线2引至点火开关端子“30”,然后传至点火开关端子“50”、红/黑色导线3、中央线路板接点B8、中央线路板内部电路、中央线路板接点C18、红/黑色导线6,最后到达启动机接线柱“50”。蓄电池正极还通过黑色导线7与启动机接线柱“30”连接。
启动机接线图

    五、故障检修
    1.启动机不转
    (1)检查条件①电磁开关接线柱与搭铁线良好;②发动机与车身之间必须紧固
无氧化;③蓄电池充足电(用万用表测试蓄电池端电压)。
(2)故障判断与排除启动机不转故障的判断与排除,如图4-21所示。
启动机不转的故障诊断

2.启动机转得太慢,不能启动发动机
(1)检查条件①冬季所使用的发动机润滑油要与外界温度相适应;②发动机V带的张力正常。
(2)故障判断与排除启动机转得太慢,不能启动发动机故障的判断与排除,如图4-22所示。
启动机无力的故障诊断

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