作者：张勇斌 编
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
汽车电气控制与检修试读：
前言
产业是强国之本，教育是民族之魂。
改革开放四十年来，我国制造业发展迅速，迄今为止有220多个制造行业处于世界领先地位，我国已经成为世界第二大经济体和名副其实的制造大国。但是我国工业总体大而不强的问题仍然突出，在产业结构水平、自主创新能力和质量品牌建设等方面与发达国家差距明显。一方面科技创新不足，产品缺乏核心竞争力；另一方面工艺相对落后，产品质量仍有待提高。因此，现阶段我国急需一大批技艺精湛、勇于攻坚、脚踏实地和精益求精的工匠人才。
随着经济的发展和人民生活水平的提高，汽车作为一种交通工具已经进入寻常百姓家。汽车保有量的大幅度增长导致汽车维修行业急需大批的高级维修技能人才。此外，汽车技术不断进步和新技术的不断出现，对汽车维修行业和从业人员水平提出了更高的要求。汽车电气是汽车维修从业人员必须掌握的一门基础课程，据统计，汽车故障中大约有80%以上为电气故障，汽车电气维修知识对汽车维修人员的重要程度可见一斑。为了培养出技艺精湛的汽车维修工匠人才，需要先进且实用的理论知识来武装，基于此目的编写了此书。
本书主要介绍了轿车上应用的各个电气系统的结构、原理和检修的内容。与社会上的相似书籍相比，考虑到发动机点火应属于汽车电子控制方面的知识，本书只做简要介绍；考虑到汽车空调系统的难度，本书对空调部分做了详细、具体的介绍；考虑到汽车维修实践性强的特点，增加了拆装和实训的内容。在编写的过程中力求体现三个方面：一是力求简洁易懂，避免冗繁的叙述；二是以常见车型为例，突出新知识、新技术、新工艺和新方法；三是图文并茂，尽可能理论联系实际，使读者容易接受。本书既适合本科或高职院校汽车类专业作为教材使用，也可供应用型人才以及企业生产一线的相关工程人员参考。
本书由郑州铁路技师学院的张勇斌编写；河南农业大学的李冠峰教授和河南工业大学机电工程学院院长刘保国教授审阅，并提出了很多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。
由于笔者水平有限，书中难免有疏漏之处，欢迎广大读者批评指正。编者第一章 汽车电气基础第一节 汽车电气系统的特点及电路构成一、汽车电气系统的特点
汽车电气系统有5个特点，分别是单线制、负极搭铁、两个电源、用电设备并联和低压直流供电。1.单线制
所谓单线制，就是利用汽车发动机和底盘、车身等金属机件作为各种用电设备的共用连线（俗称搭铁），而用电设备到电源只需另设一根导线。任何一个电路中的电流都是从电源的正极出发，经导线流入到用电设备后，通过金属车架流回电源负极而形成回路。采用单线制不仅可以节省材料（铜导线），使电路简化，而且便于安装和检修，降低故障率。2.负极搭铁
所谓搭铁，就是采用单线制时，将蓄电池的一个电极用导线连接到发动机或底盘等金属车体上。若蓄电池的负极连接到金属车体上，称为负极搭铁；反之，若蓄电池的正极连接到金属车体上，称为正极搭铁。我国标准中规定汽车电器必须采用负极搭铁。目前世界各国生产的汽车大多采用负极搭铁的方式。3.两个电源
所谓两个电源，是指蓄电池和发电机两个供电电源。蓄电池是辅助电源，在汽车未运转时向有关用电设备供电；发电机是主电源，当发动机运转到一定转速后，发电机转速达到规定的发电转速，开始向有关用电设备供电，同时对蓄电池进行充电。两者互补可以有效地使用电设备在不同的情况下都能正常地工作，同时也延长了蓄电池的供电时间。4.用电设备并联
所谓用电设备并联，是指汽车上的各种用电设备都采用并联方式与电源连接，每个用电设备都由各自串联在其支路中的专用开关控制，互不产生干扰。5.低压直流供电
汽车电气设备采用低压直流供电，柴油车大多采用24V直流供电，汽油车大多采用12V直流电压供电。二、汽车电气设备电路的组成
如图1-1所示是广州本田雅阁轿车点烟器系统电路。汽车电气系统主要由电源、用电设备和中间装置三部分组成。图1-1 广州本田雅阁轿车点烟器系统电路1，2—插接头端子
任何电气设备和电控装置要想获得电源供应，中间装置的连接是必不可少的。常见的连接装置有汽车线束、开关装置、保险装置、继电器、连接端子和连接器等，这些中间装置的选用和装配直接影响到用电设备的运行状况。随着科学技术的发展，尤其是信息网络技术的进步，现代汽车绝大多数的电气控制渐渐取消了继电器的控制，采用了控制单元的控制。控制单元既是用电设备，又是对用电设备进行控制的开关，而这种开关具备存储计算功能，能够实现自动的管理。1.汽车线束（1）汽车用电线 汽车用电线按承受电压的高低分为高压导线和低压导线两种。
①导线截面积的正确选择。根据用电设备的负载电流大小选择导线的截面积。其一般原则为，长时间工作的电气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。同时，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性能和超过导线的允许温度。为保证一定的2机械强度，一般低压导线截面积不小于0.5mm。各种铜芯导线标称截面积的允许载流量见表1-1。表1-1 各种铜芯导线标称截面积的允许载流量
表1-2为汽车12V蓄电池系统主要电路导线截面积选择的推荐值。表1-2 汽车12V蓄电池系统主要电路导线截面积的推荐值
②导线的颜色。为了区分汽车的用电设备的线路，以利于当出现故障后在很短的时间内查找出故障，往往汽车的各种线束绝缘外皮用不同的颜色或者两种不同颜色相间配合，线路绝缘皮上的颜色为主2色，在主色上分布细条状的颜色为辅色。标称截面积大于1.5mm的双色线，主辅颜色的搭配见表1-3。2表1-3 标称截面积大于1.5mm的汽车线束常用颜色搭配注：○表示允许搭配的颜色；△表示不推荐搭配的颜色。（2）汽车线束 为使全车线路规整、安装方便及保护导线的绝缘，汽车上的全车线路除高压线、蓄电池电缆和起动机电缆外，一般将同区域的不同规格的导线包扎起来，如图1-2所示。图1-2 汽车的线束包扎
①线束的包扎。
a.电缆半叠包扎法，涂绝缘漆，烘干，以增加电缆的强度和绝缘性能。
b.新型线束，局部塑料包扎后放入侧切口的塑料波纹管内，使其强度更高，保护性能更好，查找线路故障也更方便。
②线束的安装。同一种车型的线束在制造厂里按车型设计制造好后，用卡簧或绊钉固定在车上的既定位置，其抽头恰好在各电气设备接线柱附近位置，安装时按线号装在其对应的接线柱上。各种车型的线束各不相同，同一车型线束按发动机、底盘和车身分多个线束。2.开关装置
汽车上所有用电设备的接通和停止，都必须经过开关控制。对开关的要求是坚固耐用、安全可靠、操作方便、性能稳定。汽车的开关可以分为点火开关、组合开关和其他开关三种类型。表1-4所示为汽车上常见的开关符号。表1-4 汽车上常见的开关符号（1）点火开关 点火开关是汽车电路中最重要的开关，是各条电路分支的控制枢纽，是多挡多接线柱开关。其主要的功能和对应挡位是，锁住转向盘转轴——锁止挡（Lock挡），接通点火仪表指示——点火挡（ON或IG挡），启动发动机——启动挡（ST或START挡），收放机专用并解锁方向盘——专用挡（Acc挡），柴油车启动加热——加热挡（HEAT挡）。其中启动挡、预热挡因为工作电流很大，开关不易接通过久，所以这两挡在操作时必须用手克服弹簧力，扳住钥匙，一松手就弹回点火挡，不能自行定位，其他挡均可自行定位。点火开关的结构及表示方法如图1-3所示。图1-3 点火开关的结构及表示方法（2）组合开关 多功能组合开关将照明（前照灯、变光）开关、信号（转向、危险警告、超车）开关、刮水器/清洗器开关等组合为一体，安装在便于驾驶员操纵的转向柱上。如图1-4为日产轿车组合开关的挡位和接线柱关系，图1-5为其内部结构图。图1-4 日产轿车组合开关的挡位和接线柱的关系图1-5 日产轿车组合开关的内部结构3.保险装置
当电路中流过超过规定的过大电流时，汽车电路保险装置能够切断电路，从而防止烧坏电路连接导线和用电设备，并把故障限制在最小范围内。汽车上的保险装置主要有熔断器、易熔线和断路器。易熔线和熔断器符号如图1-6所示。图1-6 易熔线和熔断器符号（1）易熔线（图1-7） 易熔线是一种大容量的熔断器，用于保护电源电路和大电流电路。使用易熔线时应该注意以下内容。图1-7 易熔线1—易熔丝；2—电池接线柱
①绝对不允许换用比规定容量大的易熔线。
②易熔线熔断，可能是主要电路发生短路，因此需要仔细检查，彻底排除隐患。
③不能和其他导线绞合在一起。（2）熔断器（图1-8）图1-8 熔断器的结构
①熔断器选用原则。熔断器装置标称值=电路的电流值/0.8。例如，某电路设计的最大电流为12A，应选用15A的熔断器。
②熔断器熔断后的应急修理。行驶途中的应急修理，可用细导线代替熔断器。一旦到达目的地或有新熔断器时，应及时换上。
注：a.更换熔断器，一定要用与原规定相同的熔断器。汽车上增加用电设备时，不要随意改用容量大的熔断器，最好另外再安装熔断器。
b.熔断器熔断，必须找到真正的故障原因，彻底排除隐患。
c.熔断器支架与熔断器接触不良会产生电压降和发热现象。如发现支架有氧化现象或脏污必须及时清理。（3）断路器（图1-9） 断路器在电路中用于防止有害的过载（额外的电流）。断路器是机械装置，它利用两种不同金属（双金属）的热效应断开电路。如果额外的电流经过双金属带，双金属带会弯曲，触点开路，阻止电流通过。当断路器冷却后，触点会再次闭合，电路导通。当无电流时，双金属带冷却，会使电路重新闭合，电路断路器复位。图1-9 断路器的原理4.继电器
继电器可以实现自动接通或切断一对或多对触点，用小电流控制大电流，可以减小控制开关的电流负荷，保护电路中的控制开关。继电器的原理是电磁感应，即通电线圈一旦通电使得铁芯产生磁性，在磁力吸合力下触点闭合或断开，起到自动开关的作用。如进气预热继电器、空调继电器、喇叭继电器、雾灯继电器、中间继电器、风窗刮水器/清洗器继电器、危险报警与转向闪光继电器等。继电器相关说明如图1-10～图1-13所示。图1-10 继电器实体图1-11 继电器的符号图1-12 继电器的模块1～5—端子图1-13 继电器的原理
继电器分为常开继电器、常闭继电器和常开、常闭混合型继电器三种类型。继电器的每个插脚都有标号，与中央接线盒正面板的继电器插座的插孔标号相对应。要想在原车上安装额外的电子附件，简单地接入已有的电路中可能会使保险装置或配线过载。采用继电器扩展（图1-14）可有效解决这一问题。图1-14 继电器扩展5.连接器
连接器又叫插接器（图1-15），现代汽车上使用很普遍。为防止在汽车行驶过程中脱开，汽车上的线路连接均采用闭锁装置。图1-15 插接器6.电子控制单元
汽车电子控制单元是指由集成电路组成的用于实现对数据的分析、处理、发送等一系列功能的控制装置，在汽车上广泛应用，并且集成度越来越高。
汽车电子控制单元主要由输入电路、A/D（模/数）转换器、微型计算机和输出电路四部分组成。（1）输入电路 输入电路的主要功能是对传感器的输入信号进行预处理，使输入信号变成微处理器可以接收的信号。因为输入信号有两类，即模拟信号和数字信号，所以分别由相应的输入电路对其进行处理。（2）A/D转换器 A/D转换器的功用是将模拟信号转变为数字信号。如空气流量传感器、水温传感器、进气温度传感器、线性输出式常气门位置传感器等向汽车电子控制单元输出的是模拟信号（即连续变化的信号），它们经输入电路处理后，都会变成具有一定幅值的模拟电压信号，但微型计算机不能直接处理它，还须用A/D转换器转换成数字信号。（3）微型计算机 微型计算机包括CPU、存储器、输入/输出接口（I/O接口）、总线等。信号通过输入接口进入CPU，经过数据处理后，把运算结果送至输出接口，使执行器工作。（4）输出电路 输出电路是微型计算机与执行器之间建立联系的一个装置。它的功能是将微型计算机发出的指令信号转变成控制信号，以驱动执行器工作。
汽车电子控制单元是电子控制系统的核心部件，主要有如下功能。
①接收传感器或其他装置的输入信号，并将输入信号处理成电脑能够接收的信号，如将模拟信号转换成数字信号。
②为传感器提供参考电压，如2V、5V、9V或12V。
③存储、计算、分析处理信息，存储运行信息和故障信息，分析输入、输出信息，并进行相应的计算处理。
④输出执行命令，把信号变为强信号的执行命令。
⑤输出故障信息。
⑥完成多种控制功能，如在发动机控制中，电脑可完成点火控制、燃油喷射控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制等多种功能。
汽车电子控制单元的工作过程复杂而有序，工作速度快捷而有条不紊。下面以发动机电子控制单元为例，简要介绍其工作过程。
发动机启动时，电子控制器（ECU）进入工作状态，某些运行程序或操作指令从存储器（ROM）中调入中央处理单元（CPU）。这些程序可以控制燃油喷射、点火时刻、怠速转速等。在CPU的控制下，一个个指令按照预先编制的程序有条不紊地进行循环。在程序运行过程中所需要的发动机工况信息由各种传感器提供。
当曲轴位置传感器（CPS）检测的发动机转速与转角信号（脉冲信号）、进气歧管压力传感器（MAP）检测的负荷信号（模拟信号）和冷却液温度传感器（CTS）检测的温度信号（模拟信号）等输入ECU后，首先通过输入回路进行信号处理。如果是数字信号，就根据CPU的安排经缓冲器和I/O接口电路直接进入CPU。如果是模拟信号，则首先经过模/数（A/D）转换器转换成数字信号，以便数字式单片机处理，然后才能经I/O接口电路输入CPU。大多数信息暂时存储在RAM中，根据控制指令再从RAM传送到CPU。
下一步是将预先存储在ROM中的最佳试验数据引入CPU，将传感器输入的信息与其进行比较。CPU将来自传感器的各种信息依次取样，与最佳试验数据进行逻辑运算，通过比较做出判定结果并发出指令信号，经I/O接口电路、输出回路控制执行器动作。如果是喷油器驱动信号，就控制喷油开始时刻和喷油持续时间，完成控制喷油功能；如果是点火器驱动信号，就控制点火导通角和点火时刻，完成控制点火功能。如果执行器需要线性电流量驱动，单片机就控制占空比来控制输出回路导通与截止，使流过执行器电磁线圈的平均电流线性增大或减小。
发动机工作时，微机运行速度相当快，如点火时刻控制，每秒钟可以修正上百次，因此控制精度很高，点火时刻十分准确。
现在汽车上所使用的电子控制单元（以德国大众为例）主要有车载网络控制单元、发动机控制单元、舒适系统控制单元、油泵控制单元、车门控制单元、座椅控制单元、转向柱控制单元、空调控制单元、自动变速器控制单元等。第二节 汽车电气故障的检测一、汽车电气故障的检测方法1.直观法
当汽车电气系统某个部位发生故障时，会出现冒烟、火花、异响、焦臭、高温等异常现象。通过人体的感觉器官对汽车电气进行直观检测，判断出故障的所在部位，可提高检修速度。2.检查保险法
当汽车电气系统出现故障时，首先应查看保险是否完好。如汽车在行驶过程中，若某个电器突然停止工作，同时该支路上的熔断器熔断，说明该支路有搭铁故障存在；某个系统的保险反复烧断，则表明该系统一定有类似搭铁的故障存在，不应只更换熔断器。3.低压搭铁试火法
低压搭铁试火法应用于判断线束或导线有无开路。拆下用电设备的某一线头对汽车的金属部分搭铁碰试，根据火花的有无，判断是否开路。注意：试火不宜用来检测汽车电子电路，以免损坏电子元件。4.试灯法
用一个汽车灯泡作为临时试灯，检测线束是否开路或短路，电器或电路有无故障等（图1-16）。此方法特别适合检测不允许直接短路的带有电子元件的电器。使用试灯法时应注意试灯的功率不要太大，在测试电子控制器的控制（输出）端是否有输出时尤其要慎重，防止控制器超载损坏。图1-16 试灯检测法5.短路法
短路法又叫短接法，即将某段导线或某一电器短接后观察用电器的变化（图1-17）。图1-17 跨接线短路检测法6.替换法
替换法用于故障原因比较复杂的情况，对可能产生的故障原因逐一进行排除。具体的做法是，用完好的零部件替换被认为有故障的零部件，这样做可以试探出怀疑是否正确。若替换后故障消除，说明怀疑成立；否则，安装回原件，进行新的替换，直至找到真正的故障部位。7.模拟法
模拟法是对发生故障的条件模拟验证后，进行故障诊断。常见的模拟方法有车辆振动模拟、热敏感性（温度）模拟（注意：不要将电气元件加热到60℃以上）、浸水模拟（注意：不得将水直接喷在电气元件上）、电负载模拟、冷启动或热启动模拟等。8.仪器法
随着汽车电气设备的日趋复杂，在维修中，特别是电子设备较多的车辆，使用专用的仪器是十分必要的。现代汽车上计算机控制系统越来越多，利用故障诊断仪读取故障码和数据流进行故障诊断非常快捷，能有效缩小故障范围，甚至能直接完成故障定位。因此对于计算机控制系统的故障，应该优先采用故障诊断仪的方法。二、汽车专用万用表的使用
汽车专用万用表（图1-18）不但具有测量电压、电流、电阻、频率、电容、占空比、温度、闭合角、转速的功能，而且具有自动断电、自动变换量程、模拟条图显示、峰值保持、数据锁定、电池测试等功能。汽车专用万用表还配有一套配套件，如热电偶适配器、热电偶探头、电感式拾取器及AC/DC感应式电流钳等。汽车专用数字式万用表的使用方法如下。图1-18 汽车专用万用表1.信号频率的测试
测试项目选择开关置于频率（Fred）挡，黑线（自汽车专用万用表搭铁插孔引出）搭铁，红线（自汽车专用万用表公用插孔引出）接被测信号线，显示屏显示被测频率。2.温度的检测
测试项目选择开关置于温度（Temp）挡，按下功能按钮（℃/℉），黑线搭铁，探针线插头端插入汽车专用万用表温度测量插孔，探针端接触被测物体，显示屏显示被测温度。3.点火线圈一次侧电路闭合角的检测
测试项目选择开关置于闭合角（Dwell）挡，黑线搭铁，红线接点火线圈负接线柱，发动机运转，显示屏显示点火线圈一次侧电路闭合角。4.频宽比的测量
测试项目选择开关置于频宽比（Duty Cycle）挡，黑线搭铁，红线接电路信号，发动机运转，显示屏显示脉冲信号的频宽比。5.转速的测量
测试项目选择开关置于转速（r/min）挡，将转速测量专用插头插入搭铁插孔与公用插孔中，感应式转速传感器（汽车专用万用表附件）夹在某一缸的高压点火线上，发动机运转，显示屏显示发动机转速。6.起动机启动电流的测量
测试项目选择开关置于“400V”挡（1mV相当于1A的电流，即用测量电流传感器电压的方法来测量启动机启动电流），把霍尔电流传感器夹在蓄电池正极导线上，其引线插头插入电流测量插孔，按下最小/最大功能按钮，拆下高压点火线，用起动机转动曲轴2～3s，显示屏显示启动电流。7.氧传感器的测试
拆下氧传感器线束连接器，测试项目选择开关置于“4V”挡，按下DC功能按钮，使显示屏显示“DC”，再按下最小/最大功能按钮，将黑线搭铁，红线与氧传感器相连；然后发动机以怠速（2000r/min）运转，使氧传感器温度达到360℃以上。此时，如混合气浓，则氧传感器输出电压为0.8V；如混合气稀，则氧传感器输出电压为0.1～0.2V。当氧传感器温度低于360℃时（发动机处于开环工作状态），氧传感器无电压输出。8.喷油器喷油脉宽的测量
测试项目选择开关置于频宽比挡，测出喷油器工作脉冲频率的频宽比后，再将选择开关置于频率（Fred）挡，测出喷油器的工作脉冲频率，然后按下面公式计算喷油器的喷油脉宽。三、汽车故障诊断仪的使用
汽车故障诊断仪（图1-19）通过数据通信线以串行的方式获得控制电脑的实时数据参数，包括故障信息、实时运行参数、控制电脑与诊断仪之间的相互控制指令。通用诊断仪的主要功能包括电脑版本的识别、故障码的读取和清除、动态数据参数的显示、传感器和部分执行器的功能测试与调整、某些特殊参数的设定、维修资料及故障诊断提示、路试记录等。通用诊断仪测试的车型较多，使用范围较宽，与专用诊断仪相比，通用诊断仪无法完成某些特殊功能。图1-19 汽车故障诊断仪（博世KT600）四、汽车线路的维修1.导线维修
大多数制造商推荐所有导线应用焊接方式进行维修。维修导线时，重要的是要使用如图1-20所示的正确操作。图1-20 导线维修
①从每1根需要维修绞接的导线去掉12.7mm（约1/2in）的绝缘层。
②准备1根具有黏性衬的热装管置于导线一侧。要确保管子足够长，以覆盖并封住整个修理区。
③将导线的多股线相互搭叠放在插接器夹内。
④用压接工具将插接器夹和导线卷缩在一起。
⑤用松香芯型焊锡丝将连接处焊接在一起。
⑥热缩管的连接用喷枪加热并使连接点处于热缩管的中央位置。加热连接处直到管子紧紧封住，并使焊液从管子两端流出。2.开关的检测
将开关拨到相应的位置，用万用表电阻挡检测对应的端子间电阻，若有电阻说明开关通路；反之，开关不通。此外，接触电阻不能超出范围。3.保险的检查
可用观察法检查，也可用万用表电阻挡测量熔断器是否熔断，如图1-21所示。图1-21 保险测试点4.继电器检测（1）开路检测 以图1-12所示的继电器为例，用万用表R×100Ω挡检查：如果1脚-2脚通，3脚-4脚通，3脚-5脚电阻∞，则正常，否则有问题。（2）加电检测 在1脚和2脚之间加12V电压，则3脚-4脚不通，3脚-5脚通，为正常。5.插接器的拆装与检测（1）拆卸
①断开蓄电池。
②从其配对的一半元件上断开插接器。
③压下黄色或白色接头上的锁止凸舌，以松开端子。
④用专用工具压端子并将导线从插接器上拆下。
⑤修理或更换端子。
插接器的修理如图1-22所示。图1-22 插接器的修理（2）安装
①使锁止凸舌复位。
②将拆下的导线插入修理插头原来的插孔中。
③重复插入插接器上的每根导线，确保所有导线都插入正确的插孔中。另外插接器引出线的识别，参见相关电路图。
④在重新组装插接器时，锁止凸舌必须放到锁定位置，以防端子脱出。
⑤将插接器连接到其配对的一半元件中。
⑥连接蓄电池并测试所有受影响的系统。（3）检测 在检查线路的电压或导通情况时，不必脱开连接器，只用万用表两探针插入插接器尾部的线孔内进行检查即可。第三节 配电系统的维修一、继电器盘和熔丝支架1.中央电器盒和继电器盒的拆装
拆卸中央电器盒和继电器盒时，先拆下左下方的护板。松开两个紧固螺栓，如需要，松开所有螺纹连接，如图1-23所示，拔出继电器、控制单元，然后松开相应的继电器盘，向下取下中央电器盒和继电器盘。图1-23 中央电器盒和继电器盘A—继电器盘；B—中央电器盒；C—螺栓（2N·m）；D，E—螺纹连接
安装中央电器盒和继电器盘按与拆卸相反的顺序进行。2.熔丝支架的拆装
拆卸熔丝支架时，先小心地撬下仪表板左侧的护板，然后拧下如图1-24所示两个紧固螺栓B（2N·m），然后压下定位块C，向后拔出熔丝支架。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]