学习情境一 汽车电器总体认识

任务一 认识汽车电器

一、任务分析

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，就一定能适应汽车发展的要求，真正应用、维护好汽车电器。

二、相关知识

（一）汽车电器的发展

1.汽车电器的发展概况

经过近百年的发展，汽车电器成为汽车越来越重要的组成部分。其结构是否合理、性能是否优良、技术状况是否正常，对汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、舒适性和排放水平有着非常重要的影响。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，需要装备电源系统和起动系统；为了保证汽车安全行驶，需要装备照明系统、信号系统、信息显示与报警系统、挡风玻璃刮水与洗涤系统；为了便于查找和排除汽车电器故障，需要装备熔丝、易熔线和故障自诊断系统；为了提高汽车的动力性，需要装备发动机燃油喷射系统、进气控制系统、增压控制系统、汽油发动机电控单元（电脑）控制点火系统和爆燃控制系统；为了提高汽车的经济性和排放性，需要装备空燃比反馈控制系统、燃油蒸气回收系统和废气再循环控制系统；为了提高乘坐汽车的舒适性，需要装备汽车空调系统、悬架调节系统和座椅控制系统；为了提高汽车行驶的安全性，需要装备防抱死制动系统、安全气囊系统、座椅安全带控制系统、雷达车距控制系统和倒车防撞警报系统等。

随着汽车结构的改进与性能的不断提高，汽车上装备的传统电器正面临着巨大的冲击。近年来，伴随电子工业的发展，电子技术在汽车上的应用越来越广，车用电子装置的新产品不断涌现，特别是大规模集成电路及微型处理机的应用，大大推动了汽车工业的发展，同时也给汽车的控制装置带来了巨大的变革。当前，电子技术在解决汽车所面临的油耗、安全、排放等问题方面正起着重要作用。如电子控制汽油喷射装置和电子点火装置的应用不仅可节油5%～10%，同时对排气净化亦十分有利；电子控制防抱死制动装置的应用不但可使汽车在泥泞路面上高速行驶，而且紧急制动时可防止侧滑，保证汽车安全制动。此外，在实现操纵自动化和提高舒适性等方面也离不开电器与电子设备的应用。可见，随着汽车工业和电子工业的高速发展，汽车上所装用的电器与电子设备的数量将会与日俱增，所起的作用也将越来越重要。

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。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。

2.汽车电子技术应用的发展趋势

人类进入21世纪，现代汽车工业已进入成熟期，世界汽车生产能力已大于需求总量的20%。其重要标志是汽车技术向机电一体化迈进，汽车电子化程度不断提高。可以说，汽车电子化引发了现代汽车工业的重大变革。今天的汽车已经逐步进入了电脑控制的时代。专家预测未来3～5年内，汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本的25%以上，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”。

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

近年来嵌入式系统、局域网控制和数据总线技术的成熟，使汽车电子控制系统的集成化成为汽车技术发展的必然趋势。将发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统实现综合控制；将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统和驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制；通过中央底盘控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接，控制器通过复杂的控制运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能控制到最佳水平，形成一体化底盘控制系统。

（2）智能化

传感技术和计算机技术的发展，加快了汽车的智能化进程。与汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商的高度重视。其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统（ITS）的开发将与电子技术、卫星定位等多个交叉学科相结合，它能根据驾驶员提供的目标资料，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图，可以显示出前方道路，并采用卫星导航。从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况，自动筛选出最佳行车路线。

（3）网络化

随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是十分必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各子处理机独立运行，实现汽车某一方面的功能，同时在其他处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各子处理机的数据，并生成车况显示。

（二）汽车电器的组成与特点

1.汽车电器的组成

汽车电器的功能是保证车辆在行驶过程中的可靠性、安全性和舒适性。汽车电器可分为以下几部分。

（1）电源系统

电源系统包括蓄电池、交流发电机及其调节器。

（2）起动系统

起动系统包括起动机、起动继电器等。

（3）点火系统

点火系统包括点火开关、点火线圈、分电器（有的车型已取消分电器）、电控单元（ECU）、信号发生器、点火控制器、火花塞、高压导线等。

（4）照明系统

照明系统包括前照灯、雾灯、牌照灯、顶灯、阅读灯、仪表板照明灯、行李箱灯、门灯、发动机舱照明灯等。

（5）仪表系统

仪表系统包括车速里程表、燃油表、水温表、发动机转速表等。

（6）信号系统

信号系统包括音响信号和灯光信号装置，制动信号灯、转向信号灯、倒车信号灯以及各种报警指示灯等。

（7）空调系统

空调系统包括暖风、制冷与除湿装置等。

（8）其他辅助用电设备

其他辅助用电设备包括电动玻璃升降器、中央控制门锁、电动后视镜、风窗刮水器、洗涤器、电喇叭、点烟器及电动天窗、巡航控制系统、安全气囊、电动座椅等。

2.汽车电器的特点

（1）低压

汽车用电设备的额定电压有12V、24V两种。汽油车多采用12V电源电压，而大型柴油车多采用24V电源电压。

（2）直流

采用直流电主要是从蓄电池的充电角度来考虑的。因为蓄电池充电时必须用直流电，所以汽车电器使用的是直流电。

（3）单线制

汽车上所有用电设备都是并联的，从电源到用电设备只用一根导线连接，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，作为公共回路，这种连接方式称为单线制。单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修，并且用电设备无须与车体绝缘，因此现代汽车广泛采用单线制。

（4）负极搭铁

采用单线制时，蓄电池的一个电极需接到汽车车体或发动机机体的金属部分，俗称“搭铁”。若将蓄电池的负极接到汽车车体或发动机机体的金属部分，便称为“负极搭铁”。目前各国生产的汽车基本上都采用“负极搭铁”。

三、任务实施

了解汽车电器的分布

汽车电器的分布基本上如图1-2所示。其中，电源系统、起动系统、点火系统、空调系统的大部分部件都安装在发动机舱内，仪表系统安装在驾驶室内，照明系统、信号系统安装在车身的前后部位，电动玻璃升降器、中央控制门锁、电动后视镜、风窗刮水器、电动天窗等安装在车身上。