2.2 汽车电路基础元件

汽车电路除了用电设备（电路负载）之外，还包括了连接导线、开关、继电器及熔断器等基础元件，这些电路基础元件起到了电路的连接控制及保护等作用。熟悉汽车电路基础元件的作用、规定和表示方法，有助于提高汽车电路图的识读能力，对汽车电路故障分析与检修也会有很大的帮助。

2.2.1　导线

导线在电路中起着连接电源、控制器和用电器的桥梁作用，是汽车用电设备正常工作的保证。在电路中使用的导线主要有两种类型，一类是低压导线，用量很大；另一类是高压导线，主要是汽油发动机的点火系统使用。

例 2-10 低压导线

（1）导线的截面积

汽车电路的导线均采用多股铜线，导线的粗细（截面积）通常是根据所接用电设备电流的大小来确定的，但为了保证导线有足够的机械强度，规定导线的截面积最小不能小于0.5mm2，各种低压导线标称截面积所允许的载流值如表2-1所示。导线标称截面积是根据规定换算方法得到的截面积值，它既不是线性的几何面积，也不是各股铜线几何面积之和。我国汽车车用低压导线的结构规格和12V电气系统主要电路导线截面积的推荐值见表2-1。在汽车电路检修过程中，根据导线的粗细可大致分辨其属于哪一类线路。

（2）导线的颜色

为了线路配线和电路检修的方便，汽车电路的各条线路的导线均采用不同的颜色，各国对汽车导线的颜色有不同的规定。例如，我国要求截面积4.0mm2以上的导线采用单色，其他导线则采用双色（在主色基础上加辅助色条）。导线配色的基本原则是在同一电气系统中，其双色线的主色与单色线的颜色相同；电路分支导线的辅色则应按允许的颜色选配。国产汽车电路各条线路导线的主色规定如表2-2所示。表2-3所示是日本汽车各电气系统允许的导线颜色搭配。

掌握汽车电路导线颜色的规律，对汽车电路图的识读和汽车电路的故障检修均会有很大的帮助。有的汽车用线比较多，为了配线和识别的方便，往往还在导线的接头处套有某种颜色的套管。在电路图中则相应地标注导向套管的颜色。

（3）导线颜色的标注

为了汽车电路图识读和汽车电路故障检修的方便，在导线的接线端和电路图上，通常标有导线颜色代码。国际标准组织（ISO）规定的导线颜色代码采用各种颜色的英文字母，我国及英国、美国、日本等所采用的导线颜色代码均为英文字母，但有些国家则采用本国母语字母作为导线颜色代码。

部分国家汽车电路的导线颜色代码，如表2-4所示。

汽车电路图中双色线的标注方法是主色在前，辅色在后。比如，“BW”表示该导线的主色是黑色，辅色为白色。也有在主色和辅色代码之间加“/”或“—”的标注方法。

在一些汽车电路中，还标出了导线的截面积。比如，“1.5Y”表示该条线路的导线截面积为1.5mm2，导线颜色为黄色。

例 2-11 高压导线

在汽车电路中，只有汽油发动机点火系统的点火线圈或点火模块到火花塞之间的电路采用高压导线，简称高压线。由于工作电压很高（15kV或更高），电流较小，因此高压导线的绝缘包层很厚，耐压性能较强。但线芯横截面积很小，为了减小火花塞产生的电磁波干扰，目前广泛使用高压阻尼点火线。常用的高压阻尼点火线有金属阻丝式和塑料芯导线式。

金属阻丝式又有金属阻丝线芯式和金属阻丝线绕电阻式两种，金属阻丝线芯式是由金属电阻丝疏绕在绝缘线束上，在外面包裹绝缘体制成阻尼线；金属阻丝线绕电阻式是由电阻丝绕在耐高温的绝缘体上制成电阻，再与不同形式的绝缘套构成相应的阻尼线。

塑料芯导线式是用塑料和橡胶制成直径为2mm的电阻线芯，在其外面紧紧地编织着玻璃纤维，外面再包有高压PVC聚氯乙烯塑料或橡胶等绝缘体，电阻值一般为6～25kΩ/m，这种结构形式制造过程易于自动化，成本低且可制成高阻值线芯，美、日等国已大量生产，我国已小批量生产。

2.2.2　熔断器与易熔线

在汽车电气系统的各条电路中，通常串联有熔断器或易熔线，用于汽车电路的安全保护。当所保护的电路过载或短路时，串联在该条电路中的熔断器或易熔线，便会因电流过大而发热并熔断，以迅速切断电路，从而避免了线路和用电设备被烧毁。

例 2-12 熔断器

熔断器的保护元件是其内部的熔丝，通常将熔丝固定在可插式塑料片上（插片式）或封装在玻璃管内，常见的熔断器的结构形式如图2-2所示。

一般情况下当所保护的电路电流过大（通过熔丝的电流达到额定电流的1.35倍）时，熔断器中的熔丝会在60s内熔断；当通过熔丝的电流达到1.5倍时，20A以下的熔丝会在15s内熔断，30A的熔丝会在30s内熔断。

汽车各电气系统电路中都设有熔断器，因此汽车电路中有多个熔断器，通常将各个熔断器集中安装在一个或几个接线盒（也称熔断器盒）中。在接线盒中通常还装有各种用途的继电器，如图2-3所示。为便于检修和更换，通常将各个熔断器编号，并按顺序排列。有的汽车还将各熔断器涂以不同的颜色。

例 2-13 易熔线

易熔线是一种截面积小于被保护导线截面积的、可长时间通过额定电流的铜芯低压导线或合金导线，当电流超过易熔线额定电流数倍时，易熔线首先熔断，以确保线路或电气设备免遭损坏。

易熔线的作用与熔断器相似，但易熔线所保护电路的工作电流较大，易熔线由多股熔丝绞合而成，其线外包有耐热性能好的绝缘护套。与普通低压导线相比，易熔线更为柔软，一般长度为50～200mm，易熔线的外形如图2-4所示，易熔线通常以棕、绿、红、黑四种颜色来表示其不同规格。

易熔线通常连接在电路的起始端，比如和熔断器一起集中安装在接线盒内，或连接于蓄电池正极桩附近，如图2-5所示。易熔线不能包扎在线束内，也不得被其他物件所包裹。

2.2.3　插接器

例 2-14 插接器

（1）插接器的作用

插接器也称连接器，由插头和插座两部分组成，用于电气设备与线路之间的连接，以及线路与线路之间的连接。与老式的单件接线柱连接方式相比，插接器连接方式具有接线方便迅速，线束结构简洁紧凑，避免接线错误等优点，已被现代汽车普遍采用。

（2）插接器的结构与识别

在汽车电路中，不同位置所用的插接器其连接端子数目、外形尺寸和形状均不相同，几种常见的汽车电路插接器如图2-6所示。用于电气设备和导线连接的插接器，通常将设备侧称为插座，线束侧称为插头；连接两条线束的插接器，通常将插孔侧称为插座，插脚侧称为插头。插接器线路连接端子数量最少是1个，多的可达数十个端子。为保证连接可靠，插接器设有锁止装置，大多数插接器具有良好的密封性，以防止油污、水及灰尘等进入而使端子锈蚀。

（3）插接器的表示方法

不同国家、不同汽车公司的汽车电路图上，插接器的图形符号不尽相同，但方格中的数字都是代表插接器各端子号。插接器在汽车电路图中的表示方法一例，如图2-7所示。通常用涂黑表示插头，不涂黑的表示插座；有倒角的表示插头插脚呈柱状，直角的表示插头插脚为片状。

2.2.4　开关

（1）开关的作用与类型

汽车电路中的开关起着通断电路的控制作用，每条电路必定有一个开关，因此，开关也是汽车电路的基础元件。现代汽车在其复杂的汽车电路中有很多开关，开关的种类也很多。

① 按开关的控制方式不同分类　按开关控制方式的不同分为手动操作和自动控制两种。手动操纵开关是由驾驶员直接操纵开关的“开”与“关”，手动开关又有旋转式、推拉式和按压式等不同的形式。

自动控制开关并不是由驾驶员直接操纵，而是在汽车运行中由某种物理量使其动作。比如，机油压力过低报警电路中的压力开关是在发动机机油压力降至低限时动作（接通）；冷却液温度过高警告电路中的温度开关则是在发动机冷却液温度升高至高限时动作（接通）；倒车信号及照明电路中的倒挡开关是在变速杆在倒挡位置时（接通）等。由于这些开关根据压力、温度、机械位置等物理量动作，因而有时候也把它们称为传感器。

② 按开关的通断状态分类　按开关的通断状态分，汽车电路中的开关可分为动合（常开）开关、动断（常闭）开关两种类型。动合开关在电路不工作时处于断开状态，当电路需要工作时，使开关闭合，接通其控制的电路。汽车电路中绝大多数开关均为动合式开关。

动断开关的初始状态为闭合，汽车电路中的一些压力开关通常采用动断开关。例如，机油压力开关在无机油压力时开关触点处于闭合状态，当发动机工作、机油压力正常时，开关触点在压力的作用下断开，使机油压力报警灯熄灭。

③ 按开关的功能分类　按开关的功能分，汽车电路中的开关可分为单功能开关、复合开关及组合开关等。

单功能开关内部只有一个开关触点，通常只控制一条电路；复合开关其内部有两个或两个以上的触点，控制多条电路，开关的动作也有两挡或两挡以上的。例如，点火开关是一个复合开关，通常设有辅助电器挡、点火挡、启动挡等，分别控制辅助电器电路、点火系统电路及启动电路等；灯光开关通常也采用复合开关，在不同的挡位下所连接的电路也不同。组合开关是将两种或两种以上的开关集装在一起，可使开关的操纵更方便。在汽车上组合开关的使用已很普遍。

（2）开关功能的识别

复合开关和组合开关由于其控制的电路比较多，认清开关在各个状态下其线路连接端子和电路的通断关系，对理解电路原理及故障诊断是极为重要的。在汽车电路图中开关功能及电路连接情况通常用开关原理图和开关挡位图（功能图）表示，因此识读开关的原理图和开关挡位图是了解开关功能和电路连接情况的重要途径。

① 开关的原理图　开关的原理图用于表示复合开关各挡位电路通断情况以及所控制的线路。

② 开关挡位图　开关挡位图也称开关的功能图或表格，用来直观地表示复合开关和组合开关的通断功能。

例 2-15 点火开关

图2-8所示是点火开关的原理图。

图右侧表示此开关为旋转式3挡钥匙开关。虚线中间下三角及数字表示开关在0、Ⅰ、Ⅱ位时可以定位，Ⅲ位不能定位，即将开关旋转至Ⅲ位松开后，能自动复位到Ⅱ位。

图左侧表示开关的通断功能。点火开关处于0位时，为OFF位，不能接通任何控制电路；1位为辅助挡，点火开关旋转至1位时，接通辅助电器（如音响、电动车窗等）电源电路；2位为点火挡，点火开关旋转至2位时，还同时接通点火系统、仪表系统、电子控制系统等电源电路；3位为启动挡，点火开关旋转至3位时，还同时接通启动电路、点火电路等。

如图2-9所示的点火开关挡位图表示了该点火开关有4个接线端子。

1号（BAT）为电源端子，连接蓄电池与发电机的正极。

2号（IG）为点火接线端子，连接点火电路、仪表电路、发电机励磁电路及电子控制装置电源电路。

3号（ACC）为辅助电器接线端子，连接收放机、电动车窗等辅助电器的控制开关。

4号（ST）为启动接线端子，连接启动电路。

在点火开关挡位图中还表示了该点火开关有5个挡位。

“LOCK”位是转向盘锁止挡，点火开关在该挡位时，2、3、4号接线端子与1号接线端子均为断开状态。

“OFF”位是断开挡，点火开关在该挡位时，1号端子与其他端子断开。

“ACC”位是辅助电器挡（从OFF位顺转1位），点火开关在该挡位时，1、3号端子相连接，使辅助电器电路接通电源。

“ON”位是点火挡（从OFF位顺转2位），点火开关在该挡位时，1、2、3号端子相连接，使点火电路、仪表电路接通电源。

“ST”位是启动挡（从OFF位顺转3位），点火开关在该挡位时，1、2、4号端子相连接，使点火电路、启动电路接通电源。

图2-10是组合了转向开关、警告灯开关、车灯开关、刮水器开关、洗涤器开关的JK322A型组合开关外形图，该开关的挡位图如图2-11所示。

2.2.5　继电器

例 2-16 继电器

（1）继电器的基本组成

继电器的基本组成如图2-12所示，主要部件包括绕在铁芯上的线圈、触点、弹簧、磁轭、衔铁等。触点串联在被控电路中，弹簧使触点保持在断开或闭合状态。当继电器线圈通电时，产生的电磁力使衔铁动作，带动触点接通或断开被控电路。继电器也属于汽车电路的基础元件，用于间接控制汽车电路通断。

（2）继电器的类型

汽车电器中所使用的继电器种类较多，按继电器触点的工作状态不同，可将其分为常开型、常闭型和混合型三种类型。汽车电器中使用的继电器主要形式如图2-13所示。

① 常开型继电器　在继电器线圈未通电时，继电器的触点在其弹簧力作用下保持在断开位置，当通过手动开关、传感器或相应的控制电路使继电器线圈通电时，继电器线圈产生磁力吸引衔铁而使触点闭合，接通触点所串联的电路。

除了一个常开触点和一个线圈的基本型外，常开型继电器还有两个触点、一个线圈和一个触点、两个线圈等其他的结构形式。单线圈两个触点的继电器用于同时控制两条互相独立的电路；单触点两个线圈的继电器则有两种工作方式，一种是两个线圈中只要有一个线圈通电触点就动作，如汽油喷射式发动机中的燃油泵控制继电器就属于此种类型，另一种是两个线圈都通电才能使触点动作。

② 常闭型继电器　在继电器线圈未通电时，继电器的触点在其弹簧力作用下保持在闭合位置，当继电器线圈通电时，线圈产生的磁力使触点张开，断开触点所串联的电路。

常闭型继电器也有单触点双线圈和双触点单线圈等不同的形式。单触点双线圈也有两种工作方式，一种是只要一个线圈通电就可使继电器触点动作；另一种也是要两个线圈都通电才能使触点打开，如一种在汽车起动机驱动保护电路中使用的安全继电器，就属于此种继电器。

③ 混合型继电器　混合型继电器是指既有常开触点、又有常闭触点的双触点和多触点继电器。当继电器线圈通电时，继电器触点动作，常开触点闭合，常闭触点断开，以接通和断开相应的电路。

混合型继电器也有双线圈的结构形式，汽车电路中的混合型双线圈继电器大致有两种，一种是两线圈同时通电触点就动作，另一种是只要有一个线圈通电触点就动作。

汽车电路中所用继电器除了上述各种类型外，还有一些特殊用途的继电器，如电容式闪光器等，继电器的表示方法除了图2-13所示的这种常见的表示方法外，还有一些其他的表示方法。例如，在图2-14、图2-15中的继电器表示方法是我国所规定的继电器符号，其他不同的继电器表示方法请参阅本书相关内容。

（3）继电器的工作原理

汽车电路中继电器的主要用途是保护和控制。

① 继电器在电路中的保护作用　一些汽车电路中的工作电流较大，如果直接用开关控制，开关内部触点在通断电时会因电流大而产生较强的触点火花，使触点容易被烧坏。因此，一些汽车电路采用继电器间接控制方式，电路原理示例如图2-14所示。

该继电器线圈由喇叭按钮触点控制，而继电器触点串联在工作电流较大的电喇叭电路中。需要电喇叭工作时，驾驶员按下喇叭按钮，喇叭继电器线圈通电，继电器线圈产生电磁力而吸合触点，使电喇叭通电工作。由于喇叭按钮触点只是控制继电器线圈电路的通断，只通过继电器线圈较小的电流，使喇叭按钮触点不容易烧坏，使其使用寿命延长。

继电器在汽车电路中用作保护开关触点的应用实例还有启动继电器、前照灯继电器、空调器电器、冷却风扇继电器等。

② 继电器的自动控制作用　在汽车电路中，继电器被用于自动控制，实现某种控制功能。通过继电器实现自动控制的电路原理如图2-15所示。

该继电器控制电路用于自动控制充电指示灯的亮起和熄灭，以向驾驶员提示充电系统是否正常工作。将继电器线圈连接于发电机的中点接线柱N，继电器的常闭触点串联在充电指示灯电路中。

接线柱N在发电机内部连接于电枢绕组的中点（星形连接），其电压是发电机输出端子B的电压（UB）的1/2。当发电机正常发电时，其中点电压使继电器线圈通电产生磁力，将常闭触点断开，充电指示灯断电而自动熄灭，指示充电系统正常工作。当发动机运行中发电机出现了故障时，由于发电机中点电压低或无，导致继电器线圈电流减小或断流，使得继电器触点在弹簧力作用下闭合，充电指示灯亮起，指示充电系统有故障。

（4）继电器的安装位置

汽车电路中使用的各继电器通常集中安装在专门的继电器盒内，在继电器盒内通常还装有熔断器，因此继电器盒通常称为接线盒、熔断器盒。一些汽车电路图提供了各个继电器位置图，从图中可了解到继电器的具体位置和继电器各端子的排列情况，以方便故障查询。继电器的安装示例如图2-16所示。