四、知识与技能拓展

（一）汽车电路基础元件

1.电路开关

汽车电路中，各用电设备都设有单独的控制开关，如灯光开关、灯光组合开关、刮水器开关、转向信号灯开关、危急报警开关、倒车灯开关、制动灯开关、空调开关等。图1-8所示为汽车的雾灯开关。开关是切断或接通电路的一种控制装置。其动作可以手控，也可以根据电路或车辆所处状况自控。开关的作用如图1-9和图1-10所示。开关分常开和常闭2种形式。常开是指开关在常态位置或静止位置时，电路是不通的；常闭是指开关在常态位置或静止位置时，电路是接通的。

开关在电路图中的表示方法有多种，常见的有结构图表示法、表格表示法和图形符号表示法等。下面以点火开关为例介绍电路开关的表示方法，如图1-11所示。点火开关的功能主要有锁住转向盘转轴（LOCK挡）、接通仪表指示灯（ON或IC挡）、起动发动机（ST或START挡）、给附件供电（ACC挡主要是收放机专用）和发动机预热（HEAT挡）。其中，起动、预热挡工作时消耗电流很大，开关不宜接通过久，所以这2个挡位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；其他挡位均可自行定位。

2.电路保护装置

当电路中的电流超过规定的电流时，汽车电路保护装置能够自动切断电路，从而保护电气设备和防止烧坏电路连接导线，并把故障限制在最小范围内。汽车上的电路保护装置主要有熔断器、易熔线、电路断路器和继电器。

（1）熔断器。熔断器俗称“保险丝”，熔断器是插接式装置，通过超过额定电流值就熔断（烧毁）的导体将两个端子相连接。电路故障修复后必须更换熔断器。

熔断器有熔管式、缠丝式和插片式3种基本类型，如图1-12所示。熔断器损坏后，可以直观地看到熔断丝断开，熔断器的检查如图1-13所示。熔断器的电路符号如图1-14所示。插片式熔断器具有规定的电流值和颜色编码，应用最为广泛。熔断器一定标明有额定电流值和电压值。熔断器外壳体上的2个小孔可以使修理工很方便地检查电压降、工作电压或通导性。

熔断器的构造是当电流超过一定的程度后，熔断丝将熔断和烧毁，从而将电路断开。电路断开后将使电路导线和部件免受过大电流的损害。

熔断器一般按照承载电流值的能力分类。举例来说，一个10A的熔断器在电路电流超过10A至一定时间后将断开。

（2）易熔线。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。易熔线的安装位置接近电源。易熔线通常在不宜采用熔断器或电路断路器的情况下保护较大范围的车辆电路。若发生过载，易熔线较细的导线将熔断，以在发生损坏前断开电路。易熔线的电路符号如图1-15所示，易熔线一般位于蓄电池附近的主连接处，易熔线的安装位置与结构如图1-16所示。

（3）电路断路器。断路器在电路中的作用是防止过载，通过断开电路和截断电流以防止导线和电气设备过热及由此造成的火灾等后果。电路断路器是机械装置，它利用2种不同金属（双金属片）的热效应断开电路。如果额外的电流流过双金属片，双金属片弯曲，触点开路，阻止电流通过，当无电流时，双金属片冷却从而使电路重新闭合，电路断路器复位。电路断路器可以是一个单独插接的总成，安装在开关内或电刷支架上。若超出额定的电流值，则该装置内的一组触点将瞬时断开电路。与熔断器不同，每次断开后，不必更换电路断路器。但是，在每次发生电路断开后，一定要查清造成电路过载或短路的原因并进行修理，否则，还将会造成电路损坏。

一般来说，电路断路器分为循环式电路断路器和非循环式电路断路器两种类型。

① 循环式电路断路器。循环式电路断路器配备一个由2种不同热膨胀系数的金属构成的双金属片。在受热后，2种金属的膨胀率不同，当超过一定量的电流流过双金属片时，因为热量的积累，高膨胀率的金属将产生弯曲，并造成触点断开。因为断开电路时，没有电流流过，该金属将冷却并收缩，直到触点将电路再次接通。

在实际的运行中，触点断开的速度是很快的。若持续存在过载，电路断路器将反复循环（断开、闭合），直到该情况得到纠正。循环式电路断路器的结构如图1-17所示。

② 非循环式电路断路器。非循环式电路断路器采用由线圈缠绕的双金属片，即使在触点断开的情况下，该部件也保持为一个大电阻电流通路。在该电路的电源被断开以前，线圈所产生的热量使双金属片不能冷却至足以闭合触点的程度。

在断开电源后，双金属片冷却，电路恢复接通。对于非循环式电路断路器来说，一旦断路器断开电路，则必须断开该电路的电源，以重新设置断路器。非循环式电路断路器不能用于重要的电路，如前大灯，因为瞬间的短路将切断该电路的电压，直到断路器能够重新设置，这样便会造成在夜间如果突然失去前照灯的照明而产生灾难性的后果。非循环式电路断路器的结构如图1-18所示。

（4）继电器。在汽车中，有许多地方应用了继电器，如燃油泵、起动系统等。继电器是一个电气开关，其作用是用一个小电流控制一个大电流，从而可以减少控制开关的电流负荷，减少烧蚀现象的产生。继电器结构简图如图1-19所示，它包括一个控制电路、一个电磁铁心、一组触点等。继电器的电路符号如图1-20所示。

汽车上的继电器很多，常见的有3类，其动作状态如图1-21所示。第1类继电器平时触点是断开的，继电器动作后触点接通；第2类继电器平时触点是闭合的，继电器动作后触点断开；第3类继电器平时动断触点接通，动合触点断开，动作后变成相反状态。

集线盒中的继电器如图1-22所示。

3.插接器

接插器就是通常所说的插头和插座，用于导线与导线间或线束与线束间的连接。为了防止插接器在汽车行驶过程中脱开，所有的插接器均采用了闭锁装置。

（1）插接器的识别方法。插接器如图1-23所示。

（2）插接器的连接方法。插接器接合时，应把插接器的导向槽重叠在一起，使插头和插座对准，然后平行插入即可十分牢固地连接在一起。

（3）插接器的拆卸方法。要拆开插接器，首先要解除闭锁，然后把插接器拉开，不允许在未解除闭锁的情况下用力拉导线，否则会损坏闭锁装置或连接导线。插接器的拆卸方法如图1-24所示。

（4）端子与接头拆卸。将专用工具深入接头的小孔中，顶压端子的锁舌，然后移动接头，如图1-25所示。

4.导线

汽车用导线有低压导线和高压导线2种，它们均采用铜质多芯软线。

（1）低压导线。

① 导线截面积。导线截面积主要根据其工作电流选择，但对于一些工作电流较小的电气系统，为保证其机械强度，导线截面积不小于0.5mm2。各种低压导线的标称截面积所允许的负载电流值如表1-1所示。

汽车12V电气系统主要线路导线标称截面积如表1-2所示。

② 导线颜色。各国汽车厂商在电路图上多以字母（英文字母）表示导线颜色及条纹颜色。主要国家汽车制造厂商导线颜色的代号如表1-3所示。

导线颜色要易于区别，导线上采用条纹标志要对比强烈，双色线的主色所占比例大些，辅色所占比例小些，主色条纹与辅色条纹沿圆周表面比例为3:1～5:1。双色线标注中第1色为主色，第2色为辅色，我国规定汽车导线颜色的选用程序如表1-4所示。

③ 线束。汽车线束如图1-26所示。

（2）高压导线。在汽车点火线圈至火花塞之间的电路使用高压导线，高压导线分为普通铜芯高压导线和高压阻尼点火导线。带阻尼的高压导线可抑制和衰减点火系统产生的高频电磁波，降低对电控装置和无线设备的干扰。

（二）汽车电路常用电子元器件

1.电阻

当电路中不需要最大电流或电压时，可利用电阻来限制电流。电阻产生电压降并将电能转化成热能。电阻将电能转化为热能的功能在汽车上的许多地方都有应用，如后窗除霜装置、加热器和点烟器等。灯泡中的灯丝也会产生热，但它主要起照明作用。

（1）定值电阻。定值电阻的电阻值是固定的，并以Ω为单位标定。它用于降低电路中的电压或限制电流。

定值电阻可根据其用途装在某一部件里或接在电路上。

电阻线用于向一已知负载提供预定电压。电流通过电阻线时，电压会因电阻而降低。可根据检测出的电压降的情况，来执行预先设定的反应措施。其典型应用是车灯故障警告系统。

（2）步进电阻。步进电阻具有2个或2个以上可供选择的固定电阻值。将导线连接到电阻器上不同的抽头接线端，就可获得几种不同的电阻值。空调鼓风机上用的电阻就属于这一类。选择鼓风机风量控制钮，可增加或减少鼓风机串联电路中的电阻以减小或增加鼓风机的电流，从而选择风机风量。

（3）可变电阻。可变电阻利用2个或多个锥管和1个滑臂可获得一定范围内的电阻值。转柄电阻器是可变电阻的一种形式。仪表板的照明控制和收音机的音量控制都是可变电阻在汽车上应用的例子。在转柄电阻器中，电流从电源进入电阻线圈，然后从线圈上的滑臂输出。另一种可变电阻叫电位器。它的工作原理与转柄电阻器相同，所不同的只是增加了第3条支路。电流通过电阻线圈接地。滑臂依其在电阻线圈上的位置产生一个介于源电压和零电压之间的输出电压。这类装置常用于电控系统，用于检测某一机械部件的运动状况。

2.电容

电容可以吸收和储存电荷。电容是由2个或多个导体板，并在导体之间填加非导电性介质制成的。电容具有通交流阻直流的功能，其所产生的微小的直流电流有助于吸收峰值电压，防止击穿断开的触点。若用于音响设备，电容也可以起到“噪声”过滤器的作用。电容的单位为法拉（F）。电容器的种类很多，可分为固定电容、可变电容和半可变（微调）电容。常见电路中电容器的外形及图形符号如图1-27所示。

3.二极管

在电路中，二极管具有单向导电性，只允许电流从一个方向流向另一个方向，而阻止电流向相反方向的流动。二极管可用来制作逻辑电路。这种电路只有在某些条件满足一定条件时才能起作用。例如，点火开关钥匙警告蜂鸣器的电路，只有在点火开关在关闭（OFF）位置而车门打开的情况下才能被接通。

二极管是一种半导体装置，用于在不希望电流流过的方向或路径上阻止电流流过。二极管通常由特殊加工的半导体硅制成，当施加正向电压（PN结正向偏置）时，二极管导通，二极管相当于导体（正向压降可忽略），电流流过该电路；当施加反向电压（PN结反向偏置）时，二极管截止，二极管相当于绝缘体，电流将被阻断。普通二极管的外形及图形符号如图1-28所示。

在汽车上二极管的种类很多，主要用于以下几方面。

① 整流——将交流变为直流。

② 电压调节。

③ 控制能够造成固体电路损坏的电压峰值和波动。

④ 仪表板指示灯。

有一种二极管在导电时发光，叫作发光二极管（LED）。发光二极管上有一小透镜（见图1-29）。不同材料制造的发光二极管发出不同颜色的光。发光二极管的工作情况与普通二极管相同，不同的是它会在加偏压时发光，而且电流约为3mA时就能发光。

4.三极管

三极管又称为晶体管，三极管的3个极分别是基极、集电极和发射极。将一个微小的电流或电压施加在基极上，就可以控制流经其他两极较大的电流，这就意味着三极管可以当成放大器和开关来使用。基极非常薄，并且导电性与反射极和集电极相比较弱。一个非常小的基极-发射极电流可以控制一个非常大的集电极-发射极电流。三极管的类型有NPN型和PNP型，汽车电路中最常使用的是NPN型三极管。

（1）NPN型。NPN型三级管的结构及图形符号如图1-30所示。

（2）PNP型。PNP型三极管结构及图形符号如图1-31所示。

（3）开关作用。晶体管是三层半导体，作用同高速开关。

对于NPN型三极管，当基极加正偏压时，发射极引导电流流至集电极，但三极管不能导通，除非加到基极的电压超出发射极电压大约+0.7V。三极管导通时，基极和集电极相对于发射极都必须是正的。

如果加到基极的电压与发射极电压相比小于+0.7V，三极管的作用同断开的开关；如果大于+0.7V，作用就像合上的开关（见图1-32）。

对于PNP型三极管，当给基极加比发射极电压更低的正偏压时，电流便从发射极流到集电极（见图1-33）。为使电流从发射极流到集电极，基极和集电极都必须比发射极的电压低。PNP型三极管的工作原理与NPN型相同，不同的只是所流的电流是空穴电流。

（4）放大作用。三极管的另一个重要作用是放大作用。这个作用对于读出计算机输入的微弱电压是很有用的，但必须将此微弱电压增强才能驱动负载部件。如图1-34所示，输入到三极管基极的小信号电压波形通过三极管放大器后发生了以下变化。

① 输入电压被放大。

② 输入电流增大。

③ 输出波形反了180°。

有些放大电路使用达林顿管，如图1-35所示，这种电路将两个三极管连在一起，三极管VT1用作前置放大管，它产生推动三极管VT2的电流。三极管VT2是次级放大管，它与控制电路是隔离的，它将电流增强到开动负载部件所需的数值。电子点火系统的控制模块大多采用这种放大电路。