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新手篇—轻松看懂汽车电路图(上)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-06-28 18:24:48



  二、非电控电路
    在汽车电路中非电控电路和电控电路的最大区别在于是否使用电控单元进行控制。传统用电器的控制电路多为非电控电路。例如照明灯、转向信号灯、手动刮水器、清洗器等用电器的控制。电控电路在汽车电路中越来越多,主要用于自动化、高精度、高灵敏度的控制。例如自动变速器、发动机、电控燃油喷射系统、点火系统的控制等。

    非电控电路指的是由各种手动开关、压力开关、温控开关、滑动变阻器等传统控制器对用电器进行控制的电路。例如照明灯控制电路、冷却风扇电路等。这些控制开关都是通过开关触点的断开或闭合来接通或断开用电器工作电路,实现对用电器的控制。滑动变速器则是通过改变接入电路中电阻的大小来控制用电器的工作。

    1.手动开关
    手动开关主要是指点火开关、照明灯开关、转向信号灯开关、危险警告灯开关、鼓风机转速调节开关及各种控制面板开关、座椅位置调节开关、门窗玻璃升降开关等。在汽车上最重要的开关是点火开关,驾驶员通过旋转点火开关来控制汽车上各用电器电路的通断。点火开关在电路图中常见的符号如图1-7所示。照明灯开关、转向信号灯开关、危险警告灯开关、远近光转换开关等开关往往组合在一起组成组合开关安装在驾驶员面前的方向盘柱上,方便驾驶员的操作。组合开关在电路图中往往只画出所需的开关,再在开关旁边注明在组合开关上。
常见点火开关符号
 

    2.温控开关
    温控开关是指受温度控制的开关。这类开关往往由热敏电阻材料或温度系数不同的双金属组成,在外界温度发生变化时切断或接通用电器的电路。例如用于控制冷却液散热风扇的热敏开关;空调系统中用来感受外界的温度,控制压缩机工作的温度保护开关等。温控开关在电路图中一般用普通开关的符号再在开关触点上加字母θ或者是在开关旁用文字说明的方法来标注常见符号,如图1-8所示。
温控开关电路符号

    3.压力开关
    压力开关是指受液压或气压管路中压力控制的电路开关。在管路压力高于或低于一定标准值时,开关触点断开或关闭,切断或接通用电器电路,起到对用电器的保护作用。例如空调系统中用于控制压缩机工作的双压开关,发动机润滑系统中的机油压力开关等。压力开关在电路图中可用普通开关符号加文字标注的方法来表示,也可以用专用符号来表示。如图1-9所示。
压力开关电路符号
 

    4.滑动变阻器
    滑动变阻器通过改变串入电路中的电阻来改变电路中用电器两端的电压来控制用电器的转速、亮度等。例如用来调节电动机的转速,用来调节灯光的亮度等。调节电动机转速的原理图如图1-10所示。
滑动变阻器调速原理
 

    随着汽车电控技术的发展,汽车上越来越多的传统控制器将被电控单元或电控单元的功能所取代。例如可以利用压力传感器来代替压力开关,利用电控单元来代替滑动变阻器,控制电动机的转速、灯光亮度等。

    三.电控电路

    电控电路是在原有的控制电路上增加信号输入装置(信号传感器)和电控单元,利用电控单元来对用电器进行自动控制的电路。电控电路能够适应汽车电控技术的发展,实现对车上执行器的自动控制,在现代汽车上电控电路已代替传统的非电控电路成为汽车控制电路的主要形式。例如电控燃油喷射系统取代机械控制燃油喷射系统,电控自动变速器控制系统取代传统的液压自动变速器控制系统,电控自动空调取代手动空调等,汽车越来越多的用电器被电控单元所控制。

    电控单元是整个电控电路的核心。在汽车电路中,电控单元有两种形式,一种是简单的电子模块式,另一种是微电脑式的电控单元。在电控电路中,根据电器设备的作用不同可把电控电路分为三部分,即信号输入电路、执行器工作电路和电控单元电路。在电控单元工作时,电控单元接收信号输入电路输入的信号,根据其内部固定的电路(电子模块式)或程序(微电脑式)对输入信号进行分析、处理、计算后控制执行器(用电器)的工作。

    在分析电控电路图的时候,可以电控单元为中心,把电控电路分为电控单元电源电路、信号输入电路和执行器工作电路,然后再逐类分析电控电路,可以收到事半功倍的效果。

   一.电控单元电源电路
    电控单元电源电路是指蓄电池向电控单元供电的电路。按照蓄电池向电控单元供电电路的不同可把电控单元电源电路分为两部分。一部分电路是蓄电池正极与电控单元直接相连,无论何时都向电控单元供电,这部分电路作用是让电控单元在点火开关关闭时仍能保存必要的数据,电流较小称为常电源电路;另一部分电路是蓄电池正极与电控单元间通过点火开关或继电器相连,这部分电路一般在点火开关置于点火挡时向电控单元供电,作用是向电控单元提供工作电源,电流一般较大称为主电源电路。

    电控单元还要与蓄电池负极相连,这样才能构成闭合回路正常工作。电控单元一般通过车体与蓄电池负极相连,这样的电路称为电控单元接地电路。电控单元的接地电路往往不止一条,这样可以提高接地的可靠性。

    一汽丰田汽车发动机电控单元简称发动机ECU电路如图1-11所示。
一汽丰田汽车发动机电控单元电路
 

    (1)发动机ECU常电源电路蓄电池“+”→熔断器FL→熔断器EFI (20A)→发动机ECU端子BATT→发动机ECU
    (2)发动机ECU主电源电路发动机ECU主电源电路有两条。一条是蓄电池通过点火开关IG2触
点向发动机ECU供电。主电源电路1:蓄电池“+”→熔断器AM2 (30A)→点火开关AM2端子→点火开关IG2触点→熔断器IGN75A→发动机ECU IGSW端子→发动机ECU。另一条电源电路是点火开关置于IG2挡时,发动机ECU令EFI主继电器触点闭合,蓄电池通过EFI主继电器触点向发动机ECU供电。主电源电路2:蓄电池“+”→熔断器FL→熔断器EFI (20A)→EFZ主继电器端子5→EFI主继
电器触点→EFI主继电器端子3→
发动机ECU端子+B1→发动机ECU.
发动机ECU端子+B→发动机ECU

    (3)发动机ECU接地电路发动机ECU通过端子El与车身相连和蓄电池“-”极构成回路。发动机ECU接地电路:发动机ECU→发动机ECU端子E1→接地。

    2.电控单元信号输入电路
    电控单元信号输入电路按信号的来源不同,可以分为传感器信号电路、外接开关信号电路和电控单元间数据传输电路。
    (1)传感器信号电路 传感器信号电路按传感器在工作时需不需要电控单元或蓄电池向其提供工作电压,可以分为有源传感器信号电路和无源传感器信号电路。有源传感器信号电路一般分为电源电路、信号电路和接地电路。例如霍尔效应式车速传感器、空气流量计、节气门位置传感器等,其中信号电路一定与电控单元相连。电源电路和接地电路不一定与电控单元相连。无源传感器信号电路只有一条信号电路与电控单元相连。例如氧传感器、爆震传感器。由于无源传感器的信号较弱,为防止无线电信号的干扰,在传感器信号线上往往加有信号屏蔽线。信号屏蔽线可以通过电控单元接地,也可以直接接地如图1-12所示。
传感器屏蔽层的接地

    传感器在电路图中一般不绘制出其内部具体结构,只用简单的符号或符号加文字标注的方法来表示。例如冷却液温度传感器和进气温度传感器工作原理基本相同,在电路图中符号相似,可用在符号旁加文字标注的方法来表示。在阅读分析汽车电路图的时候,一般不需要知道传感器的内部结构如何,只要知道传感器各端子的作用即可。因此在电路图中,传感器和电控单元各端子处往往用缩略语或简洁文字来标明端子的作用。

    在现代汽车上传感器数量众多,传感器信号主要应用于发动机控制、自动变速器控制、刹车控制、转向控制、车身控制、空调控制等。

    ①空气流量计  空气流量计用来测量发动机的进气量,并将信号输送到发动机电控单元,作为电控直接燃油喷射系统燃油喷射量和点火控制的主要控制信号。空气流量计按测量空气的原理不同,可以分为叶片式、卡门涡旋式和热式空气流量计。空气流量计都为有源传感器。

    a.叶片式空气流量计叶片式空气流量计通过利用与测量板同轴转动的电位计来测量出叶片转动的角度,将进入发动机的进气量转变成电压信号输送到发动机电控单元。叶片式空气流量计的外观、结构和电路如图1-13所示。
叶片式空气流量计
 

    b.卡门涡旋式主气流量计 卡门涡旋式空气流量计利用卡门原理制成,其结构与电路如图1-14所示。在空气流通道内设置涡流发生器,当空气流过时,在涡流发生器后方会产生许多空气涡旋。空气涡旋的数量与空气的流速成正比,因此只需测出空气涡旋的数量就可以计算出空气的流速。再将空气通道的有效截面积与空气流速相乘即可计算出发动机的进气量。测量空气涡旋数量的方法有反光镜测量法和超声波测量法两种。图1-14中所示为反光镜测量法。超声波测量法空气流量计各端子的作用与反光镜测量法空气流量计各端子的作用标注相同。
卡门涡旋式空气流量计
 

    c.热式空气流量计 热式空气流量计把发热电阻丝组成桥式电路,其电路如图1-15所示。把桥式电路放在空气流量计进气道内,蓄电池向桥式电路中的发热电阻丝供电。当有空气从空气流量计流过时,带走发热丝的热量使桥式电路失去平衡,产生电压差。发动机电控单元通过测量精密电阻RH上的电压下降值来计算出发动机的进气量。热式空气流量计与发动机电控单元连接的电路如图1-16所示。热式空气流量计根据桥式电路安装的位置不同可分为主流测量式,旁通测量式和热膜式空气流量计三种。
热式空气流量计桥式电路及检测原理
热式空气流量计与发动机电控单元连接电路
 

    ②进气压力传感器
    a.信号作用 进气压力传感器用来测量发动机进气管压力,并把压力信号输送到发动机电控单元,发动机电控单元利用该信号和发动机转速信号间接计算出发动机进气量,是电控间接型燃油喷射系统的重要信号。
    b.结构与工作原理 进气压力传感器主要由压力转换元件和压力信号放大元件组成。压力转换元件由具有压电效应的硅片(膜)组成。在进气压力作用下,硅片(膜)将产生变形,使硅片(膜)的电阻阻值发生变化,从而使电桥电压发生变化。由于电桥电压值很小,需要通过压力信号放大元件放大后输送到发动机电控单元PIM端。发动机电控单元通过端子VCC向进气压力传感器提供5V工作电压。进气压力传感器与发动机电控单元间的电路如图1-17所示。
进气压力传感器与发动机电控单元电路图
 

    c.工作原理 应用在汽车上各传感器中,除了进气压力传感器利用该工作原理外,还有机油压力传感器、各种液压传感器等压力传感器。
    ③进气温度传感器
    a.信号作用 由于空气的密度会随着温度的升高而变小。进气温度传感器的作用就是检测进气温度,并把进气温度信号输送到发动机电控单元。发动机电控单元根据该信号来对发动机喷油量进行修正,以便获得最佳空燃比
b.结构与工作原理 进气温度传感器里的电阻由热敏电阻材料制成。热敏电阻在外界温度发生很小的变化时,阻值就会发生很大的变化。根据热敏电阻材料的性质不同,可把热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。进气温度传感器常采用负温度系数热敏电阻。进气温度传感器与发动机电控单元间的电路如图1-18所示。在发动机工作时,发动机电控单元向进气温度传感器提供5V或12V的工作电压,通过测量与进气温度传感器串联电阻R两端的电压来确定发动机的进气温度。
进气温度传感器与发动机电控单元电路
 

    c.工作原理与应用 在汽车上各传感器中,除了进气温度传感器利用该工作原理外,还有冷却液温度传感器、自动变速器油温传感器。空调系统中的环境温度传感器、车内温度传感器、出风口温度传感器、蒸发器表面温度传感器等温度传感器。
    ④节气门位置传感器
    a.信号作用 节气门位置传感器安装在节气门体上,将节气门打开或关闭的角度信号转变成电压信号输送到发动机电控单元。发动机电控单元根据节气门位置传感器信号来控制喷油器的喷油量,节气门位置传感器信号不仅应用于发动机电控单元,还被其它电控单元所应用,例如自动变速器电控单元。
    b.结构与工作原理 节气门位置传感器实质是一滑动变阻器,节气门位置传感器的外观与电路如图1-19所示。节气门位置传感器的电阻随着节气门开度的增大而增大,输出的电压信号也随着节气门开度增大而增大。节气门位置传感器往往和怠速开关做成一整体,在节气门处于怠速位置时,怠速开关触点闭合,向发动机电控单元输送怠速信号,用于发动机电控单元对发动机的怠速控制。
节气门位置传感器结构与电路
 

    c.工作原理 应用在汽车上各传感器中,该工作原理除了应用于节气门位置传感器外,还有叶片式空气流量计,EGR阀位置传感器、燃油表位置传感器等传感器。

    ⑤发动机转速与曲轴位置传感器
    a.信号作用空气流量计把单位时间内进入发动机的空气量输送到发动机电控单元。为了计算出每次循环进入发动机的进气量,确定喷油器的最佳喷油量,需要测出发动机在单位时间内的转速。发动机转速传感器就是用来测量发动机转速的。发动机电控单元为了选取最合适的喷油时刻和点火时刻,还需要知道发动机曲轴转角的位置。曲轴位置传感器就是用来测量发动机曲轴转角的。
    b.结构与工作原理发动机转速传感器和曲轴位置传感器往往可以共用一个传感器。发动机转速与曲轴位置传感器可以有很多种形式,如电磁感应式、霍尔效应式、光电式等,其中应用最为广泛的是电磁感应式。

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