第一部分 緒論

一、汽車電氣設備的發展與應用

汽車電氣設備是汽車的重要組成部分。隨著汽車技術的進步，汽車電氣設備的結構與性能也在不斷進步，特別是電子技術在汽車上的廣泛應用，在解決汽車能耗、行車安全、減少排放污染等方面起著越來越重要的作用。

汽車自問世以來，在很長一段時間內，其技術發展主要表現在機械設備的更新換代上；而電氣設備在汽車上的應用則相對較少，只是一些必備的電源和用電設備。20世紀50年代以后，隨著電子技術的發展、社會需求的增強，汽車電子技術的運用得到了迅速發展。汽車電子技術的發展經歷了四個階段。

第一階段：20世紀50年代初到70年代初，主要開發的是分立元件和集成電路組成的汽車電子產品，所應用的電子裝置代替了傳統的機械部件，如汽車最初采用硅整流交流發電機，之后有了電子式電壓調節器、電子控制高能點火等。

第二階段：20世紀70年代中期到80年代中期，主要發展的是專用的獨立系統，電子裝置只是被應用在某些機械裝置無法解決的復雜控制功能方面，如電子控制汽油噴射系統（EFI）、電子控制自動變速器（ECT）、制動防抱死系統（ABS）等。

第三階段：20世紀80年代中期到90年代中期，主要開發的是可以完成各種功能的綜合系統及各種車輛整體的計算機控制系統。汽車上的電子裝置不僅能承擔基本控制任務，而且還能處理外部和內部的各種信息，如集發動機控制、自動變速器控制為一體的動力控制系統，制動防抱死/防滑轉控制系統。

第四階段：20世紀90年代中期至今，主要是研究、發展車輛的智能控制技術，模擬人的思維和行為對車輛進行控制，如汽車自動駕駛系統、汽車通信及導航系統、汽車自動防碰撞系統等。

今后汽車電子技術將集中圍繞如下幾個方面發展：

1）滿足用戶需求。大幅提高汽車的性能，使之更靈活、方便、安全、可靠。

2）滿足社會需求。保護環境，節約能源，節約資源，如大力發展電動汽車等。

3）實現包括道路在內的交通系統智能化，將汽車和人有機地結合起來，如車載GPS監視系統能實現對運動車輛的監控等。

進入21世紀以來，汽車電子技術獲得了更大的發展。可以預見，汽車今后的發展將主要是電氣設備及自動控制設備的發展，汽車電氣設備將會體積更小、性能更高、維修更簡單，以更好地滿足汽車用戶。

二、汽車電氣設備的組成

現代汽車的電氣設備種類和數量很多，但總的來說可以分為三大部分，即電源、用電設備、全車電路及配電裝置。

1．電源

汽車電源有兩個：蓄電池和發電機。發電機是主要電源，蓄電池是輔助電源。在發動機停轉或起動時，由蓄電池供給電能。當發動機達到某一轉速后，即可供電。當發電機向用電設備供電的同時，也給蓄電池充電。發電機供電時采用電壓調節器來維持其輸出電壓的2穩定。

2．用電設備

用電設備主要由以下幾個系統組成。

（1）起動系統

起動系統用來起動發動機。起動系統主要包括起動機、點火鑰匙及其控制電路。

（2）點火系統

點火系統用來產生電火花，點燃汽油機氣缸中的可燃混合氣。它有傳統點火系統、電子點火系統和計算機控制點火系統之分。傳統點火系統包括點火線圈、分電器、電容器、火花塞等；電子點火系統包括點火線圈、信號發生器、電子點火器、配電器、火花塞等；計算機控制點火系統包括點火線圈、電子點火器、火花塞、各種傳感器、電子控制單元等。（注：前兩種點火系統已淘汰）

（3）照明系統

照明系統包括車外和車內照明燈具，可以提供車輛夜間安全行駛的必要照明。

（4）信號裝置

信號裝置包括音響信號和燈光信號兩類，可以提供安全行車所必需的信號。

（5）儀表及報警裝置

儀表及報警裝置可用來監測發動機及汽車的工作情況，使駕駛員能夠通過儀表、報警裝置及時檢視發動機和汽車運行的各種參數及異常情況，以確保汽車正常運行。它包括車速里程表、發動機轉速表、冷卻液溫度表、燃油表、機油壓力表、電壓（流）表、氣壓表和各種警報燈等。

（6）輔助電氣設備

輔助電氣設備包括風窗清潔裝置（刮水器、洗滌器、除霜裝置）、空調系統、低溫起動預熱裝置、汽車視聽設備、電動車窗、中控門鎖、電動座椅、電動后視鏡、防盜裝置等。車用輔助電氣設備有日益增多的趨勢，主要向舒適、娛樂、安全等方面發展。

（7）汽車電子控制系統

汽車電子控制系統主要是指用計算機控制的各個汽車系統，包括汽油機電控燃油噴射系統、計算機控制點火系統、電控自動變速器、防抱死系統、驅動防滑系統、電控懸架系統、自動巡航系統、安全氣囊、自動空調、汽車車載網絡等。電控系統的采用可以使汽車上的各個系統均處于最佳工作狀態，達到提高汽車的動力性、經濟性、安全性和舒適性，降低汽車排放污染物的目的。

3．全車電路及配電裝置

全車電路及配電裝置包括中央接線盒、熔斷裝置、繼電器、電線束及插接件、電路開關等，使全車電路構成一個統一的整體。

現代汽車所采用的電控系統越來越多，所占的比例越來越大，汽車電控系統往往也都自成系統，將電子控制與機械裝置相結合，形成了較為典型的機電一體化系統，因此，本教材只涉及傳統電氣設備中的電子控制裝置，不涉及諸如電控燃油噴射、電子控制自動變速器、制動防抱死系統，這些計算機控制系統有專門的教材給予介紹。

三、汽車電氣設備的特點

1．低壓電源

汽車電源系統的標稱電壓有三個等級：6V、12V和24V，但以12V和24V居多。汽油車多采用12V，柴油車多采用24V。這一電壓的主要優點是安全性好。

2．直流電源

由于蓄電池的充、放電電流均為直流電，所以發電機輸出的也是直流電。

3．并聯單線制

汽車電源系統的用電設備很多，為了使各電器相互獨立，便于控制和提高電氣線路的可靠性，用電設備和電源間均為并聯連接。單線制即從電源到用電設備使用一根導線連接，而另一根導線則用汽車車體或發動機機體的金屬部分代替。單線制可節省導線，使線路簡化、清晰，便于安裝與檢修。

4．負極搭鐵

采用單線制時，蓄電池的一個電極需接在車架上，稱為“搭鐵”。若蓄電池的負極接車架，稱為負極搭鐵；反之，稱為正極搭鐵。負極搭鐵對車架或車身連接處的電化學腐蝕較輕，對無線電干擾小。我國汽車電氣系統均為負極搭鐵。

【特別提示】為了使龐雜的線路布置變得較為合理簡潔，現代汽車電氣系統線束基本上是分段的結構形式，線束之間用插接器連接。一些汽車上，還設置了公共搭鐵導線，用以確保各個電氣裝置良好搭鐵。汽車上通常設置一個或幾個集熔斷器和繼電器的接線盒，使電路的故障查詢和維修較為方便。

現代汽車已將汽車車載網絡技術用于對傳統汽車電氣系統布線方式的改革。CAN總線結構和數據傳輸方式改變了單線控制模式，使得汽車電器與電子控制裝置各控制模塊實現信息共享和多路集中控制，簡化了傳統的汽車線束。這種網絡化的汽車多路集中控制系統已經在較多國產車和進口車上得到了應用。

四、課程的性質、任務、重要性

本課程是汽車類專業的一門重要專業課，同時也是學好汽車專業其他相關專業課程的基礎。其任務是講解汽車用各種電氣設備的構造、基本工作原理、使用與維修方法、故障判斷與排除等方面的內容。學生通過學習可以達到以下目的：掌握汽車電氣設備的構造、原理和維修，以及全車線路的分析方法；掌握主要電器的使用、維護、調整方法；熟悉汽車電氣設備的檢測；了解維修專用儀器、設備的原理，并掌握其使用方法；掌握新型汽車電氣設備的構造特點及檢修方法。

五、課程的學習方法和考核方法

在課程的學習中本著理論與實踐并重的原則，加強實踐環節，要多動手、熟練操作，切實掌握實踐技能。

要勤于思考，善于將學到的內容與實際結合、與生產結合、與生活聯系，并不斷歸納、總結，逐步培養自己舉一反三的能力。

對于結構復雜及實踐性較強的內容，要充分利用實物，采用邊學習、邊實踐的學習方法，加強對所學內容的理解。

對于理論部分的教學內容，應加強預習和復習，以提高學習效果。

本課程的考核采用：理論+實踐技能相結合的方法。理論考核的知識點是本章節中需要掌握和理解的內容，技能考核內容是本章節實訓內容，考核時隨機抽取1/4～1/3的項目進行考核，檢驗技能的掌握情況。