2.2 汽车电路的主要器件与安全装置

2.2.1 常用汽车导线、汽车线束、汽车连接器

1.汽车导线

车用导线有高压导线和低压导线两种，两种均采用铜质多芯软线。低压导线的常用规则如下：

（1）导线的截面积

导线截面积主要根据其工作电流选择，但是对于一些工作电流较小的电器，为保证具有一定的机械强度，汽车电器设备中导线截面积不得小于0.5mm²，标称截面积容许的负载电流见表2-1。

表2-1 低压导线标称截面积容许的负载电流值

所谓标称截面积是经过换算而统一规定的线芯截面积，不是实际线芯的几何面积，也不是各股线芯几何面积之和。汽车12V电系主要电路导线标称截面积推荐值见表2-2。国产汽车12V电系主要电路所用导线的截面积见表2-3。

表2-2 12V电系主要电路导线标称截面积推荐值

表2-3 国产汽车12V电系主要电路用导线的截面积

（2）导线颜色

随着汽车上使用的电器增多，导线数量增多，采用双色线，主色为基础色，辅色为环布导线的条色带或螺旋色带，为便于安装和检修，且标注时主色在前，辅色在后。

若以双色线为基础选用导线时，各用电系统的电源线为单色，其余为双色，其双色低压线主色的规定见表2-4，其标称截面积大于1.5mm²的导线只用单色线，但电源系统可增加使用红色为主色、辅色为白色或黑色的两种双色线，对于标称截面积小于1.5mm²的双色低压线的主、辅颜色的搭配见表2-5。

表2-4 汽车各种用电系统双色低压导线主色的规定

表2-5 标称截面积小于1.5mm²的双色低压线的主、辅颜色的搭配

注：○—容许搭配的颜色；△—不推荐搭配的颜色。

由上述规定可看出，汽车电线的颜色，在同一电器系统中，双色线的主色应与单色线的颜色相同；一个电路中的分支线，必须按规定选配相应的辅色；辅色在导线的主色上成两条轴向对称直线分布。

按照上述这些特征，汽车电器线路图上一般都在各条导线七标有颜色字母代号，同时加注了标称截面值，但一般不标单位mm²。

汽车电器线路导线截面及颜色标注的示意图如图2-3所示。它是某一汽车前照灯的远光和近光两条线路，分别标有1.5R和1.5Y，表示两者导线的标称截面积均为1.5mm²，但远光线为红色，近光线为黄色。

图2-3 汽车电器线路导线截面及颜色标注的示意图

中国采用德国的汽车标准比较多，德国汽车电器电路图用得较多的是白与黑两种颜色。为便于区分线路图上每根电线的颜色，也使用了一套字母代码，这套字母代码是指所加导线护套的颜色。德国和英国电器线路的色标和字母代码表见表2-6。

表2-6 德国和英国电器线路的色标和字母代码

除了导线的主色之外，有些线缆还有一条另外颜色的很细的示踪线，示踪线的颜色与该线缆的主色与电路的代码一致。示踪线标注示意图如图2-4所示，图中的两条线为U线电路的分支线路，这两个分支线路同时受主开关1的控制。

图2-4 示踪线标注示意图

（3）线路编号

线路编号也叫线路编码，没有统一的规定，一般是由生产厂家统一编定。这些编号包括元器件或零部件、插接件、导线和支路等。英国和德国的汽车上都采用了德国的DIN标准作为辨识线路的编码，DIN标准的线路辨识编码见表2-7。

表2-7 DIN标准的线路辨识编码

2.汽车线束

为使全车线路规整、安装方便及保护导线的绝缘，汽车上的全车线路除高压线、蓄电池电缆和起动机电缆外，一般将同区域不同规格的导线用棉纱或薄聚氯乙烯带缠绕包扎成束，称为线束，如图2-5所示。

图2-5 汽车线束

（1）线束的包扎

1）电缆半叠包扎法：涂绝缘漆，烘干，以增加电缆的强度和绝缘性能。

2）新型线束包扎法：局部塑料包扎后放入侧切口的塑料波纹管内，使其强度更高，保护作用更好，也便于查找线路故障。

（2）线束的安装

同一种车型的线束在制造厂按车型设计制造好后，用卡簧或绊钉固定在车上的既定位置，其抽头恰好在各电器设备接线柱附近位置，安装时按线号装在其对应的接线柱上。各种车型的线束各不相同，同一车型线束按发动机、底盘和车身分多个线束。

3.连接器

连接器又叫插接器，现代汽车上使用很普遍。为防止在汽车行驶过程中脱开，均采用闭锁装置。连接器的符号和实物示意图如图2-6所示。连接器的拆卸方法示意图如图2-7所示。

图2-6 连接器的符号和实物示意图

图2-7 连接器的拆卸方法示意图

2.2.2 车用开关装置

汽车上开关装置非常多，像雨刮器的复合开关；电动车窗用的按钮开关等。在本节中，我们将以点火开关为例，讲述其大致的作用，其他开关在讲具体设备时会详细讲述。

点火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三种。下面以点火开关为例，介绍主电路中开关的表示方法。

点火开关的功能主要有：锁住转向盘转轴（LOCK挡）、接通点火仪表指示灯（ON或IC挡）、起动（ST或START挡）、为附件供电（ACC挡，主要是收放机专用），如果用于柴油车则增加发动机预热功能（HAET挡）。需要说明的是，在起动、预热挡，由于消耗电流很大，开关不宜接通过久。这两档不能自行定位，在操作时必须用手克服弹簧力，扳住钥匙，否则一松手就弹回点火挡。其他各个挡位均可自行定位。

各厂家生产的点火开关不完全一样，常用点火开关的图形和功能说明见表2-8。捷达、桑塔纳、奥迪等轿车的点火开关在发动机工作时还具有防止误动作起动的功能。

表2-8 常用点火开关图形和功能说明

2.2.3 车用保险装置

汽车电路采用了多种不同种类的电子元器件，在接下来的内容中，我们将以熔断器、继电器等轿车电子电器专用元器件为主，介绍相关装置。

1.熔断器

熔断器在电路中起保护作用。当电路中有超过规定的电流流过时，熔断器的熔丝通过自身发热而熔断，从而切断电路，防止电路的连接导线和用电设备烧坏，把故障限制在最小范围内。熔断器的主要元件是熔丝（片），其材料是锌、锡、铅、铜等金属的合金。常见熔断器按外形可分为熔片式、熔管式、绝缘式、缠丝式、插片式等。通常情况下，轿车上是将很多熔断器组合在一起安装在熔断器盒内，并在熔断器盒盖上注明各熔断器的名称、额定容量及位置，并用不同的颜色来区别熔断器的容量。

一般情况下，环境温度在18～32℃，流过熔断器的电流为额定电流的1.1倍时，熔丝不熔断；达到1.35倍时，熔丝在60s内熔断；达到1.5倍时，20A以内的熔丝在15s以内熔断，30A的熔丝在30s以内熔断。若熔断器熔断，在维修时应注意以下几点。

1）只有在真正找到故障原因后，更换熔断器才能彻底排除故障。

2）更换熔断器时，要用与原规格相同的熔断器去更换，不能用铜丝等金属线代替。

3）熔断器支架与熔断器接触不良会产生电压降和发热现象，安装时要保证其接触良好。

2.继电器

一般情况下，轿车上使用的操纵开关的触点容量较小，不能直接控制工作电流较大的用电设备，常采用继电器来控制它的接通与断开。继电器是利用电磁原理、机电原理或其他方法，实现自动接通或断开一个或一组触点，来完成电路的开或关的功能。

由此可见，继电器是自动控制电路中常见的一种元器件，它属于开关的范畴。通用型继电器的实物及插脚分布如图2-8所示，其工作电压有12V和24V两种，分别用于相应标称电压的汽车上。

图2-8 通用型继电器实物及插脚分布

a）继电器外形 b）标准型继电器管路排列与内部电路

必须指出的是：这两种标称电压的继电器不能互换使用。轿车上常见的继电器有电磁继电器、干簧继电器、双金属片继电器和电子继电器等几种形式。一般来说，不同种类的继电器是不能直接互换使用的。

（1）电磁继电器

电磁继电器是应用最广泛的一种继电器，它由铁心、线圈、衔铁、弹簧、簧片、触点等组成，如图2-9所示。

图2-9 电磁继电器结构、原理及符号

1，2—电磁线圈的两端 3—簧片 4—常闭触点 5—常开触点

线圈套在铁心上，弹簧拉着衔铁，使簧片3与触点4保持闭合，构成一个常闭触点；而簧片3和触点5保持断开，构成常开触点。当电磁线圈电路中的开关接通时，线圈中即有电流通过，铁心产生电磁吸力吸动衔铁，使常闭触点4断开，而使常开触点5闭合，接通主电路；当开关断开时，线圈中无电流通过，铁心电磁力减退，在弹簧的作用下，使常闭触点4恢复闭合，常开触点5恢复断开，于是切断所控制的主电路。

（2）干簧继电器

干簧继电器也称舌簧继电器，它的结构如图2-10所示。干簧继电器由线圈、干簧片及玻璃管等组成。当线圈通入电流时，就会在其内部产生磁场，而由导磁材料做成的干簧管内的干簧片即被磁化，一片为N极，另一片为S极。由于N极和S极相互吸引，两干簧片相接触，将电路导通；当线圈无电流通过时，干簧片利用本身的弹性断开电路。

干簧继电器具有灵敏度高、动作速度快、结构简单、体积小、成本低等优点，加之干簧继电器的触点是密封在保护气体（通常是氮气等）之中，因而其寿命很长。由于干簧片触点的面积较小，所以允许通过触点的电流也较小。干簧管继电器在汽车上常用作液位报警开关。

（3）双金属片继电器

如图2-11所示为利用双金属片构成的温度继电器的结构图。其工作原理是：用两种热膨胀系数显著不同的金属片叠合在一起构成双金属片，当温度变化时，利用两片金属片变形率不同，即可构成反映温度或热量变化的热继电器。当继电器的电阻丝通入电流时，便对双金属片进行加热，由于它的上层金属片膨胀系数大，伸长快，变形大，所以让整个双金属片向下弯曲，结果使原来闭合的触点变为断开，原来断开的触点转为闭合，从而实现其开或关的功能。

图2-10 干簧继电器结构

图2-11 双金属片温度继电器

图2-12所示为采用双金属片式热继电器构成的汽车水温表传感器结构示意图。

图2-12 汽车水温表传感器

1—壳体 2—电热线圈 3—固定触点 4—双金属片 5—接触片 6—胶木绝缘套 7—接线柱 8—调整齿圈 9—金属片 10—指针 11—调节齿扇 12—弹簧片

（4）电子继电器

电子继电器与其他继电器相比，具有以下优点：

1）寿命长：用晶体管或晶闸管代替机械触点，使用时不会出现触点火花或电弧，也不存在机械触点的磨损、烧蚀等问题，所以其寿命较长。

2）动作迅速：它的动作时间可达10^-7～10^-8s，而其他继电器最快只能达到10～^-4s。

3）灵敏度高：电磁继电器的驱动功率一般为10^-2W，干簧继电器驱动功率为10^-3～10^-5W，而电子继电器只需10^-3～10^-8W即可动作，所以它的应用范围很宽。

4）体积小，质量轻：电子继电器的不足之处是它的接触电阻较大，另外电子继电器的电路较复杂，使用维护需要一定的电子技术基础。如图2-13所示为一种晶体管继电器。图中VT₃为光敏晶体管，用来完成光/电转换功能，其被控对象是电磁铁线圈。

图2-13 晶体管继电器

当没有光线照射时，晶体管VT₃截止，VT₁饱和导通，VT₂截止，电磁线圈中无电流通过，继电器不动作；当有光线照射晶体管VT₃时，VT₁截止，VT₂导通，于是电磁线圈中有电流通过，继电器动作执行开关功能。通过调节4.7kΩ电位器，可调整VT₁的基极电流，从而调整继电器的灵敏度。与电磁铁线圈所并联的二极管的作用是续流，用于保护晶体管VT₂使VT₂在截止时不会因自感所产生的高反压而被击穿。