第四节 汽车电路图的识读
一、汽车电路图的识读要领
1.认真阅读图注
认真阅读图注,了解电路图的名称和技术规范,明确图形符号的含义,建立元器件和图形符号间一一对应的关系,这样才能快速准确地识图。
图注说明的是汽车所有电气设备的名称及其数字代号,通过阅读图注可初步了解该汽车装配了哪些电气设备。然后通过电气设备的数字代号在电路图中找出该电气设备,再进一步找出相互连线、控制关系。这样就可以了解绝大部分电路的特点。全车电路一般都是由各个局部电路所构成的,它表达了各个局部电路之间的连接和控制关系。要把局部电路从整车电路图中分割出来,就必须掌握各个单元电路的基本情况和接线规律。弄清楚局部电路的工作原理后,再来分析各局部电路的联系,特别是与电源电路的联系,进而弄清楚整车电路的工作原理。
2.掌握回路的原则
任何汽车电路都应是一个完整的电路回路,其中包括电源、开关(或熔丝)、电器(或电子线路)、导线和插接器等,并从电源正极经导线、开关(或熔丝)至用电器后接地,回到同一电源的负极,这样的电路才是正确的,否则就是读错了或查错了回路。
具体查找通路的方法可以沿着工作电流的流向,由电源查向用电设备;也可以逆着工作电流的方向,由用电设备查向电源。尤其是查寻一些不太熟悉的电路,后者比前者更为方便。
注意:
1)从电源正极出发,经某用电器(或再经其他用电器),最后又回到同一电源的正极,由于电源的电位差(电压)仅存在于电源的正负极之间,电源的同一电极是等电位的,没有电位差,这种“从正到正”的途径是不会产生电流的。
2)在汽车电路中,发电机和蓄电池都是电源。在寻找回路时,不能混为一谈,不能从一个电源的正极出发,经过若干用电设备后,回到另一个电源的负极,这种做法不会构成一个真正的通路,也不会产生电流。所以必须强调,回路是指从一个电源的正极出发,经过用电器,回到同一电源的负极。
3.熟悉电路标记符号
对照图注和图形符号,熟悉有关元器件名称及其在图中的位置、数量和接线情况。为了便于绘制和识读汽车电路图,有些电气装置的接线柱被赋予不同的标志代号,如接至电源端接线柱用B(Battery,蓄电池)表示、发电机电枢输出端接线柱用B+(或A)表示、接至点火开关的接线柱用SW(Switch,开关)表示、接至起动机的接线柱用S(Starter,起动机)表示、接至各种灯具的接线柱用L(Light,灯)表示、发电机中性点接线柱用N(Neu-tral,中性的)表示、磁场接线柱用F(Field)表示、励磁电压输入接线柱用D+表示等。
4.熟悉开关的作用
开关是控制电路通断的关键,电路中主要的开关往往汇集许多导线,如点火开关、车灯总开关,读图时应注意与开关有关的几个问题:
1)在开关的众多接线柱中,注意哪些是接直通电源的,哪些是接用电器的,接线柱旁是否有接线符号,这些符号是否常见。
2)开关共有几个档位;在每个档位中,哪些接线柱通电,哪些接线柱断电。
3)蓄电池或发电机的电流是通过什么路径到达这个开关的,中间是否经过别的开关或熔丝,这个开关是手动的还是电控的。
4)各个开关分别控制哪个用电器,被控用电器的作用和功能是什么。
5)在被控的用电器中,哪些电器处于常通电,哪些电路处于短暂接通;哪些应先接通,哪些应后接通,哪些电器允许同时接通;哪些应单独工作,哪些应同时工作。
5.了解开关继电器的初始状态
要特别注意,继电器不但是控制开关,也是被控制对象。对多层、多档、多接线柱的开关要按层、按档次、按接线柱逐级分析其各层各档的功能。有的用电装置受两个以上单档开关(或继电器)的控制,有的受两个以上多档开关的控制,其工作状态可能比较复杂。对于组合开关,在电路图中是画在一起的,而在电路图中又按其功能画在各自的局部电路中,遇到这种情况必须仔细研究识读。
大多数电器或电子设备都是通过开关(包括电子开关)或继电路的不同状态而形成回路或改变回路实现不同功能的。在电路图中,各种开关、继电器都是按初始位置画出的,如按钮未按下、开关未接通、继电器线圈未通电、其触点未闭合(常开触点)或未打开(常闭触点),这种状态称原始状态。但在识图时,不能完全按原始状态分析,否则很难理解电路所表达的工作原理,因为大多数用电设备都是通过开关、按钮、继电器触点的变化而改变回路的,进而实现不同的电路功能。
6.了解各局部电路之间的内在联系和相互关系
识读汽车电路图时,应熟记各局部电路之间的内在联系和相互关系,汽车全车电路基本上由电源电路、充电电路、起动电路、点火电路、辅助电气设备电路等组成,随着汽车技术和电子技术的发展,现代汽车上又大量地增加了发动机控制电路、ABS控制电路、安全气囊控制电路、中控与防盗控制电路、动力转向系统控制电路等。从整车电路来讲,各局部电路除电源电路公用外,其他部分都是独立的,但它们之间存在着内在联系和相互影响。因此,不但要熟悉各局部电路的组成、特点、工作过程和电流流经的路径,还要了解各局部电路之间的联系和相互影响。这是掌握汽车电路的一个重要环节,也是实现准确判断和迅速找出故障部位、排除故障的必要条件。
7.掌握汽车电路线束颜色标示及规律
在正常情况下,汽车上导线用什么颜色,图上就印制什么颜色。导线的颜色是有一定规律的,如红色线大多为控制相线;棕色线为接地线;白、黄色线用于控制灯;蓝色线大多用于指示灯或传感器;绿、红/黑或绿/黑色线多用于脉冲式的用电器。另外,通常相线代号是30,接地线的代号是31,受控制的大容量用电设备供电线的代号是X,受控制的小容量用电设备供电线的代号是15。这些在电路图里或电气零件上到处可见的颜色和数字,一旦掌握了,在使用与维修中就会提高工作效率。
8.汽车电路图的一般规律
汽车电路图的一般规律如下:
1)电源部分(发电机和蓄电池并联供电)到各用电设备的熔丝、开关的导线是电气设备的公共相线,在电路原理图中一般画在电路图的上部。
2)标准画法的电路图,开关的触点位于零位或静态,即开关处于断开状态或继电器线圈处于不通电状态,晶体管、晶闸管等具有开关特征器件的导通与截止视具体情况而定。
3)汽车电路是单线制,各电器相互并联,继电器和开关串联在电路中。
4)大部分用电设备都经过熔丝,受熔丝的保护。
5)把整车电路按功能及工作原理划分成若干独立的电路系统,这样可解决整车电路庞大复杂、分析困难的问题。现在汽车整车电路一般都按各个电路系统来绘制,如电源系统、起动系统、点火系统、照明系统、信号系统、发动机控制系统电路、ABS控制系统电路等,这些单元电路都有它们自身的特点,抓住特点把各个单元电路的结构、原理理清了,理解整车电路也就容易了。
二、识读汽车电路图的一般方法
1)纵观全图,把一个个单独的系统分解出来。按整车电路系统的各功能及工作原理把整车电气系统划分成若干个独立的电路系统,分别进行分析。这样化整体为部分,可以有重点地进行分析。为了阅读方便,现在多数汽车的电路原理图是按各个电路系统进行绘制的。一般来讲,各电气系统的电源和电源总开关是公共的,任何一个系统都应该是一个完整的电路,都应遵循回路原则。
2)通过对典型电路的分析,达到触类旁通。许多车型汽车电路原理图的很多部分都是类似或相近的,通过一个具体的例子,举一反三、对照比较、触类旁通,可以掌握汽车电路的一些共同规律,再以这些共性为指导,了解其他车型汽车的电路原理,又可以发现更多的共性以及各种车型之间的差异。
汽车电气设备的通用性和专业化生产使同一国家汽车的整车电路形式大致相同,如掌握了某种车型电路的特点后,就可以大致了解相应车型或合资企业汽车电路的特点。因此,抓住几个典型电路,掌握各系统的接线特点和原则,对于了解其他车型的电路大有好处。
3)随着车载网络技术在汽车上的应用,相应的电路也发生变化。由于汽车电气系统发生变化,故在识图时要注意以上变化。在识读电路图时,能有意识地将各系统电路进一步分成不同功能的几部分来识读,无论是了解电路原理还是分析故障,这样都将更加清楚、更加便捷。在读图时,要注意先分析图中用电器的控制方式,如是继电器控制,要区分控制电路及主要电路;如是电子控制单元控制,电路图不反映电控单元内部电路,要将电路区分为输入信号电路、输出信号电路(执行器工作电路)及电控单元的工作电路。
三、汽车电路原理图的识读技巧
1.全面了解汽车电路全图
识读汽车电路图时,应根据电路图中的图形符号及文字符号,对全车电气设备做全面的了解。汽车全车电路一般都是由各个局部电路构成的,如电源电路、起动电路、仪表照明电路、信号电路、发动机电子控制电路等。各电路都有其自身的一些特点,它表达了各个局部电路之间的连接和控制关系。要将局部电路从全车电路总图中分割出来,就必须掌握各个单元电路的基本结构情况和接线原则。在弄清局部电路的工作原理后,再进一步分析各局部电路中的联系,特别是与电源电路的联系,如哪些部分与电源构成回路,有分电器点火还是无分电器点火,还是ECU控制点火。
2.将汽车电路全图化整为零
先看全车电路图,根据电路原理图上的电气图形符号及文字符号,首先对全车电气设备的概况做全面的了解。汽车电路的单线制、各电路负载相互并联及两个电源也相互关联等特点,为把整车电路化整为零进行读图提供了方便。整车电路可以按组成汽车电气线路的各个分电路逐一进行分析,然后在全车电路图中把各局部电路一一框画出来,这样做的好处有以下几点:
1)在同一局部电路中,各电气设备间的联系总是比较紧密的,而与其他局部电路的联系相对松散些,框画出来后,比较容易地看出其特点,便于进行工作原理分析和查找故障。
2)不同汽车的某些局部电路是相同、基本相同或相近的,这样只要略做比较,便可知其异同,从而可以举一反三。
在查找局部电路的过程中,一定要遵守回路原则。在框画各个系统的电路图时,应注意既不能漏掉各个系统中的组件,也不能多框画其他系统的组件。一般规律:各电气系统只有电源和总开关(若有的话)是公共的,其他任何一个系统都应是一个完整的独立的电气回路,即包括电源、开关(熔丝)、电器(或电子线路)、导线等,并从电源的正极经导线、开关、熔丝至电器后搭铁,最后回到电源负极,否则所框画出的系统图就不正确。
3.分析各局部电路的工作原理或工作过程以及相互关系
在分析局部电路的工作过程中,应特别注意开关、继电器触点的工作状态。大多数电气设备都是通过开关、继电器触点状态的变化来改变其回路,从而实现不同电路功能的。例如转向信号电路就是通过转向灯开关档位的置换来接通不同的灯,而发出转向信号。
在电路图上,开关的触点总是处于零位或静态,即开关处于断开状态或继电器线圈处于失电状态。电子开关若初始通电,其初始状态是电路达到稳定工作时的状态;电子开关若初始不通电,其初始状态就是静止的状态。为了便于分析,可把局部电路中的某些电气设备的电气图形符号(例如起动机)用较详细的电路来替换,就能把电路工作原理较清楚地表达出来了。
4.牢记两个电源原则
读图时往往将发电机和蓄电池这两个电源当作一个电源,常从这个电源的正极出发,经过用电器回到另一个电源的负极,这实际上并未构成真正的通路,也就不能产生电流。因此,读图时要强调从一个电源正极出发,经过用电器,回到同一电源的负极。
有的初学者虽然注意到回路原则,但在电流方向上却是随意的,有时从电源正极出发,经用电器回到同一电源的负极(这是正确的);有时又从电源的负极出发,经用电器回到电源的正极,这样虽然构成了回路,却因电流方向不确定,容易在某些线圈或磁路中引出错误的结论,而且这种从负到正的电流方向在电子电路中是行不通的。如照这种路线去连接这些电器(如电子调节器、电子点火系统、电子闪光继电器等),可能使元器件损坏。
四、汽车电控系统电路图的识读
在汽车电子控制系统中,电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)是核心,它通过接收传感器和控制开关输入的各种信号,根据其内部预先存储的数据和编制的程序,通过数学计算和逻辑判断,然后直接或间接控制各执行器的工作。
1.汽车电控系统电路图的识读要领
识读要领如下:
1)要以电控系统ECU为中心,因为这是整个系统的控制中心,所有电气部件都必然与ECU发生关系。
2)对ECU的各个插接端子有大致印象,弄清楚分为几个区域,各区插接端子排列的规律。
3)找出该系统给ECU供电的电源线有哪些。
注意:一般ECU都不止一根电源线,弄清楚各电源线的供电状态(如常相线或开关控制)。
4)找出该系统给ECU供电的搭铁线有哪些。
注意:应分清哪些是在ECU内部搭铁,哪些是在车架上搭铁,哪些是在各总成机体应分清哪些是在ECU内部搭铁,哪些是在车架上搭铁,哪些是在各总成机体
5)找出哪些是系统的信号输入传感器,各传感器是否需要电源,并找出相应的电源线,确定该传感器在哪里搭铁。
6)找出系统的执行器有哪些,弄清电源供电和搭铁情况,电脑控制执行器的方式(控制搭铁端或电源端)。
2.汽车电控系统电路图的识读技巧
汽车电控系统的电路一般可分为电控单元电源电路、信号输入电路(传感器或控制开关)及执行器工作电路。
(1)电控单元电源电路的识读 如图1-13所示,电控单元与电源的连接电路称为电控单元的电源电路。一般分为两大类:一类与电源正极直接相连,其作用为在任何时候都能给电控单元供电,以使电控单元保存数据信息,称为永久电源电路;另一类则在点火开关或其他开关的控制下直接或间接向电控单元供电,以提供正常工作时所需要的电能,称为主电源电路。
图1-13 丰田汽车电控单元的电源电路
电控单元通过车体与电源负极连接的电路称为电控单元的搭铁电路,以使电控单元与电源构成回路。为保证电控单元可靠搭铁,电控单元与车体之间往往有多条搭铁线。
(2)信号输入电路的识读 信号输入电路有传感器电路、开关电路及电控单元之间的数据传输电路3种形式。
1)传感器电路。传感器在电路图中不绘制其具体结构,只绘制其符号或用文字标注。有些车型电路图中用符号或字母较具体地表达,如热敏电阻、可变电阻等类型的传感器,而在实践中一般只需要了解其接线端子的代码等有关电路连接的内容。传感器电路可分为有源传感器电路和无源传感器电路:
①有源传感器电路。大多数传感器需要由电控单元提供基准电压(一般为5V)作为电源才能工作,这类传感器称为有源传感器。如图1-14所示,有源传感器的连接线一般分为电源线、信号线和搭铁线。其中,电源线和信号线一般与电控单元连接,而搭铁线可经电控单元搭铁,也可直接搭铁。
图1-14 有源传感器的连接线
②无源传感器电路。有些传感器的工作无需提供电源,当外界条件变化时会产生电动势向电控单元发出电信号,这类传感器称为无源传感器。如图1-15所示,无源传感器因其信号微弱,为防止电磁干扰引起信号失真,信号线需要采用屏蔽线。
图1-15 无源传感器的连接线
2)开关电路。电控系统中有多种开关,如点火开关、空调开关、制动开关、自动变速器档位开关等,这些开关向电控单元提供导通和断开两种电信号。常见的开关电路有电压输入型和搭铁型开关电路。
图1-16所示为电压输入型开关电路,当开关闭合时,电控单元(ECU)接收的电压信号为蓄电池电压;当开关断开时,电控单元(ECU)接收的电压信号为0V。图1-17所示为搭铁型开关电路,当开关闭合时,电控单元(ECU)的电压信号为0V;当开关断开时,电控单元(ECU)的电压信号为基准电压。
图1-16 电压输入型开关电路
图1-17 搭铁型开关电路
当电控单元的一个接线端子同时与开关和用电器连接时,要注意区分电路的具体作用,一般有两种情况:
①电控单元与开关共同控制用电设备的工作,如图1-18所示,电控单元12号接线端子同时与灯控开关和继电器电磁线圈连接。从图中可以看出,电控单元12号接线端子内部为电子开关(晶体管),该接线端子和灯控开关共同控制继电器的电磁线圈,进而控制前照灯的工作。
图1-18 雷克萨斯前照灯控制继电器电路
②开关给电控单元提供信号并同时控制用电器的工作,如图1-19所示,图中电控单元的接线端子9与行李箱开关和用电器连接。从图中可以看出,接线端子9的内部为信号接收电路:当行李箱门控开关闭合时,接线端子9的电压为0V;当开关断开时,接线端子9的电压为12V。该电路为行李箱门控开关向电控单元接线端子9提供行李箱门开闭信号并同时控制行李箱的门控灯工作。
图1-19 雷克萨斯行李箱门控灯开关电路
注意:以上两种情况在看电路图、分析电路工作原理时要注意区分,区分的方法:
a.看电控单元的接线端子代码及文字说明。若注明信号输入,则为开关给电控单元提供信号;若注明为控制某用电器工作,则为电控单元控制用电器的电路。
b.看电控单元内部的电路。如电控单元内部为电子开关,则为电控单元控制用电器的电路;若电控单元内部为信号接收电路,则为电控单元信号电路。
3)电控单元之间的数据传输电路。各电控单元之间往往需要传输信号,以实现数据共享及工作匹配。许多新型汽车使用网络数据传输来实现以上功能,如图1-20所示。
图1-20 控制单元之间的信号传输
数据共享是指几个电控单元需要同一个信号输入装置的信号,可以由信号输入装置分别向各电控单元传输信号,也可以向一个电控单元传输信号,然后由这个电控单元通过电控单元间的信号电路传输信号。
工作匹配是指几个系统之间相互影响,如自动变速器在进行换档控制时,需要发动机电控单元匹配控制,减少喷油量并减小点火提前角,以改善换档品质。
若要由自动变速器电控单元向发动机电控单元传输换档信号,则需要在电控单元之间连接信号导线。
(3)执行器工作电路的识读 执行器是由电控单元控制进行工作的。常见的执行器有电磁阀、继电器、电动机、灯、蜂鸣器和喇叭等,如图1-21所示。执行器的电路分为电源电路和搭铁电路:当电控单元处于电源电路时,电源电路即为控制电路;当电控单元处于搭铁电路时,搭铁电路即为控制电路。
图1-21 电子控制电路
通过电路原理图和定位图可以掌握电路原理并在车上找到各电器和导线。但在实际电路检修时,还需要其他的信息,所以在电路图后面还有文字说明及各种表格等辅助资料。常见的相关信息如下:
1)在集中控制的电子控制系统中,一个电子控制单元同时连接多个信号输入装置,控制多个执行器,在维修时需要知道各执行器分别与哪些传感器有关,这在电路图中是看不出的,需要有相应的文字资料说明。
2对于电子控制系统,在检修时需要知道电控单元各插接端子的检测条件及数据,这可以通过对插接端子的说明来了解。
3)对于复杂的电气系统,某些车系会提供检修流程图。
4)对于仅靠电路图难以清晰表达的复杂工作原理(如电控单元之间的数据总线的数据传输),仅用图无法说明,还需专门的文字来说明。