汽车电器设备主要用来完善汽车的驾驶性能。汽车电器设备主要包括点火系统、交流发电机、蓄电池、汽车仪表系统、空调系统及汽车自诊断系统等。
（1）点火系统
1）点火系统的组成
汽油发动机点火系统的作用是适时地为发动机汽缸内已压缩的可燃混合气提供足够能量的电火花，使发动机能及时、迅速地启动并连续运转，如图5.36所示。
图5.36 点火系统基本结构
2）点火系统的发展历程
①传统点火系统
传统点火系统也称蓄电池点火系统、触点式点火系统。这种点火系统具有最基本的结构，在该系统中，通过机械凸轮接通和断开触点，使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压，如图5.37所示。
图5.37 传统点火系统
传统点火系统的断电器触点因为使用中会发生氧化、烧蚀，需要定期保养，且触点的机械惯性大，响应速度慢，因而性能不佳，已经被新型点火系统取代。
②无触点电子点火系统
在无触点电子点火系统中，用信号发生器取代凸轮触点机构，利用电子控制的方法使点火线圈的初级电流间歇流动，从而在点火线圈次级产生点火高压，如图5.38所示。
图5.38 无触点电子点火系统
③电控电子点火系统
在电控电子点火系统中，电控点火提前装置取代了传统的点火提前机构（真空及离心提前机构），并开始利用发动机电子控制单元控制点火提前角，如图5.39所示。
图5.39 电控电子点火系统
④无分电器点火系统
无分电器点火系统简称DLI（Distributor-less Ignition）系统。该系统使用多个点火线圈，直接向火花塞输送高电压，取消了机械式分电器结构，沿用了发动机电子控制单元控制点火提前角的方法。
无分电器点火系统中去掉了传统点火系统的分电器，故没有旋转元件产生的机械摩擦，高压线数量少而且短，故抗无线电干扰能力更强，如图5.40所示。
图5.40 无分电器点火系统
3）点火系统的分类
①按照点火能量的储存方式分类
a.电感储能式电子点火系统（也称电感放电式电子点火系）。在这类点火系统中，电火花的点火能量以磁场的形式储存在点火线圈中。
b.电容储能式电子点火系统（也称电容放电式电子点火系）。在这类点火系统中，电火花的点火能量以电场的形式储存在专门的储能电容器中。
②按照点火信号发生原理分类
a.电磁感应式电子点火系统（如一汽解放车系、丰田车系）。
b.霍尔效应式电子点火系统（如德国大众车系）。
③按初级电路的控制方式分类
a.传统点火系统。传统点火系统只在早期生产的汽车上使用，现已淘汰。
b.电子点火系统。电子点火系统多应用于采用化油器供油的发动机上，如解放CA1092、东风EQ1091，以及早期生产的普通桑塔纳、捷达、奥迪100、红旗等车型。
c.电控电子点火系统。目前，电控电子点火系统广泛应用于电控发动机上。
④按照高压电的配电方式分类
a.机械配电式点火系统（有分电器点火系统）。
b.计算机配电式点火系统（无分电器点火系统）。
在以上各种点火装置中，相对于电容储能式点火系统而言，电感储能式点火系统应用广泛；而在电感储能式点火系统中，以电磁感应式和霍尔效应式点火系统的应用最为广泛；对于高压电的配电方式而言，有分电器点火系统在中低档车型中应用较多，无分电器点火系统在中高档车型中应用较多。
总体来说，采用电子控制无分电器点火系统是汽车点火技术的发展趋势。
（2）交流发电机
1）汽车发电机简介
汽车用发电机有直流发电机（DC generator）和交流发电机（AC generator）两大类。目前，大多采用交流发电机。
交流发电机主要由三相同步交流发电机和二极管整流器组成，一般称为硅整流交流发电机，也简称交流发电机。
交流发电机（alternator）与蓄电池协同工作，共同构成汽车电源系统。交流发电机与电压调节器配合工作，其主要任务是对除启动机以外的所有用电设备供电，并向蓄电池充电。
2）汽车用交流发电机的分类
①按总体结构分类
A.普通交流发电机
普通交流发电机称为“硅整流发电机”（使用时需要配装电压调节器的发电机）。普通交流发电机的应用最为普遍，如东风EQ1090型载货汽车用JF132型交流发电机，解放CA1091型载货汽车用JF1522A型交流发电机等。
B.整体式交流发电机
发电机和调节器制成一个整体的发电机。例如，一汽奥迪、上海桑塔纳等轿车用JFZ1813Z型交流发电机。
C.带泵交流发电机
带泵交流发电机是带有真空泵的交流发电机，如JFWBZ27型交流发电机等。带泵交流发电机安的泵是真空泵而不是真空助力泵，真空助力泵是汽车制动系统上的。
D.无刷交流发电机
无刷交流发电机（brush-less alternator）是无电刷、滑环结构的交流发电机。例如，福建仙游电机厂生产的JFW14X型交流发电机和山东龙口中宇电机厂生产的JFWBZ27交流发电机。
E.永磁交流发电机
永磁交流发电机（permanent-magnet alternator）是转子磁极采用永磁材料的交流发电机。
②按整流器结构分类
a.6管交流发电机，如JF1522（东风汽车用）。
d.11管交流发电机，如JFZ1913Z（奥迪、桑塔纳汽车用）。
③按磁场绕组搭铁形式分类
a.内搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）直接搭铁（和壳体相联）。
b.外搭铁型交流发电机 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。
（3）蓄电池
汽车电源系统用于向汽车用电设备提供低压直流电能，以保证汽车在行驶中和停车时的用电需要。
蓄电池和发电机共同构成汽车电源系统。此外，汽车电源系统还包括电压调节器（用于动态调节交流发电机的输出电压）、电流表或其他充电状态指示装置（电压表或充电指示灯）、钥匙开关等。连接关系如图5.41所示。
蓄电池是一种可逆的直流电源，有放电和充电两种工作状态。在放电状态下，蓄电池可将化学能转变为电能；在充电状态下，蓄电池可将电能转变为化学能。
图5.41 交流发电机、调节器、蓄电池的连接电路图
在汽车上，蓄电池和发电机并联连接，两者协同工作，共同为汽车电气设备供电。
在发电机正常工作时，全车用电设备均由发电机供电，与此同时，蓄电池将发电机多余的电能转变为化学能储存起来（即蓄电池处于充电状态），如图5.42所示。
图5.42 蓄电池与汽车电气设备并联电路
蓄电池的具体作用如下：
①发动机启动时，蓄电池向启动机和点火系统以及燃油喷射系统供电。
②发动机低速运转、发电机电压较低时，蓄电池向用电设备和交流发电机磁场绕组供电。③发电机出现故障不发电时，蓄电池向用电设备供电。
④发电机过载时，蓄电池协助发电机向用电设备供电。
⑤发动机熄火停机时，蓄电池向电子时钟、汽车电子控制单元（ECU/ECM，也称计算机、微机、电脑）、音响设备以及汽车防盗系统供电。
此外，蓄电池还有一些辅助功能。因为蓄电池相当于一只大容量的电容器，所以不仅能够保持汽车电气系统的电压稳定，而且还能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件不被损坏。
（4）汽车仪表系统
汽车仪表是汽车与驾驶员进行信息交流的界面，为驾驶员提供必要的汽车运行信息，同时也是维修人员发现和排除故障的重要工具。(www.daowen.com)
汽车仪表应结构简单，耐振动，抗冲击性好，工作可靠。在电源电压允许的变化范围内，仪表示值应准确，且不随环境温度的变化而变化。
仪表板（Instrument Panel）总成一般由面罩、表框、表芯、表座、底板、印制线路板、插接器、报警灯及指示灯等部件组成。有些仪表还带有仪表稳压器及报警蜂鸣器。
组合式仪表板可方便地进行分解，单独更换。照明、报警或指示用灯泡损坏则从仪表板外面就可将灯泡更换。
一般汽车仪表有电压表、电流表、机油压力表、水温表、燃油表、发动机转速表和车速里程表等。
1）电压表
电压表用来指示电源系统的工作情况。它不仅能指示发电机和电压调节器的工作状况，同时还能指示蓄电池的技术状况，比电流表和充电指示灯更直观和实用。
发动机启动时，电压表指示值在9～10V为正常。如果电压表示值在启动时过低，说明蓄电池亏电或有故障。若启动前后，电压表示值基本不变，则表明发电机不发电。
若汽车正常行驶时，电压表示值不在13.5～14.5V，说明电压调节器有故障。常见的电压表有电磁式和电热式两种，受点火开关控制。
①电磁式电压表（见图5.43）
图5.43 北京切诺基汽车上装用的电磁式电压表
1—交叉电磁线圈；2—转子；3—指针；4—刻度板；5—稳压管；
6—接线柱；7—永久磁铁；8—限流电阻
②电热式电压表（见图5.44）
图5.44 电热式电压表
1—指针；2—电热丝；3—双金属片；4—刻度板；5—接线柱；6—支架
2）水温表
水温表的作用是指示发动机冷却水的温度。正常情况下，水温表指示值应为85～95℃。水温表与装在发动机水套上的水温传感器（水温感应塞）配合工作。常用的水温表有电热式和电磁式两类。电磁式水温表又分双线圈式和三线圈式两种。
①电热式水温表（见图5.45）
图5.45 电热式水温表配电热式传感器
电热式水温表除刻度板示值与电热式油压表不同外，其他结构都是相同的。
②电磁式水温表
A.双线圈式水温表
双线圈式水温表的指示表部分除刻度板外，与电磁式油压表相同。双线圈式水温表也采用负温度系数热敏电阻式水温传感器。当发动机冷却水温度发生变化时，热敏电阻传感器直接控制左、右线圈中的电流大小，使两个铁芯作用于衔铁上的电磁力发生变化，从而带动指针偏转，指示相应的温度值，如图5.46所示。
图5.46 双线圈式水温表（切诺基）
B.三线圈式水温表
三线圈水温表与负温度系数热敏电阻式水温传感器配套。
③燃油表
燃油表用来指示汽车油箱中的存油量。它与装在油箱内的燃油传感器配套工作。传感器一般为可变电阻式。
A.电磁式燃油表
a.双线圈燃油表（见图5.47）
图5.47 双线圈燃油表
b.三线圈燃油表
B.电热式燃油表（见图5.48）
图5.48 电热式燃油表
（5）空调系统
1）空调系统概述
空调是空气调节的简称，其含义是指在封闭的空间内，对温度、湿度及空气的清洁度进行调节控制。
空调是汽车现代化的标志之一。现代汽车空调的基本功能是在任何气候和行驶条件下，能改善驾驶员的工作条件和提高乘员的舒适性。由于汽车空调的调节对象是车内的人，故偏重于人的舒适性的要求。
衡量汽车空调质量的指标主要有4个，即温度、湿度、空气流速及空气清洁度。
2）汽车空调系统的控制方法
①手动控制
手动控制空调系统的鼓风机转速、出风温度及送风方式等功能均由驾驶员操纵和调节，车内通风温度由仪表板上的空气控制杆、温度控制杆、进气杆和风扇开关等操纵通风管道上的各种风门实现。
②电控自动控制
电控自动控制空调系统利用传感器随时检测车内温度和车外温度的变化，并将检测到的信号送给空调ECU。
空调ECU按预先编制的程序对信号进行处理，并通过执行元件及时对鼓风机转速、出风温度、送风方式及压缩机工作状态等进行调节，从而使车内温度、空气湿度及流动状况始终保持在驾驶员设定的水平。
3）汽车空调系统的组成
现代汽车全功能空调系统由制冷系统、供暖系统、通风系统、空气净化装置及控制系统等组成。
①通风系统
通风系统用于将车外的新鲜空气引进车内，达到通风、换气的目的。
②采暖系统
采暖系统用于对车内空气或车外进入车内的新鲜空气进行加热、除湿，使车内达到温暖舒适。
③制冷系统
制冷系统用于对车内空气或车外进入车内的新鲜空气进行降温、除湿，使车内凉爽、舒适。
④空气净化装置
空气净化装置用于去除车内空气中的尘埃、异味，使车内空气变得清洁，目前只用于高级轿车上。
⑤控制系统
控制系统将制冷、采暖、通风、空气净化有机地组合，形成冷暖适宜的气流，并能对车内环境进行全季节、全方位、多功能的最佳控制和调节。
将上述装置全部或部分组合在一起，按照一定的布置形式安装在汽车上，便组成了汽车空调系统。
4）汽车空调系统的分类
①按空调的功能分类
A.单一功能型空调
单一功能型空调的制冷系统、采暖系统、通风系统各自安装，单独操作，互不干涉，多用于大型客车、载货汽车和加装冷风装置的轿车上。
B.冷暖一体型空调
冷暖一体型空调的制冷、采暖和通风共用一台风机及一个风道，冷风、暖风和通风在同一控制板上进行控制。
②按驱动方式分类
A.独立式空调
用一台专用空调发动机来驱动制冷压缩机，制冷量大，工作稳定，但成本高，体积及质量大，为此多用于大、中型客车。
B.非独立式空调
由汽车发动机直接驱动制冷压缩机，制冷性能受汽车发动机工作状况的影响，工作稳定性较差，低速时制冷量不足，高速时制冷量过量，影响汽车发动机的动力性，为此多用于小型客车和轿车上。
（6）汽车自诊断系统
自诊断系统的功能包括3个方面：一是监测控制系统工作情况，一旦发现某只传感器或执行器参数异常，就立即发出报警信号；二是将故障内容编成代码（称为故障代码）存储在随机存储器RAM中，以便维修时调用；三是启用相应的备用功能，使控制系统处于应急状态运行。
1）发出报警信号
在发动机运转过程中，当某只传感器或执行器发生故障时，电控单元ECU将立即接通仪表盘上的故障指示灯电路，使指示灯点亮，提醒驾驶员控制系统出现故障，应立即检修或送修理厂检修，以免故障范围扩大。
2）存储故障代码
当自诊断系统发现某只传感器或执行器发生故障时，电控单元ECU会将监测到的故障内容以故障代码的形式存储在随机存储器RAM中。只要存储器电源不被切断，故障代码就会一直保存在RAM存储器中。
即使是汽车在运行中偶尔出现一次故障，自诊断电路也会及时检测到并记录下来。在控制系统的电路上，设有一个专用诊断插座，在诊断排除故障或需要了解控制系统的运行参数时，使用汽车制造商提供的专用检测仪或通过特定操作方法，就可通过故障诊断插座将存储器中的故障代码和有关参数读出，为查找故障部位、了解系统运行情况和改进控制系统设计提供依据。
3）启用备用功能
备用功能又称失效保护功能。当自诊断系统发现某个传感器或执行器发生故障时，电控单元ECU将以预先设定的参数取代故障传感器或执行器工作，控制发动机进入故障应急状态运行，使汽车维持基本的行驶能力，以便将汽车行驶到修理厂修理，这种功能称为控制系统的备用功能或失效保护功能，也有人形象地将其称为“跛行回家”功能。
在备用功能工作状态下，发动机的性能将受到不同程度的影响，某些车型的自诊断系统还将自动切断空调、音响等辅助电器系统电路，以便减小发动机的工作负荷。
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