汽車電路搭鐵與故障診斷

杜家勝，吳成東，李創(chuàng)舉

（江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

使用維修

汽車電路搭鐵與故障診斷

杜家勝，吳成東，李創(chuàng)舉

（江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

現(xiàn)代汽車采用蓄電池負(fù)極與車身的金屬部分相連接的導(dǎo)線稱為搭鐵線，搭鐵線就是一種電流的回流線，電源從電瓶正極出來(lái)，經(jīng)過(guò)各種開(kāi)關(guān)、電器執(zhí)行機(jī)構(gòu)、再經(jīng)過(guò)一根回流線回到電瓶負(fù)極，形成一個(gè)回路，因此，搭鐵在汽車電路中的作用越來(lái)越重要。文章主要介紹汽車搭鐵類型及搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)方式，并對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)兩種搭鐵方式進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，列舉常見(jiàn)故障的特征，提出了故障分析與診斷技巧。

搭鐵；方式；技巧；不良；診斷

1 搭鐵的含義

汽車用電器使用直流電，采用串聯(lián)、并聯(lián)或者串并混聯(lián)電路，所有電路都有正極和負(fù)極。從負(fù)載引出的回路都要通過(guò)導(dǎo)線直接連接到蓄電池的負(fù)極樁頭上。如果采取分開(kāi)接線方式，蓄電池上的導(dǎo)線就會(huì)有上百條之多，為了節(jié)約電線材料、布線以及安裝，一般汽車電路都采用單線制，即蓄電池正極線通過(guò)電器盒分配，與各用電設(shè)備連接，蓄電池負(fù)極線直接搭在車體或金屬支架上，用電設(shè)備的負(fù)極線也就近搭在車架金屬件上，然后利用車體、發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車底盤(pán)（梁架）的金屬體作公共通道，最終連通，電流路徑是：電源正極“＋”→開(kāi)關(guān)→用電器→搭鐵→電源負(fù)極“－”。這種負(fù)極線與車體相連接的方式稱為搭鐵，也稱為接地或接鐵。采用負(fù)極搭鐵具有對(duì)電子器件干擾少，對(duì)車架及車身電化學(xué)腐蝕小，連接牢固等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在絕大多數(shù)汽車是負(fù)極搭鐵[1]-[2]。

2 搭鐵類型及方式

2.1 搭鐵的類型

1）功率搭鐵，主要是為汽車上各種電器設(shè)備提供回路，使其能正常工作，如各種照明燈具、空調(diào)、雨刮電機(jī)、電喇叭等電器設(shè)備。

2）信號(hào)搭鐵，指汽車上各種控制器、傳感器、無(wú)線設(shè)備、儀表等的搭鐵。

3）防靜電搭鐵，指容易產(chǎn)生靜電的部件，如油箱加油口等設(shè)備的搭鐵。靜電對(duì)汽車和駕乘人員有一定危害，而且對(duì)較精密的電器無(wú)線設(shè)備影響較大。

2.2 搭鐵方式

搭鐵的方式主要有：

1）單點(diǎn)搭鐵 指整個(gè)電路系統(tǒng)中，只有一個(gè)搭鐵點(diǎn)，其他需要搭鐵的電器設(shè)備通過(guò)公共地線串聯(lián)到該點(diǎn)，稱為串聯(lián)單點(diǎn)搭鐵；或由各電器設(shè)備分別引出獨(dú)立搭鐵點(diǎn)直接接于該點(diǎn)，稱為并聯(lián)單點(diǎn)搭鐵。如圖1所示。

圖1 單點(diǎn)搭鐵

2）多點(diǎn)搭鐵 指汽車上電子設(shè)備的各個(gè)搭鐵點(diǎn)直接接到就近的車體上或直接接到電瓶負(fù)極，如圖。

圖2 多點(diǎn)搭鐵

2.3 搭鐵方式比較及注意事項(xiàng)

1）串聯(lián)單點(diǎn)搭鐵方式。串聯(lián)單點(diǎn)搭鐵電路的等效電路，如圖3所示。

圖3 串聯(lián)單點(diǎn)搭鐵的等效電路

設(shè)電器件1、電器件2、電器件3到搭鐵線的電流分別為

I1、I2、I3，各段搭鐵線上的電阻分別為R1、R2、R3，公用搭鐵線上A、B、C點(diǎn)的電位分別為UA、UB、UC，則：

由上可見(jiàn)，多級(jí)電路單點(diǎn)搭鐵的不同搭鐵點(diǎn)處的電位存在壓差，有可能相差很多且相互影響很大。在設(shè)計(jì)線路時(shí)，要把低電平電路的電器設(shè)備布置到最靠近G點(diǎn)的位置。此時(shí)，該電器件搭鐵線最短，使其受干擾的可能性最低，反之，若把低電平電路的電器設(shè)備布置到高電平的位置，則會(huì)使低電平電路電器件相對(duì)于基準(zhǔn)電位有大的電位差，接地線也最長(zhǎng)，容易受到干擾。

2）并聯(lián)單點(diǎn)搭鐵。并聯(lián)單點(diǎn)搭鐵的等效電路，如圖 4所示。

圖4 并聯(lián)單點(diǎn)搭鐵的等效電路

各電器件搭鐵點(diǎn)的電位分別為：

由上可見(jiàn)，各電路的地點(diǎn)電位只與本電路的地電流I及地阻抗R有關(guān)，不受其他電路的影響，可有效地避免各電器設(shè)備間的公共地阻抗干擾。但是搭鐵線多且長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致線束體積、重量增加[3]-[4]。

3）汽車電路搭鐵點(diǎn)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

①發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、ABS等動(dòng)力底盤(pán)裝置對(duì)整車性能及安全影響較大，而且容易受其他用電設(shè)備干擾，所以這些電器件搭鐵點(diǎn)一定要單設(shè)，即采用多點(diǎn)搭鐵方式；

②弱信號(hào)的傳感器的搭鐵線應(yīng)單獨(dú)搭鐵，且搭鐵點(diǎn)最好設(shè)在距離傳感器較近的位置，以保證信號(hào)不失真；

③無(wú)線電系統(tǒng)為避免干擾，應(yīng)單獨(dú)搭鐵；

④蓄電池搭鐵線、發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵線等因電線截面積較大，通過(guò)的電流也較大，因此，需要控制好長(zhǎng)度和走向，減小電壓降，增加安全性；

⑤對(duì)于關(guān)鍵安全的電器設(shè)備，如安全氣囊，搭鐵線不僅要單設(shè)，而且要采用復(fù)式搭鐵，以免一處搭鐵失效，系統(tǒng)可以通過(guò)另一搭鐵點(diǎn)搭鐵，確保系統(tǒng)安全工作；

⑥一般電器設(shè)備了根據(jù)具體布置情況相互組合公用搭鐵點(diǎn)，采用單點(diǎn)和多點(diǎn)組合方式搭鐵，避免搭鐵線過(guò)長(zhǎng)，造成不必要的電壓降；

⑦信號(hào)搭鐵和電源搭鐵不能在一起，必須分開(kāi)搭鐵，以免信號(hào)間的相互干擾；

⑧為避免負(fù)載功率消耗，接地位置一般采用就近原則，優(yōu)先選擇車體主干上，避免搭鐵在安裝的支架及移動(dòng)的金屬上，此外接地位置的選擇應(yīng)便于維修，遠(yuǎn)離燃油管路、高濕區(qū)域等。

3 搭鐵不良的主要特征

電路搭鐵不良的實(shí)質(zhì)，是相當(dāng)于在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，產(chǎn)生或大或小的電壓降，造成用電器的輸入電壓降低，嚴(yán)重時(shí)形成斷路，從而導(dǎo)致用電設(shè)備故障。 許多看起來(lái)似乎毫無(wú)關(guān)聯(lián)的故障現(xiàn)象，其實(shí)就是由于搭鐵不良引起的。

由各種原因引起的汽車電路搭鐵故障，常見(jiàn)的具有以下幾個(gè)特征：

1）啟動(dòng)困難：在汽車啟動(dòng)系統(tǒng)電路中，若蓄電池負(fù)極搭鐵不良，在搭鐵外形成很大的接觸電阻，導(dǎo)致啟動(dòng)電流減小，啟動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力，不能產(chǎn)生足夠的電磁轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電路不通而使啟動(dòng)機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)。常見(jiàn)的現(xiàn)象有，起動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出噠噠的響聲，這就是由于起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力造成。

2）儀表指示反常：在電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電路中，水溫表傳感器的搭鐵線接在發(fā)動(dòng)機(jī)上，水溫表反映的數(shù)據(jù)實(shí)際上是水溫表傳感器與蓄電池負(fù)極之間的電阻值，如果發(fā)動(dòng)機(jī)本身搭鐵不良就會(huì)造成水溫傳感器的電勢(shì)堆積，感應(yīng)出來(lái)的電阻值比較高，水溫表指示值就會(huì)出現(xiàn)反常；其它儀表電路原理也是一樣，如：儀表上的燃油液位指示燈。

3）故障時(shí)有時(shí)無(wú)：汽車在行駛過(guò)程中，若出現(xiàn)各儀表指針擺動(dòng)幅度加大，燈泡工作時(shí)亮?xí)r不亮，發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)、空調(diào)等用電設(shè)備工作斷斷續(xù)續(xù)，故障時(shí)有時(shí)無(wú)，絕大多數(shù)都是搭鐵不良而出現(xiàn)間歇性斷路，無(wú)法形成正常的回路造成。

4）產(chǎn)生異常火花：有的轎車在松開(kāi)離合器踏板時(shí)有電火花產(chǎn)生，而且燃油表指針來(lái)回?cái)[動(dòng)。這種現(xiàn)象說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵不良，造成車上儀表電路出現(xiàn)間歇性斷路，無(wú)法形成正常的回路，電流便由離合器拉索流到離合器踏板處，從而在該處形成電火花。

5）加速時(shí)車輛前后竄動(dòng)：汽車電動(dòng)燃油泵出現(xiàn)搭鐵線接觸不良時(shí)，若處在加速狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)加大，燃油泵搭鐵線與機(jī)體的連接處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，導(dǎo)致燃油泵的端電壓降低，進(jìn)而使燃油壓力下降。于是燃油泵出現(xiàn)工作異常，最終導(dǎo)致車輛加速時(shí)前后竄動(dòng)。

6）故障出現(xiàn)在劇烈碰撞之后：汽車經(jīng)過(guò)劇烈碰撞以后，往往引起車架變形，或者連接器松動(dòng)。另一方面，許多轎車的蓄電池安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)旁或者座椅下面，與電控單元、電器插頭靠得很近，一旦蓄電池的電解液溢出，很容易對(duì)周邊電器設(shè)備及搭鐵點(diǎn)造成腐蝕，導(dǎo)致接地處壓降過(guò)大，致使用電器工作異常。

4 搭鐵不良診斷方法

搭鐵不良通常由以下幾種測(cè)量方法加以診斷：

1）目測(cè)法：?jiǎn)?dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以后，用手摸一下蓄電池的搭鐵線判斷溫度是否過(guò)高，若觀察到搭鐵處若有燒紅的現(xiàn)象，說(shuō)明蓄電池的搭鐵線接觸不良。

2）試燈檢查：在使用萬(wàn)用表檢測(cè)電路尤其是電源線和搭鐵線之后，最好用有負(fù)荷的試燈加以驗(yàn)正，查看小燈的亮度，這樣可以避免“有電壓無(wú)電流”的電氣陷阱。

3）模擬振動(dòng)法檢查：對(duì)于懷疑的部位，可以在垂直方向和水平方向輕輕擺動(dòng)搭鐵線，模擬汽車行駛時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)觀察相關(guān)部件的反應(yīng)，檢查搭鐵線是否有虛焊、松動(dòng)、接觸不良或者導(dǎo)線斷裂等現(xiàn)象。

以上三種測(cè)量方法只能定性判斷，缺乏數(shù)據(jù)支撐，下面介紹一種高精度測(cè)試方法：

測(cè)電壓降法：在電路處于通電狀態(tài)下，采用接觸電阻儀測(cè)量搭鐵點(diǎn)的電阻值，換算得知其電壓降，其值應(yīng)越低，說(shuō)明搭鐵性能越好。以下為用接觸電阻測(cè)試儀測(cè)試的某車型搭鐵的實(shí)例：

（1）試驗(yàn)設(shè)備：電阻測(cè)試儀,型號(hào)：WB5058A。

圖5

電阻測(cè)試儀是在被測(cè)電器的外露可導(dǎo)電部分和接地端子之間加上一定的電流，一般在10A~25A之間，通過(guò)測(cè)量這兩端的之間的電壓，算出其電阻值。

如圖所示：

a為顯示屏，這里面包含設(shè)定的電流值、時(shí)間以及所測(cè)兩端的電阻值；

b為電阻測(cè)試儀電源開(kāi)關(guān)；

c電阻測(cè)試儀的復(fù)位開(kāi)關(guān)；

d為電阻測(cè)試儀的測(cè)試開(kāi)關(guān)；

e為電阻測(cè)試儀的設(shè)置鍵；

f為電阻測(cè)試儀的電流等參數(shù)調(diào)整鍵；

g為電阻測(cè)試儀的設(shè)置退出鍵；

h為電阻測(cè)試儀的測(cè)試線接口。

（2）試驗(yàn)方法

1）試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)設(shè)備的準(zhǔn)備、整車電氣系統(tǒng)裝配完好、所有線束搭鐵點(diǎn)按標(biāo)準(zhǔn)擰緊力矩裝配完好。

2）試驗(yàn)步驟

①按試驗(yàn)設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)中規(guī)定將試驗(yàn)設(shè)備按下圖接線。

圖6

將導(dǎo)線1、2、3、4四點(diǎn)連接在電阻測(cè)試儀上。

②將電阻測(cè)試儀接上220V外接交流電源，打開(kāi)電阻測(cè)試儀電源開(kāi)關(guān) b，通過(guò) c、d、e鍵，對(duì)電阻測(cè)試儀電流、測(cè)試時(shí)間等進(jìn)行設(shè)置，將電流值調(diào)整至20A，測(cè)試時(shí)間設(shè)置為5S。

③測(cè)試搭鐵線端子與拆下的蓄電池負(fù)極線樁頭的之間接觸電阻；

Ⅰ將3和4夾在拆下的蓄電池負(fù)極線樁頭上；Ⅱ?qū)?和2夾在所需要測(cè)試的搭鐵線端子上；Ⅲ打開(kāi)測(cè)試開(kāi)關(guān)h，5S后，顯示屏i處會(huì)顯示出兩點(diǎn)之間的接觸電阻值；

表1

Ⅳ將1和2重新夾緊所要測(cè)試的搭鐵線端子，重復(fù)步驟Ⅲ的操作；

Ⅴ每個(gè)測(cè)試點(diǎn)需多次測(cè)量，記錄表格，取其平均值。下圖為某車型測(cè)試數(shù)據(jù)。

通過(guò)測(cè)量接地處的電阻值，對(duì)照不同負(fù)載規(guī)定的壓降范圍，來(lái)判斷，該處搭鐵是否合理。

5 結(jié)束語(yǔ)

搭鐵線設(shè)計(jì)是汽車線束設(shè)計(jì)中很重要的部分，汽車搭鐵線在汽車電路中起著重要作用，一是保證各電器設(shè)備形成良好的電氣回路，使其能夠正常工作；二是保證信號(hào)完整不失真的傳遞；因此，汽車電路中各電器設(shè)備搭鐵點(diǎn)的設(shè)計(jì)，要根據(jù)用電設(shè)備的類型、功能進(jìn)行合理的布置、設(shè)計(jì)，以保證汽車上各電器設(shè)備的良好工作狀態(tài)。

[1] 于明進(jìn).汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修[M].高等教育出版社.2002.8.

[2] 蹇小平,麻有良.汽車電器與電子技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[3] 吁苗,帥希士.整車線束設(shè)計(jì)及搭鐵策略分析[J].設(shè)計(jì)研究,2010(1):6-8.

[4] 肖軍.汽車電器線路搭鐵不良的故障及其診斷[J].天津汽車,2007(1):36-37.

[5] 李洪全.汽車搭鐵故障的檢修技巧[J].汽車維修技師,2006(6):39-40.

Automobile Circuit Grounding And Fault Diagnosing

Du Jiasheng,Wu Chengdong, Li Chuangju
( JiangHuai Automobile Co., LTD Technology Center, Anhui Hefei 230601 )

Modern cars use battery negative electrode connected to the metal parts of the car body wiring is referred to as a grounding wire, grounding wire is a kind of electric current flowing line, the power from the battery positive electrode, via all kinds of switch, electric actuators, and then through a return line back to the battery negative electrode, forming a loop,grounding wire is playing a more and more important role in automobile circuit; Mainly introduces car by G grounding type and grounding point is designed approach, and the series and parallel two grounding way detailed comparison, list the common fault, the characteristics of the proposed fault analysis and fault diagnosing.

Iron; The way; Skills; Poor; Diagnosis

U471

A

1671-7988 (2017)21-205-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.21.070

CLC NO.: U471

A

1671-7988 (2017)21-205-04

杜家勝，男，（1985.2-）電器設(shè)計(jì)工程師，碩士，現(xiàn)就職于安徽江淮汽車公司乘用車院電氣系統(tǒng)部。