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極與車身的金屬部分相連接的導線稱為搭鐵線，搭鐵線就是一種電流的回流線，電源從電瓶正極出來，經(jīng)過各種開關(guān)、電器執(zhí)行機構(gòu)、再經(jīng)過一根回流線回到電瓶負極，形成一個回路，因此，搭鐵在汽車電路中的作用越來越重要。文章主要介紹汽車搭鐵類型及搭鐵點設計方式，并對串聯(lián)和并聯(lián)兩種搭鐵方式進行詳細對比，列舉常見故障的特征，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極。從負載引出的回路都要通過導線直接連接到蓄電池的負極樁頭上。如果采取分開接線方式，蓄電池上的導線就會有上百條之多，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電器盒分配，與各用電設備連接，蓄電池負極線直接搭在車體或金屬支架上，用電設備的負極線也就近搭在車架金屬件上，然后利用車體、發(fā)動機和汽車底盤（梁架）的金屬體作公共通道，最終連通，電流路徑是：電源正極“＋”→開關(guān)→用電器→搭鐵→電源負極“－”。這種負極線與車體相連接的方式稱為搭鐵，也稱為接地或接鐵。采用負極搭鐵具有對電子器件干擾少，對車架及車身電化學腐蝕小，連接牢固等優(yōu)點，現(xiàn)在絕大多數(shù)汽車是負極搭鐵[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、電喇叭等電器設備。

2）信號搭鐵，指汽車上各種控制器、傳感器、無線設備、儀表等的搭鐵。

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

2.2 搭鐵方式

搭鐵的方式主要有：

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

圖1 單點搭鐵

2）多點搭鐵 指汽車上電子設備的各個搭鐵點直接接到就近的車體上或直接接到電瓶負極，如圖。

圖2 多點搭鐵

2.3 搭鐵方式比較及注意事項

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

圖3 串聯(lián)單點搭鐵的等效電路

設電器件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點的電位分別為UA、UB、UC，則：

由上可見，多級電路單點搭鐵的不同搭鐵點處的電位存在壓差，有可能相差很多且相互影響很大。在設計線路時，要把低電平電路的電器設備布置到最靠近G點的位置。此時，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備布置到高電平的位置，則會使低電平電路電器件相對于基準電位有大的電位差，接地線也最長，容易受到干擾。

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

圖4 并聯(lián)單點搭鐵的等效電路

各電器件搭鐵點的電位分別為：

由上可見，各電路的地點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備間的公共地阻抗干擾。但是搭鐵線多且長，會導致線束體積、重量增加[3]-[4]。

3）汽車電路搭鐵點設計注意事項：

①發(fā)動機ECU、ABS等動力底盤裝置對整車性能及安全影響較大，而且容易受其他用電設備干擾，所以這些電器件搭鐵點一定要單設，即采用多點搭鐵方式；

②弱信號的傳感器的搭鐵線應單獨搭鐵，且搭鐵點最好設在距離傳感器較近的位置，以保證信號不失真；

③無線電系統(tǒng)為避免干擾，應單獨搭鐵；

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

⑤對于關(guān)鍵安全的電器設備，如安全氣囊，搭鐵線不僅要單設，而且要采用復式搭鐵，以免一處搭鐵失效，系統(tǒng)可以通過另一搭鐵點搭鐵，確保系統(tǒng)安全工作；

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

⑦信號搭鐵和電源搭鐵不能在一起，必須分開搭鐵，以免信號間的相互干擾；

⑧為避免負載功率消耗，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的金屬上，此外接地位置的選擇應便于維修，遠離燃油管路、高濕區(qū)域等。

3 搭鐵不良的主要特征

電路搭鐵不良的實質(zhì)，是相當于在電路中串聯(lián)一個電阻，產(chǎn)生或大或小的電壓降，造成用電器的輸入電壓降低，嚴重時形成斷路，從而導致用電設備故障。 許多看起來似乎毫無關(guān)聯(lián)的故障現(xiàn)象，其實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，常見的具有以下幾個特征：

1）啟動困難：在汽車啟動系統(tǒng)電路中，若蓄電池負極搭鐵不良，在搭鐵外形成很大的接觸電阻，導致啟動電流減小，啟動機運轉(zhuǎn)無力，不能產(chǎn)生足夠的電磁轉(zhuǎn)矩帶動發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)，嚴重時導致電路不通而使啟動機不能運轉(zhuǎn)。常見的現(xiàn)象有，起動時會發(fā)出噠噠的響聲，這就是由于起動機轉(zhuǎn)動無力造成。

2）儀表指示反常：在電控發(fā)動機控制系統(tǒng)電路中，水溫表傳感器的搭鐵線接在發(fā)動機上，水溫表反映的數(shù)據(jù)實際上是水溫表傳感器與蓄電池負極之間的電阻值，如果發(fā)動機本身搭鐵不良就會造成水溫傳感器的電勢堆積，感應出來的電阻值比較高，水溫表指示值就會出現(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）故障時有時無：汽車在行駛過程中，若出現(xiàn)各儀表指針擺動幅度加大，燈泡工作時亮時不亮，發(fā)電機、起動機、空調(diào)等用電設備工作斷斷續(xù)續(xù)，故障時有時無，絕大多數(shù)都是搭鐵不良而出現(xiàn)間歇性斷路，無法形成正常的回路造成。

4）產(chǎn)生異?；鸹ǎ河械霓I車在松開離合器踏板時有電火花產(chǎn)生，而且燃油表指針來回擺動。這種現(xiàn)象說明發(fā)動機搭鐵不良，造成車上儀表電路出現(xiàn)間歇性斷路，無法形成正常的回路，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）加速時車輛前后竄動：汽車電動燃油泵出現(xiàn)搭鐵線接觸不良時，若處在加速狀態(tài)時，發(fā)動機振動加大，燃油泵搭鐵線與機體的連接處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，導致燃油泵的端電壓降低，進而使燃油壓力下降。于是燃油泵出現(xiàn)工作異常，最終導致車輛加速時前后竄動。

6）故障出現(xiàn)在劇烈碰撞之后：汽車經(jīng)過劇烈碰撞以后，往往引起車架變形，或者連接器松動。另一方面，許多轎車的蓄電池安裝在發(fā)動機旁或者座椅下面，與電控單元、電器插頭靠得很近，一旦蓄電池的電解液溢出，很容易對周邊電器設備及搭鐵點造成腐蝕，導致接地處壓降過大，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量方法加以診斷：

1）目測法：啟動機運轉(zhuǎn)以后，用手摸一下蓄電池的搭鐵線判斷溫度是否過高，若觀察到搭鐵處若有燒紅的現(xiàn)象，說明蓄電池的搭鐵線接觸不良。

2）試燈檢查：在使用萬用表檢測電路尤其是電源線和搭鐵線之后，最好用有負荷的試燈加以驗正，查看小燈的亮度，這樣可以避免“有電壓無電流”的電氣陷阱。

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

以上三種測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試方法：

測電壓降法：在電路處于通電狀態(tài)下，采用接觸電阻儀測量搭鐵點的電阻值，換算得知其電壓降，其值應越低，說明搭鐵性能越好。以下為用接觸電阻測試儀測試的某車型搭鐵的實例：

（1）試驗設備：電阻測試儀,型號：WB5058A。

圖5

電阻測試儀是在被測電器的外露可導電部分和接地端子之間加上一定的電流，一般在10A~25A之間，通過測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，這里面包含設定的電流值、時間以及所測兩端的電阻值；

b為電阻測試儀電源開關(guān)；

c電阻測試儀的復位開關(guān)；

d為電阻測試儀的測試開關(guān)；

e為電阻測試儀的設置鍵；

f為電阻測試儀的電流等參數(shù)調(diào)整鍵；

g為電阻測試儀的設置退出鍵；

h為電阻測試儀的測試線接口。

（2）試驗方法

1）試驗準備

試驗設備的準備、整車電氣系統(tǒng)裝配完好、所有線束搭鐵點按標準擰緊力矩裝配完好。

2）試驗步驟

①按試驗設備使用說明書中規(guī)定將試驗設備按下圖接線。

圖6

將導線1、2、3、4四點連接在電阻測試儀上。

②將電阻測試儀接上220V外接交流電源，打開電阻測試儀電源開關(guān) b，通過 c、d、e鍵，對電阻測試儀電流、測試時間等進行設置，將電流值調(diào)整至20A，測試時間設置為5S。

③測試搭鐵線端子與拆下的蓄電池負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極線樁頭上；Ⅱ?qū)?和2夾在所需要測試的搭鐵線端子上；Ⅲ打開測試開關(guān)h，5S后，顯示屏i處會顯示出兩點之間的接觸電阻值；

表1

Ⅳ將1和2重新夾緊所要測試的搭鐵線端子，重復步驟Ⅲ的操作；

Ⅴ每個測試點需多次測量，記錄表格，取其平均值。下圖為某車型測試數(shù)據(jù)。

通過測量接地處的電阻值，對照不同負載規(guī)定的壓降范圍，來判斷，該處搭鐵是否合理。

5 結(jié)束語

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

[1] 于明進.汽車電氣設備構(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.整車線束設計及搭鐵策略分析[J].設計研究,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-）電器設計工程師，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。