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1、第六章 仪表与报警系统,第一节 仪表系统 第二节 电子显示与多路传输系统 第三节 报警系统 第四节 仪表与报警系统的故障诊断 练习与思考题,第一节 仪 表 系 统 汽车仪表系统的作用是了解汽车主要部分的工作情况，及时发现和排除出现的故障。汽车上装有各种测量仪表，如机油压力表、冷却液温度表、燃油表、车速里程表及转速表、电流表、电压表等。对仪表的要求除结构简单、工作可靠、耐振、抗冲击性好外，仪表的示数还必须准确，在电源电压波动时所引起的变化应尽可能小，且不随周围温度的变化而改变。,现代汽车广泛采用组合式仪表。组合式仪表将车速里程表、冷却液温度表、燃油量表、机油压力表、发动机转速表等不同的仪表表芯、
2、指示灯和警告灯等安装在同一外壳内组合而成，具有结构紧凑、体积小、便于安装和组合接线等特点，容易实现仪表的多功能要求。 汽车仪表按其工作原理分为机电模拟式仪表和电子式仪表。机电模拟式仪表在汽车上的应用最为广泛，但随着汽车电子技术的不断发展，近年来电子式仪表在汽车上特别是高档轿车上的应用越来越多。,一、机电模拟式仪表 图6.1所示为桑塔纳2000型轿车用组合仪表，仪表板上有冷却液温度表、燃油表、车速里程表、发动机转速表、数字时钟以及发动机冷却液温度过高、机油压力不足、燃油量不足、制动液面过低等报警灯和转向、远光、充电等指示灯。全部仪表、指示灯和报警灯都装在仪表板座框内。塑料盒表面有一块向内凹的透明
3、有机玻璃。塑料盒背面有一张能覆盖全部背面的聚乙烯塑料薄膜，薄膜层之间嵌有一张印刷电路板。,图6.1 桑塔纳2000型轿车用组合仪表,1. 机油压力表 机油压力表用来指示发动机机油压力的大小，以便了解发动机润滑系工作是否正常。它由装在发动机主油道上的机油压力传感器和仪表板上的机油压力指示表组成。常用的机油压力表有双金属片式、电磁式和动磁式三种。其中以双金属片式机油压力表的应用最为广泛。 双金属片式机油压力表的结构见图6.2。机油压力表传感器内部装有弹性膜片2，膜片下的油腔1与发动机主油道相通，机油压力可直接作用在膜片上。膜片的上面顶着弓形弹簧片3，弹簧片的一端与外壳固定搭铁，另一端的触点与双金属
4、片4端部的触点接触。双金属片上绕有电热线圈，校正电阻8与双金属片4上的线圈并联。,1油腔；2膜片；3、15弹簧片；4传感器双金属片； 5调节齿轮；6接触片；7传感器接线柱；8校正电阻； 9、14指示表接线柱；10、13调节齿扇；11指示表双金属片；12指针 图6.2 双金属片式机油压力表,机油压力指示表内装有特殊形状的双金属片11，它的直臂末端固定在调节齿扇10上，另一钩形悬臂端部与指针12相连，其上也绕有电热线圈，线圈的两头构成指示表的两个接线柱。,当电源开关接通时，电流由蓄电池正极电源开关接线柱14指示表双金属片11的电热线圈接线柱9接触片6分两路(一路流经传感器双金属片4的电热线圈；另一
5、路流经校正电阻8双金属片4)双金属片4的触点弹簧片3搭铁蓄电池负极构成回路。由于电流流过双金属片4和11上的电热线圈，使双金属片受热变形。双金属片是用两种膨胀系数不同的金属制成的，受热时，膨胀系数大的一面向膨胀系数小的一面弯曲。当电路中有电流通过时，绕在双金属片上的线圈产生热量，造成传感器双金属片受热弯曲，使触点断开，切断电路；而指示表双金属片受热弯曲，使指针偏转，指示机油压力的大小。,当机油压力很低时，膜片2几乎没有变形，这时作用在触点上的压力甚小。当电流流过而温度略有上升时，双金属片4就受热弯曲，使触点分开，切断电路并停止产生热量。一段时间后，双金属片冷却伸直，触点又闭合，电路又被接通。因
6、此触点闭合时间短，而打开时间长，通过指示表电热线圈的平均电流值小，使指示表双金属片11因温度较低而弯曲程度小，指针12偏转角度很小，即指示出较低的油压。,当机油压力升高时，膜片2向上拱曲增大，加在触点上的压力增大，双金属片4需要在较高温度下，即其上电热线圈通过较大电流、较长时间后，才能弯曲，使触点分开，而触点分开后稍加冷却就会很快闭合。因此触点打开时间短，而闭合时间长，通过指示表电热线圈的平均电流值大，指针12偏转增大，指示出较高的油压。 为使机油压力的指示值不受外界温度的影响，双金属片4制成“”形，其上绕有电热线圈的一边称为工作臂，另一边称为补偿臂。当外界温度变化时，工作臂的附加变形被补偿臂
7、的相应变形所补偿，使指示表的读数不变。在安装传感器时，必须使传感器壳体上的箭头向上，不应偏出30位置，这样可保证工作臂位于补偿臂之上，使工作臂产生的热气上升时，不致影响补偿臂而造成读数误差。,2. 冷却液温度表 冷却液温度表用来指示发动机内部冷却水的温度，见图6.3。 冷却液温度表由装在气缸盖水套中的温度传感器和装在仪表板上的水温指示表组成。其型式有双金属片式和电磁式两种。由于双金属片式冷却液温度表的结构和原理与双金属片式机油压力表基本相同，因此下面主要介绍电磁式冷却液温度表。,电磁式冷却液温度表的结构原理见图6.4。它主要由热敏电阻传感器和电磁式水温指示表组成。传感器中装有负温度系数热敏电阻
8、，其电阻值会随水温升高而减小。当电源开关接通时，电流由蓄电池正极电源开关电阻R线圈L2分两路(一路流经热敏电阻1；另一路流经线圈L1)搭铁蓄电池负极构成回路。,1热敏电阻；2传感器；3衔铁 图6.4 电磁式冷却液温度表,当水温低时，传感器中热敏电阻的阻值大，流经线圈L1与L2的电流相差不多，但由于L1的匝数多，产生的磁场强，带指针的衔铁3会逆时针偏转，使表针指向低温刻度；当水温增高时，热敏电阻阻值减小，分流作用增强，流经L1的电流减小，磁场力减弱，衔铁向右偏转，使表针指向高温刻度。 检查电磁式温度传感器和水温指示表时，可拆下传感器上的接线，测量传感器输入端与搭铁之间的电阻，若室温下热敏电阻的阻
9、值为100 左右，则表明传感器良好；另用一阻值为80100 的电阻代替传感器直接搭铁，当接通电源时，如果水温指示表的表针指在6070之间，则表明水温指示表良好。,3. 燃油表(油量表) 燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量，见图6.5。 燃油表由装在燃油箱内的传感器和装在仪表板上的燃油指示表组成。机电模拟式燃油指示表有电磁式、动磁式和双金属片式三种，传感器均为可变电阻式。由于电磁式和双金属片式燃指示表的结构和原理与前述仪表基本相同，因此下面主要介绍动磁式燃油表。,动磁式燃油表的结构原理见图6.6。它的两个线圈互相垂直地绕在一个矩形塑料架上，塑料套筒轴承和金属轴穿过交叉线圈，金属轴上装有永久磁铁转
10、子，转子上连有指针。可变电阻式传感器由滑片电阻和浮子组成。 当接通电源开关后，燃油表中的电流回路是：蓄电池正极电源开关左线圈2分两路(一路流经右线圈4；另一路流经接线柱6可变电阻5滑片7)搭铁蓄电池负极。,1永久磁铁转子；2左线圈；3指针；4右线圈； 5可变电阻；6接线柱；7滑片；8浮子 图6.6 动磁式燃油表,当油箱无油时，浮子8下沉，可变电阻5上的滑片7移至最右端，可变电阻5和右线圈4均被短路，永久磁铁转子1在左线圈2的磁力作用下向左偏转，带动指针3指示油位为“0”。随着油量的增加，浮子上升，可变电阻部分接入，使左线圈2中的电流相对减小，右线圈中的电流相对增大，永久磁铁转子在合成磁场作用下
11、转动，使指针向右偏转，指示出与油箱油量相应的标度。 动磁式燃油表的优点是当电源电压波动时，通过左、右两线圈的电流成比例增减，使指示值不受影响；又因为线圈中没有铁芯，所以没有磁滞现象，指示误差小。,4. 车速里程表 车速里程表是用来指示汽车行驶速度和累计行驶里程数的仪表。它由车速表和里程表两部分组成，有的车速里程表上还带有里程小计表和里程小计表复位杆。 常用的磁感应式车速里程表的结构见图6.7。车速里程表的主动轴由与变速器输出轴相啮合的软轴驱动。汽车静止时，在盘形弹簧4的作用下，车速表指针位于刻度盘“0”的位置。汽车行驶时，主动轴带着永久磁铁1旋转，在铝罩2上形成磁涡流，该涡流产生一个磁场，旋转
12、的永久磁铁磁场与铝罩磁场相互作用产生转矩，克服盘形弹簧的弹力，使铝罩2朝永久磁铁1转动方向转过一个角度，与盘形弹簧的弹力相平衡，指针便在刻度盘上指示出相应的车速。车速越高，永久磁铁1旋转越快，铝罩上的磁涡流越强，形成的转矩越大，指针指示的车速也越高。,1永久磁铁；2铝罩；3磁屏；4盘形弹簧； 5刻度盘；6指针；7数字轮 图6.7 磁感应式车速里程表结构原理图,里程表则经蜗轮蜗杆机构减速后用数字轮显示。汽车行驶时，软轴带动主动轴，并经三对蜗轮蜗杆减速后驱动里程表右边第一数字轮(第一数字轮所刻数字为1 km或1/10 km)，而且逐级向左传到其余的数字轮，累计出行驶里程(最大显示里程为999 99
13、9或99 999.9 km)。同时，里程表上的齿轮通过中间齿轮，驱动里程小计表1/10 km位数字轮，并向左逐级传到其余的数字轮，显示出小计里程(最大显示里程为999.9 km)。里程表和里程小计表的任何一个数字轮转动一圈就使其左边的数字轮转动1/10圈，形成110的传动比，这样就可以显示出行驶里程。当需要清除小计里程时，按一下里程小计表复位杆，即可使里程小计表的指示回零。,5. 发动机转速表 发动机转速表用来指示发动机的运转速度，常用的有机械式和电子式两种。由于电子式转速表具有结构简单、指示准确、安装方便等优点，因此被广泛应用。 图6.8是汽油机用的电容放电式转速表电路原理图，其转速信号来自
14、于点火系初级电路的脉冲信号。当断电器触点K闭合时，三极管VT的基极搭铁而处于截止状态，电源经R3、C3、VD2，向电容C3充电；当触点K断开时，三极管VT由截止转为导通，此时电容C3经三极管VT、转速表n和二极管VD1构成放电回路，驱动转速表。发动机工作时，断电器触点的开闭频率与发动机的转速成正比，电容C3不断进行充放电，通过转速表n的放电电流平均值也与发动机的转速成正比。电路中的稳压管VZ3使电容C3有一个稳定的充电电压，以提高转速表的测量精度。,图6.8 电容放电式转速表,6. 电流表 电流表串接在蓄电池充电电路中，主要用来指示蓄电池充、放电的电流值，同时还可通过它检视电源系统的工作是否正
15、常。电流表通常为双向工作方式，表盘中间的示值为“0”，两侧分别标有“”、“”标记，其最大读数为20或30。当发电机向蓄电池充电时，示值为“”；蓄电池向用电设备放电时，示值为“”。汽车上使用的电流表分为电磁式和动磁式两种，其工作原理基本相似。,电磁式电流表的结构原理见图6.9。条形永久磁铁6两端分别与黄铜片4固定联接，再用螺栓将黄铜片固定在绝缘底板上，两个螺栓即形成电流表的两接线柱。永久磁铁内侧转轴上装有带指针2的软钢转子5。当电流表中无电流通过时，软钢转子5在永久磁铁6的作用下被磁化，由于磁场方向相反，使指针2停在中间“0”标度上。当蓄电池放电时，放电电流通过黄铜片产生的环形磁场垂直于永久磁铁
16、的磁场，形成逆时针偏转的合成磁场，吸动软钢转子也逆时针偏转，使指针指向表盘的“”侧标度值。放电电流越大，合成磁场越强，偏转角度越大，指针指示读数越大。当发电机向蓄电池充电时，流过黄铜片的电流方向相反，磁场也反向，合成磁场顺时针偏转，指针指向“”侧。,1、3接线柱；2指针；4黄铜片； 5软钢转子；6永久磁铁；7转轴 图6.9 电磁式电流表,电流表的接线原则如下： (1) 电流表应与蓄电池串接。由于蓄电池的负极搭铁，故电流表的负极必须与蓄电池的正极相连接。 (2) 电流表只允许通过较小电流。一般对点火系、仪表等长时间连续工作的小电流可流经电流表；而对短时间断续用电设备的大电流，如起动机、转向灯、电喇叭等均不流经电流表。,7. 电压表 电压表用来指示发电机和蓄电池的端电压，有电热式和电磁式两种结构形式。电压表通常与负载并联，并受点火开关控制。 接通点火开关，电压表即可指示蓄电池的端电压，对12 V电系的汽车一般为11.512.6 V，接通起动
