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1、包头职业技术学院设计论文汽车仪表的发展及故障诊断与排除 目录第一章 汽车电子仪表板（EIC）的技术原理.15第二章 汽车仪表组成和功用及特性特点.59第三章 汽车电子仪表的工作原理.914第四章 传统仪表设备的检查.1516第五章 传统仪表系统故障诊断与排除.1619第六章 汽车仪表新技术及发展状况.1921结束语.22致谢词.24第一章 汽车电子仪表板（EIC）的技术原理11真空荧光显示器VFDVFD产生的光就像电视机中的显像管发光一样。一个加热的灯丝发射自由电子，撞击荧光物质产生蓝绿色的光。灯丝实际上就是一个带涂层的电阻丝，电阻丝被电流加热，涂层产生自由电子，这些电子又被加速栅极的磁场加速
2、。由于阳极的电压比栅极高，电子被吸引穿过栅极的金属网孔到达阳极，而阳极的电压只是施加在需要显示字符的区段，而自由电子高速的撞击在这些被施加了阳极高压的显示区段，产生蓝绿色的仪表显示。电子仪表板的计算机通过驱动电路来对需要显示发光的字符区段进行控制。真空荧光显示器VFD的亮度可以通过增减加速栅极的电压来进行控制，较高的栅极电压会增加仪表的显示亮度。VFD亮度的另一个控制方法就是用一个经过脉宽调制的电压信号来控制显示。当VFD的空占比增加显示变亮，减少VFD的空占比显示亮度就减弱（这种控制方式在美国的克莱斯勒和福特车上都经常的采用）。12液晶显示器（LCD）这是我们比较熟悉的一种仪表显示方式，在L
3、CD中偏振光原理用于在向列液晶上显示数字和字符。LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与第一个垂直
4、，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将
5、光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。LCD工作时只需要很小的电流，但是在黑暗中必须要有背光才能看见它的显示。LCD在一般情况下只用于数字式的电子仪表中。13发光二极管（LED）LED就是发光二极管，由两个半导体P型和N型半导体加中间一个有源层组成当两端加上正负电压时电子开始移动和空穴（带正电的离子）结合产生辐射光1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。 2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80% 。 3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且
6、适合于易变的环境，它在黑暗中特别的醒目，但是在阳光的直射下不易看清楚。在采用LED的显示器中，LED被排列成字母或是特定的形状由驱动电路控制LED的工作。 4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。 5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级 。 6. 对环境污染：无有害金属汞。 7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。 8. 价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上30
7、0500只二极管构成。14阴极射线管显示器（CRT）阴极射线管（CRT）亦称显像管或是电子管束，其结构原理与电视显像管、微机显示系统相同。它有一个发射电子的阴极和一个吸收电子的阳极，电子轰击到那个点上那个点便发亮，偏转板控制电子束的方向。阴极射线管CRT显示器首次在汽车应用是在1986年的别克车上阴极射线管CRT屏幕是触摸式的，通过触摸屏幕上的按钮便能更变显示的内容。第二章 汽车仪表组成和功用及特性特点2.1汽车仪表组成和功用.汽车仪表随时监测和显示汽车发动机、汽车底盘等零部件的工况和运行状态，是驾驶员了解和掌握汽车各系统、各部件的工作状态，保证汽车可靠安全行驶的得力助手。通过仪表盘显示数字、
8、指针转动程度、符号显示和故障声光报警等手段，提醒驾驶员及时处理可能出现的汽车故障，有效防止了灾难性的汽车事故的发生。在汽车运行中，各种液体的温度和压力、气体的温度和压力、零部件工作状态等都要及时显示出来，因此汽车仪表最少包括以下5种仪表。1) 电流表，显示蓄电池工作状态。2) 机油压力表，显示润滑油工作状态。3) 冷却液温度表，显示发动机和润滑油冷却状况。4) 燃油表，显示燃料能让汽车继续运行的大致时间。5) 车速里程表，显示汽车行驶速度和汽车累计运行公里数，作为判断汽车是否需要保养修理的依据。相应的传感器即机油压力传感器、冷却液温度传感器、燃油量传感器和车速传感器等是汽车正常行驶的最基本装置
9、。22汽车仪表的环境特性汽车是一种要求能在各种环境条件下安全运行的交通工具，而要在各种环境条件下反映汽车各系统和零部件工作状态，对汽车仪表本身质量就有很高的要求。1) 汽车仪表在-40+55的环境温度范围内能正常工作。2) 潮湿空气会使汽车仪表生锈，造成电气绝缘性能下降甚至漏电。潮湿空气还可能使仪表毛细管内的水分凝聚，产生错误指示结果甚至堵塞失效，因此要求汽车仪表能在相对湿度为90的环境条件下正常工作。对汽车仪表零部件表面进行防锈处理，如电镀、表面氧化、喷漆等可有效防锈。防锈的最好途径是汽车仪表非金属化，如全部以高强塑料件制造。所有汽车仪表出厂前要通过耐潮湿试验和绝缘强度试验。3) 汽车运行中
10、，汽车车身和发动机的振动会波及汽车仪表，不仅会影响仪表使用寿命，而且会影响仪表指示的准确性，因此汽车仪表要具备耐振动性能。在仪表盘与汽车车身间加装橡胶减振垫和在仪表盘与仪表间加橡胶垫圈是一种减振的措施。4) 雨水侵蚀、灰尘油污污染、阳光辐射、霉菌腐蚀、沿海盐雾空气腐蚀和冰霜冻结等，都会影响汽车仪表的寿命和工作精度，因此汽车仪表要能经受得住上述环境条件的考验。5) 随着汽车电子的大量应用，汽车电子系统对汽车仪表产生的电磁干扰也不能忽视。除汽车电子系统要采取措施，减少电磁干扰外，汽车仪表应具备抗干扰特别是高频振荡干扰的能力。2.3汽车电子仪表的特点汽车电子仪表能提供大量复杂的图文信息，且显示灵敏适
11、时性好，显示精度高并具有一表多用的功能。电子仪表还具有结构简单、质量轻、安装布置方便，故障率低等特点。目前汽车上常使用的电子仪表有以下几种。(1) 数字钟数字钟可采用液晶显示和数码管发光显示，数码管显示更明亮清晰。数字钟在点火开关接通时显示，汽车关机后仍然用蓄电池提供微弱电流来保证时钟工作。若是液晶显示式数字钟，使用纽扣电池就能保持数字钟长期工作。图1为汽车仪表盘上的数字钟。(2) 仪表盘符号显示用数字或符号显示被监控系统的工作状态，直观、醒目。目前汽车仪表盘上采用符号显示的设计较多，图2就是一种指针和符号显示的电子组合仪表。(3) 电子式车速里程表磁电脉冲式电子里程表从安装在传动部分的速度传
12、感器取得转速信号，驱动脉冲电动机使累计仪工作来指示车速里程，图3是一种安装了电子式车速里程表的仪表盘。(4) 发动机转速表发动机在一定输出功率下，输出转矩与转速成反比关系，在合理匹配条件下换挡，可以保证汽车获得最佳动力性能和最佳经济性能。使用自动变速器的汽车，一般有监测发动机转速的指针式发动机转速表。如广州本田雅阁轿车，发动机电子式转速表的机芯采用十字绕线磁感应式，它将转速传感器送来的脉冲信号，转换成电流信号输入十字交叉线圈。电流信号变化使线圈的磁场强度变化，从而使磁钢在变化磁场中产生相应地偏转，带动指针也随之偏转。(5) 组合仪表如广州本田雅阁轿车的组合仪表盘，该组合仪表盘安装在驾驶员前方的
13、仪表台上，显示汽车各重要部位的状态参数及汽车运行参数，同时对汽车操作状态进行辅助显示。组合仪表盘用集成电路采集汽车每次行驶里程和累计里程，并通过液晶数字显示。每次行驶里程和累计里程两挡可自由切换，每次行驶里程公里数可方便归零。当汽车行驶时，如发动机、防抱死制动系统等出现故障，相应指示灯会点亮，还能闪烁表示故障代码，便于查找检修。仪表盘照明配光均匀，并可进行亮度调节。该组合仪表盘显示的信息内容比传统机械式仪表盘要丰富得多，从而提高了汽车行驶的安全性与可操作性。第三章 汽车电子仪表的工作原理3.1车速表电子式车速表所采用的车速传感器有三种，磁脉冲式、霍尔效应式和光电开关式。以磁脉冲式车速传感器为例
14、，当转子旋转时，信号线圈便产生微弱的交变电压，交变电压信号送至发动机的控制模块BCM（即发动机ECU）与车速计算机控制模块BCM（即车身计算机ECU）。交变电压信号经发动机控制模块ECM先被放大，然后被整形为数字信号，在经车身计算机控制模块BCM中的中央处理器进行计算，由输出接口的驱动电路将信号提供给电子仪表的车速传感器，数字仪表板IPC的车速显示器便开始显示车速。每次将点火开关置于ACC或RUN档计算机控制系统便对数字仪表板IPC自检一次，每次自检大约3秒，自检顺序是：1） 所有显示字符段都发亮2） 所有显示字符段都熄灭3） 显示0km/h3.2里程表和数字式车速表配合使用的里程表有两种：步进电动机的机电式和集成电路IC芯片的电子式。步进电动机的电枢内部有一个永久磁铁，定子部分是由两个或四个磁场绕组组成。计算机输出的电压脉冲信号加至步进电机的磁场绕组，电枢便步进到规定的步数。当计算机将同样的电压脉冲信号以相反的方向加至到步进电动机的磁场绕组电动机便以相反的方向步进相
