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汽车车身电气设备系统及附属电气设备(第3版)主编:冀旺年制作:冀旺年电子教案第二单元微机控制仪表系统第3单元微机控制仪表系统第3讲微机控制仪表系统(一)2.1组合仪表教、学重点:汽车组合仪表的结构、仪表板的信号显示；微机仪表控制电路教学难点:组合仪表的结构；控制电路2.1.1汽车仪表*2.1.2仪表板微机组件控制电路*2.1.3仪表板微机组件的信号处理2.1.4仪表板的信号显示1.机油压力表2.水温表3.燃油表4.电流表5.发动机转速表6.车速/里程表7.多功能显示器根据各校情况有些内容可放在实训中进行2.1组合仪表微机控制组合仪表视车辆的装备而定，各种车辆以不同类型的仪表盘而加以区别。组合仪表看起来十分复杂，但其整个系统是按不同的显示功能、由不同的独立装置组合而成，只要深入了解系统的内部结构和各独立装置之间的相互联系，就不难弄懂其工作原理，也不难掌握各仪表装置及整个系统的维修方法。微机控制组合仪表都装备有一个自诊断系统，由微机电脑进行控制，只要给出指令，便会对组合仪表及其显示装置进行自动检查，如果有故障产生，相应的故障码会存入控制单元的存储器中，利用专用解码器或用手工方法可方便地查询这些故障码，进行指导实际检修。2.1组合仪表道奇捷龙车组合仪表盘思域CIVIC汽车仪表盘指示灯林肯大陆LINCOLNCONTINENTAL车仪表盘帕萨特B5车仪表盘沃尔沃VOLVOC70/S70/V70/850车仪表盘花冠（COROLLA）汽车仪表盘（a）（b）2.1组合仪表微机控制组合仪表盘（广州本田2003）A/T挡位指示器ODO/TRIP/车外气温指示器冷却液温度表燃油表转速表车速里程表安全指示器背面2.1组合仪表仪表电路板2.1组合仪表1-燃油表；2-可续驶单程；3-日里程计数器；4-定速巡航和限速器；5-车速表；6-点火时显示保养，然后为行车总里程；7-发动机机油量检查；8-冷却液温度；9-指示灯；10-功能状态和报警显示；11-组合仪表背景亮度显示调节；12-日里程计数归零；13-车辆状态指示灯(d)雪铁龙车组合仪表盘(c)CC2010车组合仪表盘2.1组合仪表东风雪铁龙车组合仪表2.1组合仪表东风雪铁龙的组合仪表与操纵机构拆卸和安装组合仪表之前，要拆下蓄电池的接地线（负极），然后按拆卸顺序进行拆卸，应特别注意拆卸时不能敲打、振动、以防损坏电子元器件。检修组合仪表板时，不论在车上或在工作台上作业，作业地点或维修人员都不能带有静电。为此作业时应使用静电保护装置，通常使用一根与车身连接接铁的手腕带和放置一个电子部件的导电垫板。在检查电压、电阻时，应使用高阻抗仪器（不能使用电磁式指针仪表），若检修汽车时仪表使用不当，常常会造成微机电路的严重损坏，因此进行仪表检修时应特别注意这一点。更换组合仪表电子元器件时，应小心不让身体与更换元件（备用元件）的集成电路引线端子接触，备件应放置在镀镍的包装袋内，不要提前从袋中取出，取出时不要接触各部分接头，防止静电造成元器件的损坏。组合仪表显示系统的故障，一般都出在传感器、连接器、导线、个别仪表及显示器上。检修时应先将传感器电路断开或拆下，用检测设备对他们进行逐个检查。传感器一般是不可拆、不可维修的元件，若有故障只能更换新件。连接器装置要齐全、完好，插头、插座应接触可靠、无锈蚀。检查时可用眼看或手摸的方法进行，用手触摸连接器，应没有明显的温度感觉，若温度过高，说明连接器接触不良，应查明原因予以排除。组合仪表一般不得分解。2.1.1汽车仪表1.机油压力表2.水温表3.燃油表4.电流表5.发动机转速表6.车速/里程表7.多功能显示器机油压力表是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应用最为广泛。图2.2所示为双金属片式机油压力表的结构图。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，另一端的触点与传感器双金属片4端部触点接触，双金属片上绕有电热线圈，校正电阻8与传感器双金属片4上的线圈并联。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。1.机油压力表润滑油图2.2双金属片式机油压力表结构图当机油压力很低时，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，触点闭合，电路又被接通。因此触点闭合时间短，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。水温表是用来指示发动机内部冷却水温度的。它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。其型式有双金属式和电磁式两种。由于双金属片式水温表的结构和原理与双金属片式机油压力表基本相同，下面主要介绍电磁式水温表。图2.3所示为电磁式水温表结构原理图。它主要由热敏电阻传感器和电磁式水温指示表组成。传感器中装有热敏电阻，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→热敏电阻1→搭铁→蓄电池负极构成回路。2.水温表当水温低时，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会向左偏转，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，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值为100Ω左右，则表明传感器良好；另用一阻值为80-100Ω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60-700C之间，则表明水温指示表良好。1-热敏电阻；2-传感器；3-衔铁图2.3电磁式水温表结构原理图123L2L1燃油表（油量表）是用来指示燃油箱内燃油的储存量。它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。燃油指示表有电磁式、动磁式和双金属片式，近年来还出现了新型的电子燃油表，传感器均为可变电阻式。由于电磁式和双金属片式指示表的结构原理与前述仪表基本相同，下面主要介绍动磁式和电子燃油表。3.燃油表动磁式燃油表图2.4所示为动磁式燃油表的结构原理图，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子，转子上连的指针。可变电阻式传感器由滑片电阻和浮子组成。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心，所以没有磁滞现象，指示误差小。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2.4动磁式燃油表结构原理图1234567电子燃油表如图2.5所示为电子燃油表电路原理图，其传感器仍采用浮子式可变电阻传感器。RX是传感器的可变电阻，油箱无油时，其电阻值约为100Ω，满油时约为5Ω。电阻R15和二极管VD8组成稳压电路，其稳定电压作为电路的标准电压，通过R8---R14接到由集成电路IC1和IC2组成的电压比较器的反向输入端；传感器的可变电阻RX由A端输出电压信号，经电容C和电阻R16组成的缓冲器后，接到电压比较器的同向输入端，电压比较器将此电压信号与反向输入端的标准电压进行比较、放大，然后控制各自对应的发光二极管，以显示油箱内燃油量的多少。当油箱内燃油加满时，传感器可变电阻RX阻值最小，A点电位最低，各电压比较器输出为低电平，此时六只绿色发光二极管VD2---VD7全部点亮，而红色二极管VD1因其正极电位变低而熄灭，这表示油箱已满。随着汽车的运行，油箱内的燃油量逐渐减少，绿色发光二级管按VD7、VD6、VD5---VD2依次熄灭。燃油量越少，绿色发光二极管亮的个数越少。当油箱内燃油用完时，RX的阻值最大，A点电位最高，集成块IC2第5脚电位高于第6脚的标准电位，第7脚可输出高电位，此时红色发光二极度管亮，其余六只绿色发光二极度管全部熄灭，表示燃油量过少，必须给油箱补加燃油。图2.5电子燃油表电路原理图电流表串接在蓄电池充电电路中，主要用来指示蓄电池充、放电电流值，同时还可通过它检视电源系的工作是否正常。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。4.电流表如图2.6所示为电磁式电流表的结构原理图。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。电流表的接线原则：①电流表应与蓄电池串接，由于汽车为负极搭铁，蓄电池的负极也搭铁，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通过电流表；而对短时间断续用电设备的大电流，如起动机、转向灯、电喇叭等均不通过电流表。图2.6电磁式电流表结构原理图发动机转速表是用来指示发动机运转速度。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。5.发动机转速表图2.7为汽油机用的电容放电式转速表电路原理图，其转速信号来自于点火系一次侧电路的脉冲信号。当断电器触点K闭合时，三极管V的基极接地而处于截止状态，电源经R3、C3、VD2，向电容C3充电；当触点K断开时，三极管V由截止转为导通，此时电容C3经三极管V、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VD3使电容C3有一个稳定的充电电压，提高转速表的测量精度。图2.7电容放电式转速表结构原理图6.车速/里程表车速表用来指示汽车时速，通常采用电磁式，主要由永磁转子、带有轮和指针的感应磁碗、盘形弹簧和刻度盘等组成。里程表用来累计行驶里程，是一个车轮转速计数器，由蜗轮蜗杆和计数轮组等组成。一般都将车速表和里程表组合使用。数字仪表比常规的模拟仪表更精确，电子式车速/里程表的结构框图如图2.8所示。