第5章 仪表与指示灯系统

第5章仪表与指示灯系统本章主要内容仪表与指示灯的组成及要求仪表电路的工作原理指示灯电路帕萨特B5轿车仪表的故障诊断5.1概述汽车仪表的分类数字式仪表的优点5.1.1汽车仪表的分类1.按工作原理划分机械式仪表:就是基于机械作用力而工作的仪表。电气式仪表:就是基于电测原理,通过各类传感器将被测的非电量变换成电信号（模拟量）加以测量的仪表。模拟电路电子式仪表:其工作原理与电气式仪表基本相同，只不过是用电子器件（分立元件和集成电路）取代原来的电气器件，现在均采用各种专用集成电路。数字式仪表:就是由ECU采集传感器的信号，将模拟量转换为数字量，经分析处理后控制显示装置的仪表。2.按安装方式划分组合式仪表:就是将各仪表组合安装在一起。分装式仪表:就是将各仪表单独安装。5.1.2数字仪表的优点指示精度高重复性好分度均匀响应速度快、无抖动可靠性有根本改善产品品质的稳定性和可靠性有根本保证通用性好5.2传统仪表机油压力表冷却液温度表燃油表车速里程表发动机转速表5.2.1机油压力表作用：机油压力表用来检测和显示发动机主油道的机油压力的大小，以防因缺机油而造成拉缸、烧瓦的重大故障发生。组成：它由机油压力传感器和机油压力指示表两部分组成。簧式三种。机油压力传感器可分为双金属片式和可变电阻式两种。常用的是电热式机油压力指示表配双金属片式机油压力传感器和电磁式机油压力指示表配可变电阻式机油压力传感器。5.2.1机油压力表1．电热式机油压力表与电热式机油压力传感器（1）结构电热式机油压力表也称双金属片式机油压力表，其与电热式传感器的基本结构如图5.2所示。图5.2电热式机油压力表与电热式传感器1.油腔2.膜片3.弹簧片4.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、机油压力表传感器接线柱10、13.调节齿扇11.双金属片12.指针14.弹簧片15.机油压力表电源接线柱5.2.1机油压力表1．电热式机油压力表与电热式机油压力传感器（2）原理当点火开关置ON时，电流流过双金属片4的加热线圈，双金属片4受热变形，使触点分开；随后双金属片4又冷却伸直，触点重又闭合。如此反复，电路中形成一脉冲电流，其波形如图5.3所示。当油压降低时，传感器膜片2变形小，触点压力小，闭合时间短，打开时间长，变化频率低，电路中平均电流小，双金属片11弯曲变形小，指针偏摆角度小，指向低油压；反之，当油压升高时，指针偏摆角度大，指向高油压。图5.3电热式机油压力表加热线圈中电流的波形图a)油压为0,f=15次/min,I=0.06Ab)油压为0.2Mpa,f=70次/min,I=0.17Ac)油压为0.5Mpa,f=125次/min,I=0.24A5.2.1机油压力表1．电热式机油压力表与电热式机油压力传感器（3）使用在安装传感器时，必须使传感器外壳上的箭头(安装记号)向上，不应偏出垂直位置30。发动机低速运转时，机油压力不应小于0.15MPa，发动机高速运转时，机油压力不应超过0.5MPa。正常压力应为0.2Mpa～0.4Mpa。5.2.1机油压力表2．电磁式机油压力表与可变电阻式机油压力传感器（1）结构电磁式机油压力表与可变电阻式机油压力传感器的基本结构如图5.4所示。图5.4电磁式机油压力表与可变电阻式机油压力传感器1.L1线圈2.铁磁转子3.指针4.L2线圈5.可变电阻式机油压力传感器5．2．1机油压力表2．电磁式机油压力表与可变电阻式机油压力传感器（2）原理当油压降低时，传感器５的电阻值增大，线圈L1中的电流减小，线圈L2中的电流增大，转子２带动指针３随合成磁场的方向逆时针转动，指向低油压；当油压升高时，传感器５的电阻值减小，线圈L1中的电流增大，线圈L2中的电流减小，转子２带动指针３随合成磁场的方向顺时针转动，指向高油压。5.2.2冷却液温度表冷却液温度表作用冷却液温度表用来检测和显示发动机水套中冷却液的工作温度，以防因冷却液温度过高而使发动机过热。冷却液温度表分类电热式电磁式动磁式冷却液温度传感器：双金属片式、热敏电阻式。常用的是电热式冷却液温度指示表配双金属片式传感器、电热式冷却液温度指示表配热敏电阻式传感器和电磁式冷却液温度指示表配热敏电阻式传感器三种。5.2.2冷却液温度表1．电热式冷却液温度表与双金属片式传感器（1）结构电热式冷却液温度表与双金属片式传感器的基本结构如图5.5所示。图5.5电热式冷却液温度表与双金属片式传感器1.铜壳2.底板3.固定触点4.双金属片5.接触片6.壳7.接线柱8、11.调整齿扇9.双金属片10.指针12.弹簧片5.2.2冷却液温度表1．电热式冷却液温度表与双金属片式传感器（2）原理当点火开关置ON时，电流流过加热线圈，双金属片4受热变形使触点分离，切断电路；随后双金属片冷却伸直，触点重又闭合，电路又被接通，如此反复，电路中形成一脉冲电流。当冷却液温度较低时，双金属片２变形小，触点压力大，闭合时间长，打开时间短，电路中电流的平均值大，该电流流过指示表加热线圈，指示表的双金属片9变形大，指针偏摆角度大，指向低温。反之，当水温较高时，传感器中双金属片2向上翘曲变形大，触点压力小，闭合时间短，打开时间长，电路中电流的平均值小，指示表的双金属片9变形小，指针偏摆角度小，指向高温。5.2.2冷却液温度表2．电热式冷却液温度表与热敏电阻式传感器(1)结构其基本结构如图5.6所示。热敏电阻式传感器的主要元件为负温度系数的热敏电阻。图5.6电热式冷却液温度表、热敏电阻式传感器与稳压器1.触点2.双金属片3.加热线圈4、11、12.接线柱5、9.调解齿扇10、13.弹簧14.热敏电阻15.外壳5.2.2冷却液温度表2．电热式冷却液温度表与热敏电阻式传感器（2）原理当点火开关置ON时，电流从蓄电池正极→点火开关→电源稳压器→温度表双金属片６的加热线圈７→传感器接线柱12→热敏电阻14→传感器外壳15→搭铁→蓄电池负极。当发动机冷却液温度较低时，传感器的热敏电阻阻值大，电路中电流的平均值小，温度表的双金属片弯曲变形小，指针指向低温。反之，当冷却液温度升高时，热敏电阻阻值小，电路中电流的平均值大，温度表的双金属片弯曲变形大，指针指向高温。5.2.2冷却液温度表2．电热式冷却液温度表与热敏电阻式传感器（3）电源稳压器由于电源电压变化影响仪表读数的准确性，因此在这种电路中需配有电源稳压器。稳压器输出一脉冲电压，其电压波形如图5.7所示。当电源电压变化时，输出电压平均值保持稳定。该电源稳压器的输出电压为8.64V土0.15V。图5.7电源稳压器的电压波形1.输入电压U入2.输出电压U出5.2.2冷却液温度表3．电磁式冷却液温度表与热敏电阻式温度传感器（1）结构图5.8电磁式冷却液温度表与热敏电阻式温度传感器5.2.2冷却液温度表3．电磁式冷却液温度表与热敏电阻式温度传感器（2）原理当点火开关置ON时，左、右两线圈通电，各形成一个磁场，同时作用于软铁转子，转子3便在合成磁场的作用下转动，使指针指在某一刻度上。当冷却液温度降低时，传感器热敏电阻阻值增大，线圈2中电流变小,合成磁场逆时针转动，使指针指在低温处；反之，当冷却液温度升高时，传感器热敏电阻阻值减小，线圈2中电流增大，合成磁场顺时针转动，使指针指在高温处。5.2.3燃油表作用：燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量。燃油表分类电磁式动磁式电热式传感器均为可变电阻式。5.2.3燃油表1．电磁式燃油表与可变电阻式传感器（1）结构图5.9电磁式燃油表与可变电阻式燃油量传感器5.2.3燃油表1．电磁式燃油表与可变电阻式传感器（2）原理当点火开关置ON时，电流由蓄电池正极点火开关11燃油表接线柱10左线圈1接线柱9右线圈2搭铁蓄电池负极。同时电流由接线柱9传感器接线柱8可变电阻5滑片6搭铁蓄电池负极。左线圈1和右线圈2形成合成磁场，转子3就在合成磁场的作用下转动，使指针指在某一刻度上。当油箱无油时，浮子下沉，可变电阻5上的滑片6移至最右端，可变电阻5被短路，右线圈2也被短路，左线圈1的电流达最大值，产生的电磁吸力最强，吸引转子3，使指针停在最左面的“0”位上。随着油箱中油量的增加，浮子上浮，带动滑片6沿可变电阻滑动。可变电阻5部分接入电路，左线圈1电流相应减小，而右线圈2中电流增大。转子3在合成磁场的作用下向右偏转，带动指针指示油箱中的燃油量。如果油箱半满，指针指在“1／2”位；当油箱全满时，指针指在“1”位。5.2.3燃油表2．动磁式燃油表与可变电阻式燃油量传感器（1）结构如图5.10所示，磁化线圈1和2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，金属轴上装有永磁铁转子3，转子上连有指针4。（2）原理工作原理与电磁式燃油表基本相同。图5.10动磁式燃油表与可变电阻式燃油量传感器1.左线圈2.右线圈3.永久磁铁转子4.指针5.可变电阻6.滑片7.浮子8.接线柱5.2.3燃油表3．电热式燃油表与可变电阻式燃油量传感器（1）结构电热式燃油表的基本结构和工作原理与电热式机油压力表相同，仅表盘刻度不同。电热式燃油表配用可变电阻式传感器，需串联一个稳压器。其基本结构如图5.11所示。图5.11电热式燃油表与可变电阻式燃油量传感器1.稳压器2.加热线圈3.双金属片4.指针5.可变电阻6.滑片7.浮子5.2.3燃油表3．电热式燃油表与可变电阻式燃油量传感器（2）原理当油箱无油时，浮子下沉，滑片6处于可变电阻5的最右端，传感器的电阻全部串入电路中，此时电路中电流最小，燃油表加热线圈2发热量小，双金属片3变形小，带动指针4指在“0”位。当油箱内油量增加时，浮子上升，滑片向左移动，串入电路中的电阻减小，电路中的电流增大．燃油表加热线圈2发热量大，双金属片3变形增大，带动指针4向右偏转。当油箱充满时，滑片移至最左端，将可变电阻短路，此时电路中电流最大，指针偏到最右边，指在“1”处。5.2.4车速里程表作用：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。分类：磁感应式、电子式5.2.4车速里程表1.磁感应式车速里程表（1）结构磁感应式车速里程表由变速器(或分动器)内的蜗轮蜗杆经软轴驱动。其基本结构如图5.13所示。车速表是由与主动轴紧固在一起的永久磁铁1，带有轴及指针6的铝碗2，磁屏3和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。里程表由蜗轮蜗杆机构和六位数字的十进位数字轮组成。图5.13磁感应式车速里程表1.永久磁铁2.铝碗3.磁屏4.盘形弹簧5.刻度盘6.指针5.2.4车速里程表1.磁感应式车速里程表（2）原理1）车速表工作原理不工作时，铝碗2在盘形弹簧4的作用下，使指针指在刻度盘的零位。当汽车行驶时，主动轴带着永久磁铁l旋转，永久磁铁的磁力线穿过铝碗2，在铝碗2上感应出蜗流，铝碗在电磁转矩作用下克服盘形弹簧的弹力，向永久磁铁1转动的方向旋转，直至与盘形弹簧弹力相平衡。由于蜗流的强弱与车速成正比，指针转过角度与车速成正比，指针便在刻度盘上指示出相应的车速。5.2.4车速里程表2）里程表工作原理汽车行驶时，软轴带动主动轴，主动轴经三对蜗轮蜗杆(或一套蜗轮蜗杆和一套减速齿轮系)驱动里程表最右边的第一数字轮。第一数字轮上的数字为1／10km，每两个相邻的数字轮之间的传动比为l:10。即当第一数字轮转动一周，数字由9翻转到0时，便使相邻的左面第二数字轮转动1／10周，成十进位递增。这样汽车行驶时，就可累计出其行驶里程数，最大读数为99999.9km。5.2.4车速里程表2．电子式车速里程表电子式车速里程表主要由车速传感器、电子电路、车速表和里程表四部分组成。如图5.14所示为奥迪100型轿车的电子式车速里程表。（1）车速传感器其作用是产生正比于车速的电信号。它由一个舌簧开关和一个含有4对磁极的转子组成。变速器驱动转子旋转，转子每转一周，舌簧开关中的触点闭合、打开8次，产生8个脉冲信号，该脉冲信号频率与车速成正比。图5.14奥迪100型轿车电子式车速里程表a)车速传感器1.塑料环2.舌簧开关管5.2.4车速里程表2．电子式车速里程表（2）电子电路其作用是将车速传