第9章汽车仪表、报警灯及电子显示装置

第9章仪表、报警灯及电子显示装置9.1汽车仪表汽车仪表是为驾驶员提供汽车运行重要信息的装置，用来指示汽车运行与发动机的运转状况，以便及时发现问题、采取措施、避免事故，保证车辆正常运行，同时也是维修人员发现和排除故障的重要工具。现代汽车电气仪表一般包括电流表、机油压力表、水温表、燃油表和车速里程表等，有的汽车还装有发动机转速表。汽车电气仪表均集中安装在驾驶室转向盘仪表板上。常用的形式有组合式仪表板与组合仪表。不同汽车装用的仪表个数及结构类型不同。汽车仪表应结构简单、工作可靠、耐震、抗冲击性好，在电源电压允许变化的范围内，仪表示值应准确，且不随周围温度的变化而变化。9.1.1电流表1．电流表的作用:（1）指示蓄电池充放电情况。（2）指示发电机工作情况。当电流表的指针指向“＋”侧时，表示蓄电池充电；当电流表的指针指向“－”侧时，表示蓄电池放电。2．电流表的结构与原理（1）电磁式电流表1、3－接线柱；2－指针；4－黄铜板条；5－软钢转子；6－永久磁铁；7－软轴图9-1电磁式电流表（2）动磁式电流表1、3－接线柱；2－导电板；4－永久磁铁转子；5－指针；6－磁轭图9-2动磁式电流表9.1.2电压表1．电压表的作用（1）指示发电机及调节器的工作情况。（2）指示蓄电池的技术状况。2．电压表的结构与原理（1）电热式电压表。1－支架；2－挂钩；3－指针；4－电热丝；5－II形双金属片；6－接线柱图9-3电热式电压表（2）电磁式电压表。图9-4电磁式电压表9.1.3机油压力表1、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。机油压力指示表可分为电热式、电磁式和弹簧式三种。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。2．机油压力表的结构与工作原理9.1.4水温表、燃油表和电源稳压器1、水温表（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所示。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2、燃油表作用：燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量。分类：燃油表有电磁式、动磁式和电热式三种，传感器均为可变电阻式。结构与原理：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。其基本结构如图所示。图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8.7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。图电源稳压器的电压波形1.输入电压U入2.输出电压U出9.1.5车速里程表和发动机转速表1．车速里程表（1）车速里程表的作用。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，由车速表和里程表两部分组成。（2）车速里程表的结构与原理。图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。2、发动机转速表作用：发动机转速表用于指示发动机的运转速度。分类：常用的转速表有机械式和电子式两种。组成：电子式转速表获取转速信号的方式有三种，即取自点火系、发动机的转速传感器和发电机。如所示为桑塔纳轿车取自点火系的转速表电路原理图。原理：当初级电路导通时，三极管VT截止，电容C2被充电，充电电流由蓄电池正极点火开关电阻R3电容C2二极管VD2蓄电池负极。当初级电路截止时，三极管VT导通，电容器C2放电，放电电流通过三极管VT电流表二极管VD1。当发动机工作时，点火系初级电路不停的导通与截止，电容C2不停的充放电。因为初级电路通断的次数与发动机转速成正比，所以电流表中电流平均值与发动机转速成正比，从而可用电流平均值标定发动机的转速。图桑塔纳轿车电子式转速表电路原理图9.2汽车报警灯为了确保行车安全，现代机动车辆都安装有各种报警装置。报警装置一般由传感器和红色报警灯组成。报警信号系统通常由报警灯和报警自动开关组成，当被监测的系统不正常时，开关自动接通，指示灯自动发亮，提醒驾驶员注意，如机油压力过高或过低报警、制动液压力不足报警、真空度过低报警、水温过高报警、燃油不足报警等。1．制动系统低气压报警灯1－调整螺钉；2－锁紧螺钉；3－复位弹簧；4－膜片；5－动触点；6－静触点；7－滤清器图9-12低气压报警传感器2．机油压力报警灯在现代多数汽车上，除机油压力表之外，还配有一个红色报警灯，用来表示机油压力安全值的情况。当润滑系统机油压力降低或升高到允许限度时，报警灯即亮，以便引起汽车驾驶员注意。薄膜式机油压力过低报警灯组成与原理如图9-13所示。当机油压力正常时，机油压力推动薄膜向上拱曲，推杆将触点打开，报警灯不亮；当机油压力过低时，薄膜在弹簧压力作用下移，从而触点闭合，红色报警灯亮，以示警告。1－推杆；2－触点；3－薄膜图9-13薄膜式机油压力过低报警灯3．水温报警灯水温报警灯用来冷却，水温度不正常时，发出灯光信号，以示警告。其传感器与水温传感器相似，由双金属片作为温度敏感元件，水温报警灯的电路如图9-14所示。在传感器的密封套管1内装有条形双金属片2，双金属片2自由端焊有动触点，而静触点4直接搭铁。当温度升高到95～98℃时，双金属片2向静触点方向弯曲，使两触点接触，红色报警灯便接通发亮。1－传感器套管；2－双金属片；3－螺纹接头；4－静触点；5－指示灯图9-14水温报警灯4．燃油油面报警灯燃油油面报警灯用来当燃油箱内燃油减少到某一规定值时，报警灯亮，以警告驾驶员注意。如图9-15所示，它由热敏电阻式燃油油量报警传感器和报警灯组成。当燃油箱内燃油量多时，负温度系数的热敏电阻元件3浸没在燃油中，散热快，其温度较低，电阻值大所以电路中电流很小，报警灯处于熄灭状态。当燃油减少到规定值以下时热敏电阻元件3露出油面上，散热慢，温度升高，电阻值减少，电流增大，则报警灯发亮。1－外壳；2－金属网丝；3－热敏电阻；4－油箱外壳；5－接线柱；6－指示灯图9-15燃油油面报警灯5．制动液液面报警灯制动液液面报警灯用来在制动液液面降到规定值时，液面灯亮，警告驾驶员进行维护。结构如图9-16所示，它的传感器，装在制动液储液罐中。外壳1内装有舌簧管继电器，接线柱与液面报警灯相连，浮子4上固定着永久磁铁。制动液面下降到规定值时，通过浮子带动永久磁铁3使舌簧管触点闭合，接通报警灯，发出警告，当制动液面上升时，浮子上升，吸力减弱，舌簧管触点靠自身弹力张开，报警灯熄灭。1－外壳；2－舌簧管；3－永久磁铁；4－浮子图9-16制动液液面报警灯6．蓄电池液面报警灯蓄电池液面报警灯用来当蓄电池液面下降时向驾驶员警告，以便维护。蓄电池液面报警系统利用电极式液面高度传感器测量液面高度，如图9-17所示，该传感器由装在蓄电池盖板上作为电极的铅棒构成。蓄电池液量低于规定量时报警灯点亮，从而向驾驶者发出蓄电池液量不足的报警信号。1－蓄电池上盖板；2－电极图9-17蓄电池液面报警灯7．制动灯断线报警灯为了提高行车安全，在汽车上安装制动灯断线报警灯。其线路原理如图9-20所示，由电磁线圈4、6和舌簧开关5，报警灯3与舌簧开关5等组成。在正常情况下制动时，踩下制动踏板，制动灯开关接通，电流分别经电磁线圈4和6，左右制动信号灯亮。此时，两线圈所产生的磁场互相抵消，舌簧开关5在自身弹力作用下断开触点，报警灯不亮。若左(或右)制动信号灯灯线断路(或灯丝烧断)时制动，则电磁线圈4(或6)无电流通过，而通电的线圈产生的磁场吸力吸动舌簧开关5的触点闭合，与舌簧开关5串联的报警灯3亮。1－点火开关；2－制动开关；3－报警灯；4、6－电磁线圈；5－舌簧开关；7、8－制动信号灯图9-20制动灯断线报警灯8．空气滤清器堵塞报警灯进气管的进气畅通与否，直接影响充气效率。空气滤清器堵塞报警灯用来在进气管堵塞时，点亮报警灯，以示警告，主要用在货车上。如图9-21所示为东风汽车的空气滤清器堵塞报警传感器内部结构，由外壳6、膜片7、触点4、5、弹簧座10、导电插片2等组成。外壳的前部装有感受压力差的膜片7，并靠底板8压固，底板上开有三个小孔与大气相通，外壳的后部设有通气管，通过输气管与空气滤清器的下部相通，从而使其壳内成为一个气盒。1－螺栓；2－导电插片；3－弹簧；4、5-触点；6－外壳；7－膜片；8－底板；9－导电片；10－弹簧座图9-21空气滤清器堵塞报警传感器9．轮胎气压报警灯轮胎气压报警系统用来在车辆行驶中，检测轮胎的气压状态，当轮胎气压降低时，使仪表板的报警信号灯点亮，向驾驶员发出警告。轮胎气压报警系统的组成如图9-22所示，即用来提供进气温度信号的发动机控制系统电脑1；检测制动信号的驻车灯开关2；车轮速度传感器4、5、8、9检出各车轮运行速度，并将检出结果输入电脑；设定开关6在交换轮胎等情况下进行系统初始设定；轮胎气压报警系统电脑7接收车轮速度传感器信号，运算出轮胎气压，并控制气压报警灯工作。9.3汽车电子显示装置9.3.1汽车仪表电子化的优点（1）电子显示装置能提供大量、复杂的信息，适应汽车排气净化、节能、安全性和舒适性的要求。（2）能满足小型、轻量化的要求，使有限的驾驶室空间尽可能地宽敞些。（3）显示图形设计的自由度高、造形美观实用。（4）具有高精度和高可靠性，免除机电式仪表中的那些可动部分。（5）具有一“表”多用的功能，用一组显示器进行分时显示，并可同时显示几个信息，使组合仪表得以简化。9.3.2常用电子显示器件1.真空荧光管（VFD）（1）结构VFD是最常用的发光型显示器，其结构如图8.16所示，钨灯丝为阴极，接电源负极；涂有荧光物质的屏幕为阳极，接电源正极，其上制有若干字符段图形，每个字符段由电子开关单独控制通电状态；栅格置于灯丝和屏幕之间；整个装置密封在被抽真空的玻璃罩内。图8.16真空荧光管（VFD）的结构1.电子开关2.涂有荧光物质的屏幕（阳极）3.栅格4.钨灯丝(阴极)5.玻璃罩6.电位器（亮度调节）1.真空荧光管（VFD）（2）原理当阴极灯丝1通电时，灯丝发热，释放电子，电子被电位较高的栅格2吸引，并穿过栅格，均匀地打在电位最高的屏幕字符段3上。凡是由电子开关控制通电的字符段受电子轰击后发亮，而未通电的字符段发暗。这样通过控制字符段通电状态，就可形成不同的显示数字。图8.17真空荧光管（VFD）的工作原理1.钨灯丝(阴极)2.栅格3.字符段（阳极）4.屏幕2.液晶显示器（LCD）（1）结构LCD是最常用的非发光型显示器，其结构如图8.18所示。前玻璃板2和后玻璃板3之间加有一层液晶，外表面贴有垂直偏光镜1和水平偏光镜4，最后面是反射镜5。图8.18液晶显示器（LCD）的结构1.垂直偏光镜2.前玻璃板3.后玻璃板4.水平偏光镜5.反射镜2.液晶显示器（LCD）（2）原理当液晶不加电场时，液晶的分子排列方式可将来自垂直偏光镜的垂直方向的光波旋转90，再经水平偏光镜后射到反射镜上，经反射后按原路回去，这时透过垂直偏光镜看液晶时，液晶呈亮的状态。图8.19液晶显示器（LCD）的工作原理a)当液晶不加电场时，液晶将垂直光波旋转902.液晶显示器（LCD）（2）原理当液晶加一电场时，液晶的分子排列方式改变，不能将来