第四章仪表与指示灯系统(第1课)

汽车拖拉机学——电器与电子设备主讲人：鲁植雄教授《汽车拖拉机学——电器与电子设备》课件Email：luzx@电话：1395171578006二月2023206二月2023第1课仪表系统第2课指示灯系统第四章仪表与指示灯系统306二月2023一、电流表二、燃油表三、机油压力表四、发动机冷却液温度表五、车速里程表六、发动机转速表七、电子式组合仪表板本节课的主要内容第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统作用：是为了使驾驶员实时掌握车辆主要部件的工作情况，以便正确使用车辆，提高行车、工作的安全性，及时发现和排除可能出现的故障。车辆仪表按其结构形式的不同，可分为独立式和组合式两种。独立式仪表是各种仪表都有各自的壳体，单独安装在仪表板上；组合式仪表则是将各种仪表封装在一个壳体内。常用仪表：有电流表、燃油表、发动机冷却液温度表、机油表压力表、车速里程表等。在一些采用气压制动的汽车上，还装有气压表，许多汽车上还装有发动机转速表。406二月2023一、电流表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统图4-1电磁式电流表的结构及工作原理功用：电流表串联在充电电路中，用来指示蓄电池充电或放电的电流值。工作原理（电磁式）：当电流表没有电流通过时，其转子被永久磁铁磁化，互相吸引，使指针保持在中间零位。当充电电流通过黄铜板条（相当于单匝线圈）时，在其周围产生磁场（其方向按右手螺旋定则确定）与永久磁场合成一个磁场。在合成磁场的作用下，转子沿顺时针方向偏转一个角度，即软钢旋转到合成磁场的方向上。充电电流越大，偏转的角度越大，电流表的读数越大。若放电电流通过黄铜板条时，则指针随之反向偏转，指示蓄电池放电电流的大小。506二月2023一、电流表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统目前，多数汽车上的电流表已被充电指示灯所取代，通过充电指示灯由亮到熄灭这种简单的信号变化，表明发电机及调节器的工作是否正常。606二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统功用：燃油表用来指示车辆燃油箱中燃油的存储量，驾驶员可根据燃油表的示值车辆可继续行驶的里程，判断是否需要加油。组成：燃油指示表、油面传感器等类型：电磁式、电热式、电子式等。706二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（一）电磁式燃油表组成：有互成一定角度的两个铁芯，铁芯上分别绕有电磁线圈，即左线圈（L2）和右线圈（L1）工作原理：L2的匝数较少，与滑片式电阻串联，L1匝数较多与与滑片式电阻并联，两个铁芯的下端设置有带指针的衔铁，两电磁线圈通电产生的磁力吸动衔铁转动，带动指针偏摆。图4-2电磁式燃油表806二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统当燃油箱中没有油时：滑片电阻被短路，L1被短路，无电流通过；L2电流达到最大值，L2产生的电磁力吸引衔铁使指针指示在“0”的位置。当燃油箱装满油时：滑片电阻串入电路的电阻值最大，L1、L2两线圈的电流相差不大，两线圈产生的合成磁场吸引衔铁转动使指针指向“1”的位置。当燃油箱内的油量减少时：随液面下移的浮子转动，使滑片电阻值减小，右线圈L1的电流减小，左线圈L2的电流则增加，合成磁场吸引衔铁转动使指针向“0”位置移动，指示油量下降燃油箱内的燃油晃动会使仪表的指针摆动图4-2电磁式燃油表906二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（二）电热式燃油表

组成：燃油指示表、油位传感器、稳压器组成。工作原理：存油量的指示由一个双金属片控制，燃油箱中装有可变电阻传感器。传感器由一个金属或塑料制的浮子控制。浮子臂的运动使活动触点在电阻片上滑动。当液面升高时，活动触点向左侧移动，使串联的电阻减小。指示表内的双金属片上绕有加热线圈，金属片的一端固定，另一端连接到指针上。图4-3电热式燃油表的工作原理1006二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统由于金属片的温度不仅受电流大小的影响，而且还与通电时间的长短有关，为消除这一问题，在电路中装有稳压器。稳压器的工作原理：利用双金属片的膨胀系数不同，通电过程中使触点张开、闭合，循环往复，在电路中产生断续的电流，使提供给仪表的平均电压稳定。这种燃油表，从点火开关接通，到指示表示出正确的读数大约需要2分钟。虽然显示滞后一段时间，但其仪表的指针不会摇晃、读数稳定。图4-3电热式燃油表的工作原理1106二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（三）电子式燃油表

图4-4所示为一种配用浮子式可变电阻传感器，采用发光二极管显示的电子式燃油表电路原理。在燃油箱无燃油时，燃油传感器电阻RX的阻值约100Ω，而在燃油箱满油时，电阻值约5Ω，稳压管VS和电阻R15组成稳压器，通过电阻R8～R13分成多级基准电压，送到各电压比较器的反向输入端。传感器电阻RX由A端输出电压信号，经电容器C和电阻R16组成的缓冲器后，加到IC1和IC2各电压比较器的同向输入端，电压比较器将此电压信号与反相端的基准电压进行比较、放大，然后控制各自对应的发光二极管，以显示燃油箱内燃油量的多少。图4-4电子式燃油表1206二月2023二、燃油表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统当燃油箱中加满油时，RX的电阻值最小，A点单位最低，IC1、IC2中的电压比较器均输出低电平，使6只绿色发光二极管VD2～VD7全亮，而红色发光二极管VD1因其正极电位低而不亮，表示燃油箱已满。随着燃油箱中的油量减少，液面下降，RX的阻值逐渐增大，A点的电位逐渐升高，六只发光二极管依VD7、VD6、……、VD2的次序逐个熄灭，以示油量的减少。燃油量越少，绿色发光二极管点亮的个数越少。当燃油箱中无油时，RX的电阻值最大，A点单位最高，IC2的第5脚电压高于第6脚的基准电压，第7脚输出高电位，此时红色发光二极管亮，表示燃油已用完，提示驾驶员应该加油。电容器C和电阻R16组成延时缓冲电路，以使发光二极管的显示不受燃油波动的影响。图4-4电子式燃油表1306二月2023三、机油压力表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统功用：用于指示发动机机油压力的大小，驾驶员可根据机油压力表的示值判断发动机润滑系统工作是否正常。类型：机械式、电热式和电磁式等不同形式。趋向：只装有机油压力报警装置，没有机油压力表。1406二月2023三、机油压力表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（一）电热式机油压力表组成：机油压力传感器、油压指示表机油压力表传感器：内部装有膜片，其下方与壳体组成的机油压力腔与发动机主油道相通，机油压力通过膜片、弹簧片作用在触点上。弹簧片的一端与外壳固定并搭铁，另一端的触点可以与双金属片端部的触点接触。双金属片上绕有与其绝缘的加热线圈，加热线圈不通电时，双金属片处于伸直状态，触点处于闭合状态。校正电阻与双金属片上的线圈并联。图4-5电热式机油压力表1506二月2023三、机油压力表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统当接通点火开关时：电流从蓄电池正极→点火开关→接线柱→指示表加热线圈→接线柱→机油传感器接线柱→接触片传感器加热线圈→触点→带触点弹簧片→搭铁到蓄电池负极。加热线圈通电后产生的热量使双金属片受热弯曲而使触点断开。触点断开后，加热线圈的电流被切断，双金属片又逐渐冷却伸直，使触点又重新闭合。加热线圈再次通电，双金属片再次受热弯曲而使触点再次断开，如此循环，使机油压力表电路形成脉动电流。图4-5电热式机油压力表1606二月2023三、机油压力表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统机油压力低时：油压通过膜片作用于触点的压力小，双金属片稍有受热弯曲就可使触点断开，触点闭合的时间相对较短，使得电路中的电流脉宽较小。该电流通过指示表加热线圈，使指示表内双金属片受热弯曲变形小，指针的偏摆角度小，油压指示值低。机油压力高时：作用于触点的压力大，加热线圈必须经过较长时间的通电，才会使双金属片受热得到较大的弯曲后才能使触点断开，触点断开后只需较短的时间又闭合，使电路中的电流脉宽增大。该电流通过指示表加热线圈，使指示表内双金属片受热弯曲变形大，指针的偏摆角度也大，油压指示值高。低油压时高油压时图4-6机油压力表中工作电流波形1706二月2023三、机油压力表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（二）电磁式机油压力表组成：机油压力指示表、滑片式电阻传感器组成。当油压增高时：膜片推动滑动触臂移到低电阻位置，使通过仪表的电流增大，指针即向高示值方向摆动。当油压降低时：情况与此相反。油压表的指示机构与电磁式燃油表一样，也由一个双金属片控制，工作原理与燃油表基本相同图4-7油压传感器工作情况电磁式机油压力表1806二月2023四、发动机冷却液温度表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统功用：俗称水温表，用于指示发动机冷却液的工作温度组成：温度指示表、冷却液温度传感器类型：电热式、电磁式（一）电热式冷却液温度表水温传感器：热敏电阻、温度系数、输出阻值随温度的升高而减小。利用此热敏电阻将发电机冷却液温度的变化转化成电阻的变化，从而控制电路中电流的大小，使发动机冷却液温度表指针指出相应的温度。图4-8电热式发动机冷却液温度表工作原理1906二月2023四、发动机冷却液温度表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统工作过程冷却液温度较低时：传感器的电阻值较大，电流较小，则指示表中的双金属片弯曲变形小，使指针指向低温。冷却液温度升高时：热敏电阻的阻值变小，电流增大，冷却液温度指示表的双金属片弯曲变形增大，指针指向高温度。图4-8电热式发动机冷却液温度表工作原理2006二月2023四、发动机冷却液温度表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（二）电磁式冷却液温度表

与电磁式燃油表相似表内也有一个互成一定角度的两个电磁线圈，其中L2匝数较少，与传感器串联；L1的匝数较多，与传感器并联，两个铁芯的下端设有带指针的衔铁。两电磁线圈通电产生一个合力磁场，衔铁在该磁场力作用下偏转至某个角度，并带动指针摆动。图4-9电磁式发动机冷却液温度表2106二月2023四、发动机冷却液温度表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（二）电磁式冷却液温度表

当发动机冷却液的温度低时：传感器热敏电阻的阻值较大，流经L1和L2线圈的电流相差不多，但由于L1的匝数多，产生磁场强，两线圈合成磁场吸引衔铁摆动的位置使指针指向低温值。当发动机冷却液的温度升高时：传感器热敏电阻的阻值减小，其分流的作用增强，使流经线圈L1的电流减小，其磁力减弱，这时两线圈合成磁场的方向变化，使衔铁转动某个角度，并带动指针摆动，指向高温值。图4-9电磁式发动机冷却液温度表2206二月2023五、车速里程表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统功用：指示行驶速度、记录行驶里程数类型：磁感应式、电子式。（一）磁感应式车速里程表

汽车行驶时，主动轴带动永久磁铁旋转，永久磁铁转动在铝罩上要感应出涡流，利用涡流与永久磁铁相互作用而产生的转矩，使铝罩反抗盘形弹簧（游丝）的阻力而转动，带动指针转一个角度，因涡流的强弱与转速成正比，故指针指示的速度也必与汽车的行驶速度成正比。里程表是由蜗轮蜗杆机构和计数轮组成的，是单纯的机械传动装置。图4-10磁感应式车速里程表2306二月2023五、车速里程表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统（二）电子式车速里程表

工作原理：从安装在传动部分的车速传感器取得信号传递给电子电路，通过驱动脉冲电动机转换信号，使累计指示表运转并进行指示。另一方面，通过另外的信号处理部分作用于车速表指示出车速。图4-11电子车速表的组成2406二月2023五、车速里程表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统图4-12是红旗CA7220轿车电子车速里程表的电子电路框图。主要包括：稳压电路、单稳态触发电路、恒流源驱动电路、64分频电路。外电路有：调整输出脉冲宽度决定仪表精度的电阻R1和电容C1；调整仪表初始工作电流的电阻R2、滤波电阻R3和电容C3，此外还有车速表及里程表的步进电机。当汽车以不同的速度行驶时，电子车速表传感器产生不同的触点闭合频率信号。信号经B端传到触发电路，控制恒流源的输出，从而改变了车速表指针机构中通电线圈中的电流值，于是它在恒定磁场中所受到的作用力发生变化，车速表指针便在刻度盘上相应摆动，显示出相对应的行驶车速。图4-12CA7220轿车电子车速里程表电路框图2506二月2023五、车速里程表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统车速表传感器是由一个舌簧开关管和一个含有4对磁极的塑料环组成。在传感器中，要求舌簧开关管的触点闭合频率和变速箱输出轴的转速及电子车速表的基本工作频率相互配合。车速里程表最终行驶里程是传感器脉冲信号的累计，每4127个脉冲信号，汽车刚好行驶1km。分计里程可以随时清零。图4-13CA7220轿车电子车速里程表传感器车速（km/h）2060100150200频率（Hz）17.5～22.961.5～68.6104.9～114.4159.8～170.6213.3～225.2表4-1车速表车速与传感器信号频率对应关系2606二月2023六、发动机转速表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统组成：发动机转速传感器、电子电路和发动机转速指示表组成发动机转速传感器有磁感应式、光电式、霍尔效应式等多种类型。磁感应式发动机转速传感器：当发动机转动时，传感器的铁芯下端与飞轮齿圈之间的空气隙δ的大小会随之周期性的变化，使绕在铁芯上的感应线圈产生交变的感应电动势。此感应电动势的频率与发动机的转速成正比，因而，此信号的频率高低变化就反映了发动机的转速变化。图4-16磁感应式发动机转速传感器2706二月2023六、发动机转速表第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统当发动机运转时，发动机转速传感器产生的交变信号输入转速表电子电路，经R9、VD1和VT1的整形放大后，从VT1的集电极输出一个矩形波，再经C2、R8、R4、R3组成的微分电路到VT2，从VT2集电极输出的则是一个定幅定宽的矩形波，用来驱动毫安表。随着发动机转速的升高，VT2集电极输出的矩形波频率也提高，通过毫安表的平均电流也成比例增大，电流表指针的偏摆也相应增大，指示相应的发动机转速。图4-17发动机转速表电子电路2806二月2023七、电子式组合仪表板第1课仪表系统第四章仪表与指示灯系统特点：信息量大、反应快、精度高、显示清晰、体积小、占用面积少，便于布置仪表板上具有冷却液温度表、燃油表、车速里程表、发动机转速表、数字时钟等。以及ABS警告灯、制动装置警告灯、润滑油压力警告灯、冷却液液面警告灯及充电指示灯、远光指示灯等。全部仪表和指示灯、报警灯都装在一个硬塑料盒内。仪表板夜间显示采用导光装置、透过式标度盘和导光指针，照明清晰美观富有立体感。图4-18桑塔纳2000型轿车用组合仪表2906二月2023七、电