《汽车构造与拆装》课程企业应用案例-教案：仪表系统的拆装

5.2：汽车仪表的拆装※学习目标：1、叙述各仪表系统的组成、各器件的结构及工作原理；2、懂得各仪表系统的检修。※学习任务：汽车的冷却水温度表、车速里程表、发动机转速表和燃油表等不工作或是失准了，请查明故障原因，并把故障排除。※学习课时：共用14个课时※设备与工具：1、组合仪表；2、水温传感器、油位传感器；3、万用表。※注意事项：1、严格遵守操作规程并注意安全；2、仪表易烂易坏，拆装要小心；3、在不清楚的情况下，不能乱接乱搭，以免烧坏设备。4、各种仪表拆开后，不要触摸仪表内部的各部分，尤其是指针和线圈等部分。※项目任务布置：（见后附任务书）※项目展开：一、汽车上的组合仪表由水温表、燃油表、发动机转速表、车速里程表等组成。如图10-1图10-1组合仪表二、汽车仪表系的分类一）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．电磁式机油压力表与可变电阻式机油压力传感器二）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．电热式冷却液温度表与热敏电阻式传感器3．电磁式冷却液温度表与热敏电阻式温度传感器三）燃油表1．电磁式燃油表与可变电阻式传感器2．动磁式燃油表与可变电阻式燃油量传感器3．电热式燃油表与可变电阻式燃油量传感器四）车速里程表1．磁感应式车速里程表2．电子式车速里程表五）发动机转速表1.机械式转速表2.电子式转速表三、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。机油压力由指示表和传感器两部分组成。指示表和传感器的配合类型如下：(一)电热式指示表+电热式传感器(二)电磁式指示表+可变电阻式传感器(三)电热式指示表+可变电阻式传感器1．电热式机油压力表和传感器的结构电热式机油压力表又称为双金属片式机油压力表，机油压力表及传感器的结构和工作原理如图10－2所示。图10-2电热式油压表与传感器结构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机油压力表的工作原理：机油压力较小时，传感器膜片几乎没有变形，触点间压力小，电流通过不久，温度略有上升，双金属片稍有变形，触点就分开，平均电流小，指针偏转角度小；机油压力升高时，传感器膜片拱曲，触点间压力增大，需要通过较大电流，双金属片的变形才能使触点分开，平均电流大，指针偏转角度大。双金属片为“Π”形，一个为工作臂，另一为补偿臂，它消除外界温度对传感器的影响。安装适应注意外壳上的箭头不应偏出垂直位置300。2．电磁式指示表+可变电阻式传感器如图10-3图10-3电磁式指示表与可变电阻式传感器1-L1线圈2-铁磁转子3-指针4-L2线圈5-可变电阻式油压传感器四、水温表水温表用来指示发动机冷却液工作温度。水温表的工作电路由水温表和水温表传感器两部分组成，水温表安装在组合仪表内，水温传感器安装在发动机气缸盖的冷却水套上。电热式水温表又称双金属片式水温表，电热式水温表可与电热式水温传感器或热敏电阻式水温传感器配套使用。1、电热式水温表与电热式水温传感器：工作电路如图10-4所示。电热式水温表与双金属片式机油压力表的构造相同，仅表盘刻度值不同。图10-4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-壳体7-接线柱8、11-调整齿扇9-双金属片10-指针12-弹簧片水温传感器的密封套筒内装有双金属片2，上面绕有加热线圈，线圈的一端通过连接片3与接线柱4相连，另一端经固定触点1搭铁。水温表的工作原理与机油压力表相似。当电路接通，水温不高时，双金属片2主要依靠加热线圈产生变形，故双金属片2需经较长时间的加热，才能使触点分开。触点打开后，由于四周温度低散热快，双金属片2迅速冷却又使触点闭合。所以水温低时，触点在闭合时间长而断开时间短的状态下工作，使流过水温表加热线圈中的电流平均值增大，双金属片7变形大，带动指针向右偏转，指示低的水温。当水温高时，双金属片2周围温度高，触点的闭合时间短而断开时间长，流过水温表加热线圈的电流平均值小，双金属片7变形小，指针向右偏转角小而指示高的水温。2．电热式冷却液温度表与热敏电阻式传感器：结构原理如图10-5图10-5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3．电磁式冷却液温度表与热敏电阻式温度传感器：结构原理如图10-6图10-6电磁式冷却液温度表与热敏电阻式温度传感器1．2-线圈3-铁转子4-指针5-传感器五、燃油表作用：燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量。1、电热式燃油表：又称为双金属片燃油表，结构如图10-7所示。当油箱元油时，传感器浮子7在最低位置，将可变电阻5全部接入电路，加热线圈中的电流最小，所以双金属片3没有变形，指针4指示“0”的位置；当油箱中的油量增加时，传感器浮子上浮，带动滑片6移动，可变电阻的阻值减小，加热线圈中的电流增大，双金属片3受热变形，带动指针4向右转动。由于经加热线圈中的电流除与可变电阻的阻值有关夕卜，还与电源电压有关，因此该电路中需配有稳压器。图10-7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2、电磁式燃油表：结构如图10-8图10-8电磁式燃油表与可变电阻式燃油量传感器1．2-线圈3-铁转子4-指针5-可变电阻6-滑片7-浮子8、9、10-接线柱11-开关工作原理：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”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”3．动磁式燃油表：结构如图10-9图10-9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-接线柱六、车速里程表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。分类：磁感应式、电子式1．磁感应式车速结构：磁感应式车速里程表也称永磁式车速里程表，其结构如图10-11所示。磁感应式仪表没有电路连接，它是由变速器输出轴上的一套蜗轮蜗杆以及挠性软轴来驱动的。车速表由永久磁铁1、带有轴及指针6的铝碗2、罩壳3和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。罩壳3是固定的，铝碗2是杯形的，与永久磁铁1及罩壳3间具有一定的间隙，没有机械连接。铝碗2是与指针6一起转动的，在静态时，由于盘形弹簧（游丝）4的作用使指针指在刻度盘0的位上。车速表的工作原理：当汽车直线行驶时，变速器输出轴上的蜗轮、蜗杆以及软轴等带动永久磁铁转动，同时在铝碗上感应出蜗流，产生转矩，使铝碗反抗游丝向永久磁铁转动方向转动，带动指针同转一个角度，因为蜗流的强弱与车速正比（车速越高，磁场切割速度越高），所以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和计数轮组成的，蜗轮蜗杆和汽车的传动轴之间具有一定的传动比。在汽车行驶时，软轴驱动车速里程表的小轴，经三对蜗轮蜗杆带动里程表的第一计数轮转动。第一计数轮上的数字为十分之一公里，每两个相临的计数轮之间，又通过本身的内齿和进位计数轮的传动齿轮，形成⒈10的传动比。这样汽车行驶时，就可以将其行驶里程不断累计起来。图10-10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10-11所示a)车速传感器b)电子电路c)里程表图10-11轿车电子式车速里程表（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。（2）电子电路其作用是将车速传感器送来的电信号整形、触发，输出一个电流大小与车速成正比的电流信号。其基本组成主要包括稳压电路、单稳态触发电路、恒流源驱动电路、64分频电路和功率放大电路（3）车速表它是一个电磁式电流表，当汽车以不同车速行驶时，从电子电路接线端6输出的与车速成正比的电流信号便驱动车速表指针偏转，即可指示相应的车速。（4）里程表它由一个步进电动机和六位数字的十进位数字轮组成。车速传感器输出的信号，经64分频后，再经功率放大器放大到足够的功率，驱动步进电动机，带动数字轮转动，从而记录行驶的里程。七、发动机转速表发动机转速表用于指示发动机的运转速度。发动机转速表有机械式和电子式两种。电子式转速表由于结构简单、指示精确和安装方便，因此被广泛应用。电子转速表获取转速信号的方式有三种：从点火系获取脉冲电压信号、从发动机的转速传感器获得转速信号、从发电机获取转速信号。汽油发动机电子式转速表都是用点火系的一次侧电路为触发信号。图10-12为桑塔纳轿车转速表电路原理图，转速信号来自于点火系的一次侧电路。工作原理如下：图10-12桑塔纳轿车电子式转速表电路原理图当点火控制器使一次侧电路导通时，三极管VT处于截止状态，电容C2被充电。其充电电路为：蓄电池正极→贯3→C2→v％→蓄电池负极，构成回路。当点火控制器使初级电路截止时，三极管VT的基极得正电位而导通，此时C2便通过导通的三极管VT、电流表A和vD1构成放电回路，从而驱动电流表。当发动机工作时，初级电路不断的导通、截止，其导通、截止的次数与发动机转速成正比。所以当一次侧电路不断地导通、截止时，对电容Cz不断地进行充放电，其放电电流平均值与发动机转速成正比，于是将电流平均值标定成发动机转速即可。八、汽车电子仪表的显示装置目前汽车电子仪表中的显示装置的显示方式主要有指针指示、数字显示、声光和图形辅助显示等。汽车常用电子显示器件的种类显示元器件在汽车电子仪表中是重要的元器件之一，只有通过它们正确、清晰的显示，驾驶员才能获得汽车状态的重要信息。目前在汽车上使用的显示元器件有许多不同的类型，并且各有特点。最常用的电子显示器件可分为发光型和非发光型两大类。发光型显示器自身发光，容易获得鲜艳的流行色显示，非发光型显示器靠反射环境光显示。发光型显示器件主要有：真空荧光管（VFD）、发光二极管（LED）、阴极射线管（CRT）、等离子显示器件（PDP）和电致发光显示器件（ELD）等几种，非发光型显示器件有液晶显示器件（LCD）和电致变色显示器件（ECD）等。这些都可以作为汽车电子显示器件使用，既可做成数字式的，也可做成图形或指针式的。作为汽车电子仪表显示器件，一般情况下采用真空荧光管（VFD）和液晶显示器件（LCD）为好，它们的性能和显示效果都比较好。当然，作为信息终端显示来说，用阴极射线管（CRT）更好，但其体积太大。所以作为汽车电子仪表用显示器件，用的最多的还是真空荧光管（VFD）和液晶显示器件（LCD）。九、仪表系统操作步骤及操作要点（以汽车整车电器示教板为例）一）、组合仪表的使用1．汽车仪表的功用：为了便于驾驶员随时观察汽车各个系统的工作状态，并及时做出反应。2．组合仪表的使用：①仪表：包括冷却液温度表（用以指示发动机冷却液的温度）、燃油量表（用以指示发动机燃油存储量）、发动机转速表（用以指示发动机转速情况）、车速里程表（用以指示车辆的行驶速度及行驶里程）等。②指示灯：包括左右转向指示灯、驻车灯、小灯、大灯、雾灯、变速器档位指示灯（自动变速器车辆）、蓄电池充电指示灯等。③报警灯：包括发动机故障灯、机油压力报警灯、燃油量报警灯、冷却液温度报警灯、车门未关好报警灯、钥匙未拔报警灯以及防盗系统报警灯、危急报警灯等。二）、各照明系统和信号系统的在接通或切断下在仪表上的指示反应情况。1．开启点火开关，并启亮仪表背景灯，观察组合仪表的显示，此时组合仪表上机油压力报警灯、发动机故障灯、充电指示灯、驻车制动灯应点亮或闪亮。起动车辆后，机油压力报警灯、发动机故障灯、充电指示灯应熄灭，如果此时挂入前进档并松开驻车制动，驻车制动灯应熄灭。2．开启汽车左转向开关，仪表板上左转向指示灯闪亮；开启汽车右转向开关，车辆的右侧转向灯闪亮，同时仪表板上的右转向指示灯闪亮；按下危急报警开关，车辆左右转向灯同时闪亮，仪表板上的左、右转向指示灯同时闪亮。3．开启大灯开关，车辆前照灯点亮，搬动变光开关，车辆的前照灯应在远、近光之间切换，当远光灯点亮时，仪表板上的远光指示灯应点亮。4．开启雾灯，车辆的雾灯点亮，仪表板上的雾灯指示灯应点亮，如果车辆配有后雾灯，在开启后雾灯时，仪表板上的后雾灯指示灯应点亮。5．开启小灯，车辆的前大灯组合中的小灯点亮，同时仪表板上的小灯指示灯应点亮。6．打开某一侧车门，仪表板上相应处车门未关的指示灯应点亮。7．关闭点火开关，车辆的前大灯组合中的小灯点亮，同时仪表板上小灯指示灯应点亮。三）、观察各仪表系统及元件的结构1．观察机油传感器外壳上的箭头标记与其工作臂的相对位置。2．观察电热式机油压力表和水温表及其传感器结构上的异同点反调整部位。3．仔细观察电磁式水温表与电热式水温表的结构待点。4．观察电磁式水温表与燃油表的异同点。5．观察电流表、车速里程表的结构并弄清其工作原理。6．观察综合式仪表盘的组成与接线方法。7．掌握仪表线路的连接方法。四）、故障诊断与排除根据故障现象，诊断故障原因，并把故障排除。※考核评价标准：仪表装置的检修-------考核评价标准序号作业项目考核内容配分评分标准评分记录扣分得分1识别能够正确识别组合仪表组件30正确识别仪表10分正确识别指示灯10分正确识别报警灯10分2操作能够按照教师要求熟练操作相应器件20正确操作点火开关5分正确操作转向开关5分正确操作前照灯开关5分正确操作雾灯开关5分3仪表及传感器的作用和工作原理仪表作用20仪表作用答不对扣10各开关或传感器的结构和工作原理开关或传感器的结构和工作原理答不对扣104故障诊断与排除根据故障现象，分析故障原因，把故障排除20故障分析不正确，扣10分；故障不能排除；扣10分5安全文明生产遵守安全操作规程，正确使用工量具，操作现场整洁10每项扣2分，扣完为止安全用电，防火，无人身、设备事故因违规操作发生重大人身和设备事故，此题按0分计6分数合计100课后作业一、填空题1.机油压力指示灯的作用是在发动机运转时，指示发动机工作是否正常。2.汽车燃油表系统的作用是指示。由装在仪表板上的和装在燃油箱内的两部分组成。3.水温表是用来指示____________是否正常。它由装在仪表板上的和装在发动机气缸套上的两部分组成。4、解释汽车上常见英文缩写的含义：EFI、GPS