课题二 汽车仪表、照明及信号系统

课题二汽车仪表、照明及信号系统学习任务熟悉仪表系统、照明系统、指示灯系统、信号系统及电喇叭的组成与工作原理。技能要求掌握仪表系统、照明系统、指示灯系统、信号系统及电喇叭的常见故障与检修。任务一仪表系统认识汽车仪表为使驾驶员随时了解各系统的工作情况，汽车上都设有表示汽车工作状况的仪表。常见的仪表有车速里程表、转速表、冷却液温度表、燃油表、机油压力表等，如图。汽车仪表的构造及工作原理1．冷却液温度表2．燃油表3．机油压力表4．车速里程表5．发动机转速表6．电流表7．仪表稳压器1．冷却液温度表（1）电热式冷却液温度表（2）电磁式冷却液温度表电磁式冷却液温度表的结构原理如图冷却液温度表内有两个互成一定角度的铁芯，铁芯上分别绕有磁化线圈L1、L2。其中L2与冷却液温度传感器串联，两个铁芯的下端对着带指铁的偏转衔铁。冷却液温度高时，由于热敏电阻传感器的阻值小，流经L2中的电流大、磁场强，吸引衔铁在图中向高温方向偏转，指针指向高温区；冷却液温度低时，由于热敏电阻传感器的阻值大，因此L2中的电流小，而L1中的电流大、磁场强，吸引衔铁向低温方向偏转，指针指向低温区。2．燃油表燃油表用来指示燃油箱内燃油的存储量（如图所示），它与安装在油箱内的燃油传感器配套工作。（1）燃油传感器燃油传感器如图所示，该变阻器的输出电阻值依赖于浮子的位置，当油量多时，浮子的位置高，输出电阻小，电流大；当油量少时，浮子位置低，输出电阻大，电流小。（1）燃油传感器1）电热式燃油表2）电磁式燃油表3．机油压力表（1）机油压力表机油压力表内装有双金属片，其上绕有加热线圈，线圈一端经接线柱后接机油压力传感器，另一端接蓄电池正极。（2）机油压力传感器双金属片式机油压力表的结构如图所示。机油压力表传感器内部装有弹性膜片，膜片下的油腔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，弹簧片的一端与外壳固定搭铁，另一端的触点与双金属片端部的触点接触。双金属片上绕有电热线圈，校正电阻与双金属片上的线圈并联。（3）机油压力表的工作原理机油压力指示表内装有特殊形状的双金属片，它的直臂末端固定在调节齿扇上，另一钩形悬臂端与指针相连，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。当电源开关接通时，电流由蓄电池正极→电源开关→接线柱→指示表双金属片的电热线圈→接线柱→接触片→分两路(一路流经传感器双金属片的电热线圈；另一路流经校正电阻→双金属片→双金属片的触点→弹簧片→搭铁→蓄电池负极构成回路。4．车速里程表（1）磁感应式车速里程表磁感应式车速里程表结构如图所示。磁感应式车速里程表由变速器输出轴上的一套蜗轮、蜗杆以及软轴驱动。车速表由永久磁铁、带有轴及指针的铝碗、罩壳和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘等组成。（2）电传动动圈式车速里程表电传动动圈式车速里程表由二极管桥式整流器、降压电阻、带动圈的指针以及永久磁铁等构成。如图所示。变速器上的传感器就像一台小发电机。汽车行驶时，变速器带动磁铁转动，磁力线切割线圈产生交流电，经M接线柱输出，并通过连线至仪表的M接线柱接人仪表，经二极管整流器整流，输出直流电，该直流电流经电阻线圈和电阻，通过游丝到动圈产生磁场。这样，动圈磁场和永久磁场相互作用产生力矩，推动指针顺时针转动。速度越快，产生的力矩越大，指针偏角越大。（3）电子式车速里程表1）车速表车速表传感器车速表的原理示意图2）双制式短程里程表双制式短程里程表原理示意图5．发动机转速表（1）机械式发动机转速表普通机械式转速表可分为机械传动磁感应式转速表和电动磁感应式转速表。它们的结构和工作原理与车速表基本相同。电动磁感应式转速表的基本结构如图所示,它是由传感器和指示器两部分组成，传感器实际是一个小型的交流发电机，安装于发电机皮带轮附近，由四个螺钉固定。当发动机工作时，发动机的传动机构带动传感器扁形轴转动，与轴相连的的永久磁铁随之转动，使磁力线切割线圈而产生交流电。电压高低随转速快慢而变化，通过整流器转化为直流电，再经绕线电阻和碳电阻输入动圈，此时动圈锁产生的磁场与永久磁场相互作用，其结果使动圈偏转。发动机\转速越快，传感器输出的电压也就越大，动圈偏转的幅度越大，指针的偏转角度也越大。（2）电子式发动机转速表电子式转速表按获取转速信号的方式不同分为从点火系统获取信号的转速表、测取飞轮（或正时齿轮）转速的转速表、从发电机上获取转速信号的转速表。汽油机用的电子式转速表一般从点火系统中获取发动机的转速信号。图所示为利用电容充放电的脉冲式电子转速表的原理，转速信号取自点火系统初级电路。6．电流表电流表内的黄铜片固定在绝缘底板上，两端与接线柱相连，下面夹有永久磁铁，磁铁内侧的转轴上安装有带指针的软钢转子，指针安装在软钢转子中间。当电流表中无电流通过时，软钢转子被永久磁铁磁化，磁性与永久磁铁的极性相反，相互吸引，使指针停在中间“0”标度上。当发电机向蓄电池充电时，其电流通过黄铜片产生的磁场与永久磁铁形成顺时针偏转的合成磁场，使软钢转子顺时针偏转，示值为“＋”。充电电流越大，合成磁场越强，偏转角度越大，指针指示读数越大。当蓄电池放电时，其电流通过黄铜片产生的磁场与永久磁铁形成逆时针偏转的合成磁场，使软钢转子逆时针偏转，示值为“－”。7．仪表稳压器（1）电热式仪表稳压器电热式仪表稳压器的结构如图所示。它由双金属片、一对常闭触点、电热线圈、座板和外壳等组成。电热线圈一端搭铁，另一端焊在双金属片上。双金属片的一端用铆钉固定，另一端铆有活动触点。固定触点铆在调节片上，调节片的一端也用铆钉固定并与电源接线相连。两触点之间的压力可通过调整螺钉调整。外部接线

内部结构仪表稳压器的原理电路如图所示。当电源电压偏高时，电热线圈中的电流增大，产生热量大，使触点在较短的时间里断开，断开的触点又需较长时间冷却才能重新闭合，于是触点闭合时问短．断开时间长，从而将偏高的电源电压降低为某一输出电压平均值。若电源电压偏低时，电热线圈中的电流减小，产生热量少，使触点断开时间短而闭合时间长，从而将偏低的电源电压提高到某一输出电压平均值。（2）电子式仪表稳压器采用三端集成稳压器可简化仪表结构，降低仪表成本．提高稳压精度，延长仪表寿命。桑塔纳、奥迪车仪表板采用了专用的三端式电子稳压器该稳压器的输出电压为9.5～10.5V。仪表的拆装要点及步骤步骤一拆卸组合仪表装饰面板时，由于固定螺钉是隐藏的，因此要仔细查找固定螺钉，强行拆卸会损坏仪表装饰板。如图所示，圈内为仪表板固定螺钉的位置。步骤二使用仪表板拆卸专用工具，分别把左压板和右压板撬动，见图蓝色圈处，步骤三将仪表装饰板撬松，往外拉即可将装饰板及仪表保护罩取出。如图所示。步骤四如图（蓝色圈里）所示，左压板下面的3个卡扣和右压板下的2个卡扣，分别是用来卡紧装饰板的卡槽。步骤五拆卸仪表盘。如图所示，仪表盘由三颗螺丝固定。使用工具分别将三颗螺丝拧松并取下螺丝。步骤六拆卸三颗螺丝（如图所示，取出仪表板总成），拔掉仪表板上连接线束插头。仪表常见故障的检修（1）燃油表的检修（2）机油压力表的检修（3）冷却液温度表的检修（1）燃油表的检修故障现象油箱内无论多少燃油，指针总显示无油。故障原因①燃油表本身故障。②电路中有断路处。③燃油表传感器故障。④稳压器工作异常等。维修思路①用10Ω的电阻代替传感器，一端接到传感器的线束上，另一端直接搭铁，如图2-32所示，点火开关打到ON挡，观察燃油表。若指针向满油刻度方向移动，则说明故障在燃油表传感器；若无反应，则说明故障在仪表本身或稳压器，或线路已断路。②接好燃油表传感器接线插头，打开点火开关，用万用表测量仪表上的电源进线电压。若有电压，则说明燃油表内部已坏。若无电压，则说明稳压器已坏或电路线已断。（2）机油压力表的检修故障现象机油压力表指针移动不正常。故障原因①机油压力传感器故障。②机油压力表故障。③电源电路中有故障等。维修思路①在机油压力传感器接线柱端串联一个与机油压力传感器相当阻值的电阻后搭铁，如图所示，观察机油压力表指针的偏转情况，若机油压力表指示正确，则说明故障在机油压力传感器。②拆下机油压力传感器，将一根平头小铁棍插进传感器孔内顶压膜片，并打开启动开关。若机油压力表指针移动正常，则说明是润滑油路堵塞引起的传感器处无油压。③用万用表电压挡检查机油压力表电源接线柱的电压，若为0，则说明电源线路断路；若为12V，则说明机油压力表已损坏。（3）冷却液温度表的检修故障现象冷却液温度表无显示。故障原因①冷却液温度传感器故障。②冷却液温度表本身故障。③电路中有断路处。④稳压器工作异常等。维修思路①拆下冷却液温度传感器接线柱上的导线，串接一个试灯（2～5W）后搭铁，将点火开关置ON挡，观察冷却液温度表指针摆动情况；若指针摆动，则故障在传感器；若冷却液温度表指针不动，则进行下一步诊断。②将试灯一端搭铁，另一端接冷却液温度表上“电源”接线柱，点火开关置ON挡，观察试灯是否亮，若不亮，则稳压器到蓄电池间导线断路或仪表熔断器烧断；若试灯亮，则进行下一步诊断。③将试灯一端搭铁，另一端接冷却液温度表上“传感器”接线柱，点火开关置ON挡，观察冷却液温度表指针摆动情况，若冷却液温度表不动，则说明冷却液温度表损坏；若冷却液温度表动，则说明冷却液温度表到传感器间导线断路。任务二照明系统前照灯的结构1．灯泡2．反射镜3．配光镜1．灯泡（1）外部照明灯1）前照灯2）雾灯3）牌照灯4）倒车灯5）制动灯6）转向灯7）示位灯8）驻车灯（2）内部照明灯1）顶灯2）阅读灯3）行李厢灯4）门灯5）踏步灯6）仪表照明灯7）报警灯及指示灯2．反射镜反射镜的作用是收集灯泡发出的光线，并将这些光线聚合成很强的光束射向远方。反射镜的表面形状呈旋转抛物面，如图所示，一般用薄钢板冲压而成。其内表面镀银、镀铝或镀铬，然后抛光。3．配光镜配光镜又称散光玻璃，其作用是将反射镜反射出的平行光束进行扩散分配，以扩大光线的照射范围，并使路面的照明更加均匀。配光镜一般用透光玻璃压制而成，是很多特殊棱镜和透镜的组合体。外形一般为圆形或矩形，如图所示。前照灯的防眩目措施1.采用双丝灯泡前照灯一般采用双丝灯泡，一个灯丝为远光灯丝，功率较大（45～60W），位于反射镜的焦点位置，射出的光线远而亮；一个灯丝为近光灯丝(功率22～55W），位于反射镜焦点的上方或前方并稍向右偏斜，由于光线弱，且经反射后光线大部分向下倾斜，从而减少了对迎面来车驾驶员的眩目作用，如图2-41所示。前照灯近光的此种配光形式称为对称形配光。双丝灯泡前照灯的工作情况远光平射近光倾向下方2.加装配光屏在近光灯丝下加装配光屏（遮光罩），当接通近光灯时，配光屏能将近光灯丝下部分的光线完全遮住，消除了向上的反射光线；而接通远光灯丝时，配光屏不起作用，图1配光屏在安装时偏转一定的角度，使其近光的光形分布不对称，形成一条明显的明暗截止线，前照灯近光的此种配光形式称为E形非对称形配光

图2由于此种前照灯防眩目效果好，目前灯泡绝大部分采用这种结构形式。为确保正确的配光光形，必须保证灯泡安装的正确位置，为此将灯泡的插头做成插片式

图3用插头凸缘上的半圆形开口与灯头上的半圆形凸起配合定位。另外，为保证可靠连接，三个插片呈不均匀分布。123各种类型的前照灯1．半封闭式前照灯2．全封闭式前照灯3．投射式前照灯4．氙气式前照灯5．LED前照灯6．日间行车灯1．半封闭式前照灯半封闭式前照灯的配光镜由反射镜边缘上的齿簧固定在反射镜上，二者之间用橡胶圈或密封胶密封。灯泡可从反射镜后端进行拆装，结构如图所示。半封闭式前照灯的缺点是密封性能不良；优点是维修方便，因此得到广泛使用。2．全封闭式前照灯全封闭式前照灯又称真空灯。反射镜和配光镜玻璃制成一体，形成灯泡，里面充以惰性气体。灯丝焊在反射镜底座上，如图所示。全封闭式前照灯的优点是可防止反射镜被污染，反射效率高，照明效果好，使用寿命长；缺点是当灯丝烧断后，需要更换整个总成，成本高。为使前照灯更美观、照射效果更好，目前许多轿车都采用投射式前照灯和氙气式前照灯。3．投射式前照灯投射式照灯采用卤素灯泡。它的反射镜近似于椭圆形状，有两个焦点。在第一焦点处放置灯泡，第二焦点在灯光中形成。凸形配光镜的焦点与第二焦点是一致的。来自灯泡的光利用反射镜聚成第二焦点，再通过散光镜将聚集的光投射到前方。投射式前照灯的结构如图所示。在第二焦点附近设有遮光板，可遮挡向上的光线，形成明暗分明的配光。这种配光特性使投射式前照灯除了可用作近光灯、远光灯外，还可用作雾灯。4．氙气式前照灯氙气式前照灯（简称氙气灯）也称高亮度弧光灯。这种灯没有传统的灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氙气及微量金属（或金属卤化物），结构如图所示。弧光灯由弧光灯组件、电子控制装置和升压器三部分组成。其光色成分和日光灯相似，亮度是目前卤素灯泡的3倍左右，寿命可达卤素灯泡的5倍。5．LED前照灯新一代固态冷光源LED于上世纪60年代问世。直到80年代之前，由于那时LED的亮度不高，只是将其作为指示灯等使用，不会有人想到它会能作为汽车车灯。进入80年代后，LED亮度有了较大提高，1985年被用于一辆客车上。1986年Nissan公司在300ZX型汽车上使用了72只φ5mm的LED作为中央高位刹车灯，标志着LED开始进入了汽车领域中的应用。LED前照灯指采用白色LED的汽车前照灯，如图所示。与传统车灯光源比较，LED的优势如下：（1）寿命长，免维护，在整个汽车使用期限之内有可能不用再更换灯具。（2）非常节能，比同等亮度的白炽灯节能至少在一半以上。6.日间行车灯日间行车灯及白昼行车灯，是为白天向前方提示车辆存在设置的，安装在前端的两侧。如图所示。日间行车灯的作用是：是使车辆在白天行驶时更容易被人认出来的灯具。它的功效不是为了使驾驶员能看清路面，而是为了提醒路人。因此这种灯具不是照明灯，而是一种信号灯。固然，加装了白天行驶灯可使汽车看起来更酷、更炫，但白天行驶灯的最大功效，不在于美观，而是提供车辆的被辨识性。在国外行车开启日间行车灯，降低12.4%的车辆意外，同时也可降低26.4%的车祸死亡机率。总之，白天行车灯的目的就是为了交通安全。因此，近年来很多国家都制定了有关白天行驶灯的相关指标以保证生产安装的日间行车灯能够真正起到保障安全的功效。前照灯电路1．灯光开关2．变光开关3．前照灯继电器4．前照灯控制电路1．灯光开关灯光开关的形式有拉钮式、旋转式和组合式等多种。目前汽车上使用较多的是组合开关，它将前照灯、尾灯、转向灯及变光灯开关制成一体。图所示为丰田卡罗拉轿车使用的组合开关，转动开关端部，便可依次接通尾灯（包括前小灯）和前照灯，将开关向下压，由近光变为远光；此时将开关向上扳，由远光变为近光；向前扳动开关，可使右转向灯工作；向后扳动开关，可使左转向灯工作。2．变光开关变光开关可以根据汽车行驶的需要切换近光和远光。变光开关有组合开关和脚踏开关两种。目前汽车采用较多的是组合开关，该开关安装在转向盘下方，以便驾驶员操作。3．前照灯继电器前照灯的工作电流较大，若用车灯开关直接控制前照灯，车灯开关易烧坏，因此在前照灯电路中设有灯光继电器。图所示为常开式前照灯继电器，SW端子与前照灯开关相连，E端子搭铁，B端子与电源相连，L端子与变光开关相连。当接通前照灯开关时，继电器线圈通电，电磁铁产生磁力，使衔铁带动动触点与静触点接通；当切断线圈电流时，电磁力消失，衔铁在弹簧的作用下迅速回位，使动触点与静触点断开。利用触点的开、闭，实现对灯光电路的控制。 4．前照灯控制电路（1）前照灯电路分析1）不带自动灯控的前照灯电路分析2）带自动灯控的前照灯电路分析在夜间行驶时，为了防止迎面来车眩目，驾驶员必须频繁使用变光开关，分散其注意力。前照灯自动变光装置，可根据迎面来车的灯光调节前照灯的近光和远光。如图所示。（2）前照灯会车自动变光（3）前照灯自动延迟关闭前照灯关闭延时固态元件控制装置是驾驶员将汽车停放在无照明的车库时，只要按下仪表板上的延时开关，就能使前照灯延长一个时间关断，为驾驶员下车离去提供一段照明时间。由图可知，它采用机油压力开关，当发动机不运转时，机油压力开关的触点是闭合的。当发动机工作时，靠机油压力使触点断开。VT为高增益的复合晶体管，用来接通继电器线圈。VT的发射极通过机油压力开关搭铁，所以只有当发动机停运或机油压力不足时才接通。R、C组成延时电路，当切断点火开关和前照灯后，揿下延时开关时，电容C开始充电。当电容C充电电压达到VT的导通电压时，VT导通，电流流径继电器线圈，触点闭合，接通前照灯。当松开延时开关时，则电容通过R向V放电，维持其通状态，前照灯一直亮着。在电容C放电电压下降到不能维持VT的导通所必须的基极电流时，VT截止，前照灯熄灭。延迟时间取决于C及R的参数，一般可延迟时间约1min。（4）AFS弯道辅助照明通常汽车上安装的普通大灯具有固定的照射范围，如图2-59所示，当夜间汽车在弯道上转弯时，由于无法调节照明角度，常常会在弯道内侧出现“盲区”，极大地威胁了驾驶员夜间的安全驾车。一般的大灯随动转向系统都包含了AFS前大灯智能随动系统和ALS光轴自动调整系统，在夜间转弯时，AFS能根据车速以及转向盘转向角度，自动调整近光灯的照射中心，自动指向入弯，确保弯道中的高能见度。在后排负载较重导致车身角度上扬时，ALS自动调整光轴倾角，避免光轴上扬对对面来车驾驶人员的干扰。照明系统的拆装1．前照灯的拆装①拆下前保险杠总成位于挡泥板处的紧固螺丝。②将汽车举到一定高度，并拆下保险杠横梁上四个紧固螺丝。③拔下前保险杠上两雾灯的线束插头，取下前保险杠总成。④拧下前照灯总成螺丝，拔下连接线束端口后取出前照灯（左右前照灯拆卸方法相同）。⑤按与拆卸相反的顺序进行安装。2．后雾灯的拆装3．后组合灯的拆装①拧下行李厢盖上左右后雾灯的紧固螺丝，拔下线束端子。②取出后雾灯总成，如图2-66所示，右边为灯饰，没有线束连接。③按与拆卸相反的顺序进行安装。①取下位于行李厢中尾灯后部的罩盖，拧下后组合灯总成紧固螺丝。②拔下连接线束，取出后组合灯总成。③按与拆卸相反的顺序进行安装。照明系统的检修部分车型的照明系统故障如表所示任务三信号系统转向灯与危险警示灯电路1．闪光继电器2．转向灯控制3．警示灯控制4．转向灯与危险警示灯电路实例1．闪光继电器（1）电热丝式闪光继电器（2）电容式闪光继电器电子式闪光器可分为触点式（带继电器）和无触点式（不带继电器）两种。2．转向灯控制转向开关有三个挡位，即关闭（OFF）、左转向（L）和右转向（R）。当转向开关位于OFF挡时，左、右转向灯电路全断开，转向灯全不亮。如图所示，当转向开关位于L挡时，转向开关向闪光继电器的15L端子输出搭铁（左转向）信号。闪光继电器工作，通过端子L向左转向灯电路输出，通过闪光继电器的作用，左转向灯开始闪烁。在使用转向灯时，必须先将点火开关打到ON挡再打开转向开关，转向灯才能够闪烁。3．警示灯控制如图所示，当遇到紧急情况时，将危险警示灯开关由关闭（OFF）转换到打开后，闪光继电器端子HWS通过警示灯开关接地，即警示灯开关向闪光继电器输入请求开启警示灯的信号。此时，不论转向开关处于何位置，闪光继电器同时向左、右转向灯电路输出闪光控制信号，左、右转向灯同时闪烁，并且闪光频率比转向时快很多。警示灯控制电路的供电与点火开关状态无关，这是因为蓄电池给闪光继电器30号针脚供有常电，在使用警示灯时，按动警示灯开关，转向灯就能闪烁。4．转向灯与危险警示灯电路实例图2-76所示为BCM（车身控制模块）控制的转向灯与危险警示灯控制电路。由图可知，转向灯开关或危险警示灯开关向BCM发送转向或危险报警信号，由BCM控制一侧的转向灯闪烁，或者全部转向灯都闪烁起警示作用。制动灯电路制动灯电路系统包括制动灯熔