第四章儀表與指示燈系統(tǒng)(第1課)

汽車拖拉機學——電器與電子設備主講人：魯植雄教授《汽車拖拉機學——電器與電子設備》課件Email：luzx@電話：1395171578006二月2023206二月2023第1課儀表系統(tǒng)第2課指示燈系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)306二月2023一、電流表二、燃油表三、機油壓力表四、發(fā)動機冷卻液溫度表五、車速里程表六、發(fā)動機轉速表七、電子式組合儀表板本節(jié)課的主要內(nèi)容第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)作用：是為了使駕駛員實時掌握車輛主要部件的工作情況，以便正確使用車輛，提高行車、工作的安全性，及時發(fā)現(xiàn)和排除可能出現(xiàn)的故障。車輛儀表按其結構形式的不同，可分為獨立式和組合式兩種。獨立式儀表是各種儀表都有各自的殼體，單獨安裝在儀表板上；組合式儀表則是將各種儀表封裝在一個殼體內(nèi)。常用儀表：有電流表、燃油表、發(fā)動機冷卻液溫度表、機油表壓力表、車速里程表等。在一些采用氣壓制動的汽車上，還裝有氣壓表，許多汽車上還裝有發(fā)動機轉速表。406二月2023一、電流表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)圖4-1電磁式電流表的結構及工作原理功用：電流表串聯(lián)在充電電路中，用來指示蓄電池充電或放電的電流值。工作原理（電磁式）：當電流表沒有電流通過時，其轉子被永久磁鐵磁化，互相吸引，使指針保持在中間零位。當充電電流通過黃銅板條（相當于單匝線圈）時，在其周圍產(chǎn)生磁場（其方向按右手螺旋定則確定）與永久磁場合成一個磁場。在合成磁場的作用下，轉子沿順時針方向偏轉一個角度，即軟鋼旋轉到合成磁場的方向上。充電電流越大，偏轉的角度越大，電流表的讀數(shù)越大。若放電電流通過黃銅板條時，則指針隨之反向偏轉，指示蓄電池放電電流的大小。506二月2023一、電流表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)目前，多數(shù)汽車上的電流表已被充電指示燈所取代，通過充電指示燈由亮到熄滅這種簡單的信號變化，表明發(fā)電機及調(diào)節(jié)器的工作是否正常。606二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)功用：燃油表用來指示車輛燃油箱中燃油的存儲量，駕駛員可根據(jù)燃油表的示值車輛可繼續(xù)行駛的里程，判斷是否需要加油。組成：燃油指示表、油面?zhèn)鞲衅鞯阮愋停弘姶攀?、電熱式、電子式等?06二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（一）電磁式燃油表組成：有互成一定角度的兩個鐵芯，鐵芯上分別繞有電磁線圈，即左線圈（L2）和右線圈（L1）工作原理：L2的匝數(shù)較少，與滑片式電阻串聯(lián)，L1匝數(shù)較多與與滑片式電阻并聯(lián)，兩個鐵芯的下端設置有帶指針的銜鐵，兩電磁線圈通電產(chǎn)生的磁力吸動銜鐵轉動，帶動指針偏擺。圖4-2電磁式燃油表806二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)當燃油箱中沒有油時：滑片電阻被短路，L1被短路，無電流通過；L2電流達到最大值，L2產(chǎn)生的電磁力吸引銜鐵使指針指示在“0”的位置。當燃油箱裝滿油時：滑片電阻串入電路的電阻值最大，L1、L2兩線圈的電流相差不大，兩線圈產(chǎn)生的合成磁場吸引銜鐵轉動使指針指向“1”的位置。當燃油箱內(nèi)的油量減少時：隨液面下移的浮子轉動，使滑片電阻值減小，右線圈L1的電流減小，左線圈L2的電流則增加，合成磁場吸引銜鐵轉動使指針向“0”位置移動，指示油量下降燃油箱內(nèi)的燃油晃動會使儀表的指針擺動圖4-2電磁式燃油表906二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（二）電熱式燃油表

組成：燃油指示表、油位傳感器、穩(wěn)壓器組成。工作原理：存油量的指示由一個雙金屬片控制，燃油箱中裝有可變電阻傳感器。傳感器由一個金屬或塑料制的浮子控制。浮子臂的運動使活動觸點在電阻片上滑動。當液面升高時，活動觸點向左側移動，使串聯(lián)的電阻減小。指示表內(nèi)的雙金屬片上繞有加熱線圈，金屬片的一端固定，另一端連接到指針上。圖4-3電熱式燃油表的工作原理1006二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)由于金屬片的溫度不僅受電流大小的影響，而且還與通電時間的長短有關，為消除這一問題，在電路中裝有穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器的工作原理：利用雙金屬片的膨脹系數(shù)不同，通電過程中使觸點張開、閉合，循環(huán)往復，在電路中產(chǎn)生斷續(xù)的電流，使提供給儀表的平均電壓穩(wěn)定。這種燃油表，從點火開關接通，到指示表示出正確的讀數(shù)大約需要2分鐘。雖然顯示滯后一段時間，但其儀表的指針不會搖晃、讀數(shù)穩(wěn)定。圖4-3電熱式燃油表的工作原理1106二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（三）電子式燃油表

圖4-4所示為一種配用浮子式可變電阻傳感器，采用發(fā)光二極管顯示的電子式燃油表電路原理。在燃油箱無燃油時，燃油傳感器電阻RX的阻值約100Ω，而在燃油箱滿油時，電阻值約5Ω，穩(wěn)壓管VS和電阻R15組成穩(wěn)壓器，通過電阻R8～R13分成多級基準電壓，送到各電壓比較器的反向輸入端。傳感器電阻RX由A端輸出電壓信號，經(jīng)電容器C和電阻R16組成的緩沖器后，加到IC1和IC2各電壓比較器的同向輸入端，電壓比較器將此電壓信號與反相端的基準電壓進行比較、放大，然后控制各自對應的發(fā)光二極管，以顯示燃油箱內(nèi)燃油量的多少。圖4-4電子式燃油表1206二月2023二、燃油表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)當燃油箱中加滿油時，RX的電阻值最小，A點單位最低，IC1、IC2中的電壓比較器均輸出低電平，使6只綠色發(fā)光二極管VD2～VD7全亮，而紅色發(fā)光二極管VD1因其正極電位低而不亮，表示燃油箱已滿。隨著燃油箱中的油量減少，液面下降，RX的阻值逐漸增大，A點的電位逐漸升高，六只發(fā)光二極管依VD7、VD6、……、VD2的次序逐個熄滅，以示油量的減少。燃油量越少，綠色發(fā)光二極管點亮的個數(shù)越少。當燃油箱中無油時，RX的電阻值最大，A點單位最高，IC2的第5腳電壓高于第6腳的基準電壓，第7腳輸出高電位，此時紅色發(fā)光二極管亮，表示燃油已用完，提示駕駛員應該加油。電容器C和電阻R16組成延時緩沖電路，以使發(fā)光二極管的顯示不受燃油波動的影響。圖4-4電子式燃油表1306二月2023三、機油壓力表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)功用：用于指示發(fā)動機機油壓力的大小，駕駛員可根據(jù)機油壓力表的示值判斷發(fā)動機潤滑系統(tǒng)工作是否正常。類型：機械式、電熱式和電磁式等不同形式。趨向：只裝有機油壓力報警裝置，沒有機油壓力表。1406二月2023三、機油壓力表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（一）電熱式機油壓力表組成：機油壓力傳感器、油壓指示表機油壓力表傳感器：內(nèi)部裝有膜片，其下方與殼體組成的機油壓力腔與發(fā)動機主油道相通，機油壓力通過膜片、彈簧片作用在觸點上。彈簧片的一端與外殼固定并搭鐵，另一端的觸點可以與雙金屬片端部的觸點接觸。雙金屬片上繞有與其絕緣的加熱線圈，加熱線圈不通電時，雙金屬片處于伸直狀態(tài)，觸點處于閉合狀態(tài)。校正電阻與雙金屬片上的線圈并聯(lián)。圖4-5電熱式機油壓力表1506二月2023三、機油壓力表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)當接通點火開關時：電流從蓄電池正極→點火開關→接線柱→指示表加熱線圈→接線柱→機油傳感器接線柱→接觸片傳感器加熱線圈→觸點→帶觸點彈簧片→搭鐵到蓄電池負極。加熱線圈通電后產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱彎曲而使觸點斷開。觸點斷開后，加熱線圈的電流被切斷，雙金屬片又逐漸冷卻伸直，使觸點又重新閉合。加熱線圈再次通電，雙金屬片再次受熱彎曲而使觸點再次斷開，如此循環(huán)，使機油壓力表電路形成脈動電流。圖4-5電熱式機油壓力表1606二月2023三、機油壓力表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)機油壓力低時：油壓通過膜片作用于觸點的壓力小，雙金屬片稍有受熱彎曲就可使觸點斷開，觸點閉合的時間相對較短，使得電路中的電流脈寬較小。該電流通過指示表加熱線圈，使指示表內(nèi)雙金屬片受熱彎曲變形小，指針的偏擺角度小，油壓指示值低。機油壓力高時：作用于觸點的壓力大，加熱線圈必須經(jīng)過較長時間的通電，才會使雙金屬片受熱得到較大的彎曲后才能使觸點斷開，觸點斷開后只需較短的時間又閉合，使電路中的電流脈寬增大。該電流通過指示表加熱線圈，使指示表內(nèi)雙金屬片受熱彎曲變形大，指針的偏擺角度也大，油壓指示值高。低油壓時高油壓時圖4-6機油壓力表中工作電流波形1706二月2023三、機油壓力表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（二）電磁式機油壓力表組成：機油壓力指示表、滑片式電阻傳感器組成。當油壓增高時：膜片推動滑動觸臂移到低電阻位置，使通過儀表的電流增大，指針即向高示值方向擺動。當油壓降低時：情況與此相反。油壓表的指示機構與電磁式燃油表一樣，也由一個雙金屬片控制，工作原理與燃油表基本相同圖4-7油壓傳感器工作情況電磁式機油壓力表1806二月2023四、發(fā)動機冷卻液溫度表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)功用：俗稱水溫表，用于指示發(fā)動機冷卻液的工作溫度組成：溫度指示表、冷卻液溫度傳感器類型：電熱式、電磁式（一）電熱式冷卻液溫度表水溫傳感器：熱敏電阻、溫度系數(shù)、輸出阻值隨溫度的升高而減小。利用此熱敏電阻將發(fā)電機冷卻液溫度的變化轉化成電阻的變化，從而控制電路中電流的大小，使發(fā)動機冷卻液溫度表指針指出相應的溫度。圖4-8電熱式發(fā)動機冷卻液溫度表工作原理1906二月2023四、發(fā)動機冷卻液溫度表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)工作過程冷卻液溫度較低時：傳感器的電阻值較大，電流較小，則指示表中的雙金屬片彎曲變形小，使指針指向低溫。冷卻液溫度升高時：熱敏電阻的阻值變小，電流增大，冷卻液溫度指示表的雙金屬片彎曲變形增大，指針指向高溫度。圖4-8電熱式發(fā)動機冷卻液溫度表工作原理2006二月2023四、發(fā)動機冷卻液溫度表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（二）電磁式冷卻液溫度表

與電磁式燃油表相似表內(nèi)也有一個互成一定角度的兩個電磁線圈，其中L2匝數(shù)較少，與傳感器串聯(lián)；L1的匝數(shù)較多，與傳感器并聯(lián)，兩個鐵芯的下端設有帶指針的銜鐵。兩電磁線圈通電產(chǎn)生一個合力磁場，銜鐵在該磁場力作用下偏轉至某個角度，并帶動指針擺動。圖4-9電磁式發(fā)動機冷卻液溫度表2106二月2023四、發(fā)動機冷卻液溫度表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（二）電磁式冷卻液溫度表

當發(fā)動機冷卻液的溫度低時：傳感器熱敏電阻的阻值較大，流經(jīng)L1和L2線圈的電流相差不多，但由于L1的匝數(shù)多，產(chǎn)生磁場強，兩線圈合成磁場吸引銜鐵擺動的位置使指針指向低溫值。當發(fā)動機冷卻液的溫度升高時：傳感器熱敏電阻的阻值減小，其分流的作用增強，使流經(jīng)線圈L1的電流減小，其磁力減弱，這時兩線圈合成磁場的方向變化，使銜鐵轉動某個角度，并帶動指針擺動，指向高溫值。圖4-9電磁式發(fā)動機冷卻液溫度表2206二月2023五、車速里程表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)功用：指示行駛速度、記錄行駛里程數(shù)類型：磁感應式、電子式。（一）磁感應式車速里程表

汽車行駛時，主動軸帶動永久磁鐵旋轉，永久磁鐵轉動在鋁罩上要感應出渦流，利用渦流與永久磁鐵相互作用而產(chǎn)生的轉矩，使鋁罩反抗盤形彈簧（游絲）的阻力而轉動，帶動指針轉一個角度，因渦流的強弱與轉速成正比，故指針指示的速度也必與汽車的行駛速度成正比。里程表是由蝸輪蝸桿機構和計數(shù)輪組成的，是單純的機械傳動裝置。圖4-10磁感應式車速里程表2306二月2023五、車速里程表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)（二）電子式車速里程表

工作原理：從安裝在傳動部分的車速傳感器取得信號傳遞給電子電路，通過驅動脈沖電動機轉換信號，使累計指示表運轉并進行指示。另一方面，通過另外的信號處理部分作用于車速表指示出車速。圖4-11電子車速表的組成2406二月2023五、車速里程表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)圖4-12是紅旗CA7220轎車電子車速里程表的電子電路框圖。主要包括：穩(wěn)壓電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、恒流源驅動電路、64分頻電路。外電路有：調(diào)整輸出脈沖寬度決定儀表精度的電阻R1和電容C1；調(diào)整儀表初始工作電流的電阻R2、濾波電阻R3和電容C3，此外還有車速表及里程表的步進電機。當汽車以不同的速度行駛時，電子車速表傳感器產(chǎn)生不同的觸點閉合頻率信號。信號經(jīng)B端傳到觸發(fā)電路，控制恒流源的輸出，從而改變了車速表指針機構中通電線圈中的電流值，于是它在恒定磁場中所受到的作用力發(fā)生變化，車速表指針便在刻度盤上相應擺動，顯示出相對應的行駛車速。圖4-12CA7220轎車電子車速里程表電路框圖2506二月2023五、車速里程表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)車速表傳感器是由一個舌簧開關管和一個含有4對磁極的塑料環(huán)組成。在傳感器中，要求舌簧開關管的觸點閉合頻率和變速箱輸出軸的轉速及電子車速表的基本工作頻率相互配合。車速里程表最終行駛里程是傳感器脈沖信號的累計，每4127個脈沖信號，汽車剛好行駛1km。分計里程可以隨時清零。圖4-13CA7220轎車電子車速里程表傳感器車速（km/h）2060100150200頻率（Hz）17.5～22.961.5～68.6104.9～114.4159.8～170.6213.3～225.2表4-1車速表車速與傳感器信號頻率對應關系2606二月2023六、發(fā)動機轉速表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)組成：發(fā)動機轉速傳感器、電子電路和發(fā)動機轉速指示表組成發(fā)動機轉速傳感器有磁感應式、光電式、霍爾效應式等多種類型。磁感應式發(fā)動機轉速傳感器：當發(fā)動機轉動時，傳感器的鐵芯下端與飛輪齒圈之間的空氣隙δ的大小會隨之周期性的變化，使繞在鐵芯上的感應線圈產(chǎn)生交變的感應電動勢。此感應電動勢的頻率與發(fā)動機的轉速成正比，因而，此信號的頻率高低變化就反映了發(fā)動機的轉速變化。圖4-16磁感應式發(fā)動機轉速傳感器2706二月2023六、發(fā)動機轉速表第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)當發(fā)動機運轉時，發(fā)動機轉速傳感器產(chǎn)生的交變信號輸入轉速表電子電路，經(jīng)R9、VD1和VT1的整形放大后，從VT1的集電極輸出一個矩形波，再經(jīng)C2、R8、R4、R3組成的微分電路到VT2，從VT2集電極輸出的則是一個定幅定寬的矩形波，用來驅動毫安表。隨著發(fā)動機轉速的升高，VT2集電極輸出的矩形波頻率也提高，通過毫安表的平均電流也成比例增大，電流表指針的偏擺也相應增大，指示相應的發(fā)動機轉速。圖4-17發(fā)動機轉速表電子電路2806二月2023七、電子式組合儀表板第1課儀表系統(tǒng)第四章儀表與指示燈系統(tǒng)特點：信息量大、反應快、精度高、顯示清晰、體積小、占用面積少，便于布置儀表板上具有冷卻液溫度表、燃油表、車速里程表、發(fā)動機轉速表、數(shù)字時鐘等。以及ABS警告燈、制動裝置警告燈、潤滑油壓力警告燈、冷卻液液面警告燈及充電指示燈、遠光指示燈等。全部儀表和指示燈、報警燈都裝在一個硬塑料盒內(nèi)。儀表板夜間顯示采用導光裝置、透過式標度盤和導光指針，照明清晰美觀富有立體感。圖4-18桑塔納2000型轎車用組合儀表2906二月2023七、電