汽车仪表系统

一、实验目的与要求

(1)认识仪表上的各个图标的意思。

(2)学会仪表的整体拆卸与更换。

二、实验工具与材料

实训车辆，汽车拆装工具、挂图。

三、实验内容

(1)对照仪表讲解仪表盘和各指示灯的功能和用途。

(2)演示如何更换仪表盘。

四、实验步骤

(一)仪表板上的仪表盘和指示灯

图13-1 仪表板表盘: 汽油发动机/柴油发动机

1—油箱盖警告灯; 2—车门未关紧警告灯; 3—前大灯近光指示灯; 4—前大灯远光指示灯; 5—转速表;

6—左转向灯; 7—中央(STOP)警告灯; 8—燃油液位低警告灯; 9—燃油表;

10—保养指示灯、燃油液面高度与总里程计数器;11—右转向灯; 12—车速表; 13—颗粒排放滤清堵塞(柴油发动机);

14—前雾灯指示灯; 15—后雾灯指示灯; 16—动态稳定性控制(ASR/ESP)指示灯(仅限汽油发动机);

17—冷却液液位低警告灯; 18—冷却液温度指示灯; 19—里程表清零复位按钮; 20—手刹与制动液液位低警告灯;

21—座椅安全带未扣紧警告灯; 22—安全气囊警告灯; 23—ABS系统警告灯; 24—发动机诊断警告灯;

25—电瓶充电警告灯; 26—柴油发动机预热指示灯; 27—乘员侧安全气囊解除警告灯; 28—柴油滤清器放水警告灯;

29—前刹车片磨损警告灯; 30—发动机机油表; 31—电子防盗器警告灯; 32—照明亮度调节器; 33—发动机机油温度

(二)根据具体车型配置

警告灯一直点亮或发动机运转时闪烁，指示相关单元出现故障。某些警告灯可能与蜂鸣器相连，并在多功能显示屏上出现信息。

如果在行驶时中央(STOP)警告灯亮，立即将车停在安全的地方。

(1)中央(STOP)警告灯

该警告灯与“发动机机油压力”、“制动液液位低”、“冷却液温度表”和“电子制动力分配系统故障”警告灯相连。在点火开关打开时，该灯亮。如果在发动机运转时该灯闪烁，立即停车。

(2)发动机机油压力警告灯

该警告灯和中央(STOP)警告灯相连。如果在发动机运转时该灯亮起来，立即停车。它表明:

①机油压力不足。

②润滑油路中缺油。按规定加满机油。

(3)冷却液液位低警告灯

此灯亮应立即停车。等发动机冷却后，再按规定加满冷却液。冷却系统压力升高。在过热时，为了防止烫伤，先将盖拉到第一个缺口位置，让压力降下来。当压力降下后，卸下盖并按规定加满冷却液。

(4)油箱盖警告灯

如果油箱盖没有正确拧紧而丢失，该警告灯亮。

(5)ESP电子稳定性程序工作指示灯

在系统工作时该指示灯闪烁。如果该功能解除或出现故障，指示灯连续点亮。

(6)颗粒排放滤清器堵塞警告灯(柴油发动机)

此警告灯亮并伴有声音信号。在发动机运转时，该灯闪烁，或者表示颗粒排放滤清器需要清污，或者表示发动机怠速运转时间过长(排气冒白烟)。如果继续在这种工况下工作，该滤清器会有堵塞的危险。如果条件允许，尽快以37mph(60km/h)以上的速度行驶至少3min。如果灯亮，尽快开到服务代理商处去检查。

(7)手刹、制动液液位低和电子制动力分配警告灯

每次打开点火开关，该灯亮。它表明: 拉起了手刹或者没有正确松开手刹; 在“STOP”警告灯亮同时点亮:

①表明制动液液位下降过快(如果是这种情况，即使松开手刹，该警告灯依然点亮)。

②在ABS警告灯点亮的同时点亮，表明电子制动力分配系统出现故障。

该灯亮时应立即停车。

(8)防抱死制动系统(ABS)警告灯

每次打开点火开关时，该灯亮3s。如果在车速超过8mph(12km/h)时点亮，表明ABS存在故障。但是，汽车上的传统伺服助力制动依然起作用。

(9)前刹车片磨损警告灯

为了安全，如果该灯亮起，请尽快更换刹车片。

(10)电瓶充电警告灯

每次打开点火开关，该灯亮。如果在发动机运转时该灯亮起来，则说明有下面情况:

①充电电路存在故障;

②电瓶或起动机接线端子松动;

③发电机皮带断裂或松弛;

④发电机故障。

(11)发动机诊断警告灯

每次打开点火开关时，该灯亮。如果在发动机运转时它连续点亮，表明排放控制系统中存在故障。

如果在发动机运转时它点亮，表明喷油或点火系统中存在故障，有损坏催化剂转化器的危险(只限汽油发动机)。

(12)柴油发动机预热指示灯

如果发动机进行了充分的暖机，该灯不亮，这种情况下可以立即起动发动机。如果灯亮，等待灯灭后再起动。

(13)柴油滤清器放水警告灯(依据国家规定)

有损坏燃油喷射系统的危险。

(14)乘员侧安全气囊解除警告灯

警告灯亮并伴有声音信号，并在多功能显示屏上显示信息。如果解除了乘客侧安全气囊，在打开点火开关后该指示灯点亮，并保持点亮。

(15)安全气囊警告灯

打开点火开关后，该警告灯亮6s。

该警告灯在车辆运行时点亮，伴有声音信号，并在多功能显示屏上出现信息，表明前面、侧面或窗帘安全气囊出现故障。

(16)座椅安全带未扣紧警告灯

在发动机运转时，如果驾驶员座椅安全带没有系紧，该指示灯亮。

(17)车门未关紧警告灯

在发动机运转时，警告灯指示车门没有关好或行李箱打开。

(18)电子防盗器警告灯

它指示电子防盗器中有故障。

(19)燃油液位低警告灯

当警告灯亮后，油箱内所剩的燃油至少还能行驶约30英里(50公里)。油箱容量大约为70L(15.4加仑)。

(20)冷却液温度指示器

指针位于A区，温度正常。指针位于B区，温度太高。中央(STOP)警告灯闪烁。

(21)照明亮度调节器

在该灯亮时，按下按钮改变仪表和控件的照明强度。当照明为最小(或最大)设置时，松开按钮，然后再次按下以增加(或减小)亮度。在达到满意的照明亮度后松开按钮。

(22)里程表清零复位按钮

打开点火开关后按此按钮。仪表板显示屏，在打开点火开关后，相继显示三个功能:

①发动机机油油位指示灯;

②保养指示灯;

③里程表。

打开点火开关后，发动机机油油位指示灯显示约5s，然后保养指示灯显示5s。如果没有机油，应该将机油加到正确油位，否则会损坏发动机。

五、相关知识

为了能使驾驶员随时了解汽车主要部件的工作情况，以便及时发现和排除可能出现的故障，汽车上装有各种仪表，如电流表、机油压力表、水温表、燃油表、车速里程表和转速表等。这些仪表显示汽车运行的主要常规参数。仪表大部分都集中安装在驾驶室内方向盘正前方的专用仪表板上，它们的安装布局随各制造厂和车型不同而有所差别。如图13-2为桑塔纳2000GSi型轿车仪表板。

图13-2 桑塔纳2000GSi型轿车仪表板

1—出风口; 2—灯光开关及仪表照明调节器; 3—电子钟; 4—冷却液温度和油量表; 5—信号灯;

6—车速里程表; 7—转速表; 8—备用开关灯; 9—收放机; 10—雾灯开关; 11—后窗加热器开关;

12—危险报警闪光灯开关; 13—熔丝护板; 14—阻风门拉钮(电喷发动机无此按钮);

15—转向信号灯及变光拨杆开关; 16—喇叭按钮; 17—转向器锁/点火开关;

18—风窗刮水器及洗涤器拨杆开关; 19—空调装置开关; 20—点烟器; 21—杂物箱

(一)电流表

一些国产车装有电流表，用来指示蓄电池充电或放电的电流值，串接在充电电路中。通常把它做成双向，表盘的中间刻度为“0”、两旁各有读数20(或30)，并标有“+”、“-”两个标记。发电机向蓄电池充电时，指示值为“+”，蓄电池向用电设备放电时，指示值为“-”。电流表不但能指出蓄电池是处于充电还是放电状态，而且能测量出充放电电流的大小。

东风EQ1090型汽车的动磁式电流表结构与原理如图13-3所示。黄铜导电板2固定在绝缘底板上，两端与接线柱1和3相连，中间夹有磁轭6，指针5和永久磁铁转子4固装在导电板2上。当没有电流通过电流表时，永久磁铁转子4通过磁轭6构成磁回路，使指针保持在中间“0”的位置。

当放电电流通过导电板2时，在它的周围产生磁场，使浮装在导电板中心的磁钢指针向“-”方向偏转，指示出放电电流读数。电流越大，偏转越多，则指示电流读数越大。若充电电流通过导电板2时，则指针偏向“+”，指示出充电电流的大小。

图13-3 EQ1090动磁式电流表

1、3—接线柱; 2—导电板;

4—永磁转子; 5—指针; 6—磁轭

大多数汽车上电流表已被结构简单而价廉的充电指示灯所取代。充电指示灯虽不如电流表那样可以直接指示充放电电流的读数，但可以通过指示灯信号变化，来表明发电机、调节器的工作是否正常。

(二)机油压力表

机油压力表用来指示发动机润滑系统的机油压力，由装在发动机主油道上的油压传感器和仪表板上的机油压力指示表组成，见图13-4。

图13-4 双金属片式机油压力表

(a)油压传感器; (b)油压指示表

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、9、14—接线柱;

8—校正电阻; 10、13—调节齿扇; 11—双金属片; 12—指针; 15—弹簧片; 16—加热线圈

油压表的油压传感器如图13-4(a)所示。它装在发动机主油道上，膜片中心顶着弯曲的弹簧片3，一端焊有触点，另一端通过壳体搭铁。双金属片4上绕有加热电阻丝，它一端与双金属片的触点相连，另一端则通过接触片6、接线柱7与油压指示表相连。校正电阻8与加热电阻丝并联。油压指示表中的双金属片11，一端固定在调节齿扇10上，另一端与指针12相连，其上绕有加热线圈16。

双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属做成(如锌和钢)。加热线圈受热后由于膨胀系数不同，双金属片产生弯曲变形。机油压力表正是利用这原理工作。当电源开关接通时，由于电流通过双金属片4和11上的加热线圈，使双金属片受热变形。

若油压甚低传感器膜片几乎不变形，这时作用在触点上的压力甚小，所以加热线圈中虽只有小电流通过，但只要温度略有上升双金属片4稍有弯曲就会使触点分开，切断电路。过后双金属片冷却伸直，触点又闭合，电流重新导通，但很快触点又分开，如此反复循环。因为在油压甚低时，只要有较小的电流通过加热线圈，温度略有升高，触点就会分开。故触点打开的时间长，闭合时间短，变化频率也低，通过加热线圈平均电流值很小。所以油压表内双金属片变形不大，指针只略微向右摆偏，指示低油压。

当油压升高，膜片向上拱曲，触点之间的压力增大，使双金属片向上弯曲。加热线圈通过较长时间的电流，双金属片才有较大的变形使触点分开，而且分开后稍一冷却就会很快闭合。故触点打开的时间短，闭合的时间长，变化频率增大，电流增大。所以机油压力表内双金属片变形大，指针右偏多，指示高油压。

为使油压的指示值不受外界温度的影响，双金属片4制成“Ⅱ”字形，其上绕有加热线圈的一边称为工作臂; 另一边称为补偿臂。当外界温度变化时，工作臂的附加变形被补偿臂的相应变形所补偿，所指示值保持不变。在安装传感器时，必须使传感器壳上的箭头向上，不应偏出±30°位置，使工作臂产生的热气上升时，不致对补偿臂产生影响，造成误差。

(三)水温表

水温表用来指示发动机冷却水工作温度。它由装在气缸盖上的温度传感器和装在仪表板上的水温表组成，水温表主要形式有双金属片式和电磁式。捷达、桑塔纳等原为欧洲车都用双金属片式，美、日汽车多用电磁式。

1.双金属片式水温表

双金属片式水温表，如图13-5所示由传感器和指示表组成。指示表的构造和工作原理与油压表相同，只是刻度值不一样。水温传感器是一个密封的套筒，内装有条形双金属片2，其上绕有加热线圈，一端与触点相接，另一端通过接触片、接线柱与水温表加热线圈串联。

当水温很低时，双金属片2经加热变形向上弯曲，触点分开，由于四周温度较低，很快冷却，触点又重新闭合。故流经加热线圈的平均电流大，指示表中双金属片7变形大，指针指向低温。

当水温增高时，传感器密封套筒内温度也增高，因此，双金属片受热变形后，冷却的速度降慢，所以触点分离时间增长，触点闭合时间缩短，流经加热线圈的平均电流减小，双金属片7变形减小，指针偏转小，指示较高温度。

2.电磁式水温表

电磁式水温表工作原理如图13-6所示，其等效电路如图13-7所示。

图13-5 双金属片式水温表

1—固定触点; 2、7—双金属片; 3—接触片;

4、5、10—接线柱; 6、9—调节齿扇; 8—指针; 11—弹簧片

图13-6 电磁式水温表

1—热敏电阻; 2—弹簧; 3—传感器壳体; 4—衔铁

图13-7 电磁式水温表等效电路

温度传感器内装有负温度系数的热敏电阻1，其阻值随温度的升高而减小。指示表内有两个线圈，L2与传感器串联，L1与传感器并联。两个线圈中间装有指针可转动的衔铁4。串联电阻R用来限制流经线圈L2的电流。当水温低时，热敏电阻阻值大，流经L1线圈与L2线圈电流相差不多，但L1匝数多，产生磁场强，吸引衔铁使指针偏向0℃。当水温增高时，热敏电阻阻值减小，分流作用增强，流经L1的电流减小，磁力减弱，衔铁被L2吸引，指针向右偏转指向较高温度。

(四)燃油表

燃油表是用来指示燃油箱内储存燃油量的多少，它由传感器和指示表组成。传感器均为可变电阻式，但指示表有电磁式和双金属片式两种。

1.电磁式燃油表

电磁式燃油表结构与工作原理见图13-8。传感器由可变电阻滑片和浮子组成。当燃油箱油位高低变化时，浮子带动滑片移动，从而改变电阻大小，相当于热敏电阻感受温度变化的作用。L2与可变电阻并联，L1与可变电阻串联，因此其工作原理与电磁式水温表相似，在此从略。

2.双金属式燃油表

双金属式燃油表的传感器与电磁式相同，指示表用双金属片。

图13-9是带稳压器的双金属片式燃油表。通过油面高低的变化可改变可变电阻值的大小，从而改变与之串联的加热线圈电流，使双金属片变形推动指针，指示相应的燃油液面高度。

由于流经加热线圈2的电流，除与可变电阻值有关外，还与供电电压有关。汽车的电源是蓄电池与发电机并联，两者的电位差一般为2V左右，且发电机的端电压，虽然经调节器调整，但受负载电流的影响也较大。因此，电源电压变化必然影响双金属片式仪表的测量精度。故用双金属片做指示仪表的，需加装稳压器。当电源电压提高时，稳压器中加热线圈的电流增大，双金属片温度升高，使触点间接触压力减小，闭合时间缩短，打开时间增长，从而使加热线圈中的电流减小，端电压下降。当电源电压下降时，稳压器中加热线圈的电流减小，双金属片温度降低，触点闭合时间增长，打开时间缩短，线圈中平均电流增大，端电压提高。这样，就使指示仪表始终在一个比较稳定的电压下工作，减少了电源电压对仪表的影响。

图13-8 电磁式燃油表

1—左线圈(L1);2—右线圈(L2);3—转子;4—指针;

5—可变电阻; 6—滑片; 7—浮子; 8、9、10—接线柱

图13-9 双金属片式燃油表

1—稳压电源; 2—加热线圈; 3—双金属片; 4—指针;

5—可变电阻; 6—滑片; 7—浮子

(五)车速里程表

车速里程表用来指示汽车行驶速度和累计行驶里程数的仪表，有机械式与电子式两种。

1.机械式车速里程表

图13-10所示为捷达轿车机械式车速里程表。

它的主动1轴由变速器传动蜗杆经软轴驱动。车速表是由与主动轴紧固在一起的永久磁铁1，带有轴与指针6的铝罩2，罩壳3和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘5等组成。不工作时，铝罩2在游丝4的作用下，使指针位于刻度盘的零位。当汽车行驶时，主动轴带着永久磁铁1旋转，永久磁铁的磁力线在铝罩2上引起涡流，这涡流产生一个磁场。旋转的永久磁铁磁场与铝罩磁场相互作用产生转矩，克服游丝的弹力，使铝罩2朝永久磁铁1转动的方向旋转，与游丝相平衡。于是铝罩带动指针转过一个与主动轴转速大小成比例的角度，即与汽车行驶速度成比例的角度，指针便在刻度盘上指示相应的车速。

车速越高，永久磁铁1旋转越快，铝罩2上的涡流也就越大，因而转矩越大，使铝罩带着指针偏转的角度越大，因此指针在刻度盘上指示的车速也就越高。车速里程表的传动路线图见图13-11。

里程记录部分由3对蜗轮蜗杆、中间齿轮、单程里程计数轮、总里程计数轮及复零机构等组成。捷达轿车的蜗轮蜗杆与软轴的传动比为1 45。

汽车行驶时，软轴带动主动轴，并由主动轴经3对蜗轮蜗杆驱动里程表最右边的第一数字轮。第一数字轮上所刻的数字为1/10km。每两个相邻的数字轮之间，又通过本身的内齿和进位数字轮传动齿轮，形成1/10的传动比。即当第一数字轮转动一周，数字由9翻转到0时，便使相邻的左面第二数字轮转动1/10周，成十进位递增。这样汽车行驶时，就可累计出其行驶里程数。图13-12为里程表的减速轮系和计数轮。车速表上还有单程里程表复位杆，只要按一下复位杆，单程里程表的四个数字均复位为零。

图13-10 机械式车速里程表

1—永久磁铁; 2—铝罩; 3—罩壳; 4—游丝;

5—刻度盘; 6—指针; 7—十进制里程表

图13-11 车速里程表传动路线

1—差速器传动路线; 2—里程表数字轮表;

3—刻度盘; 4—传动轮轴; 5—变速器第二轴传动蜗轮蜗杆

图13-12 里程表的减速轮系和计数轮

1—车速表蜗杆; 2—减速齿轮系; 3—计数轮

2.电子式车速里程表

电子车速里程表被广泛地应用于现代汽车。它主要由车速传感器、电子电路、车速表和里程表四部分绍成。奥迪、红旗轿车都采用电子式车速里程表。

车速传感器由变速器驱动，能够产生正比于汽车行驶速度的电信号。如图13-13所示，它由一个舌簧开关和一个含有4对磁极的转子组成。转子每转一周，舌簧开关中的触点闭合8次，产生8个脉冲信号，汽车每行驶1km，车速传感器将输出4127个脉冲。

电子电路是将车速传感器送来的具有一定频率的电信号，经整形、触发、输出一个与车速成正比的电流信号。如图13-14所示，该电子电路主要包括稳压电路、单稳态触发电路、恒流1源驱动电路、64分频电路和功率放大电路。

车速表实际上是一个磁电式电流表，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。车速表刻度盘上50～130km/h的区域用红色标志，表示经济车速区域。

图13-13 电子车速传感器

1—转子;2—舌簧开关

图13-14 电子车速里程表的电子电路

里程表由一个步进电动机及六位数字的十进位齿轮计数器组成。步进电动机是一种利用电磁铁的作用原理将脉冲信号转换为线位移或角位移的电动机。车速传感器输出的频率引号，经64分频后，再经功率放大器放大到具有足够的功率，驱动步进电动机，带动六位数字的十进位齿轮计数器工作从而积累行驶的里程。

(六)转速表

为了检查和调整发动机，并监视发动机的工作状况，更好地掌握换挡时机，大多数汽车都安装发动机转速表。转速表信号源主要有两种，一种信号取自点火系统初级电路的脉冲电压; 另一种信号则取自安装在飞轮壳上的转速传感器。转速表的电路类型很多，现主要介绍下面两种。

1.电容充放电式转速表

图13-15是利用电容器充放电脉冲式电子转速表。

其工作原理如下:

当触点闭合时，晶体管VT无偏压而处于截止状态，电容C2被充电。其充电电路为: 蓄电池正极→R3→C2→VD2→蓄电池负极构成回路。

当触点分开时，晶体管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。

图13-15 电容充放电脉冲式转速表电路图

当发动机工作时，分电器触点不断开闭，其开闭次数与发动机转速成正比。所以当触点不断开闭时，对电容C2不断进行充放电，其放电电流平均值与发动机转速成正比，于是将电流表刻度值经过标定刻成发动机转速即可。稳压管VS起稳压作用，使C2再次充电电压不变，以提高测量精度。

2.电磁感应式转速表

这种转速表由装在飞轮壳上的转速传感器和装在仪表板上的转速表表头(包括电子线路)组成。图13-16为磁感应式转速传感器的结构原理图。它由永久磁铁3、感应线圈6、芯轴5、外壳2等组成。

当飞轮转动时，齿顶与齿底不断地通过芯轴，空气隙的大小发生周期性变化，使穿过芯轴的磁通也随之发生周期性地变化，于是在感应线圈中感应出交变电动势。该交变电动势的频率与芯轴中磁通变化的频率成正比，也即与通过芯轴端面的飞轮齿数成正比。

磁感应式转速传感器输出的近似正弦波频率信号加在转速表线路，经电路处理后，输出具有一定的幅值和宽度的矩形波，用来驱动毫安表。

由于输入的信号频率与通过芯轴的飞轮齿数成正比，信号的频率和幅值与发动机转速成正比，当转速升高时频率升高，幅值增大，使通过毫安表中的平均电流增大，则指针摆动角度也相应增大，于是转速表指示的转速就高。

图13-16 磁感应式转速传感器

1—接线片; 2—外壳; 3—永久磁铁;

4—连接线; 5—芯轴; 6—感应线圈; δ—空气隙