汽车仪表与报警信息系统结构与维修.ppt

汽车电气与维修备课讲义 项目九汽车仪表结构与维修 教学目的要求 掌握汽车仪表 报警装置 雨刮 洗涤器工作原理 了解启动预热装置 汽油泵 开关与保险装置等 主要教学内容 1 仪表结构与工作原理2 报警装置3 雨刮与洗涤器4 开关与保险装置 教学重点 难点 仪表与报警装置结构及工作原理 活动一汽车仪表的作用 类型及发展 仪表作用监测汽车的运行状况 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 2常见仪表发动机转速表 车速表 里程表 燃油表 水温表 机油压力表 汽车仪表的分类1 按工作原理分 机械式电气式电子式模拟电路数字电路2 按安装方式分 组合式分装式 数字电路的汽车仪表具有以下优点 1 指示精度高2 重复性好3 分度均匀4 响应速度快5 可靠性好6 通用性好 1 车速表2 里程表 短距离里程表3 里程表调整键4 仪表板照明控制键 选装 5 发动机转速表6 燃油油量表7 发动机水温表8 其它指示灯或警告灯 燃油油量表 发动机水温表 发动机润滑油油压指示灯 充电指示灯 佩带安全带警告灯 发动机警告灯 防盗系统指示灯 关门警告灯 后雾灯指示灯 左 右转向信号指示灯 前照灯远光指示灯 A T档位选择指示 安全气囊警告灯 制动系统警告灯 防抱死制动系统 ABS 警告灯 三 汽车仪表的发展 一 过去过去使用的多功能仪表盘以普桑汽车为代表 如图9 1 二 现在电子液晶智能组合仪表盘以大众速腾汽车为代表 如图9 2所示 被称作组合式的汽车仪表盘 是当代汽车用的最多的仪表盘形式 为配合车子的样式和产品定位 厂家一般都会在功能之外考虑更多美观漂亮的因素 组合式的汽车仪表盘拥有罗盘和液晶显示屏2大区域 功能齐全 并且能够一目了然 各种不同的设计也给汽车内饰注入很多美的元素 电子液晶智能组合仪表盘 三 未来数字化仪表盘以荣威550汽车为代表 如图9 3所示 荣威550数字化仪表盘的出现代表了汽车仪表盘又进入了一个新的时代 荣威550数字化仪表盘的油量表水温表及行车电脑亦全部摒弃传统的指针 改用科技感十足的数字量化显示 时速表也采用了全数字液晶屏 而在红色光圈衬托下的中央转速表则采用先进数字化罗盘 RPM 1000转速显示清晰直观 灵动感应的设计引领四周环绕的炫红光线产生优雅的视觉冲击 充满灵性之美和潮流之感 结合成为现代时尚与运动一体的数字化仪表盘 数字化仪表盘 活动二传统仪表的结构 原理 汽车的燃油表 水温表和机油压力表 虽然测量的参数不同 但均由指示表和传感器两部分组成 指示表在结构上分为电热式和电磁式两种 传感器分为电热式和可变电阻式两种 指示表和传感器的配合类型如下 1 电热式指示表 电热式传感器 2 电磁式指示表 可变电阻式传感器 3 电热式指示表 可变电阻式传感器 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EQl090型汽车的动磁式电流表 1 3 接线柱2 导电板4 永磁转子5 指针6 磁轭 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 十 指示出充电电流的大小 大多数汽车上电流表已被结构简单而价廉充电指示灯所取代 注意 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油压传感器和仪表板上机油压力指示表组成 双金属片式机油压力表 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 工作原理 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 秘密 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 工作原理 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 水温表主要型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 水温表 1 双金属片式水温表 双金属片式水温表由传感器和指示表组成 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 工作原理 2 电磁式水温表 1 热敏电阻2 弹簧3 传感器壳体4 衔铁 热敏电阻 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 C 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 工作原理 四 燃油表 燃油表作用 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 指示表有电磁式和双金属片式两种 1 电磁式燃油表 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 1 1 2 双金属式燃油表 指示表用双金属片 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 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 它的主动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 即比例于汽车行驶速度的角度 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 车速里程表传动路线 里程记录部分由三对蜗轮蜗杆 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 并由主动轴经三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 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 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 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lkm 车速传感器将输出4127个脉冲 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 更好地掌握换档时机 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 1 电容充放电式转速表 放电电流平均值与发动机转速成正比 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VDl构成放电回路 从而驱动电流表 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 工作原理 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 磁感应式转速传感器的结构它由永久磁铁3 感应线圈6 心轴5 外壳2等组成 当飞轮转动时 齿顶与齿底不断地通过心轴 空气隙的大小发生周期性变化 使穿过心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心轴中磁通变化的频率成正比 也即与通过心轴端面的飞轮齿数成正比 项目十汽车报警装置结构与维修 为了保证行车安全和提高车辆的可靠性 汽车上安装了许多报警装置 如制动系统气压过低 真空度过低 机油压力过低 燃油储存量过少 冷却水温度过高 制动液液面过低等报警灯 报警装置均由传感器和红色报警灯组成 报警装置均由传感器和红色报警灯组成 活动一报警灯及报警开关 现代汽车为了指示汽车各个主要系统的工作状况 引起车外行人及车辆驾驶员的注意 保证行车安全 防止事故发生所设置的灯光或声音信号装置称为报警装置 如在制动系统气压过低 真空助力制动系统真空度不足 机油压力过低 冷却水温度过高 制动液液面高度不足 发电机不充电 油箱燃油存储量过少以及电子控制系统如安全气囊 ABS系统 发动机控制系统等发生故障时 汽车的报警装置将及时点亮安装在组合仪表上相应的指示灯发出报警信号 提醒驾驶员注意或停车检修 报警灯通常安装在仪表上 灯泡功率一般为1 4W 现代汽车多数采用发光二极管作为报警灯光源 其优点是结构简单 使用寿命长 耗电少 易于识别等 气压制动的汽车上 当制动系统气压过低时 制动系统低气压报警灯即发亮 引起汽车驾驶员注意 低气压报警传感器装在制动系贮气筒或制动阀压缩空气输入管路中 红色报警灯装在仪表板上 1 电源开关2 保险丝3 指示灯4 压力开关 一 制动系统低气压报警灯 二 真空度报警灯 为了减轻驾驶员的劳动强度 保证行车安全 一些货车上安装了真空增压器 使作用于车轮的制动力增大数倍 真空度报警系统主要有仪表板上一个红色真空度报警灯与装在真空筒内的真空度报警传感器 当真空筒内的真空度下降到53 2kPa时 在压力弹簧6的作用下 膜片5向上拱曲 使触点4与接线柱1接触 接通报警灯电路 红色真空度报警灯发亮 三 机油压力报警灯 除机油压力表之外 还配有一个红色报警灯 用来表示机油压力安全值的情况 当润滑系统机油压力降低或升高到允许限度时 报警灯即亮 以便引起汽车驾驶员注意 当机油压力正常时 机油压力推动薄膜向上拱曲 推杆将触点打开 报警灯不亮 当机油压力过低时 薄膜在弹簧压力作用下移 从而触点闭合 红色报警灯亮 以示警告 四 水温报警灯 水温报警灯用来冷却水温度不正常时 发出灯光信号 以示警告 在传感器的密封套管1内装有条形双金属片2 双金属片2自由端焊有动触点 而静触点4直接搭铁 当温度升高到95 98 时 双金属片2向静触点方向弯曲 使两触点接触 红色报警灯便接通发亮 水温报警灯1 传感器套2 双金属片3 螺纹街头4 静触点5 报警灯 五 燃油油面报警灯 燃油油面报警灯用来当燃油箱内燃油减少到某一规定值时 报警灯亮以警告驾驶员注意 它由热敏电阻式燃油油量报警传感器和报警灯组成 当燃油箱内燃油量多时 负温度系数的热敏电阻元件3浸没在燃油中散热快 其温度较低 电阻值大所以电路中电流很小 报警灯处于熄灭状态 当燃油减少到规定值以下时热敏电阻元件露出油面上 散热慢 温度升高 电阻值减少 电流增大 则报警灯发亮 六 制动液液面报警灯 制动液液面报警灯用来在制动液液面降到规定值时 液面灯亮 警告驾驶员进行维护 制动液面下降到规定值时 通过浮子带动永久磁铁3使舌簧管触点闭合 接通报警灯 发出警告 当制动液面上升时 浮子上升 吸力减弱 舌簧管触点靠自身弹力张开 报警灯熄灭 七 蓄电池液面报警灯 蓄电池液面报警灯 当蓄电池液面下降向驾驶员警告 以便维护 蓄电池液面报警系统利用电极式液面高度传感器测量液面高度 该传感器装在蓄电池盖板上作为电极的铅棒构成 蓄电池液量低于规定量时报警灯点亮 向驾驶者发出蓄电池液量不足的报警信号 蓄电池液量正常时 电路如图所示 传感器浸入蓄电池液中产生电动势 晶体管VTl处于ON导通状态 蓄电池电流按图中箭头方向从正极经过点火开关 晶体管VTl流向蓄电池负极 由于A点电位接近于零 晶体管VT2处于OFF截断状态 报警灯不亮 蓄电池液量不足时 由于此时传感器未浸入蓄电池液中 不能产生电动势 晶体管VTl处于OFF状态 同时 又由于A点电位升高 电流按箭头方向流过晶体管VT2基极 从而使VT2处于ON状态 报警灯亮 警告驾驶者蓄电池液量不足 八 制动灯断线报警灯 为了提高行车安全 在汽车上安装制动灯断线报警灯 其线路原理如图所示 在正常情况下制动时 踩下制动踏板 制动灯开关接通 电流分别经电磁线圈4和6 左右制动信号灯亮 此时 两线圈所产生的磁场互相抵消 舌簧开关5在自身弹力作用下断开触点 报警灯不亮 若左 或右 制动信号灯灯线断路 或灯丝烧断 时制动 则电磁线圈4 或6 无电流通过 而通电的线圈所产生的磁场吸力吸动舌簧开关5的触点闭合 与舌簧开关5串联的报警灯3亮 九 空气滤清器堵塞报警灯 进气管的进气畅通与否 直接影响充气效率 空气滤清器堵塞报警灯用来在进气管堵塞时 点亮报警灯 以示警告 十 轮胎气压报警灯 轮胎气压报警系统用来在车辆行驶中 检测轮胎的气压状态 当轮胎气压降低时 使仪表板的报警信号灯点亮 向驾驶员发出警告 轮胎气压报警系统组成如图所示 轮胎气压报警系统利用轮胎气压与轮胎弹性的相关性 从制动防抱死系统的车轮传感器输出的轮胎信号来计算出轮胎弹性 从而实现轮胎气压的正常监测 再从轮胎弹性变化计算出共振频率的变化 以此作为轮胎气压变化 向驾驶者发出低压警告 把车轮速度传感器输出的信号 输给中央处理器进行波形整形处理 用以计算轮胎的共振频率 再从该共振频率推算出轮胎扭转常数即可检测出轮胎气压 项目十一电动刮水器和风窗玻璃洗涤器 一 电动刮水器 刮水器是用来清扫风窗玻璃上的雨水 雪或尘土 以确保驾驶员能有良好的视线 刮水器有气压式 电动式等多种 但多数采用电动式 电式刮水器是由刮水电动机和一套传动机构组成 永磁式电动机11旋转 带动蜗杆10 蜗轮9 使与蜗轮相联的拉杆3 7 8和摆杆2 4 6带着左 右两刮片架1 5作往复摆动 橡皮刷刷去风窗玻璃上的雨水 雪 灰尘 刮水器刮水片的摆动速度由刮水电动机转速决定 永磁式电动机刮水器的磁场由永久磁铁产生 电动机上有三只电刷 永磁式电动机刮水器自动复位 当开关1接通 把刮水器开关拉到 档 低速档 时 电流从蓄电池正极 开关1 熔丝2 电刷B3 电枢绕组 电刷B1 接线柱 接触片 接线柱 搭铁 蓄电池负极 把刮水器开关拉到 档 高速档 时 电流从蓄电池正极 开关1 熔丝2 电刷B3 电枢绕组 电刷B2 接线柱 接触片 接线柱 搭铁 蓄电池负极 B1 B3 B2 当开关推到 0 档停止时 如果刮水器橡皮刷没有停到规定位置时 由于触点6与铜环9接触 如图6 33b 则电流继续流入电枢 其电路为蓄电池正极一开关1一熔断丝2 电刷B3一电枢绕组一电刷B1一接线柱 一接触片一接线柱 一触点臂5一铜环9一搭铁 蓄电池负极 电动机以低速运转直至蜗轮旋转到图所示的特定位置 电路中断 由于电枢的惯性 电动机不能立即停止转动 电动机以发电机方式运行 此时电枢绕组通过触点臂3 5 与铜环7接通而短路 电枢绕组产生很大的反电动势 产生制动力矩 电动机迅速停止转动 使橡皮刷复位到风窗玻璃的下部 作用 为了及时消除风窗玻璃上的尘土和污物 使驾驶员有良好的视线 二 风窗玻璃洗涤器 朝驾驶员方向拉组合开关手柄风窗洗涤器将喷出洗涤液 同时刮水器开始工作 当停止喷洗后 雨刮将延时刮刷3个循环 桑塔纳轿车风窗玻璃洗涤器 它由储液箱1 洗涤泵2 直流电动机与泵 软管3与喷嘴4等组成 储液箱由塑料制成 其内装有洗涤液 当风窗玻璃上有灰尘或污物时 先开动洗涤泵 将洗涤液以一定压力经喷嘴喷到刮片的上部 湿润玻璃 然后再开动刮水器 将风窗玻璃上的灰 尘或污物刮掉 第四节起动预热装置 冬季由于低温发动机起动困难 尤其是化油器发动机和柴油发动机 为保证低温条件下发动机能迅速可靠起动 在多数柴油机和汽油机上设有低温起动预热装置 预热进入气缸的空气 一 电热塞 电热塞用于柴油机和汽油机 预热器安装在发动机的进气管里 预热器上压铸有铝合金的散热柱 以增大受热面积 对流经进气歧管的混合气进行加热 第六节汽车电气设备对无线电波的干扰与防止措施 汽车电气设备中的许多导线 线圈和零件 它们具有不同的电容和电感 而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路 当电气设备工作产生火花时 就产生高频振荡并以电磁波的形式发射到空中而引起干扰 汽车的主要干扰源有点火装置 发电设备 各种开关及小型电动机等 其中点火系产生的干扰最为严重 汽车所产生的无线电干扰 按其传播方式可分为传导干扰和辐射干扰两种 传导干扰电磁波是通过汽车导线直接传播的 而辐射干扰则是通过空气传播的 为了防止干扰 汽车上对电子设备采取各种防干扰措施 汽车利用阻尼电阻 电容器 滤波器 屏蔽 接地等各种不同元件进行防干扰 一 加装阻尼电阻或采用阻尼高压线在点火装置的高压电路中串入阻尼电阻或阻尼高压线 可以削弱电火花产生的高频振荡 阻尼电阻必须尽可能靠近干扰源安装 阻尼电阻不能用于低压电路中 二 加装电容器电容器的阻抗值与频率有关 随频率增大而减小 三 加装屏蔽层为使干扰波不向外辐射 将受干扰的仪器及与之相连导线用无缝隙的导电外壳密封起来 图为汽车加装屏蔽层防干扰示意图 第七节开关与保险装置 一 开关汽车上许多用来控制电气设备的开关 有机械式和电磁式两类 机械式开关有手操纵和脚操纵两种 按用途装在驾驶室内不同位置 1 电源总开关电源总开关为了防止汽车在停驶时 蓄电池通过外电路自行漏电 在有些货车上装有控制电源的总开关 现代轿车很少采用 电源总开关有闸刀式和电磁式两种 前者靠手动来接通或切断电源电路负极 如东风系列车 后者则靠电的磁场吸力作用来实现 2 点火开关点火开关又称点火锁或电门锁 主要用来控制点火电路 另外还控制发电机磁场电路 仪表电路 起动继电器电路以及一些辅助电器等 常用的点火开关有三档位与四档位式 三档位式点火开关具有0 I II 或LOCK ON START 档位 0 档时钥匙可自由插入或拔出 顺时针旋转40 至I档 继续再旋转40 为II档 外力消除后能自动复位到I档 3 照明开关照明开关装在仪表板上 用来控制前照灯 雾灯 小灯和后灯 遇险报警灯开关等 如图6 49所示为常用的推拉式照明开关 其上有五个接线柱 并装有