汽车仪表原理

第一节仪表（助学课件）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6—1为桑塔纳2000GSi型轿车仪表板。图暴塔雄网口始型转车使褰板节箱，一电于恃』一冲却就解鹿加油量沮$—怕叩灯―志区旦程衰7T瘦痛8-曲即开美灯V-OLKLSl捕一尊灯开翼n一后陶JM琪尊升美口一慝IB抠■囚探打外英I—擀械f莹张］4「用田门投|1〔电哨表衲皿无比核忸】Uff向信号甘探膏北1S抨升美J7"H向点大并关开矣11空村璋暨币美3d点州H舛一杂曲珀一、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“+”、“一”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“一”。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结构与原理如图6—2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。

TO十30°图6-2EQ1090动磁式电流表—接线柱2—导电板4一永磁

转于5—指针6—磁辘TO十30°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“一”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，如图6-3所示。b)图$-3阳.金域片式机甘压力衷时灌在椿感胡b）油王指示衰1—油帜漠片4一抵色风片S一期布齿轮6—择触片7h踞14-H6SS

*-说正龟阻IDx13-iK节宙曲11—取金房片U-指歼15—悍食片M—饷然皴质油压表的油压传感器如图（6—3a）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，不应偏出土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。1.双金属片式水温表双金属片式水温表，如图6—4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。图6-4双金属片式水温表1一固定触点2.7金属片3—接触片4、5、接或柱

6、牙一调节灯扇&一指针11—弹簧片当水温很低时，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6—5,其等效电路如图6-6。A图6书电诳式水温表I一环敏电阻2—弹焚3一传感器壳体4一街秋图6.6电域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L：的电流。当水温低时，热敏电阻阻值大，流经L1线圈与L：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L的电流减小，磁力减弱，衔铁被L：吸引，指针向右偏转指向较高温度。四、燃油表燃油表的作用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6—7。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。图6-7电毯式燃油表1-左我H(LJ)2-右戏圈(L1)『荆干5-可空■电316涓片7-ff^桓私IQ—HEiStt2.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6-8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。图6-8笊金属片式燃油表】一携压电溜。一加巍毓圈3—祝金

琳4一指时5一可变电阳6—带片7—浮于由于流经加热线圈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口向。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.机械式车速里程表如图6—9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。车速里程表的传动路线如图6-10所示。图革速里程表佳动蹄雄I一应冠■柱屯粘歧N—就程或尊亨惶盘A制险«■一借京轮岫5—耄斑H第二*悝萌*1蛇希肝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。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6—11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6-11里程表的减速轮系和评散轮1-车速去蜗杆2-就速齿轮系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6—12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lkm，车速传感器将输出4127个脉冲。图6-12电子车速传感器1一转子2—舌簧开关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6—13，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。图6门3电子车速里程表的电子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50km/h〜130km/h的区域用红色标志，表示经济车速区域。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剧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，带动六位引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，更好地掌握换档时机，大多数汽各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2种。1.电容充放电式转速表图6-14是利用电容器充放电脉冲式电子转速表。C2VO,图C2VO,图G-14电容充放电豚冲式费速表电路图其工作原理如下：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。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6-15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、心轴5、外壳2等组成。»G-13殴IB应式

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