汽车电器构造与维修（第2版）课件：仪表与报警系统

汽车电器构造与维修（第2版）

仪表与报警系统为了使驾驶人随时掌握汽车的主要运行参数和重要部位的状态，及时发现和排除可能出现的故障，以保证行车安全，提高车辆的可靠性，所有的车辆都在驾驶室的前方仪表台上装有反馈各系统运行状态信息的仪表、报警灯和显示屏幕。

模块描述

模块导航１.培训时间:建议16

学时２.

培训目标（1）了解掌握仪表系统的结构、功能与工作原理；（2）熟悉仪表系统的显示信息，掌握判断仪表系统故障的技能。培训要求汽车仪表的类型与控制网络仪表信号采集装置报警指示装置一二三课题1汽车仪表一、汽车仪表的类型与控制网络1.汽车仪表的类型2.仪表盘数据网络3.多功能液晶信息显示系统1.汽车仪表的类型按工作原理可划分为模拟电路式和数字式两种。其中，模拟电路电子式仪表采用电测原理，通过各类传感器将被测的非电量信号变换成电信号（模拟量）加以测量显示的仪表；数字式仪表则是由控制单元（ECU）采集传感器的信号，将模拟量信号转换为数字量信号，经分析处理后显示的仪表。汽车仪表按其安装方式可划分组合式与分装式两种。其中，组合式仪表是将各仪表组合安装在一起；分装式仪表则是将各仪表单独安装。大众迈腾车型的机械式组合仪表汽车仪表按照显示方式分为机械式和全液晶式两种。奥迪车型全液晶仪表盘2.仪表盘数据网络随着车载网络的普及应用，传统汽车独立线路通信的仪表已无法满足汽车越来越高的控制要求，已被采用总线技术的电控仪表所取代，当今几乎所有的主流车款均已采用总线技术的电控仪表。数字式仪表具有指示精度高、重复性好、分度均匀、响应速度快、无抖动，产品稳定性强、可靠性高和通用性好等特点。汽车电控仪表一般由传感器、控制单元和显示装置三部分组成，图7-3所示的为奥迪A6_C5车型仪表盘数据网络结构。丰田凯姆瑞车型仪表总线模块结构3.多功能液晶信息显示系统信息显示系统液晶屏显示系统的触摸键通常以模拟形式显示在显示器上，用手指接触到触摸键时即可进行操作，从而简化了获取信息的过程。二、仪表信号采集装置1.机油压力传感器2.冷却液温度传感器3.燃油油量传感器4.车速传感器5.发动机转速传感器1.机油压力传感器（1）半导体压阻传感器（2）传统弹性应变传感器（3）厚膜压力传感器（4）陶瓷压阻传感器（1）半导体压阻传感器

硅压阻式压力传感器结构原理（2）传统弹性应变传感器传统弹性应变传感器的特点是测量范围宽、精度高、稳定性好，且使用寿命长能够抵御高温、高速、高压和振动的影响，因此在汽车的检测环境中较为适应。应变式传感器通常也是由四个电桥电阻组成，相对的一组桥臂电阻在受到压力是产生拉力变化，而另一种产生的是压力变化，以此产生对电阻的影响，其信号的大小相等而符号相反，提高了传感器的灵敏度。此种传感器的输出信号幅值变化小，在温度环境变化剧烈的情况下，需要温度补偿，但是难度较大。（3）厚膜压力传感器厚膜压力传感器是新型的力敏性传感器。其利用的是厚膜电阻的压阻效应所研制而成的，其应变电阻是具有压阻效应的厚膜钌酸盐电阻，采用厚膜工艺技术直接印刷和烧结在陶瓷弹性体上。经过高温烧制，应变电阻和陶瓷体牢固的结合起来，不需要进行粘贴。此种形式避免了常用的应力式力敏传感器因粘贴工艺而容易产生老化的弊端。厚膜应变电阻性能稳定、耐高温、温度系数比扩散硅小一个量级以上。厚膜压力传感器由厚膜压力传感器芯片、信号处理电路、外壳、固定线路板装置以及2根引线(信号线和报警线)等组成。信号处理电路由电源电路、传感器补偿电路、调零电路、电压放大电路、电流放大电路、滤波电路以及报警电路等组成。（4）陶瓷压阻传感器该传感器采用的是陶瓷材料经过特殊工艺制成的干式陶瓷压力传感器。陶瓷是一种具有较高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗震动的优质材料。陶瓷的热稳定性要明显优于厚膜电阻传感器的工作范围，其温度范围可以达到-40℃～125℃，而且在高温下仍然具有较高的精度和稳定性。电气绝缘强度>2kV，输出信号强且具有长期的稳定性。2.冷却液温度传感器冷却液温度传感器为负温度系数电阻计（简称NTC），内部是一个半导体热敏电阻，其特性是冷却液温度越高，电阻越低，输出电压越低；冷却液温度越低，电阻越高，输出电压越高。工作时，ECU通过测量其电压值，可以计算出电阻的大小，从而推算出冷却液温度。热敏电阻型冷却液温度传感器负温度系数型热敏电阻式传感器原理图3.燃油油量传感器燃油油量可变电阻式传感器结构原理4.车速传感器车速传感器是用来检测汽车车速，其输出信息被用作控制发动机怠速、自动变速器的变扭器锁止、自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。车速传感器输出信息有磁电式交流信号、霍尔式数字信号和光电式数字信号三种类型。车速传感器通常安装在驱动桥壳或变速器壳内，为了消除有高压电火线及车载电话或其他电子设备产生的电磁及射频干扰，车速传感器信号线通常装在屏蔽的外套内。在汽车上应用最多的是磁电式和光电式两种车速传感器，（1）磁电式车速传感器磁感应传感器原理（2）光电式车速传感器固态的光电半导体传感器，它由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光电三极管上实现光的传递与接收。转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。从示波器上观察光电式车速传感器输出波形的方法与霍尔式车速传感器完全一样，只是光电传感器有一个弱点即它们对油或脏物在光通过转盘传递的干涉十分敏感。5.发动机转速传感器

发动机转速表用于指示发动机的运转速度，以便于驾驶员检查调整发动机，监视发动机的工作状况，更好地掌握换挡时机，利用经济车速等。发动机转速表获取转速信号有三种方式，即：取自点火系、发动机的转速传感器和发电机。常用的发动机转速传感器有磁感应式（装置在曲轴处）、霍尔式（装置在凸轮轴处）两种。三、报警指示装置1.机油压力报警开关2.冷却液温度报警开关3.冷却液不足报警器4.燃油油量报警装置5.制动液液面报警装置仪表板主要警告灯和指示灯信息1.机油压力报警开关膜片式机油压力报警开关膜片式机油压力报警灯传感器的活动触点固定在膜片上，固定触点设置在传感器的壳体上。无油压或油压低于某一数值时，弹簧压合触点，接通电路，使警告灯发亮。当油压达到某一定值时，膜片上凸触点分开，警告灯熄灭。2.冷却液温度报警开关冷却液温度报警开关3.冷却液不足报警器冷却液不足报警电路4.燃油油量报警装置燃油油量报警装置工作原理5.制动液液面报警装置制动液液量报警开关结构全液晶仪表盘平视显示装置一二课题2全液晶仪表盘与平视显示一、全液晶仪表盘1.基本结构2.全液晶仪表盘的特点全液晶仪表盘显示效果1.基本结构全液晶仪表盘通常由彩色液晶屏、显示驱动芯片和CAN显示总线等组成，数据通信与常规机械组合仪表相同。（1）显示驱动芯片驱动液晶仪表盘的NVIDIATegra3芯片相比普通电脑，全液晶仪表盘的显示驱动芯片配置较高，全液晶仪表盘多采用较高性能的显示驱动芯片和较大的显示内存。（2）液晶显示屏液晶（LiquidCrystalDisplay，LCD）显示屏是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。LCD显示原理LCD液晶屏构造2.全液晶仪表盘的特点全液晶仪表盘突破机械仪表盘的局限性，能够满足越来越多的监控信息显示需求，而且用户还可以根据自己的喜好，选择不同的显示模式，甚至可以自己选择希望在仪表板上显示哪些信息内容。使用全液晶仪表盘，可以提高车辆与外界环境的交互能力，把摄像头收集到的信息用全液晶仪表显示出来，提高驾驶员对周围环境的感知能力，这也在一定程度上提高了车辆的主动安全。液晶仪表盘除了更多元化的显示效果外，还有一些指针式仪表无法比拟的优势。比如灵敏的反应速度，雷克萨斯LFA超级跑车就因为指针式仪表的反应速度跟不上发动机的转速，而不得不采用液晶仪表盘。虽然当前全液晶仪表盘的成本较高，但从实用性上来说，全液晶仪表盘要比传统的机械仪表盘更加有优势，这也是未来汽车发展的一种趋势。二、平视显示装置1.集成显示型HUD2.挡风玻璃型HUD3.HUD的特点1.集成显示型HUD集成型HUD型显示结构原理集成型HUD由风挡玻璃反光膜、反射镜、显示装置、高亮度荧光显示管、仪表内荧光显示管等组成。仪表图像是由荧光显示器投影到风窗玻璃上的。在前风窗玻璃上设置有反光膜，高亮度荧光显示管把图像投射到反射膜上。2.挡风玻璃型HUD挡风玻璃型HUD（简称WHUD）是利用光学反射的原理，将重要的行驶相关资讯投射在一片风挡玻璃上面由于风挡玻璃位於座舱前端，高度与驾驶员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，驾驶员透过WHUD往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。

奥迪车型HUD结构原理示意图3.HUD的特点（1）提高了行车安全性驾驶员不必低头，就可以看到信息，从而避免分散对前方道路的注意力，车速快的话每次低头都存在着很高的危险性，时速在100km/h的情况下，每低一次头看仪表就相当于盲开了30～50m。同时，驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可避免眼睛的疲劳。（2）提升驾乘感HUD显示器成像在挡风玻璃前方2m处，可以让驾驶员在看到限速警示、加速、会车的同时无需低头从仪表盘获取速度信息，瞬间完成仪表到外界目视参考的转换，极大提高了驾驶乐趣。

模块小结

1.汽车仪表按其安装方式可划分组合式与分装式两种。其中，组合式仪表就是将各仪表组合安装在一起；分装式仪表则是将各仪表单独安装。由于传统分立式仪表现已很少采用，现普遍使用的是组合仪表。2.汽车仪表按工作原理可划分机械式、电气式、模拟电路式和数字式等种类。其中，数字式仪表则是由微处理器（ECU）采集传感器的信号，将模拟信号转换为数字信号，经分析处理后显示的仪表。现在市场上销售的各种车型均已普遍采用各种专用的数字式仪表。3.随着汽车智能系统的不断完