汽车仪表的工作原理

1、汽车仪表工作原理 云南交通技师学院刘富摘 要仪表对确保汽车行驶安全、及时排除故障等起着至关重要的作用。本文将从电流表、机油压力表、燃油表、冷却液温度（水温）表的构成特点及电路原理上阐述它们工作原理，并对它们在使用过程中的注意事项进行归纳总结。关键词：仪表； 电流表；机油压力表；燃油表；水温表；工作原理1 电流表电流表主要用来指示蓄电池充电或放电的电流值，同时监视电源系统的工作情况。汽车上一般使用电磁式电流表，其组成及工作原理如图1所示。电流表的后面有两个接线柱，“+”接线柱3和“”接线柱1，1接蓄电池正极，3接发电机的输出端。当发电机向蓄电池充电时，指示值为“+”，当蓄电池向用电设备放电时，指

2、示值为“”。工作原理：当钥匙开关处于OFF位置且无用电设备接入时，此时电流表中无电流通过，软钢转子5被永久磁铁6磁化，由于磁场方向相反，相互吸引，使指针停在中间“0”刻度上；当蓄电池放电时，其电流通过黄铜片4产生的磁场与永久磁铁形成逆时针偏转的合成磁场，使软钢转子5逆时针偏转，指示值为“”；当蓄电池充电时，其电流通过黄铜片4产生的磁场与永久磁铁形成顺时针偏转的合成磁场，使软钢转子5顺时针偏转，指示值为“+”。放电（充电）电流越大，合成磁场越强，偏转角度就越大，指针指示读数就越大。2 机油压力表机油压力表用来显示发动机主油道机油压力的大小，从而监视润滑系统的状态。常用的机油压力表有电热式、电磁式

3、和动磁式三种。运用最广泛的是电热式机油压力表，其结构和工作原理如图2所示。图2 电热式机油压力表1- 油腔 2-膜片 3-触点 4、10-双金属片 5、9、12-调整齿扇 6-接触片 7-接线柱8-校正电阻 11-指针 13-弹簧片它由电热式机油压力表与电热式传感器（双金属片传感器）组成，该表及传感器必须配套使用，否则将会导致机油压力指示不准确。机油压力表安装在仪表板上，机油压力传感器安装在主油道上。工作原理：接通点火开关时，蓄电池电流流经表内及传感器内双金属片上的加热丝，使双金属片加热变形。机油压力传感器的双金属片在加热丝通电后加热变形使触点3断开，断开后在加热丝无电流通过一段时间后，双金属

4、片冷却伸直，触点3又闭合，如此反复使触点3闭合断开。触点3闭合及断开的时间长短由触点3受到的压力控制。通过机油压力的大小控制触点3闭合及断开的时间长短来控制流经机油压力表加热丝的平均电流大小，平均电流的大小决定着表内双金属片的变形量，双金属片变形量控制着指针偏转角度的大小。1）当机油压力很低时，膜片2几乎没有变形，作用在触点3上的压力很小。因此触点3受到的压力小，其闭合时间短，打开时间长，流过表内加热丝的平均电流值就小，表内双金属片的变形程度就小，指针偏转角度小，机油压力表显示较低油压。2）当机油压力升高时，膜片2向上变形使作用在触点3上的压力增加。触点3受到的压力增加，其闭合时间加长，打开时

5、间变短，因此流过表内加热丝的平均电流值增加，表内双金属片的变形程度变大，指针偏转角度增加，机油压力表显示较高油压。3冷却液温度表（水温）表水温表用于指示发动机出水口的冷却液（水）的温度，它由安装在仪表盘上水温指示表、发动机出水口处的水温传感器、电源稳压器等组成。常用的水温表有电热式、电磁式两种形式。电热式的水温表应用较多。电热式水温表所配套使用的传感器有双金属片式与热敏电阻式两种，配套不同传感器其工作原理及其构成也大不一样。3.1电热式水温表1. 双金属片水温传感器电热式水温表其结构和工作原理如图3所示，配套的水温传感器为双金属片型水温传感器。该传感器由感温铜壳、双金属片、加热丝、接触触点构成

6、。该水温表的指针在左边指示高温，右边指示的是低温。工作原理：接通点火开关时，蓄电池的电流流经表内及传感器内双金属片上的加热丝，使双金属片加热变形。双金属片型水温传感器内的铜壳1感受冷却液（水）的温度，并将其温度传入到传感器内部的双金属片4上，使双金属片向上弯曲，冷却液的温度越高，传感器内部的双金属片4变形程度就越大，双金属片4变形程度越大传感器触点3的接触压力就越小。因此传感器触点3的接触压力随水温升高而减小。当水温低时，触点3的接触压力大。传感器内的双金属片在加热丝通电后受热变形，使触点3分开，切断通电回路，一段时间后，双金属片冷却伸直，触点又闭合，电路又被接通。但是因触点3的接触压力大，其

7、闭合时间长，打开时间短，因此流过水温表内加热丝的平均电流值就大，水温表内双金属片的变形程度就大，指针偏转角度大，指针向右偏转，水温指示低温。当水温升高时，触点3的接触压力减小。水温传感器内触点3的接通与断开原理与水温低时一样。但是因触点3的接触压力减小，其闭合时间减小，打开时间增长，因此流过水温表内加热丝的平均电流值就减小，水温表内双金属片的变形程度就小，指针偏转角度减小，指针由右向左回转，水温指示到高温。根据其原理，该类型的水温表在钥匙开关刚打开时，水温表的指针指示在高温，随着钥匙开关打开，水温表的指针逐渐旋转到右边，指示到低温，与实际水温相符。2.热敏电阻水温传感器电热式水温表其结构和工作

8、原理如图4所示，其配套的水温传感器为热敏电阻型水温传感器。其结构上与双金属片型电热式水温表相比多了一个电源稳压器，电源稳压器是为了保证水温表读数的精度，使指针的指示位置只与冷却液的温度有关，不受电源电压的影响，在电源电压波动时起稳压作用。工作原理：热敏电阻式水温传感器内装有负温度系数的热敏电阻，水温越高其电阻值越小。在电源稳压器的作用下，保证了水温表端电压的稳定，当水温低时，因热敏电阻式水温传感器阻值大，流经水温表加热线圈的电流就小，水温表内双金属片的变形程度就小，水温表指针指向低温；当水温高时，因热敏电阻式水温传感器阻值小，流经水温表加热线圈的电流就大，水温表内双金属片的变形程度就大，水温表

9、指针指向高温。3.2电磁式水温表其结构和工作原理如图5所示，配套的水温传感器为负温度系数的热敏电阻，水温表内由两组电磁线圈L1和L2组成。工作原理：电磁式水温表的原理就像两个扳手腕的人之间放了一个指针，谁的力量大，指针就往哪边偏转，其等效电路如图6所示。当水温低时，传感器中阻值大，流经线圈L2的电流就小于流经线圈L1的电流，指针在合磁场力的作用下往L1方向偏转，指针指向低温刻度；随着水温的升高，传感器中阻值减小，流经线圈L2的电流就逐渐增加，流经L1电流不变，指针在合磁场力的作用下逐渐往L2方向偏转，指向高温刻度。4燃油表燃油表用来指示燃油箱的存油量，一般由装在仪表板上的燃油指示表、油量传感器

10、、电源稳压器等组成。燃油表有电磁式、电热式两种，油量传感器都采用滑片电阻式液面传感器。4.1电磁式燃油表其结构和工作原理如图7所示，燃油表内由左右线圈组成。工作原理：其原理与电磁式水温表一样。其等效电路图如图8所示。当油箱中无油时，浮子处在最低位置，可变电阻被滑片短路，此时接通电路后，右线圈被短路，只有左线圈中有电流通过，且达到最大，指针在左线圈磁场力的作用下向左偏转，指针最终指在“0”的位置；当邮箱中逐渐加油时，传感器的浮子逐渐往上走，可变电阻的阻值逐渐接入电路，左线圈的电流逐渐减小，而右线圈中从无电流经过变为逐渐有电流通过，在合磁场力的作用下指针逐渐向右偏转，直到邮箱中的油加满时，可变电阻

11、串入电路中的阻值达到最大，此时左线圈中通过的电流达到最小，在合磁场力的作用下指针指到了“1”位置。值得注意的是：电磁式燃油表配套的油量传感器在油满时对应的是可变电阻达到最大阻值，在油箱中无油时，传感器中的可变电阻被短路，此时传感器（可变电阻）的阻值为0。4.2电热式燃油表其结构和工作原理如图9所示，与电磁式相比多了一个电源稳压器，该电源稳压器可以和热敏电阻型电热式水温表共用，其作用是一样的，保证燃油表读数的精度，使指针指示位置只与邮箱中的存油量有关，不受电源电压的影响。 工作原理：其工作原理与热敏电阻型电热式水温表一样。在电源稳压器的作用下，保证了燃油表端电压的稳定。当邮箱满油时，浮子处在最高

12、位置，可变电阻被滑片短路，油量传感器的阻值为0，这时流经燃油表加热线圈的电流最大，燃油表内双金属片的变形程度最大，燃油表指针指向“1”位置；邮箱中的油逐渐减少时，油量传感器的浮子逐渐下降，接入电路中的传感器的阻值逐渐增加，流经燃油表加热线圈的电流逐渐减小，当邮箱中的油达到无油时，浮子处在最低位置，这时接入电路中的传感器的阻值达到最大，流经燃油表加热线圈的电流最小，燃油表内双金属片的变形程度最小，燃油表指针指向“0”位置。值得注意的是：电热式燃油表配套的油量传感器在油箱中无油时对应的是可变电阻达到最大阻值，在油箱中满油时，传感器中的可变电阻被短路，此时传感器（可变电阻）的阻值为0。5仪表稳压器(

13、电源稳压器)仪表稳压器是为稳定仪表输入端的电压，减少电压变化带来的不良影响，以使仪表指针的指示只与被测对象的变化有关。常用的有电热式和电子式两类。5.1电热式仪表稳压器其结构如图10所示。双金属片上的电热丝一端搭铁，另一端焊接在双金属片上。双金属片一端是活动触点，另一端用铆钉固定在调节片上。调整螺钉可调节两触点之间的压力。图10 电热式稳压器结构图工作原理：工作原理如图11所示。u为电源稳压器的输出端电压即仪图11 电热式仪表稳压器工作原理图表的电源输入端电压，ui为电源稳压器的输入端电压即整车系统电压。仪表不工作时，稳压器的双金属片处于闭合，u=ui。仪表工作后，蓄电池的电流通过触点后分成两

14、条支路，一路经电热线圈直接搭铁，一路经双金属片之后流经仪表。流过电热线圈的电流，使双金属片变形，经过一定时间使触点分开，u变为0。由于电热线圈中的电流中断温度降低，双金属片逐渐冷却复原，触点重新闭合，仪表电源又被接通，经过一定时间后触点再分开。如此反复使稳压器输出为脉冲方波电压，使供给仪表的电压维持在一个平均值U0。当电源电压（ui）升高时，流过电热线圈的电流增大，使双金属片的温度迅速升高，经过较短时间触点被分开，u变为0，而触点分开后又需要较长时间才能闭合。由于触点闭合时间短、分开时间延长，虽电源电压升高，但输出端电压平均值仍未改变，保持U0不变。反之，当电源电压（ui）降低时，虽流过电热线

15、圈的电流减小，但是由于触点闭合时间延长，分开时间缩短，稳压器输出电压平均值仍保持U0不变。电热式仪表稳压器工作时电压波形如图11所示。图11 电热式仪表稳压器输出端电压工作波形图值得注意的是安装时，稳压器的两个接线柱不能接反，同时凡使用稳压器的指示仪表不允许直接接到电源，否则会造成相应的指示仪表烧坏。5.2电子式仪表稳压器电子式稳压表主要采用汽车专用三端集成稳压块，一端为搭铁端，一端为电源输入端，一端为输出端。总结根据各常用指示仪表的工作原理，现将使用及安装过程中需要注意的事项归纳总结如下：1.指示仪表中常用的是电磁式和电热式两种。电磁式的不用串接仪表稳压器，配套用电阻型传感器的电热式指示仪表

16、为了确保读数的精度需串接仪表稳压器，配套用双金属片型传感器的电热式指示仪表不需要串接仪表稳压器。目前常用需串接仪表稳压器的指示仪表有两种：热敏电阻水温传感器的电热式水温表、电热式燃油表（可变电阻的燃油量传感器）。2.凡是使用仪表稳压器的水温表和燃油表，其电源不能直接与系统电源相接，因为直接与电源相接会使其表内的电热线圈持续通电，导致其表内的双金属片持续发热变形，指针持续偏转，最终导致仪表烧坏。3. 双金属片水温传感器的电热式水温表，当刚将钥匙开关打开时，水温表指针指在高温，随着钥匙开关的打开，指针逐渐指到与水温相符的刻度。4.电磁式燃油表与电热式燃油表的油量传感器不具有互换性，因为电磁式燃油表配套的油量传感器：油满时电阻最大，无油时电阻最小（