汽车仪表信息系统

1.2.汽车仪表的发展趋势
传统的汽车仪表多为机电式模拟仪表，只能给驾驶员提供汽车 运行中必要而又少量的数据信息，已远远不能满足现代汽车的 要求。
随着电子技术的发展，多功能、高精度、高灵敏度、读数直 观的电子数字显示及图像显示的仪表不断在汽车上应用。
汽车仪表正向综合信息系统的方向发展，其功能不局限于现 在的车速、里程、发动机转速、油量、水温、方向灯指示等， 还增添了一些新功能，比如带ECU的智能化汽车仪表，能指 示安全系统运行状态，如轮胎气压、制动装置、安全气囊等。
图7-21 桑塔纳轿车仪表电路
2.7.发动机转速表
发动机转速表用来指示发动机曲轴转速。转速表按其结构不同 可分为机械式和电子式，其中应用较广泛的是电子式。电子式 转速表按转速信号的获取方式不同可分为： ①从点火系统获取信号的转速表。 ②测取飞轮（或正时齿轮）转速的转速表。 ③从柴油机燃油供应系统获取转速信号的转速表。
车速表、发动机转速表和油量表将被集网络诊断和数字显示功 能于一体的触摸式液晶屏幕所取代，并具有车载动态信息系统 的故障自诊断、道路自主导航、电子地图、车辆定位动态显示 等功能。
2.汽车仪表的结构与工作原理
一般汽车仪表有电压表、电流表、机油压力表、水温表、燃 油表、发动机转速表和车速里程表等。
2.1.电压表
图7-10 双线圈式水温表（切诺基）
双线圈式水温表也采用负温度系数热敏电阻式水温传感器。 当发动机冷却水温度发生变化时，热敏电阻传感器直接控制 左、右线圈中的电流大小，使两个铁心作用于衔铁上的电磁 力发生变化，从而带动指针偏转，指示相应的温度值。
（2）三线圈式水温表。三线圈水温表与负温度系数热敏电阻 式水温传感器配套。
图7-14 电热式燃油表
2.6.仪表稳压器
电热式水温表及燃油表配用可变电阻式传感器时，应在电路 中串入仪表稳压器，以稳定仪表平均电压，减小仪表的指示 误差。仪表稳压器常见有电热式和电子式两类。
1）电热式仪表稳压器
（a）结构
图7-15 电热式仪表稳压器
（b）原理
2）电子式仪表稳压器
采用三端集成稳压器可简化仪表结构，降低仪表成本，提高稳 压精度，延长仪表寿命。桑塔纳、奥迪轿车仪表板采用了专用 的三端式电子仪表稳压器，A端为输出，“－”端为搭铁， “+”为输入端。该稳压器输出电压为9.5～10.5Ⅴ。
汽车仪表信息系统
沈阳大学 凌永成
一、汽车仪表
1.汽车仪表概述
1.1.汽车仪表的作用与基本组成
汽车仪表（automobile instrument）是汽车与驾驶员进行信息交流 的界面，为驾驶员提供必要的汽车运行信息，同时也是维修人员发现 和排除故障的重要工具。
汽车仪表应结构简单，耐振动，抗冲击性好，工作可靠。在 电源电压允许的变化范围内，仪表示值应准确，且不随环境 温度的变化而变化。
表7-5 机械传动式车速里程表常见故障及故障原因
故障现象 指针完全不动
指针动但比标准值小 指针动但比标准值偏高且不回零位 里程表数字轮不动 数字轮有一半工作 指针跳动
故障原因
变速器软轴的蜗轮或蜗杆损坏 软轴两端的方头磨损变小 车速表内孔过大 软轴缩短 驱动轴卡滞 软轴折断
游丝拉得太紧 各转动部件缺油或积污 磁铁失去磁性
故障现象
指针总在 满刻度处
故障原因
燃油表到传感器连接不良 传感器电阻引线断线 传感器电阻断线 活动触点接触不良
指针只在零处 右线圈引线脱落
作微动
右线圈烧断
传感器浮筒漏油
指针总在1/2 处
跨接电阻接触不良或断 线 传感器氧化锈蚀
指针跳动
传感器搭铁不良 铜片触点烧坏 触点压得不紧 指针和表面有摩擦
3.3.水温表常见故障分析
图7-16 脉冲式电子转速表
2.8.车速里程 表
1）磁感应式车速里程表
图7-17 磁感应式车速里程表
2）电子式车速里程表
奥迪100型轿车的组合仪表中装有指针式电子车速里程表。电 子车速里程表电路主要由车速传感器、电子电路、车速表和 里程表四部分组成。
图7-18 电子式车速表与干簧式车速传感器（奥迪）
装有热敏电阻传感器的电热式水温表的常见故障及故障原因 见表7-4。
表7-4 电热式水温表常见故障及故障原因
故障现象 指针不动（电源正常）
指针指示值不准
故障原因
稳压器不正常 稳压器发热线圈断线或引线脱落 双金属片发热线圈引线脱落 热敏电阻失效
稳压器工作不正常 仪表发热线圈短路 热敏电阻老化
3.4.车速里程表常见故障分析
游丝变软或未盘紧
里程表的减速蜗轮蜗杆卡住 数字轮锈蚀卡住 数字轮和小传动齿轮变形卡住
有一个轮两边的齿损坏 小齿轮损坏
轴承孔扩大或轴尖磨损 铝罩变形与磁铁摩擦 软轴安装位置不当 蜗轮蜗杆个别齿损坏 磁铁吸入铁屑，摩擦铝罩
二、汽车报警装置
1.汽车报警装置的作用
为了警示汽车、发动机或某一系统处于不良或特殊状态，引起 汽车驾驶员的注意，保证汽车可靠工作和安全行驶，防止事故 发生，汽车上安装了多种报警装置，主要包括报警灯和监视器 两类。
报警灯由报警开关控制，当被监测的系统或总成工作不正常时， 开关自动接通而使报警灯发亮，以提醒驾驶员注意，如大灯、 尾灯故障报警灯、水温报警灯、机油压力报警灯、燃油不足报 警灯、气压不足报警灯、制动灯断线报警灯、液面过低报警灯 等。
报警灯通常安装在仪表板上，功率为1～4W，在灯泡前设有 滤光片，使报警灯发出黄光或红光，滤光片上通常制有标准图 形符号。有些汽车报警灯采用发光二极管显示，标准图形符号 标在发光二极管旁边。
1）电磁式燃油表
（1）双线圈燃油表。
传感器的可变电阻末端 搭铁，可避免滑片与可 变电阻接触不良时产生 火花，引起火灾危险。
图7-12 双线圈燃油表
（2）三线圈式燃油表。
图7-13 三线圈式燃油表（五十铃N系列）
分流电阻R的作用是补偿线圈绕制误差对指示精度的影响。
2）电热式燃油表
电热式燃油表的结构和电路如图7-14所示，为了稳定电源电 压，在电路中还串接了一个仪表稳压器。
（1）弹簧管式机油压力过低报警灯。
图7-25 东风EQ1092 型汽车装用的弹簧管式机油压力报警灯电路
当机油压力低于某一定值时（一般为0.03～0.1 MPa），管形弹簧呈向内 弯曲状态，于是触点闭合，电路接通，报警灯点亮。当机压油力达到正常 值时，管形弹簧变形大，触点断开，报警灯熄灭。
（2）膜片式机油压力过低报警灯。
（a）外形
（b）解体图
（c）电路图
图7-11 三线圈水温表（五十铃N系列）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
为防止车辆行驶过程中由于振动引起指示器指针摆动，该类指示器使用 了硅酮阻尼油，因此，当接通或断开点火开关后，指针将稍停一段时间 后才偏转。
2.5.燃油表
燃油表用来指示汽车油箱中的存油量。它与装在油箱内的燃油 传感器配套工作。传感器一般为可变电阻式。
2.4.水温表
水温表的作用是指示发动机冷却水的温度。正常情况下，水温表指示值应 为85～95℃。水温表与装在发动机水套上的水温传感器（水温感应塞）配 合工作。常用的水温表有电热式和电磁式两类，电磁式水温表又分双线圈 式和三线圈式两种。
1）电热式水温表
（1）电热式 水温表配电热 式水温传感器。
电热式水温表 除刻度板示值 与电热式油压 表不同外，其 他结构都是相 同的。
图7-26 膜片式机油压力报警灯电路
3.2.燃油不足报警灯
燃油不足报警灯电路如图7-27所示。其报警开关为热敏电阻 式，装在油箱内。
当箱内燃油量多时，负 温度系数的热敏电阻元 件浸没在燃油中，散热 快，温度较低，电阻值 较大。因此，电路中几 乎没有电流，报警灯不 亮。
2.2.尾灯监视器
利用尾灯监视器驾驶员在驾驶座位上即可检查尾灯及制动灯 （刹车灯）的工作情况，通常尾灯监视器有两种型式：一种 是采用光导纤维的传光线式；另一种是感应式，采用电路设 计，将警告灯装在仪表板上。 （1）光导纤维式尾灯监视器。 （2）感应式尾灯监视器。
图7-24 感应式尾灯监视器电路
3.报警灯及报警灯开关 3.1.机油压力过低报警灯
图7-20 EQ1092、CA1092汽车仪表电路
上海桑塔纳轿车仪表电路如图7-21所示，燃油表、水温表配有 电子三端稳压器，稳压器输出端直流平均电压为9.5～10.5V。
图7-21 桑塔纳轿车仪表电路
3.汽车仪表常见故障分析 3.1.机油压力表常见故障分析
表7-2 电热式机油压力表常见故障及故障原因
2.3.机油压力表
机油压力表简称油压表或机油表。其作用是指示发动机主油 道机油压力。它由装在发动机主油道（或粗滤器壳）上的油 压传感器配合工作。常用的油压表有电热式和电磁式两种。
1）电热式油压表
图7-6 电热式油压表
2）电磁式油压表
图7-7 电磁式油压表
发动机处于怠速工况时，机油表的指示值不得低于100 kPa； 低速工况时，指示值不得低于150 kPa。正常值应为200～ 400 kPa，一般最高不允许超过600 kPa。
2.监视器及控制电路
监视器主要用来反映灯光信号系统是否工作正常，常见的有前 照灯监视器和尾灯监视器。
2.1.前照灯监视器
前照灯（大灯）监 视器有光导纤维式 和感应式两种类型。
（1）光导纤维 式前照灯监视器。
图7-22 前照灯光纤监视器与光纤照明
（2）感应式前照灯监视器。
图7-23 感应式前照灯监视器电路
电压表用来指示电源系统的工作情况。它不仅能指示发电机 和电压调节器的工作状况，同时还能指示蓄电池的技术状况， 比电流表和充电指示灯更直观和实用。
发动机起动时，电压表指示值在9～10V范围内为正常。如果 电压表示值在起动时过低，说明蓄电池亏电或有故障。若起 动前后，电压表示值基本不变，则表明发电机不发电。
图7-3 电热式电压表 1—指针；2—电热丝；3—双金属片；4—刻度板；5—接线柱；6—支架
2.2.电流表
电流表用来指示蓄电池的充放电电流值，监视充电系统工作 是否正常。电流表按结构可分为电磁式和动磁式两种。
1）电磁式电流表
图7-4 解放CA1092型汽车装用电磁式电流表
2）动磁式电流表
图7-5 东风EQ1092型汽车装用动磁式电流表
仪表板（Instrument Panel）总成一般由面罩、表框、表芯、 表座、底板、印制线路板、插接器、报警灯及指示灯等部件 组成。有些仪表还带有仪表稳压器及报警蜂鸣器。
组合式仪表板可方便地进行分解，单独更换。照明、报警或 指示用灯泡损坏则从仪表板外面就可将灯泡更换。
不同汽车装用的仪表个数及结构类型不同，常见车型仪表板 型号及类型见表7-1。
故障现象
故障原因
指针不动（电源正常）
指示表损坏 传感器线圈断线或机械故障 引线脱落
接通电源，发动机未起动，指 传感器内部搭铁或短路 针移动
指针指示值不准
传感器调整不当或损坏，指示表调整不 当或损坏
3.2.燃油表常见故障分析
表7-3 电磁式燃油表常见故障及故障原因
故障现象
故障原因
燃油表不动或 微动
左线圈引线脱落 左线圈烧断 接错电源 指针和转子卡住 指针和表面卡住
图7-8 电热式水温表配电热式传感器
（2）电热式水温表配热敏电阻式水温传感器。热敏电阻式水 温传感器主要由热敏电阻、弹簧、壳体等组成。
图7-9 电热式水温表配热敏电阻水温传感器
由于电源电压变化会影响配热敏电阻传感器的电热式水温表的 指示误差，因此配有仪表稳压器。
2）电磁式水温表
（1）双线圈式水温表。双线圈式水温表的指示表部分除刻度 板外与电磁式油压表相同。
安装在仪表板背后的印制线路软板，是将连接电路印制在聚 氯乙烯塑料薄片上，一方面使各仪表及指示灯之间的电路连 续；另一方面实现了仪表板与线束之间的连接。从而使仪表 电路连接简单清晰，提高了使用的方便性和可靠性。
图7-19 北京切诺基印制电路板
汽 车 仪 表 电 路 因 车 型 不 同 而 有 所 差 异 。 东 风 EQ1092 、 解 放 CA1092仪表电路相同，用电流表指示充放电状态，油压表不 配稳压器，水温表和燃油表配有电热式稳压器，EQ1092汽车 仪表稳压器输出直流平均电压为8.6±0.15V，CA1092汽车仪 表稳压器输出端直流平均电压为7±0.15V。
若汽车正常行驶时，电压表示值不在13.5～14.5V范围之内， 说明电压调节器有故障。常见的电压表有电磁式和电热式两 种，受点火开关控制。
1）电磁式电压表
图7-2北京切诺基汽车上装用的电磁式电压表
1-交叉电磁线圈；2-转子；3-指针；4-刻度板；5-稳压管；6-接线柱；7-永久磁铁；8-限流电阻
2）电热式电压表