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汽车行业类汽车仪表及报警装置

（汽车行业）汽车仪表及报警装置

项目四

单元汽车仪表及报警装置

课程名称

汽车电气构造和维修

学时

4

班级：

学号：

姓名：

故障描述

故障壹：

某捷达系列轿车在打开点火开关后，安全气囊警报灯不灭。

故障二：

某大众系列轿车的组合仪表的照明灯工作不稳定，有时有熄灭的迹象。

知识准备

第壹节汽车仪表

为了使驾驶员随时观察和掌握汽车各系统的工作状态，在驾驶室仪表板上装有各种指示仪表，主要包括机油压力表、水温表、发动机转速表、燃油表、电流表等。

（壹）、电流表

1、电流表的结构及工作原理

电流表串接在蓄电池充电电路中，主要用来指示蓄电池充、放电电流值，同时仍可通过它检视电源系统的工作是否正常。

电流表通常为双向工作方式，表盘中间的示值为“0”，俩侧分别标有“＋”、“－”标记，其最大读数为20或30。

当发电机向蓄电池充电时，示值为“＋”；蓄电池向用电设备放电时，示值为“－”。

汽车上使用的电流表分为电磁式和动磁式俩种。

其工作原理基本相似。

电磁式电流表的结构原理见下图。

条形永久磁铁6俩端分别和黄铜片4固定连接，再用螺栓将黄铜片固定在绝缘底板上，俩个螺栓即形成电流表的俩接线柱。

永久磁铁内侧转轴上装有带指针2的软钢转子5。

当电流表中无电流通过时，软钢转子5在永久磁铁6的作用下被磁化，由于磁场方向相反，使指针2停在中间“0”标度上。

当蓄电池放电时，放电电流通过黄铜片产生的环形磁场垂直于永久磁铁的磁场，形成逆时针偏转的合成磁场，吸动软钢转子也逆时针偏转，使指针指向表盘的“－”侧标度值。

放电电流越大，合成磁场越强，偏转角度越大，指针指示读数越大。

当发电机向蓄电池充电时，流过黄钢片的电流方向相反，磁场也反向，合成磁场顺时针偏转，指针指向“＋”侧。

2、电流表的接线原则：

①电流表应和蓄电池串接，由于蓄电池的负极搭铁，故电流表的负极必须和蓄电池的正极相连接；②电流表只允许通过较小电流。

壹般对点火系统、仪表等长时间连续工作的小电流可流经电流表；而对短时间断续用电设备的大电流，如起动机、转向灯、电喇叭等均不流经电流表。

3、电流表的常见故障

4、电流表的检修

（1）电流表的检验

将被试电流表和标准直流电流表（-30～+30A）及可变电阻串联在壹起，比较俩个电流表的读数，若读数差不超过20％，则可认为被测电流表工作正常。

（2）电流表的调整

若被试电流表读数偏高，应该以充磁法进行调整。

方法有俩种：

壹种是永久磁铁法，另壹种是电磁铁法。

（二）、机油压力表

1、结构：

传感器——膜片、弹簧片、触点、双金属片、加热线圈……

指示表——双金属片、加热线圈、指针……

2、机油压力表的工作原理

机油压力表传感器内部装有弹性膜片2，膜片下的内腔1和发动机主油道相通，机油压力可直接作用在膜片上，膜片的上面顶着弓形弹簧片3，弹簧片的壹端和外壳固定搭铁，另壹端的触点和双金属片4端部触点接触，双金属片上绕有电热线圈，校正电阻8和双金属片4上的线圈且联。

机油压力指示表内装有特殊形状的双金属片11，它的直臂末端固定在调节齿扇10上，另壹钩形悬臂端部和指针12相连，其上也绕有电热线圈，线圈的俩头构成指示表的俩个接线柱。

当电源开关接通时，电流由蓄电池正极→电源开关→接线柱14→指示表双金属片11的电热线圈→接线柱9→接触片6→分俩路（壹路流经传感器双金属片4的电热线圈；另壹路流经校正电阻8→双金属片4）→双金属片4的触点→弹簧片3→搭铁→蓄电池负极构成回路。

由于电流流过双金属片4和门上的电热线圈，使双金属片受热变形。

双金属片由俩种膨胀系数不同的金属制成，受热时，膨胀系数大的壹面向膨胀系数小的壹面弯曲。

当电路中有电流通过时，绕在双金属片上的线圈产生热量，造成传感器双金属片受热弯曲，使触点断开，切断电路；而指示表双金属片受热弯曲，使指针偏转，指示机油压力的大小。

当机油压力很低时，膜片2几乎没有变形，这时作用在触点上的压力很小。

当电流流过而温度略有上升时，双金属片4就受热弯曲，使触点分开，切断电路且停止产生热量；壹段时间后，双金属片冷却伸直，触点又闭合，电路又被接通。

因此触点闭合时间短，而打开时间长，通过指示表电热线圈的平均电流值小，使指示表双金属片11因温度较低而弯曲程度小，指针12偏转角度很

小；即指示出较低的油压。

当机油压力升高时，膜片2向上拱曲增大，加在触点上的压力增大，双金属片4需要在较高温度下，即其上电热线圈通过较大电流、较长时间后，才能弯曲到使触点分开2而触点分开后稍加冷却就会很快闭合。

因此触点打开时间短，而闭合时间长，通过指示表电热线圈的平均电流值大，指针12偏转角度增大，指示出较高的油压。

为使机油压力的指示值不受外界温度的影响，双金属片4制成“∩”形，其上绕有电热线圈的壹边称为工作臂，另壹边称为补偿臂。

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，使指示表的读数不变。

在安装传感器时，必须使传感器壳体上的箭头向上，不应偏出±30°位置，这样可保证工作臂位于补偿臂之上，当工作臂产生的热气上升时，不致影响补偿臂，造成读数误差。

3、机油压力表的常见故障

（三）、水温表

水温表用来指示发动机内部冷却水温度。

它由装在气缸盖水套中的温度传感器和装在仪表板上的水温指示表组成，有双金属片式和电磁式俩种。

由于双金属片式水温表的结构和原理和双金属片式机油压力表基本相同，下面主要介绍电磁式水温表。

1、水温表的结构和工作原理

它主要由热敏电阻传感器和电磁式水温指示表组成。

传感器中装有负温度系数热敏电阻，其电阻值会随水温升高而减小。

当电源开关接通时，电流由蓄电池正极→电源开关→电阻R→线圈L2→分俩路（壹路流经热敏电阻1；另壹路流经线圈L1）→搭铁→蓄电池负极构成回路。

当水温低时，传感器中热敏电阻的阻值大，流经线圈L1和L2的电流相差不多，但由于L1的匝数多，产生的磁场强，带指针的衔铁3会向左偏转，使表针指向低温刻度；当水温增高时，热敏电阻阻值减小，分流作用增强，流经久的电流减小，磁场力减弱，衔铁向右偏转，表针指向高温刻度。

2、水温表的检查

检查电磁式温度传感器和水温指示表时，可拆下传感器上的接线，测量传感器输入端和搭铁之间的电阻。

若室温下热敏电阻的阻值为100Ω左右，则表明传感器良好；另用壹阻值为80－100Ω的电阻代替传感器直接搭铁，当接通电源时，如果水温指示表的表针指在60℃～70℃之间，则表明水温指示表良好。

（四）、燃油表

1、作用：

燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量。

2、组成：

它由装在燃油箱内的传感器和装在仪表板上的燃油指示表组成。

3、类型：

燃油指示表有电磁式、动磁式和双金属片式。

由于电磁式和双金属片式指示表的结构和原理和前述仪表基本相同。

4、工作原理：

它的俩个线圈互相垂直地绕在壹个矩形塑料架上，塑料套筒轴承和金属轴穿过交叉线圈，金属轴上装有永久磁铁转子，转子上连有指针。

可变电阻式传感器由滑片电阻和浮子组成。

当接通电源开关后，燃油表中的电流回路是：

蓄电池正极→电源开关→左线圈2→分俩路（壹路流经右线圈4；另壹路流经接线柱6→可变电阻5→滑片7）→搭铁→蓄电池负极。

当油箱无油时，浮子8下沉，可变电阻5上的滑片7移至最右端，可变电阻5和右线圈4均被短路，永久磁铁转子1在左线圈2的磁力作用下向左偏转，带动指针4指示油位为0。

随着油量的增加，浮于上升，可变电阻部分接入，使左线圈2中的电流相对减小，右线圈中的电流相对增大，永久磁铁转子在合成磁场作用下转动，使指针向右偏转，指示出和油箱油量相应的标度。

5、燃油表的常见故障

无论油箱存油多少，指针始终指在“0”（E）处不动

无论油箱存油多少，指针始终指在“1”（F）处不动

故障范围：

指示表、传感器、连接导线（断路、搭铁）

（五）、车速里程表

1、作用：

车速里程表是用来指示汽车行驶速度和累计行驶里程数的仪表。

2、组成：

它由车速表和里程表俩部分组成，有的车速里程表上仍带有里程小计表和里程小计表复位杆。

3、磁感应式车速里程表结构：

永久磁铁、铝罩（感应罩）、磁屏、游丝（螺旋弹簧）、刻度盘、指针、蜗轮蜗杆、数字轮……

4、电子式车速里程表的结构：

（1）车速传感器：

由舌簧开关和转子组成。

转子每转壹周，产生8个脉冲信号。

（2）电子电路：

将传感器的信号进行整形、触发，输出和转速成正比的电流信号。

（3）车速表：

磁电式电流表，根据电流信号驱动指针偏转。

（4）里程表：

由步进电机和计数器组成。

5、车速里程表的常见故障

车速表和里程表指针均不动；车速表和里程表指示失准；车速表指针跳动、不准，而里程表正常；车速表工作正常，而里程表工作不良；里程表走，而车速表不走；工作时间发出异响；

（六）、发动机转速表

1、常见的类型有：

机械式和电子式

2、汽油机用的电子式转速表，传感器信号取自点火系统初级电流的脉冲电压。

3、柴油机用的电子式转速表，传感器信号取自飞轮壳上的传感器或者和发动机曲轴联结的测速发电机。

（七）、汽车电子化仪表

1、汽车仪表电子化的优点：

现代汽车，随着其电气设备不断增加，电气系统也变得越来越复杂。

特别是在汽车上大量应用电子控制技术之后，常规指针式仪表已远远不能满足现代汽车技术发展的要求。

因此，汽车电子显示装置的使用比例正在逐年增加。

其主要优点如下：

①电子显示装置能提供大量、复杂的信息，显示直观清晰。

②为满足汽车排气净化、节能、安全性和舒适性的要求，汽车电子控制装置必须能迅速、准确地处理各种复杂的信息，且以数字、文字或图形显示出来，供汽车驾驶员了解，且及时处理。

汽车电子显示装置作为信息终端显示已经是大势所趋。

③能满足小型、轻量化的要求。

为了能使有限的驾驶室空间尽可能地宽敞些，用于汽车的各种仪表及部件都必须小型、轻量化。

电子显示装置不仅能适应各种传感器或控制系统的电子化，而且可能实现小型轻薄化。

这样既能加大汽车仪表台附近的空间利用率，仍能处理日益增多的信息。

④具有高精度和高可靠性。

由于实现汽车仪表电子化，可为操纵者（或使用者）提供高精度的数据信息；由于没有运动部件，反应快、准确度高。

⑤具有壹“表’够用的功能。

采用电子显示器显示易于用壹组数字去分时显示几种信息，且可同时显示几个信息，不必对每个信息都设置壹个指示表，故使组合仪表得以简化。

2、汽车常用电子显示器件

电子显示器件大致分为俩大类，即主动显示型和被动显示型。

主动显示型的显示器件本身辐射光线，有发光二极管（LED）、真空荧光管（VFD）、阴极射线管（CRT）、等离子显示器件（PDP）和电致发光显示器件（ELD）等；被动显示型的显示器件相当于壹个光阀，它的显示靠另壹个光源来调制，有液晶显示器件（LCD）和电致变色显示器件（ECD）等。

这些均可作为汽车电子显示器件使用。

（1）发光二极管（LED）

发光二极管实质上是壹种晶体管，结构见图。

发光的颜色有红、绿、黄、橙等，可单独使用，也可用来组成数字。

在实际应用中，常把它焊接到印刷电路板上，以形成数字显示或带色光杆显示。

用七只发光二极管组成的数码显示装置见图。

有些仪表则用发光二极管组成光点矩阵型显示器。

优D（发光二级管显示）只适用于小型显示，如汽车指示灯、数字符号段或点数不太多的光杆图形显示。

（2）真空荧光管（VFD）

真空荧光管实际上是壹种真空低压管，它由玻璃、金属等材料构成。

真空荧光管显示是壹种主动显示，其发光原理和电视机中的显像管相似。

汽车用的数字式车速表的真空荧光显示屏见图。

其阳极为20个字形笔画小段，上面涂有荧光体（或磷光体），各和壹个接线柱连接，且笔画内部相互连接；阴极为灯丝，在灯丝和笔画小段（阳极）之间插入控制栅格，其构造和壹般电子管相似。

整个装置密封在壹个真空玻璃罩内。

当其阳极（字形）接至电源“＋”极，而阴极（灯丝）和电源“－”极相接时，便获得壹定的电源电压，其灯丝作为阴极发射电子（在电场力的作用下），栅格控制电子流加热、加速，使其射向阳极（字形）。

由于玻璃管（罩）内抽成真空，前面装有平板玻璃、且配有滤色镜，故能使通过栅格轰击阳极（字形）的电子激发出亮光来，因而能显示出所要的内容。

真空荧光显示具有色彩鲜艳、可见度高、立体感强等特点，是最早引入汽车仪表中发光型显示器件，也是目前汽车上采用最多的壹种。

但由于大型的多功能VFD制作成本较高，故当下大多由壹些单功能小型的VFD组成汽车电子式仪表盘。

（3）液晶显示器件（LCD）

液晶是壹种有机化合物，在壹定温度范围内，既具有普通液体的流动性质，也具有晶体的某些光学特性。

液晶显示器是壹种被动显示装置，具有显示面积大、耗能少、显示清晰、通过滤光镜可显示不同颜色、在阳光直射下不受影响等特点，应用十分广泛，其结构见图。

它有俩块厚约lmm的玻璃基板，基板上涂有透明的导电材料，以形成电极图形，俩基板间注入5－20Pm厚的液晶，再在俩玻璃基板的外表面分别贴上起偏振片和检偏振片，且将整个显示极完全密封，以防湿气和氧侵入，这便构成透射式LCD。

若在后玻璃基板的后面再加上反射镜，便组成反射壹透射式LCD。

由于LCD为被动型显示，所以夜间显示必须采用照明光源，这便削弱了它所具有的低功耗的优点；其次是LCD的低温响应特性较差；再就是LCD的显示图形不够鲜艳明显，这是所有被动型显示器件共有的缺陷。

可是，液晶显示（LCD）的优点很多。

其电极图形设计的自由度极高，设计成任何显示图形的工艺都很简单，这是作汽车用显示器件的壹个很重要的优点；而且其工作电压低，壹般为3V左右，功耗小门pW／cm2），且能很好地和CMOS电路相匹配。

因为它有这些优点，LCD常制作为汽车电子钟和彩色光杆式仪表板在汽车上得到应用。

3、组合仪表

奥迪A6轿车组合仪表见图。

仪表有车速里程表、发动机转速表、机油温度表、电压表、冷却液温度表、燃油表等；警报及指示灯有冷却液温度／液位报警灯、发动机电控系统报警灯、前小灯／大灯指示灯、驱动防滑系统报警灯、电子防盗止动器报警灯、前大灯远光指示灯、转向指示灯、安全气囊系统报警灯、防抱死制动系统报警灯、电子差速锁报警灯、手制动指示灯、发电机报警灯等；中央显示屏中可显示保养周期、车门／行李箱开启警报、收音机频率显示、车外环境温度。

车速警报信息、变速杆挡位信息（自动变速箱）、瞬时油耗、剩余燃油可行驶里程、行驶时间（最长为23h59min）、平均油耗、平均车速等。

该组合仪表由壹个微处理器控制，具有很强的自诊断功能。

如果有故障发生，故障代码会存入组合仪表的故障存储器里，用大众汽车X公司专用仪器V．A．G1551、V．A．G1552或V．A．55051、V．A．55052能够读出这些故障。

如果组合仪表内的控制单元发现故障存储器内有故障，在日行驶里程表显示屏上将显示“air”，这时应该更换组合仪表。

组合仪表不可分解，装有普通灯泡的指示灯能够单独更换。

如果需要，在保修期内应该整体更换组合仪表。

能够用V．A．G1551／V．A．G1552来给组合仪表编制代码，为新换上的组合仪表设置公里数及技术维护周期。

第二节汽车报警系统

现代汽车为了保证行车安全和提高车辆的可靠性，安装了许多报警装置。

报警装置壹般由传感器和红色的警告灯组成。

（壹）、制动系低气压警告灯

在采用气制动的汽车上，壹旦制动气压低于最小允许值时，制动系统将不能正常工作而危及安全。

所以此种汽车需装备制动系统低压报警装置，当气压过低时报警灯随即点亮，以引起驾驶员注意。

低气压报警传感器（开关）装在制动系统储气筒或制动阀压缩空气输人管道中，红色报警灯装在仪表板上。

低气压报警传感器的结构见图。

当电源接通后，制动系统气压下降到340～370kPa时，由于作用在膜片4上的压力减小，于是在复位弹簧3的作用下触点闭合，电路接通，报警灯亮。

当气压升高到400kPa之上时，由于膜片4所受推力增大，压缩复位弹簧使触点打开，电路切断，报警灯熄灭。

（二）、机油压力警告灯

有些汽车上除装有机油压力表外，仍装有机油压力报警装置。

当润滑系统机油压力低于允许值时，报警灯亮，以引起驾驶员注意。

弹簧管式机油压力报警装置原理见左图。

它由装在发动机主油道的弹簧管式传感器和装在仪表板上的红色报警灯组成。

其传感器内的管形弹簧4的壹端经管接头1和发动机主油道相连，另壹端和动触点2相连，静触点3经接触片和接线柱5相连。

当电源开关闭合后，机油压力低于50－90kPa时，管形弹簧4变形很小，触点闭合，电路接通，报警灯发亮，表示机油压力过低；当油压超过该值时，管形弹簧4产生的变形较大，使触点分开，电路切断，报警灯熄灭。

（三）、水温警告灯

冷却液温度报警装置的作用是当发动机冷却液的温度达到或超过规定温度时，使驾驶室仪表板上的冷却液温度报警灯点亮报警，提醒驾驶员及时停车检查和冷却。

冷却液温度报警装置的结构见左图。

当冷却液温度达到规定的极限温度时，双金属片受热变形，俩触点相接触，报警灯点亮；当冷却液温度下降后，双金属片变形量减小，俩触点又断开，报警灯熄灭。

四、燃油油量警告灯

燃油量报警装置的作用是当油箱内燃油减少到规定值以下时，仪表板上的燃油量报警灯点亮，提醒驾驶员注意。

热敏电阻式燃油量报警装置见上图。

它由热敏电阻式传感器和报警灯组成。

当燃油多时，具有负温度特性的热敏电阻1浸泡在燃油中，散热快，温度较低，电阻值大，所以电路中电流很小，报警灯不亮。

当燃油减少到规定值以下时，热敏电阻回露出油面，散热慢，温度升高，电阻值减小，电路中电流增大，报警灯亮。

（五）、制动液面警告灯

制动液面报警装置的作用是当制动液面过低时，发出报警信号，防止制动效能下降而出现事故。

制动液面报警装置由传感器和报警灯组成。

传感器安装在制动液储液罐内，其结构见图。

外壳1内装有舌簧开关3，舌簧开关3的俩个接线柱2分别和报警灯、电源相连接，在浮子5上安装有永久磁铁4。

在制动液充足时，浮子的位置较高，此时永久磁铁高干舌簧开关的位置，舌簧开关处于断开状态，报警灯电路断开，报警灯不亮。

当浮子随着液面下降到规定值以下时，永久磁铁就接近了舌簧开关，吸动开关使之闭合，接通报警灯电路，报警灯发光报警。

（六）、制动信号灯断线警告灯

制动信号灯断线报警装置电路见图。

汽车制动时，踩下制动踏板，制动灯开关接通，电流分别经线圈4和6使左右制动信号灯亮。

此时俩线圈所产生的磁场相互抵消，舌簧开关5保持断开，报警灯不亮。

当某壹制动信号灯不亮时，线圈4（或6）无电流通过，则通电线圈产生电磁吸力使舌簧开关闭合，报警灯3亮。

（七）、汽车音响

1、概述

汽车音响是随着半导体技术的发展及家庭音响的普及而不断发展起来的。

早在1925年，汽车上就装备了AM（调幅）收音机，后来又出现了AM/FM收音机、磁带放音机、CD放音机……形成了多功能、数字化、高技术的音响系统。

2、汽车音响系统的特点

（1）采用低压直流电源;

（2）使用环境条件恶劣

（3）外界电波干扰强烈;（4）安装空间受到限制

3、汽车音响系统的组成

由天线、接收装置、声场修正、可听频率增幅、扬声器等组成。

4、汽车音响的常见故障

（1）收音机故障

检查天线的小窍门：

收音机RadioON

用金属块在天线上刮动，能听到喇叭发出“嚓嚓嚓”的声音，说明天线的接收通路良好

用手指轻弹天线杆身使之摇晃，听不到喇叭有噪声，说明天线没有松动

用手握住天线，喇叭声音没有变大，说明天线灵敏度良好

用万用表检测天线和车身间的电阻，应该在10MΩ之上，说明天线屏蔽线和车身间搭铁良好

（2）激光唱机故障

1.没有声音

2.检查唱片位置是否正确，检查唱机和放大器之间的连线

3.播放过程中卡滞

4.检查唱片是否损坏，检查激光头是否脏污

5、汽车音响的防盗系统

（1）汽车音响的防盗功能有俩种类型：

①音响的主要部分不可拆卸，通常是利用电磁铁或者其他机械装置锁定

②可设定密码，进入防盗功能后，需输入密码，音响才能工作

壹般的，音响上刻有ANTI-THEFTSYSTEM即说明该音响带有防盗功能。

（2）汽车音响防盗系统的设定：

关闭所有车门，关闭发动机罩盖和行李箱门，从点火开关锁芯中拔出点火钥匙，按下规定的按钮，输入数字密码，防盗系统便开始运行。

注意：

音响系统在出厂时，数字密码尚未输入。

密码有4位、5位、6位等多种形式，根据生产厂家自行设计而定。

（3）汽车音响防盗系统的工作条件：

在以下情况下，防盗系统便开始工作：

音响被盗；更换蓄电池；音响保险丝断路；拔开音响插头，音响电源中断

（4）汽车音响防盗系统的解除防盗

①在接通电源的情况下，输入正确的密码数字，防盗状态即被解除，音响系统便能恢复工作。

②当输入错误的密码时，音响系统不会工作，且进入休眠状态，即便再输入正确的密码，也没有用了。

休眠的时间可能是几分钟或者十几天

（5）汽车音响防盗系统密码的存储

音响防盗密码主要用以下几种方式存储：

存储在集成块（E2PROM）内,这种方式最典型，80％之上的机型采用这种方式，其保密性强。

存储在单片机ROM内，保密性较差，可利用厂家提供的通用密码解除防盗。

复合存储，保密性最差，可通过某种固定方法查取密码，解除防盗。

（6）汽车音响的防盗系统解除密码

硬解码法：

更换集成块（E2PROM）管脚某些线路

软解码法：

输入通用码来解除防盗

断电法：

某些机型只需切断防盗集成块的电源即可

综合法：

同时使用硬解码法和软解码法

步骤

内容

备注

信息

诊断

操作

总结