任务一仪表系统的认知 (2).ppt

项目六项目六 汽车仪表和报警系统汽车仪表和报警系统 授课说明授课说明 授课日期 年 月 日 第 周授课时数授课章节名称任务一任务一 仪表系统的认知仪表系统的认知 教学目的1、能正确的认知仪表系统、能正确的认知仪表系统2、掌握仪表系统的工作原理、掌握仪表系统的工作原理 教学重难点1、能正确的认知仪表系统、能正确的认知仪表系统2、掌握仪表系统的工作原理、掌握仪表系统的工作原理 使用教具投影仪教学方法讲授、图示 课外作业补充 课后体会汽车仪表均集中安装在驾驶室转向盘前方的仪表上，主要由转速表、燃油表、冷却液温度表、机油压力指示灯、车速里程表等组成，如图6-1所示。1 阻风门指示灯；2 制动警告灯；3 机油压力警告灯；5 远光指示灯；6-加热器指示灯；7冷却液液位指示灯；8 燃油表；9 水温表；10 车速里程表；11 转速表图6-1 桑塔纳2000组合仪表（一）发动机转速表（一）发动机转速表 发动机转速表可以直观地指示出发动机的转速，是发动机运转工况重要的指示装置，便于驾驶员选择发动机最佳速度范围，把握好车速和换挡时机，以获得发动机最佳经济运转。转速表获取发动机转速的方法主要有两种：一是转速传感器输出的脉冲(或交变)信号；二是点火线圈一次电流中断时产生的脉冲信号(只限于汽油机)，如图6-2所示。转速表的基本原理：对转速信号进行处理后，用电流(或电压)的大小通过指针式仪表将转速显示出来。如图6-3所示是桑塔纳轿车的发动机转速表原理图。转速表的信号取自于点火线圈的一次电流中断时的脉冲电流，该信号经整形电路整形后，加至频率/电压变换器，其输出信号与输入信号等频、等幅、等宽，而且其频率与发动机转速成正比。所以，当发动机转速较低时，该电路整流后的输出电压值就低，流过毫安表的电流就小，指针偏转小，指示低转速值。反之，整流后的输出电压值就高，流过毫安表的电流就大，指针偏转大，指示高转速值。图6-2 转速表图6-3桑塔纳轿车的发动机转速表原理图（二）燃油表（二）燃油表燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量。它由装在仪表板上的燃油指示表和装在燃油箱内的传感器两部分组成。燃油表一般有双金属片电热式和电磁式两种，传感器均为可变电阻式，如图6-4所示。图6-4 燃油表1、电热式燃油表电热式燃油表工作原理如图6-5所示，当燃油箱无油时，浮子下沉，滑片处于可变电阻的最右端。当点火开关接通时，由于传感器的电阻全部串入电路中，此时电路中电流最小，燃油表加热线圈产生较小的热量，使双金属片产生较小的变形，带动指针，指示在“0”处，表示燃油箱无油。当燃油箱内油量增加时，浮子上升，带动电阻滑片移动，只有少部分电阻接入电路，于是流入加热线圈的电流增大，双金属片受热变形增大，带动指针向右偏转，指出相应较大的读数。当燃油箱充满油时，指针指示在最右边“1”处。图6-5 电热式燃油表工作原理图2、电磁式燃油表电磁式燃油表工作原理如图6-6所示，指示表中有左右两只铁心，铁心上分别绕有左线圈和右线圈，中间置有转子，转子上连有指针。当燃油箱无油时，浮子下沉，可变电阻被短路。此时右线圈两端均搭铁，电路被短路，无电流通过，因此左线圈在全部电源电压的作用下，通过的电流达最大值，产生的电磁吸力最强，吸引转子，使指针停最左边的“0”位上。随着燃油箱中油量的增加，浮子上浮，便带动滑片移动，可变电阻部分接入，此时左线圈由于串联了电阻，线圈内电流相应减小，使左线圈电磁吸力减弱，而右线圈中有电流通过产生磁场。转子带动指针在合成磁场的作用下向右偏转，使燃油量指示值增大，当燃油箱油满时，指针指在“1”位置。有些汽车上还装有副油箱，这时在主、副油箱中各装一个传感器、在传感器与指示表支间装有转换开关，可分别测量主、副油箱的油量。1-左线圈；2-右线圈；3-转子；4-指针；5-可变电阻；6-滑片 7-浮子；8-接线柱9、10-接线柱；11-点火开关图6-6电磁式燃油表工作原理图（三）冷却液温度表（三）冷却液温度表水温表是用来指示发动机水套中冷却液工作温度的仪表。各种不同类型发动机，其冷却液温度各不相同，发动机正常工作时的水温一般在90左右。水温表由水温指示表和温度传感器两部分组成，温度传感器又称感温塞，装在发动机气缸盖水套上。常用的水温指示表有电热式和电磁式，如图6-7所示。图6-7 温度表1、电热式水温表、电热式水温表电热式水温表又称双金属片式水温表，它的传感器和指示表均为双金属片电电热式水温表又称双金属片式水温表，它的传感器和指示表均为双金属片电热式，其指示表与电热式机油压力指示表构造完全相同，只是刻度盘值与油热式，其指示表与电热式机油压力指示表构造完全相同，只是刻度盘值与油压表相反而已，如图压表相反而已，如图6-8所示。当冷却液温度较高时，触点间的闭合压力小，所示。当冷却液温度较高时，触点间的闭合压力小，只要有较小的电流便使双金属片进一步上翘即可断开触点。触点断开后，由只要有较小的电流便使双金属片进一步上翘即可断开触点。触点断开后，由于冷却液温度高，双金属片冷却速度慢，触点恢复闭合需要的时间长。其结于冷却液温度高，双金属片冷却速度慢，触点恢复闭合需要的时间长。其结果使得触点闭合的时间短而断开的时间长，电路中脉冲电流的平均值较小，果使得触点闭合的时间短而断开的时间长，电路中脉冲电流的平均值较小，指示表中双金属片变形小，带动指针向右偏转较小的角度而指示出较高的温指示表中双金属片变形小，带动指针向右偏转较小的角度而指示出较高的温度值。度值。1固定触点；2、7双金属片；3接触片；4、5、10接线柱；6、9调节齿扇；8指针；11弹簧片；图6-8电热式水温表结构图2、电磁式水温表电磁式水温表与热敏电阻水温传感器构造如图6-9所示，其总成为一个铜壳与六角形外壳的密封体，对外只有一个接线螺钉，外壳搭铁。热敏电阻是一种半导体材料，其阻值的大小随温度的变化而变化，水温表中传感器多采用负温度系数的热敏电阻，其电阻值随温度升高而下降。这种传感器具有结构简单、灵敏度高、抗振性好、使用寿命长(为双金属片的34倍)等优点，且对外不产生触点放电性干扰。热敏电阻水温传感器的工作原理是将水温的变化由热敏电阻变换成电阻值的变化，从而控制水温表电路中电流的大小，使水温表指示出相应的温度。热敏电阻水温传感器一般与电磁式温度指示表配用，组成电磁式水温表。图6-9 电磁式水温表与热敏电阻水温传感器构造图（四）机油压力表（四）机油压力表机油压力表简称油压表，用来指示发动机工作时润滑系统润滑油压力的大小。发动机工作时，各机件接触面间发生摩擦，如无润滑必然加快磨损。润滑油是由机油泵经过滤后从各油道送至各机件接触面上，因而对机油有一定的油压要求，其大小视发动机功率而定。汽车上传统的油压表有电热式和弹簧管式两种，但最常见的是电热式机油压力表(又称双金属片式油压表)，如图6-10所示。图6-10 油压表 1、双金属片式油压表双金属片式油压表基本结构如图6-11所示。它由装在发动机润滑系主油道中的油压传感器和装在仪表板上的油压指示表两大部分组成。油压传感器俗称感压盒，为一圆形钢壳密封件。盒内装有膜片，膜片的中心上顶着弓形弹簧，弹簧片的悬臂端焊有动触点，另一端搭铁。弹簧片悬臂端上顶着双金属片的工作臂触点，即保持触点冷态接触。双金属片工作臂上绕有电热线圈，线圈的一端连接在工作臂的端头触点上，另一端经接触片和接线柱与指示表相连。双金属片的另一臂为补偿臂，当外界温度变化时，工作臂的附加变形可由补偿臂的相应变形补偿。补偿臂头与接触片连接，接触片的一端通过调节齿轮相连并搭铁，另一端接校正电阻，校正电阻与电热线圈并联。膜片下面为油腔，油腔上边缘与传感器罩形顶盖周边扣压密封。图6-11双金属片式油压表结构图 当电源开关接通时，电流流过双金属片，使金属片受热变形弯曲；触点分开，电流被切断，双金属片冷却伸直，触点闭合。如此反复，形成如图6-12所示的脉动电流。机油压力较大时，膜片被顶升，弹簧变形，需流过金属片的电流较大，触点才分断，造成整个回路中触点闭合时间长而分断时间短，电流的有效值较大，双金属片受热弯曲程度增加，带动指示仪表的指针偏转较大，指示高油压。反之，当机油压力较小时，则弹簧变形减小，整个回路的电流有效值减小，仪表指针偏转较小，指示低油压。图6-12脉冲电流波形图 2、弹簧管式机油压力表弹簧管式机油压力表结构如图6-13所示。被弯曲成圆弧状的弹簧管在机油压力的作用下，产生弹性变形，使密封的自由端向外延伸或向内收缩，带动指针在仪表上移动。指示发动机低速工作时，油压一般不得低于0.147 MPa，正常油压为0.1960.392 MPa，最高油压一般不应超过0.49 MPa。图6-13 弹簧管式机油压力表（五）车速里程表（五）车速里程表车速里程表是用来指示汽车行车速度和累计汽车行驶里程数的仪表。它由车速表和里程表两部分组成，如图6-14所示。图6-14 车速里程表1、磁感应式车速里程表 磁感应式车速里程表的结构如图6-15所示，它的主动轴由变速器传动蜗杆经软轴驱动。车速表由与主动轴紧固在一起的永久磁铁，带有轴与指针的铝罩、磁屏和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘等组成。不工作时，铝罩在游丝的作用下，使指针位于刻度盘零的位置。当汽车行驶时，主动轴带着永久磁铁旋转，磁感线在铝罩上引起涡流，涡流产生的磁场与旋转的永久磁铁磁场相互作用产生转矩，克服游丝的弹力，使铝罩朝永久磁铁转动方向转过一个角度，与游丝的弹力相平衡，指针便在刻度盘上指示相应的车速。车速越高，永久磁铁旋转越快，铝罩上的涡流越强，因而转矩越大，指针指示的车速也越高。里程表则由蜗轮蜗杆机构减速和用数字轮显示。蜗轮蜗杆具有一定的传动比。汽车行驶时，软轴带动主动轴，并经三对蜗轮蜗杆驱动里程表右边第一数字轮。第一数字轮上所刻数字为1/10km，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，即当第一数字轮传动一周，数字由9翻转到0时，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。1-永久磁铁 2-铝碗 3-磁屏 4-盘形弹簧 5-刻度盘 6-指针图6-15 磁感应式车速里程表2、电传动动圈式车速里程表电传动动圈式车速里程表如图6-16所示，由二极管桥式整流器、降压电阻、带动圈的指针以及永久磁铁等构成。变速器上的传感器就像一台小发电机。汽车行驶时，变速器带动磁铁转动，磁力线切割线圈产生交流电，经M接线柱输出，并通过连线至仪表的M接线柱接入仪表，经二极管整流器整流，输出直流电，该直流电流经电阻线圈和电阻，通过游丝到动圈产生磁场。这样，动圈磁场和永久磁场相互作用产生力矩，推动指针顺时针转动。速度越快，产生的力矩越大，指针偏角越大。计数器由电磁铁不断吸合、断开，推动启动叉，启动叉不断拨动六个计数轮组成的里程表，而电磁铁的电源接通和断开由感应器中的断电器控制。图6-16电传动动圈式车速里程表原理图（六）仪表稳压器（六）仪表稳压器当电热式水温表及燃油表配用可变电阻式传感器时，电路中应接入稳压器。其目的是降低发电机电压波动对仪表指示值的影响。电热式稳压器结构如图6-17所示。其基本原理为：当电源电压偏高时，电热线圈中的电流增大，产生较大热量，使活动触点能在较短时间内断开，且断开的触点需要较长时间的冷却才能闭合，从而导致触点的闭合时间短而断开时间长，使仪表上的电压平均值降低。反之，当电源电压偏低时，电热线圈中的电流减小，产生较小的热量，使触点能在较长时间内断开，且断开的触点只需较短时间的冷却就能闭合，从而导致触点的闭合时间长而断开时间短，使仪表上的电压平均值升高。图6-17仪表稳压器（七）数字仪表（七）数字仪表现代汽车对工况信息显示的项目越来越多，但驾驶员的有效视野及驾驶室的可用容积是有限的，因而传统的机电型仪表及指示装置逐渐被电子化仪表及显示装置所代替，如图6-18所示。这些新型的工况信息显示装置具有体积小、精度高、便于装配和维护等特点，已成为现代汽车的主要显示装置。目前，广泛用于汽车电子仪表的显示器件有发光二极管、真空荧光管、液晶显示器件和阴极射线管等。图6-18数字仪表 1、发光二极管(LED)它是应用最为广泛的低压显示器件，其结构如图6-19所示，正、负极加上合适正向电压后，其内部半导体晶片发光，通过带颜色透明的塑料外壳显示出来。发光的颜色有红、绿、黄、橙等，可单独使用，也可用来组成数字、字母、发光条图。图6-19发光二极管2、液晶显示器件(LCD)液晶是一种有机化合物，在一定温度范围和条件下，既具有普通液体的流动性，也具有晶体的某些光学特性。液晶显示器的结构如图6-20所示。它由两块厚约1mm的玻璃基板，基板上涂有透明的导电材料作为电极，一面电极为图形。两基板间注入10um厚的液晶，再在两玻璃基板的外表面分别贴有偏光板，四周密封。当两电极通上一定电压时，位于通电电极范围内(要显示的数字、图形等)的液晶分子重新排列，这样，通电部分电极就形成了在发亮背景下的字符或图形。1 前偏光板 2前玻璃板 3 后玻璃板 4后偏光板 5 反射镜图6-20 LCD结构图3、真空荧光管(VFD)真空荧光管实际上是一种真空低压管，它由钨丝、栅极、涂有磷光物质玻璃组成。其发光原理与电视机中的显像管相似，其结构如图6-21所示。当屏幕接电源正极，灯丝接电源负极时，便获得正向电压，电流通过灯丝并加热，在电场力的作用下发射电子，由栅极控制电子流加速，射向屏幕。当电子高速碰撞数字板荧光材料时，数字板发光，通过前面平板玻璃的滤色镜显示出数字。真空荧光管(VFD)为发光型显示器件，具有色彩鲜艳、可见度高、立体感强等优点。但由于真空管需要一定厚度玻璃外壳制成，所以复杂的图形用VFD制作成本较高、体积大，汽车上它常用作数字显示器。图6-21 真空荧光管4、阴极射线显示(CRT)阴极射线显示广泛用于示波器、电视显像管和计算机显示系统，如图6-22所示，它是最灵活的信息和图像显示系统，具有分辨率高、工作温度范围大、响应速度快等优点，是目前图像显示质量最高的一种显示器件。但作为汽车仪表显示器件，则体积太大，不便安装。不过，它是一种值得研究开发的汽车仪表显示系统。图6-22阴极射线显示仪表