1、项目6仪表与报警系统检修汽车电气设备构造与维修（第2版）主编：徐昭、程章目录 CONTENTS任务 6.2报警指示系统的结构与原理任务 6.1仪表系统的结构与原理任务 6.3仪表与报警系统故障诊断知识目标12各种汽车仪表和报警系统。传统仪表、报警灯和全电子式仪表的含义。3汽车传统仪表和报警系统的组成、电路及工作原理；仪表传感器的结构和工作原理。了解熟悉掌握4汽车仪表和报警系统的日常使用与维护方法及其常见故障的检修方法。学会仪表系统的结构与原理任务6.1任务6.1仪表系统的结构与原理任务导入 2016 年7月6日，车主张先生驾车来到4S店，称近期车辆使用时仪表不定期出现黄色指示灯，不明白缘由。经
2、维修技师试车发现为机油压力表报警，常出现于车辆转速达到2 000 r/min以上。车主感到疑惑，希望在排除问题的同时能够多了解下汽车仪表系统的使用常识。作为汽车维修人员，我们该如何收集这个故障的维修资料并将故障排除呢？汽车仪表能使驾驶员掌握车辆各种状况，并能及时发现和排除潜在的故障，在驾驶员座位前方的仪表板上装有各种仪表、计量表、报警灯和警示灯等。这些仪表除应具有结构简单、工作可靠、耐震、抗冲击性好等优点外，仪表的显示数字还必须准确，在电源电压波动时所引起的变化应尽可能小，而且不随周围温度的变化而改变。现代汽车大多采用各种组合仪表。组合仪表将车速里程表、冷却液温度表、燃油表、机油压力表、发动机
3、转速表等不同的仪表表芯、指示灯和报警灯等安装在同一外壳内组合而成。具有结构紧凑、体积小、便于安装和组合接线等特点，容易实现仪表的多功能要求。任务6.1仪表系统的结构与原理汽车仪表按其工作原理分为机电模拟式仪表和电子式仪表。机电模拟式仪表在汽车上应用最为广泛，图 6.1 所示是一种机电模拟式仪表。图 6.2 所示为上汽大众朗逸轿车上的组合仪表，仪表板上有燃油表、冷却液温度表、车速里程表、发动机转速表以及发动机冷却液温度过高、机油压力不足、制动系统等报警灯和远光、挡位等指示与显示装置。随着汽车电子技术的不断发展，近年来电子仪表在汽车上，特别是高档轿车上的应用越来越多。电子仪表除了传统的信息显示和报
4、警功能外，仪表的功能也得到很大的丰富，如安全带未系报警提示、车辆保养提示功能、瞬时与实时油耗显示功能、限速与定速巡航显示功能等，图 6.2 所示为宝马 i8 的全电子显示式组合仪表。任务6.1仪表系统的结构与原理图 6.1机电模拟式仪表图 6.2电子组合仪表任务6.1仪表系统的结构与原理6.1.1机油压力表机油压力表是监控发动机机油道内机油压力的装置，因为机油压力是决定发动机能否运转的重要因素，发动机机油压力偏低会造成发动机轴承烧毁，严重缺油会使发动机出现过热和气缸拉缸等故障，机油压力是监视发动机在运转时的重要信息。常见的机油压力表有电热式、电磁式、弹簧管式和压晶式四种形式。机油压力表最常用的
5、为电热式油压表，它又称为双金属片式机油压力表。如图6.3 所示为电热式机油压力表。其结构特点是膜片2 的下端与主油道相通，一定压力的机油作用在膜片2 上使膜片变形向上突起，膜片上方装有弹簧片14，弹簧片14 的一端与搭铁相固定，另一端为触点，触点与双金属片4 上绕的热电阻触点相接，热电阻与接触片7 相通。压任务6.1仪表系统的结构与原理力表的双金属片11 压动压力表指针12，双金属片11 的伸张和收缩的变形程度使表针摆动幅度有大有小。双金属片11 的温度决定了指针12 的摆动位置的大小，而双金属片11 的通电时间又取决于触点的接触时间，触点的接触时间又取决于触点3 所处的位置。当油道系统压力偏
6、高，膜片被挤压凸起，触点3 升高，双金属片4 的热绕组必须加热时间较长才能使双金属片变形大，触点3 才能分离，反之，机油压力小，膜片变形小，触点3 易分离，双金属片的绕组加热时间短。触点3 不断跳动着，机油压力表的指针就随机油油路内的压力变化而变化。大型汽车上（如国产解放等车型）仍用电热式机油压力表系统。由于该系统是机械和双金属片控制仪表，受地球重力和温度影响很大，为了保证仪表的灵敏度；在安装压力传感器时，传感器外壳上的箭头符号“”必须朝上，误差不能大于30。任务6.1仪表系统的结构与原理1油腔；2膜片；3触点；4，11双金属片；5调节齿轮；6悬臂铜片支架；7接触片；8接线柱；9校正电阻；10
7、，13调节扇齿；12指针；14弹簧片图6.3 电热式机油压力表任务6.1仪表系统的结构与原理发动机冷却液温度是发动机能正常运转和减小机件磨损以及发动机混合气正常燃烧的重要保证。发动机冷却系统有一套控制机构，使发动机快速升温和温度保持在一定工作范围内，并用冷却液温度表指示冷却液温度的高低。轿车中散热风扇电动机的工作以及冷启动喷油器的工作也要靠温控开关来控制。6.1.2冷却液温度表及温控开关任务6.1仪表系统的结构与原理1.电热式冷却液温度表 （1）电热式冷却液温度表及双金属片式传感器如图6.4 所示为电热式冷却液温度表及双金属片式传感器，右边的电热式温度表与电热式机油压力表完全一样，它们的工作原
8、理也一样。左边是传感器，双金属片4 上绕有加热线圈。传感器安装在发动机水道上。当发动机温度高时，双金属片4 上的加热线圈加热时间长才能使固定触点和活动触点分离；当发动机温度低时，双金属片上的线圈加热时间短即可使两触点分离。这样发动机温度高，通过双金属片4 上的加热线圈通电时间长，双金属片的变形大，双金属片9 勾动指针10 的位移大，指针表示的温度高，反之，指针表示的温度低。任务6.1仪表系统的结构与原理1壳体；2底板；3固定触点；4，9双金属片；5接触片；6传感器壳座；7接线柱；8，11调整扇齿；10指针；12弹簧片图6.4 电热式冷却液温度表及双金属片式传感器任务6.1仪表系统的结构与原理（
9、2）电热式冷却液温度表及热敏电阻式传感器负温度系数热敏电阻式冷却液温度表如图6.5 所示。热敏电阻6 的特征是当电阻处于低温时其电阻值高，而电阻在高温时其电阻值反而低。热敏电阻与温度表中双金属片的加热线圈3 串联。当发动机温度低时，热敏电阻的电阻值大，使电流通过双金属片线圈的电流小，双金属片带动表针2 位移量也小；当发动机温度高时，电路中总电阻小，流过双金属片线圈的电流大，这样双金属片带动表针的位移量也大，这就是负温度系数热敏电阻式冷却液温度表的工作原理。电源稳压器1 可防止电压波动、保证仪表的准确性。任务6.1仪表系统的结构与原理2.电磁式冷却液温度表 电磁式冷却液温度表分有铁芯式和无铁芯式
10、两种，其原理与电磁式机油压力表相似。（1）有铁芯式电磁式冷却液温度表如图6.6 所示为有铁芯式电磁式冷却液温度表，两线圈W1 和W2 绕在铁芯上并成交叉形，电源的电流进入冷却液温度表系统时，分两路：一路经W1 线圈到搭铁，另一路经W2 线圈传感器热敏电阻搭铁。此热敏电阻是负温度系数热敏电阻，当冷却液温度低时热敏电阻阻值高，电流通过W2 绕组的电流小，冷却液温度表上的小磁片和指针偏转在40 左右；当热敏电阻处于温度较高的环境时，其电阻值变小，这样通过W2 线圈的电流变大，W2 产生的磁场也大，W1 和W2 的综合磁场使小磁片和指针向温度高的方向偏转，这就是有铁芯式电磁式冷却液温度表的工作原理。欧
11、美一些汽车采用此种冷却液温度表，如美国的道奇、雪佛兰等汽车。任务6.1仪表系统的结构与原理1电源稳压器；2指针；3加热线圈；4双金属片；5传感器接线柱；6热敏电阻；7外壳图6.5 负温度系数热敏电阻式冷却液温度表任务6.1仪表系统的结构与原理图6.6 有铁芯式电磁式冷却液温度表（2）无铁芯式电磁式冷却液温度表如图6.7 所示为无铁芯式电磁式冷却液温度表，该表在塑料架上绕有固定线圈W2，另一活动线圈W1套在塑料架上，小磁片与指针安装在小轴上，利用铁皮支架置于塑料架上。工作时，电流经W1 到左接线柱，一路通传感器，另一路通W2。如果没有传感器，等于接入一高阻值电阻，电流大部分流入W2，小磁片和指针
12、指在40 的位置。当热敏电阻处于很高温度的环境时，其电阻值变小，流经传感器的电流就变大，而相应流经W2 线圈的电流就小，W2 产生的磁场强度也变小，在综合磁场的作用下小磁片和指针指向高温度标格。任务6.1仪表系统的结构与原理任务6.1仪表系统的结构与原理图6.7 无铁芯式电磁式冷却液温度表3.温控开关（图6.8）（1）温控开关的类型与构造温控开关有两大类：接通型和断路型。接通型温控开关主要应用于发动机散热器上，当发动机温度达到某一高度值时，温控开关被接通，开关控制的风扇电动机通电，使风扇旋转为散热器排风而冷却散热器；当散热器的温度下降到一定值时，温控开关关闭，风扇电动机停止工作。断路型温控开关
13、多用于电喷汽车冷启动喷油系统中，在汽车处于冷车启动时，可以控制启动冷喷油系统向发动机额外喷油以加大混合气浓度。一般散热器温控开关有两个温控点，一个温控点是85，另一个温控点为105。低温控制风扇电动机低速旋转，而高温时风扇电动机会高速旋转加快散热速度。温控开关一般为双金属片构造，如图6.8所示，活动触点臂由温度膨胀系数不同的双金属片连接而成，金属片2 膨胀系数大于金属片3 的膨胀系数，当温控开关所在环境温度升高，活动触点臂就向右边弯曲，温度达到一定值时两触点接触，A、B 接线柱接通，反之温度下降，两触点分离。任务6.1仪表系统的结构与原理断路型温控开关的构造与接通型温控开关的基本相同，区别是常
14、温时两触点是接触的，活动触点臂两金属片的位置是相反的，即膨胀系数较大的金属片在内侧，膨胀系数小的金属片在外侧，当温控开关所处环境的温度升高到一定值时，两触点分离，使A、B 点断路。冷启动喷油器就是断路型温控开关控制。当冷车启动时，由于发动机温度低，温控开关处于接通状态，使冷启动喷油器工作；当发动机温度升高到一定值时，温控开关断路，使冷启动喷油器停止喷油，既降低了油耗又避免了热车时发动机因混合气的混合比过高而难以启动。任务6.1仪表系统的结构与原理（2）温控开关及温敏电阻式传感器的检查当汽车发动机温度高而风扇电动机不转动时，应首先检查温控开关是否正常工作。当有冷启动喷油器的汽车冷车启动困难而冷喷
15、油又不工作时，也应先检查温控开关。检查热敏电阻式温度传感器的方法就是将温度传感器置于有一定温度要求的盛水器皿内，用万用表的 挡测量温控开关的导通情况。如图6.9 所示，检测温控开关的方法与检查热敏电阻式温度传感器相同。任务6.1仪表系统的结构与原理1外壳；2，3金属片；4触点；5固定触点臂；A，B接线柱图6.8 接通型温控开关任务6.1仪表系统的结构与原理图6.9 检测冷却液温度传感器电阻的方法燃油表是指示油箱存油多少的仪表，有铁芯电磁式燃油表和电热式燃油表两种，它们的工作原理和冷却液温度表类似。如图6.10 所示，燃油表传感器为滑线变阻器，传感器上有浮子15，由于燃油量的变化，浮子浮在油面上
16、下移动，当油箱油满时滑线电阻12 的电阻大，而油箱燃油少时，滑线电阻的电阻小，由于滑线电阻值的变化，作用在仪表中线圈上的电流大小也变化。6.1.3燃油表及传感器任务6.1仪表系统的结构与原理如图6.11 所示，电热式燃油表的浮子3 随油箱燃油的变化而上下移动，当油箱燃油满时滑线电阻的阻值小，而油箱无油时滑线电阻值大。滑线电阻仪表中双金属片与滑线电阻串联，并由热稳压器供电。双金属片上绕组的通电电流决定双金属片的变形和表针的偏移量。当燃油满箱时，指针置为1，当油箱处于空箱时，表针置为0。这就是燃油表及传感器的工作原理。任务6.1仪表系统的结构与原理1转轴；2转子；3表针；4点火开关；5左线圈；6，
17、10导磁片；7接线柱；8分流电阻；9接线柱；11右线圈；12滑线电阻；13滑杆；14浮子臂；15浮子图6.10 铁芯电磁式燃油表任务6.1仪表系统的结构与原理1滑动接触片；2滑线电阻；3浮子；4双金属片；5燃油表指针；6稳压器双金属片；7触点；8燃油表电阻丝；9稳压器电阻丝图6.11 电热式燃油表任务6.1仪表系统的结构与原理在汽车的电源系统中，不论是发电机还是蓄电池输出的工作电压都不会是恒定的稳压电源，它受发动机的转速和汽车的振动及电源系统的故障等诸多因素影响。对于某些仪表来说，它的准确性和灵敏性会受到供给电源的影响。汽车电源受诸多因素影响，它不是一个恒定稳压电源。汽车中很多电器需要恒定的稳
18、压电源，如各种仪表、安全气囊、ECU 等电器。将不稳定电源变成恒定稳压电源的设备称为稳压器。6.1.4仪表稳压器任务6.1仪表系统的结构与原理 1.稳压器结构电热式仪表稳压器结构如图6.12 所示，它由一对常闭合触点7 和8、双金属片5、绕在双金属片上的加热线圈4 以及调整触点7 和8 接触时间长短的调整螺钉6 组成。任务6.1仪表系统的结构与原理1输出端；2搭铁；3输入端；4加热线圈；5双金属片；6调整螺钉；7固定触点；8活动触点图6.12 电热式仪表稳压器结构 2.稳压器工作原理当电源电压高时；通过双金属片上的加热线圈4的电流较大，双金属片5 受热而使触点8 和7 分离，电流断路，双金属片
19、迅速冷却，触点闭合，这样触点不断的跳动避免了电压过高。如果稳压器输出电压高可将调整螺钉6 向下旋转，如果输出电压低可将调整螺钉6 向上旋转。注意：此稳压器只能用于电热式仪表，非电热式仪表不能使用，原因是该稳压器输出的是脉冲式直流电。采用电热式仪表稳压器最大的缺点就是稳压器使用的局限性，而制作成集成电路电子稳压器就改善了电热式仪表稳压器的使用局限性。该稳压器体积小，成本低、使用寿命长，被广泛地使用在各档轿车中。一般稳压器之类的电器不维修而是更换，如果发现某仪表经常被烧毁，常见的检修方法是将损坏仪表和稳压器同时换新件。任务6.1仪表系统的结构与原理6.1.5车速里程表车速里程表包括汽车速度表和里程
20、表两个计量表，主要测试汽车行驶速度和汽车行驶里程，除此之外，还有一个小计里程/短时里程表，可以用于阶段性地记录行驶的里程数。现代仪表上行驶里程表的数据是加密在仪表电脑和一个其他电脑中（如网关中），行驶的总里程数据不可以通过更换仪表的方法进行随意更改，从而确保车辆使用状况的真实性，但小计里程/短时里程可以通过仪表上的按键进行复位。一般来说，车辆总里程表最大可计量到999 999.9 km，而小计里程/短时里程最大能计量到9 999.9 km。根据车速的显示情况，车速里程表可分为摆针式车速里程表和液晶显示式车速里程表。摆针式车里程速表又可分为磁感应式车速里程表和电传动动圈式车速里程表。任务6.1仪
21、表系统的结构与原理1.摆针式车速表 （1）磁感应式车速里程表磁感应式车速里程表又称机械传动磁铁式车速里程表，如图6.13 所示。它主要由3 副蜗轮蜗杆机构构成，是用来为转轴减速的，经计数轮运转表示出汽车行驶的里程。在转轴12 的顶端装有磁铁，磁铁的外围罩有感应罩2，感应罩2 与指针轴4 紧固，指针轴4 的上端装有游丝6 和指针7。随着转轴12 转速变化，永久磁铁1 也随转轴的转动而转动。这样感应罩2 也随之旋转。由于游丝6 的阻力，转轴和指针停止在相应的刻度上，即转轴转速越快，指针转移的角度越大，这就是车速里程表的原理。车速里程表是由软轴与车速器车速表输出轴相连接的。任务6.1仪表系统的结构与
22、原理任务6.1仪表系统的结构与原理1永久磁铁；2感应罩；3铁护罩；4指针轴；5计数轮；6游丝；7指针；8卡簧；9竖直蜗轮轴；10补偿环；11水平蜗轮轴；12转轴图6.13 机械传动磁铁式车速里程表（2）电传动动圈式车速里程表磁感应式车速里程表是通过软轴将变速器的车速里程情况传递到仪表上，而电传动动圈式车速里程表是靠电功原理把变速器的车速里程情况传递到仪表上。如图6.14 所示为电传动动圈式车速里程表。变速器上的车速传感器其实是台小型发电机，变速器带动永久磁铁旋转，永久磁铁是转子，在转子的周围有线圈绕成的定子，转子转速的快慢决定定子线圈生成的交流电压大小。把传感器生成的交流电经二极管整流就变成了
23、直流电，输出的直流电经电阻线圈，通过游丝到动圈产生磁场，动圈的磁场和永久磁铁的磁场产生力矩，推动动圈向顺时针方向转动。动圈上安装有指针，这样车速越快，传感器发出的电压越高，动圈旋转的角度越大。在游丝的作用下，指针平衡在一定的位置上，车速越慢，指针偏移的角度越小，这就是电传动车速里程表原理。任务6.1仪表系统的结构与原理计数器由一电磁铁不断地吸引和断开推动启动叉，启动叉不断拨动数个计数轮组成了里程计，而电磁铁的电源接通和断开由断电器控制，断电器和微型发电机都装在传感器中。任务6.1仪表系统的结构与原理图6.14 电传动动圈式车速里程表2.液晶显示式车速里程表 液晶显示式车速里程表，在高档汽车上很
24、少采用机械式车速里程表，而是采用彩色液晶显示式车速里程表。工作原理：汽车车速信息由传感器采集，传感器一般有两种形式。（1）传感器安装在变速器的输出部分，传感器是磁脉冲式，传感器通过磁场的变化使传感器磁感应线圈产生脉冲电压信号，信号经仪表ECU 处理器进行放大、AD 转换计算出车速信息，然后在仪表的显示屏上显示车速，里程表也是根据传感器的脉冲信号次数经仪表ECU 处理器的运算、比较后计算得出的，同样也在液晶屏上或LCD 屏上显示。任务6.1仪表系统的结构与原理（2）传感器为轮速传感器，传感器的类型一般为磁感应式或霍尔式，ABS/ESP 电控单元采集四轮的轮速信息，结合车轮的尺寸和轮胎的规格，计算
25、、判断车辆的车速信息和车辆行进的距离，这个信息经过多路传输网络送至仪表ECU，ECU 存储里程信息，并在仪表的显示屏上显示车辆的车速和里程信息。目前，各型轿车上大多采用液晶显示式仪表，车速和里程信息也均有各种车速或轮速传感器采集，这种方式测量精确，误差小，动态显示好，界面人性化，科技感强。任务6.1仪表系统的结构与原理6.1.6发动机转速表发动机转速表用来获得发动机转速信号，获得转速信号的方法有两个，一是利用气缸点火时点火线圈的点火次数算出发动机转速，二是用在曲轴上（或飞轮）安装电磁脉冲信号传感器来测定发动机转速。任务6.1仪表系统的结构与原理图6.15 桑塔纳2000 轿车转速表电路1转速表
26、；2脉冲整形电路；3频率电压转换器；4直流毫安表1.点火信号发动机转速表如图6.15 所示为桑塔纳2000 轿车转速表原理图。转速表的信号取自点火线圈初级绕组上电流通断的脉冲信号，经脉冲整形电路2 整形后经频率电压转换器3，使频率信号转换成直流电压信号，该电压随点火频率的升高而加大，电流再经直流毫安表显示出来，这就是点火信号变换成发动机转速信号的原理。任务6.1仪表系统的结构与原理2.电磁脉冲信号发动机转速表不论是汽油发动机还是柴油发动机，这种转速表都可以使用。其工作原理如下：在发动机曲轴上安装信号感应盘或利用发动机飞轮，在感应盘的相对应位置安装电磁脉冲传感器。利用传感器的交变电压信号进行整形
27、处理放大整流频率电压转换毫安表，制成摆针式转速表；也可将电磁脉冲信号中心处理器（ECU）执行器在液晶显示屏或真空荧光管上显示发动机转速。任务6.1仪表系统的结构与原理6.1.7全电子式仪表显示装置目前在汽车上使用的仪表显示装置主要有发光二极管显示装置（LED）、荧光屏显示器（VFD）及液晶显示器（LCD）等。任务6.1仪表系统的结构与原理图6.16七段数字发光二极管显示装置1二进制数码输入；2译码器；3恒流源；4发光二极管电源；5七段数字任务6.1仪表系统的结构与原理1.发光二极管显示装置 发光二极管显示装置有直线排列式、七划数字式、光点阵式等多种结构形式，图6.16 所示为七划数字式发光二极
28、管显示装置的原理。图6.17 所示的是光点阵式发光二极管显示装置的原理。发光二极管是一种固态发光元件，具有体积小、结构简单和耐用等优点，因此应用较为广泛。发光二极管显示装置的缺点是：通过调制二极管电流可调制其发光亮度，如果发光亮度较强，其电流较大，所需的电功率较大；如果发光亮度较弱，在阳光的直射下不容易辨识。发光二极管显示装置的另一个缺点是不容易实现大屏幕显示。任务6.1仪表系统的结构与原理2.真空荧光屏显示器 真空荧光屏显示器实际上是一种低压真空管，由真空玻璃盒、热阴极（灯丝）、栅极、荧光屏组成，其组成与原理如图6.18 所示。阴极（灯丝）作用于一恒定电压而发射电子，由于栅极和阳极相对于阴极
29、有较高的正电位，阴极发射的电子通过栅极加速后射向阳极，使阳极上的荧光物质在电子的冲击下发光。由于阳极是由不同的笔划段所组成，通过数字开关电路的控制，就能显示不同的数字和字母。真空荧光屏有7 笔划段和14 笔划段两种，7 笔划段只可显示数字，14 笔划段则能显示全部字母和数字。真空荧光屏显示器易于和控制电路连接，环境适应性强，不仅可显示数字，还可显示单词和柱状图表等。其缺点是容易振碎，易结灰。任务6.1仪表系统的结构与原理图6.17光点阵式发光二极管显示装置1玻璃面板；2阳极笔划段；3，5电子；4加速栅极；6阴极（灯丝）图6.18真空荧光屏显示器任务6.1仪表系统的结构与原理3.液晶显示器 液晶
30、是“液态晶体”的简称，它是一种有机化合物，在一定的温度范围内具有液体的流动性，同时又具有晶体的某些特性。液晶显示与发光二极管和真空荧光屏显示不同，它并不是自身发光，只是在其他光源的激发下，在阻止和允许光线通过这两种状态之间进行转换。液晶显示利用偏振光的特性成像，液晶显示屏的基本结构如图6.19 所示。液晶被封装在两块有透明电极膜的玻璃板之间，两玻璃板的外侧是两块偏光轴互相垂直的偏振滤波片。经特殊研磨处理的玻璃板表面可使液晶分子被强制性同方向配置，前后玻璃板中作90配置，液晶分子的方向则以90螺旋状排列，如图6.20 所示。任务6.1仪表系统的结构与原理图6.19液晶显示板1，4偏光板；2玻璃板
31、；3液晶；5玻璃板表面的透明导体图6.20液晶显示器玻璃板间不加电压当光源的光线从一侧射入时，通过偏光板的光成为直线光进入液晶层，经液晶分子螺旋状90的偏转后到达另一侧的玻璃板，偏光板使与其偏光轴垂直的光线不能通过而变暗。当两玻璃板之间加上一个电压时，在电场力的作用下，液晶分子的长轴方向转成与玻璃板表面互相垂直，如图6.21 所示。此时，从一侧偏光板进入的光线就不会再引起旋转，光线通过另一侧的偏光板而呈明亮状态。这样，通过控制玻璃板上透明笔划电极的通断电，就可显示数字、字母或图形。液晶显示器显示面积大、能耗低、显示清晰且不受阳光直射的影响，通过滤光镜还可显示不同的颜色，因此其应用日益广泛。任务
32、6.1仪表系统的结构与原理任务6.1仪表系统的结构与原理图6.21液晶显示器玻璃板间施加电压任务实施任务实施6.1报警指示系统的结构与原理任务6.2任务6.2报警指示系统的结构与原理任务导入 2016 年10 月23 日，车主王先生驾车来到4S 店，反映仪表上有报警灯点亮。维修技师检查时发现点亮的为制动液不足报警灯。打开发动机舱盖板，发现制动液液面低于下限，添加至指定位置后，启动车辆发现该报警灯熄灭。作为汽车维修人员，我们该如何收集这类故障的维修资料呢？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，通过一些指示灯及蜂鸣器辅助仪表一起工作，它主要用来指示汽车的一些参数的极限工况
33、或非正常工况，如冷却液温度过高、机油压力过低、发电机不充电、燃油液位过低、制动液液面位置过低时，汽车报警系统将及时点亮安装在组合仪表上相应的指示灯发出报警信号，提醒驾驶员注意或停车维修。报警装置一般由传感器和安装在组合仪表上红色和黄色的报警指示灯组成。6.2.1冷却液温度报警灯冷却液温度报警灯，主要是当冷却液温度不正常时，发出灯光信号，以示警告。其传感器与冷却液温度传感器相似，由双金属片作为温度敏感元件，图6.22（a）中当冷却液温度升高到105110 时，双金属片1 向静触点4 方向弯曲，使两触点相接触，红警告灯亮。大众车系常采用该类结构的冷却液温度报警灯。图6.22（b）则是改进后的指示灯
34、。双金属片开关组成一单刀双掷动作。当冷却液低于60 时，开关电路经绿色指示灯搭铁，绿色指示灯亮，向驾驶员提供发动机过冷的警告，使驾驶员不至于突然加速。随着冷却液温度的升高，双金属开关臂脱离“冷”和“热”触点之间的某一位置。当发动机泠却液温度超过105 时，双金属片向“热”触点闭合，红色指示灯亮，表示发动机过热。本田车系常采用该类结构的冷却液温度报警灯。任务6.2报警指示系统的结构与原理1双金属片；2壳体；3动触点；4静触点；5冷触点；6热触点任务6.2报警指示系统的结构与原理图6.22 冷却液温度报警灯6.2.2机油压力报警灯机油压力报警灯用于提醒驾驶员注意发动机的机油压力异常偏低。机油压力报
35、警装置的报警开关一般装在主油道上，弹簧管式机油压力报警开关如图6.23 所示。其传感器为盒式，内有一管形弹簧，一端与接头相连，另一端与动触点相连，静触点与接线柱经接触片与接线柱相连。当机油压力低于0.050.09 MPa 时，管形弹簧变形很小，触点闭合，警告灯电路接通，报警灯亮；当油压超过该值时，动触点和静触点分开，电路断开，警告灯熄灭。任务6.2报警指示系统的结构与原理图6.23 弹簧管式机油压力报警开关6.2.3充电指示灯充电指示灯反映蓄电池和发电机的工作状态，当蓄电池放电时，充电指示灯点亮。当发电机的电压达到正常充电电压时，该指示灯熄灭。如果正常行驶时，该指示灯亮，可以提醒驾驶充电系统功
36、能有故障。图6.24 为其电路图。接通点火开关K 后，当发电机不发电时，T1 截止，T2 导通，指示灯亮。当发电机电压达到正常后，发电机定子绕组中性点对地产生约6 V 的直流电压，经D、R 1 使T1 导通，T2 截止，指示灯灭，表示发电机正常发电了。任务6.2报警指示系统的结构与原理图6.24 电子式充电指示灯燃油不足报警灯的作用是当燃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。常用的有：6.2.4燃油不足报警灯1.热敏电阻式燃油不足报警灯图6.25 所示为热敏电阻式燃油不足报警灯。当燃油箱存量多时，热敏电阻元件浸在燃油中，散热快，其温度低，电阻值大，所以电路中
37、电流很小，报警灯不亮。当燃油减少到规定值以下时，热敏电阻元件露出油面，散热慢，温度升高，电阻值减小，电路中电流增大，报警灯亮，以示警告。任务6.2报警指示系统的结构与原理1外壳；2金属网；3热敏电阻；4油箱外壳；5接线柱；6指示灯任务6.2报警指示系统的结构与原理图6.25 热敏电阻式燃油低位指示灯2.可控硅式燃油不足报警灯热敏电阻式燃油不足报警灯需增加一个传感器，而且在工作中，一直通有电流到燃油箱，不是很安全。可控硅式燃油不足报警灯与汽车上已有的燃油液位表和传感器一起工作，是一种新颖的燃油报警灯设计，它适用于双金属表式燃油表，如图6.26 所示。每当燃油表的电压调节器输送一个脉冲时，在传感器
38、的可变电阻上出现一个与燃油液位成比例的电压。燃油液位下降时，控制极上的脉冲振幅增大，R 1 用来调整可控硅的导通脉冲电平，使它与燃油表的任何读数相一致。当脉冲振幅达到导通电平时，可控硅导通，闪光灯点亮。随之可控硅阳极电位迅速下降，使可控硅截止，闪光灯电路断开（闪光灯熄灭）。之后，又接受由电压调节器送来的第二个脉冲。如此反复，一直到油箱内加进了燃油以后，控制极上的脉冲振幅减小，可控硅无法导通，才停止闪光。任务6.2报警指示系统的结构与原理1电压调节器；2双金属表式燃油表；3自闪灯；4浮子任务6.2报警指示系统的结构与原理图6.26 可控硅式低液位指示灯6.2.5制动液不足报警灯制动液不足报警灯的
39、作用是当制动液液面过低时，发出报警信号，防止制动效能下降而出现事故。制动液不足报警灯电路由传感器和报警灯组成。传感器安装在制动液储液罐内，其结构如图6.27 所示。舌簧开关外壳1 内装有舌簧开关3，舌簧开关3 的两个接线柱2 分别与报警灯、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4 高于舌簧开关3 的位置，舌簧开关3 处于断开状态，报警灯电路断开，报警灯7 不亮。当浮子随着液面下降到规定值以下时，永久磁铁4 就接近了舌簧开关3，吸引舌簧开关3 使之闭合，接通报警灯电路，报警灯7 发光报警。任务6.2报警指示系统的结构与原理1外壳；2接线柱；3舌簧开
40、关；4永久磁铁；5浮子；6液面；7报警灯；8点火开关任务6.2报警指示系统的结构与原理图6.27 制动液液面传感器任务实施任务实施6.2仪表与报警系统故障诊断任务6.3任务6.3仪表与报警系统故障诊断任务导入2015 年8 月7 日，车主王先生驾车来到4S 店，反映汽车启动时，有些仪表不工作，有些警示灯常亮。经维修技师询问得知：车辆磨合期结束后，行驶10 000 km 检修过一次且未及时维护。作为汽车维修人员，我们该如何收集该系统故障的维修资料并将故障排除呢？现代汽车仪表与报警系统是一个综合信息处理系统，仪表电控单元通过多路传输网络从发动机电脑、变速箱电脑、ABS/ESP 电脑等其他网络模块获
41、取所需的信息，通过机电显示装置或显示屏显示各种参数。同时仪表上有各种用于报警的指示灯，在所接受的信息参数超过预定的阈值或车上电控单元出现故障时，仪表电控单元能通过点亮报警灯的方式提醒驾驶员检查并维修车辆，图6.28 为某车型的电子式仪表的工作示意框图。任务6.3仪表与报警系统故障诊断图6.28电子式仪表的工作示意框图任务6.3仪表与报警系统故障诊断当仪表不工作或工作不正常时，应对其线路、机械传动装置和传感器进行检查。线路的通断情况可用万用表或试灯进行检查；机械传动装置用常规的检查方法检查即可；传感器的检查相对复杂，故本部分的检查以传感器的检查为主。若线路、机械传动装置和传感器工作正常，而仪表不
42、工作或工作不正常，则应更换仪表。仪表与报警系统的一般电路如图6.29 所示。仪表与报警系统电路的特点可以归纳如下：（1）所有的电气仪表都要经过点火开关控制，在点火开关的工作挡（ON）与启动挡（ST）与电源接通，在附件专用挡（Acc）与电源断开。（2）汽车仪表常用双金属片电热丝结构，表头一般只有2 根线；中间有一个磁性指针的，多为3 条线引出，其中一条接点火开关15 号线（IG 线），另一条线搭铁，还有一条接传感器。任务6.3仪表与报警系统故障诊断6.3.1仪表与报警系统诊断电路（3）各仪表的表头与其传感器串联，燃油表、冷却液温度表一般还串有电源稳压器。（4）指示灯、报警灯常与仪表装配在一个总成
43、或在附近布置，它们与仪表一起同受点火开关控制。在ON 挡，能检验大多数仪表、指示灯、报警灯是否良好。（5）指示灯与报警灯按照电路接法可分为两种：一种是灯泡由点火开关（15 号线或IG 线）供电，外接传感器开关。开关接通时，线路搭铁而构成通路，灯亮。如充电指示灯18，停车制动指示灯19，制动液液面报警灯20，门未关报警灯21，机油压力报警灯22，水位过低报警灯24 等。另一种接法是指示灯接地，控制信号来自控制开关的正极端，如远光指示灯25，转向指示灯26（左）、27（右），座椅安全带未系报警灯28，防抱死制动指示灯29，巡航控制指示灯30 等。任务6.3仪表与报警系统故障诊断图6.29 仪表与指
44、示灯、报警电路任务6.3仪表与报警系统故障诊断1点火开关；2蓄电池；3点火线圈；4火花塞；5点火模块；6熔断器；7发动机转速表；8仪表稳压器；9发动机冷却液温度表；10温度表传感器；11燃油表；12燃油表传感器；13机油压力表；14机油压力表传感器；15电压表；16车速表；17车速表传感器；18充电指示灯；19停车制动指示灯；20制动液面报警灯；21门未关报警灯；22机油压力报警灯；23备用报警灯；24水位过低报警灯；25远光指示灯；26，27左右转向指示灯；28座椅安全带未系报警灯；29防抱死制动指示灯；30巡航控制指示灯任务6.3仪表与报警系统故障诊断（1）故障现象。发动机工作时冷却液温度
45、表指针不动，反映不出发动机冷却液工作温度。（2）故障原因。稳压器工作不正常。冷却液温度表自身故障（如双金属片发热线圈断路或脱落）。冷却液温度表传感器故障（如热敏电阻失效）。线路有故障。1.冷却液温度表指针不动故障任务6.3仪表与报警系统故障诊断6.3.2常见故障诊断与分析在掌握仪表与报警系统工作电路和工作原理之后，对该系统进行故障诊断就比较容易。下面以冷却液温度表、燃油表、发动机机油压力报警灯的常见故障为例，介绍仪表与报警系统故障诊断方法。（1）故障现象。汽车在行驶过程中发动机无论冷态还是热态，冷却液温度报警灯常亮。（2）故障原因。冷却液温度报警开关故障。线路有搭铁故障。储液罐中冷却液液面过低
46、。冷却液液面位置开关故障。2.冷却液温度报警灯常亮故障任务6.3仪表与报警系统故障诊断（1）故障现象。无论油箱内燃油多少，燃油表指针总指向无油位置不动。（2）故障原因。燃油表自身故障。稳压器工作不正常。线路有断路故障。燃油表传感器故障或浮子机构被卡住。3.燃油表指针总指向无油位置故障任务6.3仪表与报警系统故障诊断（1）故障现象。汽车在行驶过程中，发动机机油压力报警灯常亮。（2）故障原因。机油压力报警开关故障（有些车辆采用两个报警开关同时监控，如桑塔纳、捷达、奥迪轿车装有低压30 kPa 报警开关和高压180 kPa 报警开关）。润滑油油压力达不到规定要求。线路故障。4.机油压力报警灯常亮故障
47、任务6.3仪表与报警系统故障诊断1.冷却液温度表指针不动故障将冷却液温度表传感器的接线端子拔下，使该导线直接搭铁，打开点火开关，观察冷却液温度表的指针情况，如指针开始移动，则说明故障在冷却液温度传感器，拆下冷却液温度传感器，检测传感器各种温度下阻值的情况，常见不同温度下传感器阻值的标准值见表6.1；如表针仍无指示则说明故障在仪表自身、稳压器或线路有断路。如果冷却液温度表与燃油表同时出现故障，稳压器或线路出现故障的可能性较大，应首先检查稳压器工作是否正常。在排除检查稳压器和线路故障之后即可断定故障发生在仪表自身。任务6.3仪表与报警系统故障诊断6.3.3常见故障排除2.冷却液温度报警灯常亮故障首
48、先检查冷却液温度是否真的过高，储液罐冷却液液面是否过低。这些都正常，但报警灯仍然常亮，可拔下储液罐液面位置开关插头，如果报警灯熄灭，说明故障在液位开关；如仍然亮，接好储液罐液面位置开关插头，拔下冷却液温度报警开关插头。如果报警灯熄灭，说明故障在冷却液温度报警开关；若报警灯仍然亮，则说明报警灯线路有搭铁故障。任务6.3仪表与报警系统故障诊断3.燃油表指针总指向无油位置故障首先拔下燃油表传感器接线端子，使该导线直接搭铁，打开点火开关，观察燃油表指针情况。如指针开始向满油刻度移动，则说明故障在燃油表传感器；如表针仍无反应，则说明故障在仪表自身、稳压器或线路有断路。需进一步采用排除法进行诊断。任务6.
49、3仪表与报警系统故障诊断4.机油压力报警灯常亮故障以桑塔纳轿车发动机为例，介绍机油压力报警灯常亮故障的诊断方法。发动机机油压力报警灯受安装在发动机缸盖油道的低压报警开关（30 kPa 开关）和安装在机油滤清器附件的高压报警开关（180 kPa 开关）控制。发动机工作时，当低压报警开关处油压低于30 kPa 时，低压报警开关触点闭合，报警灯被点亮；当发动机转速超过2000 r/min 时，如果高压报警开关处的油压低于180 kPa，高压报警开关的触点被断开，仪表板内的控制单元控制报警灯也被点亮，同时蜂鸣器也发出响声以示报警。当出现机油压力报警灯亮故障时，首先要区分是润滑系统故障还是报警系统自身故
50、障，通常采用测量油压的方法进行诊断，可在车上按图6.30 所示做如下检查：任务6.3仪表与报警系统故障诊断（1）拆下低压开关（30 kPa 低压），将其拧入检测仪。把检测仪拧到气缸盖上的机油低压开关处，并将检测仪的褐色导线接地。（2）用辅助导线将二极管测试灯V.A.G1527 接到蓄电池正极及低压开关A 上时，发光二极管被点亮；启动发动机，慢慢提高转速，当压力达到15 45 kPa 时，发光二极管应熄灭，若不熄灭说明低压开关有故障。再令发动机怠速运转，机油压力应大于45 kPa，发光二极管应熄灭。若压力低于15 kPa，说明润滑系统有故障。任务6.3仪表与报警系统故障诊断图6.30 低压与高压
