汽车仪表的构造与工作原理-《汽车电气构造与维修》全解析

1.发动机转速表

发动机转速表用于指示发动机的运转速度，如图6-2所示。转速表按其结构的不同可分为机械式和电子式两种，其中电子式转速表应用较广泛。

电子式转速表按获取转速信号的方式来分有从点火系统获取信号的转速表、测取飞轮（或正时齿轮）转速的转速表、从发电机上获取转速信号的转速表。汽油机用的电子式转速表一般从点火系统中获取发动机的转速信号。

图6-3所示为利用电容充放电的脉冲式电子转速表原理图，转速信号取自点火系统一次电路。

发动机工作时，点火控制器控制点火线圈一次电路的导通和截止，其导通与截止的次数与发动机转速成正比。

图6-2 发动机转速表

图6-3 脉冲式电子转速表原理图

当点火线圈一次电路导通时，晶体管VT处于截止状态，电容器C₂被充电。电流流向为：蓄电池正极→R₃→C₂→VD₂→蓄电池负极。

当点火线圈一次电路截止时，晶体管VT的基极电位接近电源正极而导通，此时电容器C₂便通过导通的晶体管VT、转速表测量机构（实际上为毫安表）、VD₁构成放电回路，从而驱动转速表测量机构。

点火线圈一次电路不断地导通和截止，C₂不断地进行充放电，其放电电流的平均值与发动机转速成正比，通过转速表便可指示出发动机的转速。

2.车速里程表

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，如图6-4所示。它由车速表和里程表两部分组成。

车速表指针按照来自车速传感器的信号移动，表示车辆行驶速度。

里程表用来指示汽车的累计行驶里程数。里程表按其工作原理可分为电子式和磁感应式两种。

图6-4 车速里程表

（1）电子式车速里程表 电子式车速里程表主要由车速传感器、电子电路、车速表和里程表四部分组成。

电子式车速里程表电路图如图6-5所示。车速传感器由变速器驱动，能够产生正比于汽车行驶速度的电信号。它由一个干弹簧开关和一个含有四对磁极的转子组成。

电子电路的作用是将车速传感器送来的具有一定频率的电信号，经整形、触发，输出一个与车速成正比的电流信号。

车速表实际上是一个电磁式电流表，当汽车以不同车速行驶时，从电子电路端子输出与车速成正比的电流信号，驱动车速表的指针偏转，从而指示相应的车速。

里程表由一个步进电动机及六位数字的十进制齿轮计数器组成。车速传感器输出的信号经64分频后，再经功率放大器放大到具有足够的功率，驱动步进电动机，带动六位数字的十进制齿轮计数器工作从而累计行驶的里程。

（2）磁感应式车速里程表 磁感应式车速里程表由变速器输出轴上的一套蜗轮、蜗杆以及软轴来驱动。车速表由永久磁铁、带有轴及指针的铝碗、罩壳和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘等组成。磁感应式车速里程表的结构如图6-6所示。

图6-5 电子式车速里程表电路图

汽车不工作时，铝碗、罩壳在游丝的作用下，指针位于刻度盘的零位置。当汽车行驶时，变速器输出轴上的蜗轮、蜗杆以及软轴等带动永久磁铁转动，永久磁铁的磁力线在铝碗上引起涡流，产生转矩，使铝碗克服游丝的弹力向永久磁铁转动方向旋转。于是铝碗带动指针转过一个与汽车行驶速度大小成正比例的角度，指针便在刻度盘上指示相应的车速。车速越高，铝碗带着指针偏转的角度越大，指针在刻度盘上指示的车速也越高。

里程表由蜗轮、蜗杆和计数轮组成。汽车行驶时，软轴驱动车速里程表的小轴，经三对蜗轮、蜗杆带动里程表的第一计数轮转动。第一计数轮上的数字为1/10km，每两个相邻的计数轮之间又通过本身的内齿和进位计数轮的传动齿轮，形成1/10的传动比。这样汽车行驶时，就可累计出行驶里程数。

3.冷却液温度表

冷却液温度表用来显示发动机冷却液的工作温度，如图6-7所示。正常情况下，冷却液温度表指示值应为85～95℃。

冷却液温度表的工作电路由装在仪表板上的冷却液温度表和装在发动机散热器中的冷却液温度传感器两部分组成。常用的冷却液温度表有电热式和电磁式两种。

（1）电热式冷却液温度表 电热式冷却液温度表传感器主要由热敏电阻、弹簧、壳体等组成，原理图如图6-8所示。热敏电阻下端与壳体接触，通过壳体搭铁，上端通过弹簧与导电柱、接线柱相通。工作原理如下：

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图6-6 磁感应式车速里程表的结构

图6-7 冷却液温度表

当发动机冷却液温度较低时，传感器负温度系数热敏电阻阻值较大，冷却液温度表电路电流较小，冷却液温度表加热线圈温度较低，双金属片受热弯曲变形量较小，拉动指针指示低温区；发动机冷却液温度上升后，负温度系数热敏电阻阻值减小，冷却液温度表电流增大，冷却液温度表加热线圈温度上升，双金属片受热弯曲变形量增大，指针被推动指示高温区。

（2）电磁式冷却液温度表 电磁式冷却液温度表原理图如图6-9所示。冷却液温度表内有两个互成一定角度的铁心，铁心上分别绕有磁化线圈L1和L2。其中L2与冷却液温度传感器串联，两个铁心的下端对着带指针的偏转衔铁。

当冷却液温度高时，由于热敏电阻传感器的阻值小，流经L2中的电流大，磁场强，吸引衔铁向高温方向偏转，指针指向高温；当冷却液温度低时，由于热敏电阻传感器的阻值大，因此L2中的电流小，而L1中的电流大，磁场强，吸引衔铁向低温方向偏转，指针指向低温。

图6-8 电热式冷却液温度表原理图

图6-9 电磁式冷却液温度表原理图

4.燃油表

燃油表用来指示燃油箱内燃油的储存量，如图6-10所示。它与装在油箱内的燃油传感器配套工作。燃油表也分电磁式和电热式两种。

电磁式燃油表原理图如图6-11所示。

当油箱无油时，浮子下沉，滑线电阻上的滑片移至最右端，将右线圈短路，无电流通过。此时，左线圈中的电流达到最大，左线圈产生的磁力最强，使转子带动指针左偏，使指针在“E”位上。

当油量增加时，浮子上升，滑线电阻部分接入，使右线圈中的电流增加，而左线圈中的电流减小，在左线圈和右线圈的合成磁场作用下，转子带动指针向右偏转，指针指向高刻度位置。

当油箱中装满油时，浮子带着滑片移到电阻的最左端，电阻全部接入电路中。此时左线圈中电流更小，磁场更弱，而右线圈中电流增大，磁场加强，转子便带着指针向右移，使指针在“F”（满）位上。

5.机油压力表

机油压力表用来指示发动机润滑系统主油道机油压力的大小，如图6-12所示。它由装在发动机主油道上的机油压力传感器和装在仪表板上的机油压力表两部分组成。

常用机油压力表有电热式、电磁式两种。其中应用最为广泛的是电热式机油压力表。

图6-10 燃油表

图6-11 电磁式燃油表原理图

图6-12 机油压力表

电热式机油压力表的结构和电路如图6-13所示。

机油压力表内装有双金属片，其上绕有加热线圈，线圈一端经接线柱后接机油压力传感器，另一端接蓄电池正极。

油压传感器为圆盘形，机油压力传感器内部装有膜片，膜片下腔与发动机的润滑主油道相通，发动机的机油压力直接作用在膜片上，膜片的上方压着弹簧片，弹簧片的一端与外壳固定并搭铁，另一端焊有触点。双金属片上绕有加热线圈，线圈的一端焊在双金属片的触点上，另一端焊在接触片上。

当机油压力很低时，机油压力传感器内的膜片变形很小，这时作用在触点上的压力很小。电流通过时，温度略有上升，机油压力传感器内双金属片稍有变形时，就会使触点分开，切断电路，经过较短的时间后，机油压力传感器内双金属片冷却伸直，触点又闭合，线圈再次通电发热，机油压力传感器内双金属片变形，很快触点又分开，如此循环，触点在不断的开闭状态下工作。由于机油压力低，触点压力小，极易分开，因而触点打开时间长，闭合时间短，使电路中的平均电流值很小，所以机油压力表内双金属片受热变形小，指针的偏转角度小，指示低油压。

当机油压力升高时，传感器内触点打开时间短，闭合时间长，使电路中的平均电流值大，所以机油压力表内双金属片受热变形量增大，指针的偏转角度大，指示高油压。

图6-13 电热式机油压力表的结构和电路