仪表板原理

仪表板车速表

传统的车速表是机械式的，典型的机械式里程表连接一根软轴，软轴内有一根钢丝缆，软轴另一端连接到变速器某一个齿轮上，齿轮旋转带动钢丝缆旋转，钢丝缆带动里程表罩圈内一块磁铁旋转，罩圈与指针联接并通过游丝将指针置于零位，磁铁旋转速度的快慢引起磁力线大小的变化，平衡被打破指针因此被带动。这种车速里程表简单实用，被广泛用于大小型汽车上。不过，随着电子技术的发展，很多轿车仪表已经使用电子车速表，常见的一种是从变速器上的速度传感器获取信号，通过脉冲频率的变化使指针偏转或者显示数字。

仪表板里程表

里程表是一种数字式仪表，它通过计数器鼓轮的传动齿轮与车速表传动轴上的蜗杆啮合，使计数器鼓轮转动，其特点是上一级鼓轮转一整圈，下一级鼓轮转1/10圈。同车速表一样，里程表也有电子式里程表，它从速度传感器获取里程信号。电子式里程表累积的里程数字存储在非易失性存储器内，在无电状下态数据也能保存。

仪表板转速表

另一个比较显眼的仪表是转速表。在国产汽车中，以前一般是不设置转速表的，但近十几年来各类型汽车都兴起安装转速表，有些厂商还将它作为汽车档次的配置内容。转速表单位是1 /min×1000，即显示发动机每分钟转多少千转。转速表能够直观地显示发动机在各个工况下的转速，驾驶员可以随时知道发动机的运转情况，配合变速器档位和油门位置，使之保持最佳的工作状态，对减少油耗，延长发动机寿命有好处。

转速表一般设置在仪表板内，与车速里程表对称地放置在一起。转速表是按照磁性原理工作的，它接收点火线圈中初级电流中断时产生的脉冲信号，并将此信号转换为可显示的转速值。发动机转速越快，点火线圈产生的脉冲次数越多，表上显示的转速值就越大。

轿车一般都是电子式转速表，有指针式和液晶数字显示式，表内有数字集成电路，它将点火线圈输送过来的电压脉冲经过计算后驱动指针移动或数字显示。另外还有一种转速表是从发电机取出脉冲信号送到转速表电路解释后显示转速值，不过因受发电机皮带打滑等因素影响，数值不太精确。

仪表板拆线法

当汽车电器仪表读数异常，通过分析、推断可能是传感器内部或传感器与指 示仪表间的导线存在搭铁故障时，常采用拆线法进行检查。即通过拆除有关接线柱上的导线，来判断故障的原因及部位。以电磁式燃油表为例，当传感器内部搭 铁或浮子损坏，以及传感器与燃油表间的导线搭铁时，无论油箱内油量多少，接通点火开关后，燃油表指针总指向“0”，此时可采用拆线法进行检查。首先，拆下传感器上的导线，若此时燃油表指针向“I”处移动，则为传感器内部搭铁或浮 子损坏；若指针仍指向“0”，则应拆下燃油表上的传感器接线柱导线，若仪表指 针向“I”移动，为燃油表至传感器间的导线搭铁；若指针仍不动，则可能是燃油 表内部损坏或其电源线断路。

仪表板搭铁法

当汽车电器仪表读数异常，通过分析、推断可能是传感器搭铁不良或损坏， 以及传感器与指示仪表间的导线存在断路故障时，常采用搭铁法进行检查。通过 导线将有关接线柱搭铁，可判断故障的原因及部位。 接通点火开关后，对于电磁式燃油表无论油箱存油多少，燃油表指针均指向 “I” ；对于双金属片式燃油表，燃油表指针则均指向“0” ，以上情况均说明相应 仪表传感器可能搭铁不良、损坏，或者是传感器与指示仪表间的导线存在断路故 障，此时，可利用搭铁法进行检查。首先，将传感器与导线相连的接线柱搭铁， 若指针转动，说明传感器损坏或搭铁不良；若指针不转动，可用导线将指示仪表 上接传感器的线柱搭铁，若指针转动，则为传感器与指示仪表间的导线存在断路 故障；若指针仍不转动，则说明指示仪表内部损坏或其电源线断路。

仪表板短接法

在其它电器仪表工作均正常、只有与稳压器相连的仪表（如燃油表、电磁式 水温表等）不工作时，可利用短接法进行检查。用导线将稳压器的输入、输出端 短接，这时与稳压器相连的仪表指针若立即偏转，则为稳压器内部存在故障。

仪表板发动机水温表

发动机水温表是监控发动机工作温度的装置。驾驶汽车时观察水温表是驾车的最基本的知识。

发动机性能良好的情况下。水温表的指示规律：

(1)刚刚启动发动机水温表指针开始动一下。但是指针一般在低于40度以下。发动机运转1分钟左右指针开始慢慢向上移动。(当然，外界环境温度不同，指针开始向上运动的时间是不一样的。天气温度越低，指针开始运动所需要的时间越长)

(2)当指针移动到60度时，指针移动的速度明显变缓，甚至保持在这个位置不动。

(3)这时汽车起步，一般行驶3-4公里。发动机水温表指针逐步上升到80-90度位置时稳定不动(车辆水温表大部分没有具体的刻度，一般指针在表上刻度盘的中间位置，即为80度左右的位置)随着车速的提高和行驶时间的延长。大约半小时后水温表指针会稍微向上移动一点。但是在车速稳定的情况下，水温表指针始终保持稳定。

(4)遇到红绿灯时，在外界气温较高的情况下。会发现指针开始向上。甚至可以听到发动机前端冷却风扇开始工作的声音。

不正常的现象：

(1)发动机启动后，水温一直上不来，也就是说，需要较长的时间才能上升到40度。而且驾驶中水温表指针始终在60-70度或在1/4刻度的位置。一般在冬天更为明显。这种情况下，一般是发动机节温器工作性能下降。这种情况下，该车可能会出现动力不足和费油现象。但是一般不会对发动机造成损坏。

(2)发动机水温上升很快，而且行驶10公里左右，水温就达到接近刻度的红线位置。这种情况下，发动机就处于高温工作状态。对发动机的危害极大。如果水温在红线以上工作，10分钟左右发动机就可能报废。所以，当发动机水温过高时，严禁继续行驶，必须停车，查明原因，排除故障后才能行驶。

仪表板发动机转速表

该表反映发动机的转速的高低。

正常显示：车辆刚刚启动时，一般转速表指示转速为1500-1700转/分钟。

1-2秒后转速迅速下降至1100转/分钟左右后停留在这个转速之下运转。

15-20秒后，转速表指示转速继续下降，但是转速下降的速度明显变缓。一般情况下1分钟的时间，发动机的转速下降至700-850转/分钟后保持稳定。(不同车型，转速值会有不同，但是转速变化的规律应该大致相同)。

发动机转速表的工作状态应该是随油门大小的变化而变化。油门加大，转速上升;油门减小，转速下降;油门稳定，转速稳定。任何情况下出现的转速波动都是不正常的。虽然一些制造厂家的技术标准规定发动机怠速有上下50转/分钟的波动是正常的。但是在实际汽车的使用过程中，发动机怠速有50转/分钟的波动，往往该发动机已经存在故障的隐患。

汽车在平坦良好道路上，车速和发动机稳定转速的关系：

汽车在车速40公里/小时，发动机转速为1800-2000转/分钟。

车速在60公里/小时，发动机转速在1900-2100转/分钟。

车速在80公里/小时，发动机转速在2200-2400转/分钟。

车速在100-120公里/小时，发动机转速在2500-2800转/分钟。

仪表板车速表

车速表用于指示车辆的行驶速度。车速表的精度主要受轮胎直径的影响。例如：轮胎的磨损、轮胎的气压和轮胎的打滑等。

这里我们主要关心的是汽车在行驶时，发动机转速和车速之间的关系。上面我们讲了稳定的车速和稳定的发动机转速的关系。那么，汽车在加速时发动机转速和汽车车速的关系应该是怎样的对应关系呢"para" label-module="para">

0公里/小时 发动机转速800转/分钟

20公里/小时 发动机转速2500转/分钟

40公里/小时 发动机转速2400转/分钟

60公里/小时 发动机转速2300转/分钟

80公里/小时 发动机转速2150转/分钟

100公里/小时 发动机转速2000转/分钟

仪表板汽车油位表

主要只是显示汽油箱里的汽油量。这个表一般问题不大。值得注意的是当油表指针在最低红线以下时，虽然汽车还能行驶30-40公里。但是建议朋友们不要等到油表指针到底或油位报警灯亮时再去加油。因为，汽车都采用电动油泵。油箱里的电动油泵在汽油量较少的情况下，自身的散热效果差，会减少油泵的使用寿命。另外，一些朋友加油时，喜欢加满后，再晃晃车身再多加一些汽油。这样做不太好。如果油箱加得太满，在汽车遇到高低不平和坡度较大的路面时，有可能会将液态的汽油吸入系统内而造成不必要的麻烦。

仪表板上机油压力表、水温表和燃油表都是直接与发动机工作有关的仪表，它们各自都有相应的传感器将监察对象的信息反映在仪表上。

仪表板机油压力表

机油压力表是显示机油压力的仪表，单位是kPa(千帕)。机油压力表传感器是一种压阻式传感器，用螺纹固连在发动机机油管路上。由机油压力推动接触片在电阻上移动，使阻值变化从而影响到通过仪表到地的电流量，驱动指针摆动。由于机油压力有一定的压力范围，为了清晰明了，有许多汽车的机油压力表用指示灯表示，如果发动机运转时它仍然亮着，就表示发动机润滑系统可能不正常了。

仪表板水温表

水温表是显示冷却水温度的仪表，单位是℃(摄氏度)。它的传感器是一种热敏电阻式传感器，用螺纹固定在发动机冷却水道上。热敏电阻决定了流经水温表线圈绕组的电流大小，从而驱动表头指针摆动。以前汽车发动机的冷却水都是用自来水来充当，很多汽车发动机冷却系统都用专门的冷却液，因此也称为冷却液温度表。

仪表板燃油表

燃油表是显示油箱内的油量的仪表，单位是L(升)，指针指向“F”，表示满油，指向“E”，表示无油；也有用1/1、1/2、0分别表示满油、半箱油和无油。燃油表内有两个线圈，分别在“F”与“E”一侧，传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻，阻值变化决定两个线圈的磁力线强弱，也就决定了指针的偏转方向。

仪表板水温表和燃油表

水温表和燃油表也有用指示灯表示的，水温指示灯亮表示水温偏高，燃油指示灯亮表示燃油已近低点，作为辅助性提醒。

仪表板充电表

充电表显示发电机与蓄电池之间的充放电状态，有电流表和电压表之分。以前的汽车多数是用电流表，它有一块永久磁铁，使固定在支点上的指针保持中间位置，有线圈环绕在支点周围，当有电流通过线圈时会感应出磁场，指针在磁场作用下左右摆动，摆动方向决定于电流流经线圈的方向。因此电流表串联在蓄电池与发电机之间，当发电机向蓄电池充电时，仪表显示正( )极，若蓄电池向负载放电量大于发电机的充电量，则显示负(-)极。由于电流表接线柱承受电流比较大，不太安全，当发动机运转时，充电灯接地线路联通，充电灯发亮；当发动机未运转时，充电灯接地线路被断开，充电灯熄灭；如果充电灯仍然亮时，说明充电系统有故障。

仪表板报警装置

车速里程表及报警装置

车速里程表是由指示汽车行驶速度的车速表和记录汽车所行驶过距离的里程计组成的，二者装在共同的壳体中，并由同一根轴驱动。

车速表是利用磁电互感作用，使表盘上指针的摆角与汽车行驶速度成正比。在表壳上装有刻度的表盘。

里程计是由若干个计数转鼓及其转动装置组成的。为了使用方便，有的车速里程表同时设有总里程计和单程里程计，总里程计用来记录汽车累计行驶里程，单程里程计用来记录汽车单程行驶里程。单程里程计可以随时复位至零。

车速报警装置是为了保证行车安全而在车速表内装设的速度音响报警系统。如果汽车行驶速度达到或超过某一限定车速(例如100km/h)时，则车速表内速度开关使蜂鸣器电路接通，发出声音报警。

机油压力表及低压报警

机油压力表是在发动机工作时指示发动机润滑系主油道中机油压力大小的仪表。它包括油压指示表和油压传感器两部分。

机油低压报警装置在发动机润滑系主油道中的机油压力低于正常值时，对驾驶员发出警报信号。机油低压报警装置由装在仪表板上的机油低压报警灯和装在发动机主油道上的油压传感器组成。

燃油表及低油面报警

燃油表用以指示汽车燃油箱内的存油量。燃油表由带稳压器的燃油面指示表和油面高度传感器组成。

燃油低油面报警装置的作用是在燃油箱内的燃油量少于某一规定值时立即发亮报警，以引起驾驶员的注意。

水温表及水温报警灯

水温表的功用是指示发动机气缸盖水套内冷却液的工作温度。

水温报警灯能在冷却液温度升高到接近沸点(例如95～98℃)时发亮，以引起驾驶员的注意。

常用汽车的电气仪表主要有电流表、燃油表、水温表及机油压力表等。其作用是鉴测和指示各有关部分的性能和状态，为正确使用和维修发动机提供依据和指南。为保证各仪表能正常工作，准确指示各有关部分的性能和状态，必须对其正确使用和及时维护保养。

汽车仪表由各种仪表、指示器，特别是驾驶员用警示灯报警器等组成，为驾驶员提供所需的汽车运行参数信息。按汽车仪表的工作原理不同，可大致分为三代。第一代汽车仪表是机械机芯表；第二代汽车仪表称为电气式仪表；第三代为全数字汽车仪表，他是一种网络化、智能化的仪表，其功能更加强大，显示内容更加丰富，线束链接更加简单。

汽车仪表多为第三代仪表它可以通过步进电机来驱动基表指针，也可以利用LCD液晶屏直接显示图形或文字信息。同时他还有智能处理单元，可以与汽车其它控制单元交互信息。

汽车仪表的功能就是获取需要的数据并采用合适的方式显示出来。以前的仪表一般限制在3~4个量的显示和4~5个警告功能，现在新式仪表则达到有约15个量显示和约40个警告监测功能。不同的信息由不同的获取方式和显示方式，目前新式仪表信息获取方式主要有三种：通过车身总线传输；通过A/D采样转化；通过IO状态变化获取。

对于显示方式，主要有五种方式：

1、通过驱动步进电机带动指针转动；

2、通过点阵LCD显示屏显示图形或数字信息；

3、通过段式LCD屏或数码管显示；

4、通过LED灯的开关显示；

5、通过蜂鸣器的不同鸣音指示当前状态。

根据以上要求，本文涉设计的汽车仪表盘几点由MCU系统、步进电机驱动LED显示、LCD显示、报警功能、记忆功能、按键处理、LIN总线通信、低速容错CAN总线通信以及电源供给等几个方面构成。

《机械工程名词 第四分册》第一版。