传统的汽车仪表主要由充电指示灯、燃油表、冷却液温度表、机油压力表、车速里程表、发动机转速表等组成。

图7-2　中性点电压控制充电指示灯的电路

汽车的燃油表、冷却液温度表、机油压力表虽然测量的参数不同，但是均由指示表和传感器两部分组成。指示表在结构上分为电热式和电磁式两种，传感器分为电热式和可变电阻式两种。指示表和传感器的配合类型为：电热式指示表 + 电热式传感器；电磁式指示表 + 电阻式传感器；电热式指示表 + 可变电阻式传感器。

1.充电指示灯

充电指示灯用于指示蓄电池充、放电状态，监视电源系统工作状况。蓄电池放电时，充电指示灯点亮；蓄电池充电时，充电指示灯熄灭。

充电指示灯的控制一般有两种方式：中性点电压控制和交流发电机D + 端子控制。

1）中性点电压控制方式

中性点电压控制充电指示灯的电路如图7-2所示，通过中性点电压控制常闭继电器的工作，从而间接控制充电指示灯的亮灭。

接通点火开关后，交流发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时，中性点电压低，继电器线圈电流小，铁芯对触点的电磁吸力小，继电器触点保持闭合，充电指示灯点亮，蓄电池放电；交流发电机输出电压高于蓄电池电压时，中性点电压高，继电器线圈电流大，铁芯对触点的电磁吸力大，继电器触点断开，充电指示灯熄灭，蓄电池充电。

2）交流发电机D + 端子控制方式

交流发电机D + 端子控制充电指示灯的电路如图7-3所示，接通点火开关后，交流发电机不工作或输出电压低于蓄电池电压时，B + 端子电压为蓄电池电压，D + 端子电压为交流发电机的输出电压，此时，B + 端子的电压高于D + 端子的电压，充电指示灯由蓄电池供电点亮；交流发电机输出电压高于蓄电池电压时，B + 端子电压和D + 端子电压均为交流发电机的输出电压，此时，B + 端子的电压等于D + 端子的电压，充电指示灯被短路断电熄灭。

图7-3　交流发电机D + 端子控制充电指示灯的电路

2.机油压力表

机油压力表用来指示发动机机油压力的大小，以便了解发动机润滑系统工作是否正常。它由装在发动机主油道上的机油压力传感器和仪表板上的机油压力指示表组成。

目前进口汽车基本上已取消了机油压力表而用机油报警灯代替，大多数国产汽车还同时装有机油压力表和机油报警灯。

桑塔纳2000型轿车的机油压力指示系统由低压油压开关、高压油压开关、油压检查控制器、机油压力指示灯等组成。当发动机工作时，它用来检测发动机主油道中机油压力的大小。低压开关安装在发动机缸盖上，其外壳直接接地。低压油压开关为常闭型开关，当油压低于0.03 MPa时常闭（发动机未发动）；当油压高于0.03 MPa时打开。高压开关安装在机油滤清器支架上，其外壳直接接地。高压油压开关为常开型开关，当油压低于0.18 MPa时，开关常开；当油压高于0.18 MPa时，开关闭合。红色机油压力指示灯位于仪表板上。

1）电热式机油压力表

电热式机油压力表又称为双金属片式机油压力表，由装在发动机主油道上的油压传感器和仪表板上的机油压力指示表组成，如图7-4所示。

图7-4　双金属片式机油压力表

（a）油压传感器；（b）油压指示表
1—油腔；2—膜片；3，15—弹簧片；4，11—双金属片；5—调节齿轮；6—接触片；7，9，14—接线柱；8—校正电阻；10，13—调节齿扇；12—指针；16—加热线圈

机油压力表的油压传感器结构如图7-4所示，它装在发动机主油道上，膜片中心顶着弯曲的弹簧片3，一端焊有触点，另一端通过壳体搭铁。双金属片4上绕有加热电阻丝，它一端与双金属片的触点相连，另一端则通过接触片6、接线柱7与油压指示表相连。校正电阻8与加热电阻丝并联。油压指示表中的双金属片11一端固定在调节齿扇10上，另一端与指针12相连，其上绕有加热线圈16。

双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属制成的。若油压低，传感器膜片几乎不变形，这时作用在触点上的压力很小，所以加热线圈中虽只有小电流通过，但只要温度略有上升，双金属片4稍有弯曲就会使触点分开，切断电路。之后双金属片冷却伸直，触点又闭合，电流重新导通，但很快触点又分开，如此反复循环。因为在油压低时，只要有较小的电流通过加热线圈，温度略有升高，触点就会分开，所以触点打开的时间长，闭合时间短，变化频率也低，通过加热线圈的平均电流值很小。机油油压表内双金属片变形不大，指针只略微向右摆偏，指示低油压。

当油压升高时，膜片向上拱曲，触点之间的压力增大，使双金属片向上弯曲。加热线圈通过较长时间的电流，双金属片才有较大的变形，使触点分开；而且分开后稍微冷却就会很快闭合。所以触点打开的时间短，闭合的时间长，变化频率增大，电流增大。机油压力表内双金属片变形大，指针右偏多，指示高油压。

为使油压的指示值不受外界温度的影响，双金属片4制成“∏”字形，其上绕有加热线圈的一边称为工作臂，另一边称为补偿臂。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，所指示值保持不变。

图7-5　压敏电阻式油压传感器的结构

2）压敏电阻式机油压力表

许多机油压力表采用可变电阻式的油压传感器，即压敏电阻式油压传感器。它的结构如图7-5所示，安装在发动机主油道上，机油压力使挠性膜片运动，膜片的运动传动到滑动电阻接触臂，滑动电阻接触臂所处的位置决定了电阻值和流经仪表的电流值，从而将机油压力信号转换为电流信号，在机油压力表中指示出来。

压敏电阻式油压传感器和机油压力指示表的线路连接与电热式机油压力表类似。诊断检测压敏电阻式油压传感器时，将欧姆表和压敏电阻式油压传感器的端子连接并搭铁，在发动机停机时检查电阻值，并与标准值进行比较；起动发动机并怠速运转，检查电阻值，并与标准值进行比较，从而判断压敏电阻式油压传感器性能是否良好。

3.冷却液温度表

冷却液温度表（水温表）用于指示发动机冷却液工作温度。它由装在气缸盖上的温度传感器和装在仪表板上的指示表组成。水温表主要有电磁式和电热式两种。

1）电磁式水温表

图7-6　电磁式水温表的工作原理

1—热敏电阻；2—弹簧；3—传感器壳体

图7-7 电磁式水温表的等效电路

电磁式水温表的工作原理如图7-6所示，其等效电路如图7-7所示。温度传感器内装有负温度系数的热敏电阻1，其阻值随温度的升高而减小。指示表内有两个线圈，当水温低时，热敏电阻阻值大，流经线圈L1和线圈L2的电流相差不多，但L1匝数多，产生的磁场强，吸引衔铁使指针偏向0 ℃。当水温增高时，热敏电阻阻值减小，分流作用增强，流经L1的电流减小，磁力减弱，衔铁被L2线圈吸引，指针向右偏转指向较高温度。

2）电热式水温表

电热式水温表又称金属片式水温表，可与电热式水温传感器或热敏电阻式水温传感器配套使用。电热式水温表由传感器和指示表组成，如图7-8所示。指示表的构造和工作原理与机油油压表相同，只是刻度值不一样。

图7-8　电热式水温表

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—连杆

由于电源电压的变化会对仪表指示值产生影响，造成仪表示值误差，所以仪表电路一般都安装有仪表稳压器。常用的仪表稳压器有双金属片式和集成电路式两种。

桑塔纳2000型轿车采用电热式冷却液温度表，与燃油表共用一个稳压器，其工作电压在9.5～10.5 V范围内。

4.燃油表

燃油表的作用是指示油箱内燃油的油位，即燃油箱内储存燃油量的多少，它由燃油量传感器和指示表组成。传感器均为可变电阻式，但指示表有电磁式和双金属片式两种。

燃油量传感器组合在燃油泵总成内，如图7-9所示，其中有一个安装在油箱内的用浮子杆控制的可变电阻；当油箱内的油位发生变化时，可变电阻的阻值相应发生变化，于是流过燃油表的电流也随之变化，燃油表指针的移动量或者条格的数量也随之变化。

1）电磁式燃油表(www.daowen.com)

电磁式燃油表的结构如图7-10所示。传感器由可变电阻滑片和浮子组成。当油箱油位高低变化时，浮子带动滑片移动，从而改变电阻大小，相当于热敏电阻感受温度变化的作用，其工作原理与电磁式水温表相似。

图7-9　燃油量传感器装置

1—进油管；2—回油管；3—滤清器；4—浮子；5—导线

图7-10　电磁式燃油表的结构

1—左线圈（L1）；2—右线圈（L2）；3—转子；4—指针；5—可变电阻；6—滑片；7—浮子；8，9，10—接线柱

2）双金属片式燃油表

双金属片式燃油表的传感器与电磁式相同，指示表用双金属片。上海桑塔纳2000型轿车的燃油表即为电热式（双金属片式），燃油表由带稳压器的油面指示表和油面高度传感器（变阻器）组成，如图7-11所示。电流自蓄电池流经稳压器的双金属片6、燃油表电阻丝8、油面高度传感器的可变电阻2和滑动接触片触头l，最后回到蓄电池。

当低油量时浮子3处于较低位置，滑动接触片触头1位于可变电阻2的右端，此时电阻最大而电流最小，表头里的电阻丝8散热量少，使得表头里的双金属片4产生的变形较小，指针则处于接近“0”位。当加满油后，油面高度增加时，浮子上升，触头1逐步向左移动时，指针移到最大刻度“1”上。当燃油表显示满载时，变阻器阻值为50 Ω；当燃油表显示空载时，变阻器阻值为560 Ω。当燃油量低于10 L时，红色警告灯点亮。

用双金属片做指示仪表的燃油表，需加装稳压器，使指示仪表始终在一个比较稳定的电压下工作，以减少电源电压对仪表的影响。现在，奥迪等轿车均采用汽车专用的集成电路型仪表稳压器。

图7-11　双金属片式燃油表

1—滑动接触片触头；2—可变电阻；3—浮子；4—双金属片；5—仪表指针；6—稳压器双金属片；7—触电；8，9—燃油表电阻丝

3）电子燃油表

图7-12所示为电子燃油表的控制电路。该电路由两块IC电压比较器及相关电路、发光二极管显示器、浮筒传感器三大部分组成。Rx是传感器的可变电阻，当油箱内燃油加满时，Rx阻值最小，A点电位最低，6只绿色发光二极管全部点亮，而红色发光二极管VD1熄灭，表示油箱已满。

图7-12　电子燃油表的控制电路

当油箱内的燃油量逐渐减少时，Rx阻值逐渐增大，A点电位逐渐增高，6只绿色发光二极管VD7、VD6……VD2依次熄灭。

当油箱内燃油用完时，Rx的阻值最大，A点电位最高，6只绿色发光二极管VD7、VD6……VD2全部熄灭，而红色发光二极管VD1点亮，表示油箱无油。

5.车速里程表

车速里程表是用于指示汽车行驶速度和累计行驶里程数的仪表。早期的磁感应式车速里程表是利用磁感应原理工作的，无电路连接。

图7-13所示为捷达轿车机械式车速里程表。它的主动轴由变速器传动蜗杆经软轴驱动。车速里程表是由与主动轴紧固在一起的永久磁铁、带有轴与指针的铝罩、罩壳和紧固在车速里程表外壳上的刻度盘等组成的。里程记录部分由三对蜗轮蜗杆、中间齿轮、单程里程计数轮、总里程计数轮及复零机构组成。每两个相邻的数字轮之间形成1/10的传动比。

图7-13　捷达轿车机械式车速里程表

1—永久磁铁；2—铝碗；3—罩壳；4—游丝；5—刻度盘；6—指针；7—计数轮

新型汽车几乎都采用电子车速里程表，尽管所采用的电子车速里程表有多种形式，但最常用的电子车速里程表均是接收安装在变速器上的车速传感器的速度信号的。它主要由车速传感器、电子电路、车速表和里程表四部分组成，如图7-14所示。奥迪、红旗、桑塔纳2000型等轿车都采用电子式车速里程表，用于指示车辆瞬时行驶速度，并记录车辆行驶累计里程和短程里程。

图7-14　电子车速里程表的组成

电子车速里程表采用安装在变速箱主传动输出端的车速传感器所输出的脉冲信号，此信号通过导线输入车速里程表，脉冲信号正比于汽车行驶速度。如图7-15所示，电子车速传感器由一个舌簧开关和一个含有四对磁极的转子组成。转子每转一周，舌簧开关中的触点闭合8次，产生8个脉冲信号。电子电路是将车速传感器送来的具有一定频率的电信号，经整形、触发后输出一个与车速成正比的电流信号。如图7-16所示，该电子电路主要包括稳压电路、单稳态触发电路、恒流源驱动电路、64分频电路和功率放大电路。

图7-15　电子车速传感器

1—转子；2—舌簧开关

图7-16　电子式车速里程表电子电路

车速表实际上是一个磁电式电流表，当汽车以不同车速行驶时，从电子电路接线端6输出的与车速成正比的电流信号便驱动车速表指针偏转，即可指示相应的车速。

里程表由一个步进电动机及6位数字的十进位齿轮计数器组成。步进电动机是一种利用电磁铁的作用原理将脉冲信号转换为线位移或角位移的电动机。车速传感器输出的频率信号经64分频后，再经功率放大器放大到具有足够功率的驱动步进电动机，带动6位数字的十进位齿轮计数器工作，从而积累行驶的里程。

6.发动机转速表

发动机转速表有机械式和电子式两种。机械式转速表工作原理与磁感应式车速表基本相同。现在广泛采用的电子式转速表一般由指数表、信号处理电路组成，有的还有发动机转速传感器。

发动机转速表信号源主要有三种：信号取自点火系统初级电路的脉冲电压；从交流发电机单相定子绕组取正弦交流信号；从安装在飞轮边缘上的转速传感器取信号。桑塔纳2000型轿车采用电子发动机转速表。其中2000GLi型轿车是从点火线圈中获得一次电流中断时产生的脉冲信号，在点火线圈中转换成电压脉冲，经数字集成电路计算后，在表头上偏转指针以显示出发动机转速。2000GSi型轿车则是由安装在飞轮侧的发动机转速传感器，直接把转速脉冲信号输入表头转换成发动机转速信号的。

1）电容充放电式转速表

图7-17所示为利用电容器充放电的脉冲式电子转速表。其工作原理如下：其转速信号来自点火系统初级电路的脉冲信号。当断电器触点K闭合时，三极管VT的基极搭铁而处于截止状态，电源经R3、C3、VD2，向电容C3充电；当触点K断开时，三极管VT由截止转为导通，此时电容C3经三极管VT、转速表n和二极管VD1构成放电回路，驱动转速表。发动机工作时，断电器触点的开闭频率与发动机的转速成正比，电容C3不断进行充放电，通过转速表n的放电电流平均值也与发动机的转速成正比。电路中的稳压管VD3使电容C3有一个稳定的充电电压，提高了转速表的测量精度。

图7-17　电容充放电脉冲式电子转速表

2）电磁感应式转速表

这种转速表由装在飞轮壳上的转速传感器和装在仪表板上的转速表表头（包括电子线路）组成。图7-18所示为磁感应式转速传感器的结构原理图，它由永久磁铁5、感应线圈2、芯轴3、转子1等组成。

图7-18　磁感应式转速传感器的结构原理

1—转子；2—感应线圈；3—芯轴；4—连接线；5—永久磁铁；6—接线柱

当飞轮转动时，齿顶与齿底不断地通过芯轴，空气隙的大小发生周期性变化，使穿过芯轴中的磁通也随之发生周期性的变化，于是在感应线圈中感应出交变电动势。该交变电动势的频率与芯轴中磁通变化的频率成正比，也即与通过芯轴端面的飞轮齿数成正比。

磁感应式转速传感器输出的近似正弦波频率信号加在转速表线路，经电路处理后，输出具有一定的幅值和宽度的矩形波，用来驱动毫安表。由于输入的信号频率与通过芯轴的飞轮齿数成正比，因而信号的频率和幅值与发动机转速成正比，当转速升高时频率升高，幅值增大，使通过毫安表中的平均电流增大，则指针摆动角度也相应增大，于是转速表指示的转速就高。