1.数字仪表的特点

随着电子技术的发展以及对汽车的信息化、智能化要求的不断提高，汽车仪表逐步向数字电路方向发展。数字仪表和传统仪表的基本区别就是各种信号都转化为数字信号传输、计算和处理，其仪表电路基本由集成数字电路组成。

数字仪表由实现汽车工况信息采集的传感器、单片机控制及信号处理的仪表控制单元和显示系统等组成。传感器将各种工况信号传输给仪表控制单元，这些工况信号中的模拟信号往往要经过A/D转换为数字信号后，再经过仪表控制单元的计算处理，输出对应的信号，驱动步进电动机指示装置或利用显示设备以数字或图形方式显示出对应的示值。对于装备有多路传输系统的车辆，仪表只是该系统的一部分，用于仪表显示的信息往往也是发动机ECU所需要的，所以有的车辆的传感器信号先送给发动机ECU，然后再经过多路传输系统送到仪表。

数字仪表具有自诊断功能，可以进行自检。若仪表发生故障，则其故障代码会存放在组合仪表的电可擦写存储器里。用专用仪器可以读出故障码，便于维修人员迅速诊断故障。

2.数字仪表板

数字式仪表大体由各种传感器、微电脑和集成电路、显示器组成。数字式仪表通过仪表中的微电脑和各种集成电路处理各种传感器的信号，然后以数字、文字或图形形式在显示器上显示出来。图7-19所示为数字仪表板，包括车速里程表、发动机转速表、机油压力表、电压表、冷却液温度表、燃油表等。大多数数字仪表都有自诊断功能，若仪表发生故障，则其故障码会存储在组合仪表的RAM存储器中。每当点火开关置于“ACC”或“ON”挡时，仪表板便开始一次自检。检验时，通常是整个仪表板发亮。与此同时，各显示器的每段字段均发亮。在自检过程中，仪表功能标准符号一般都闪烁，检验完成时，所有仪表都显示出当时的读数。若发现故障，便显示一个提醒驾驶员的代码。

3.常用电子显示器件

图7-19　数字仪表板

1—机油压力表；2—电压表；3—转速、车速和里程表；4—温度表；5—燃油表

汽车上使用的显示元器件有许多类型，并且各有特点。最常用的电子显示器件可分发光型和非发光型两大类。发光型显示器自身发光，容易获得鲜艳的流行色显示；非发光型显示器靠反射环境光显示。发光型显示器件主要有真空荧光管（VFD）、发光二极管（LED）、阴极射线管（CRT）、等离子显示器件（PDP）等，非发光型显示器件有液晶显示器（LCD）、电致变色显示器件（ECD）等。这些都可以作为汽车电子显示器件使用，既可制成数字式，也可制成图形式或指针式。

1）发光二极管（LED）

图7-20　发光二极管结构

1—塑料外壳；2—二极管芯片；3—阴极缺口标记；4—阴极引线；5—阳极引线；6—导线

发光二极管实质上是一种晶体管，结构如图 7-20所示。发光的颜色有红、绿、黄、橙等，可单独使用，也可用来组成数字。在实际应用中，常把它焊接到印刷电路板上，以形成数字显示或带色光杆显示。用七只发光二极管组成的数码显示装置如图 7-21所示。有些仪表则用发光二极管组成光点矩阵型显示器。

图7-21　发光二极管数码显示

1—二-十进制编码输入；2—逻辑电路；3—译码器；4—恒流源；5—小数点；6—光二极管电源；7—“8”字形

LED（发光二极管显示）只适用于小型显示，如汽车指示灯、数字符号段或点数不太多的光杆图形显示。

2）真空荧光管（VFD）

真空荧光管实际上是一种真空低压管，它由玻璃、金属等材料构成。真空荧光管显示是一种主动显示，其发光原理与电视机中的显像管相似。汽车用的数字式车速表的真空荧光显示屏如图7-22所示。其阳极为20个字形笔画小段，上面涂有荧光体（或磷光体），各与一个接线柱连接，且笔画内部相互连接；阴极为灯丝，在灯丝与笔画小段（阳极）之间插入控制栅格，其构造与一般电子管相似。整个装置密封在一个真空玻璃罩内。当其阳极（字形）接至电源“ + ”极，而阴极（灯丝）与电源“-”极相接时，便获得一定的电源电压，其灯丝作为阴极发射电子（在电场力的作用下），栅格控制电子流加热、加速，使其射向阳极（字形）。由于玻璃管（罩）内被抽成真空，前面装有平板玻璃、并配有滤色镜，故能使通过栅格轰击阳极（字形）的电子激发出亮光来，因而能显示出所要的内容。真空荧光显示具有色彩鲜艳、可见度高、立体感强等特点，是最早引入汽车仪表中发光型显示器件，也是目前汽车上采用最多的一种。但由于大型的多功能VFD制作成本较高，故现在大多由一些单功能小型的VFD组成汽车电子式仪表盘。

图7-22　真空荧光管及显示屏

1—前玻璃罩；2—灯丝（负极）；3—控制栅；4—数字板片（正极）；5—电位器（亮度调节）；6—微机控制电子开关（使某数字板片受激发光）

4.液晶显示器件（LCD）

液晶是一种有机化合物，在一定温度范围内，既具有普通液体的流动性质，也具有晶体的某些光学特性。液晶显示器是一种被动显示装置，具有显示面积大、耗能少、显示清晰、通过滤光镜可显示不同颜色、在阳光直射下不受影响等特点，应用十分广泛。其结构如图7-23所示。它有两块厚约1 mm的玻璃基板，基板上涂有透明的导电材料，以形成电极图形，两基板间注入5～20 μm厚的液晶，再在两玻璃基板的外表面分别贴上起偏振片和检偏振片，并将整个显示板完全密封，以防湿气和氧侵入，这便构成透射式LCD。若在后玻璃基板的后面再加上反射镜，便组成反射-透射式LCD。

图7-23　液晶显示结构

1—前偏振片；2—前玻璃板；3—笔画电极；4—接线端；5—背板；6—反射光；7—密封面；8—玻璃背板；9—后偏振片；10—反射镜

由于LCD为被动型显示，所以夜间显示必须采用照明光源，这便削弱了它所具有的低功耗的优点；其次是LCD的低温响应特性较差；再就是LCD的显示图形不够鲜艳明显，这是所有被动型显示器件共有的缺陷。

但是，液晶显示（LCD）的优点很多。其电极图形设计的自由度极高，设计成任何显示图形的工艺都很简单，这是作为汽车用显示器件的一个很重要的优点；而且其工作电压低，一般为3 V左右，功耗小（1 μW/cm2），且能很好地与CMOS电路相匹配，因而LCD常用作汽车电子钟和彩色光杆式仪表板。

5.阴极射线管（CRT）

阴极射线管（CRT）亦称为显像管或电子束管，它是一种特殊的真空管。其结构和原理与家用及办公用电脑彩色显示器相同。由于CTR具有彩色显示、图像显示的灵活性大、分辨率和对比度高等特点，且具有50～100 ℃的工作温度范围，有微秒级以下的响应速度，因此它是目前显示图像质量最高的一种显示器件。但是CTR作为汽车仪表盘显示用器件体积太大，即便扁平型的CTR作为汽车用，也还存在一些缺点。随着现代汽车向高度信息化显示的方向发展，CTR已进一步小型化，一些汽车公司已推出了彩色阴极射线管的汽车信息中心。

任务实施

1.传统仪表的故障诊断

1）传统仪表的故障诊断方法

燃油表、水温表和机油压力表等传统仪表均由指示表和传感器两部分组成，可以采用拆线法和搭铁法进行故障诊断。

（1）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“l”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“l”移动，则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。

（2）搭铁法。

当汽车电器仪表读数异常，通过分析、推断可能是传感器损坏或搭铁不良以及可能是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“1”；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，则是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断路。

2）传统仪表的检验

（1）机油压力表的检验。

机油压力表的检验是用万用表测量电热线圈是否有断路、短路的方法来进行的。在电热线圈完好的条件下，检查机油压力指示表在各种规定电流下的指针偏转值是否符合规定。

油压传感器的检验是用万用表测量电热式油压传感器电热线圈电阻值的方法进行的，一般为8～12 Ω。电热线圈断路、短路都应更换。将上述检测结果填入表7-1中，并给出检测结论。

表7-1　机油压力表与传感器的检验

（2）冷却液温度表的检验。(www.daowen.com)

冷却液温度表的检验是用万用表测量电热线圈阻值的方法进行的。若电热圈短路或断路，均应更换。若读数有偏差，可通过零位调整齿扇和指针摆角调整。

电热式冷却液温度传感器检验是用万用表测其电阻的方法进行的，过大、过小都应更换。

可变电阻传感器检验：首先用万用表测量常温状态下的电阻值，应大于 100 Ω，而后将其放在热水中加温，再测其阻值。若阻值随水温的升高而增大，说明传感器良好，否则应立即更换。将上述检测结果填入表7-2中，并给出检测结论。

表7-2　冷却液温度表的检验

（3）燃油表的检验。

对于电磁式指示表，可利用万用表测量左、右两线圈的电阻值。阻值过大、过小都应更换指示表。

对于电热式指示表，也可以利用万用表测电阻的方法进行检验。测其电阻时，其阻值应符合原制造厂规定，若出现断路或短路，只能更换。

燃油表的传感器一般均采用可变电阻式，也可以利用测量其电阻值的变化情况来确定其好坏。将上述检测结果填入表7-3中，并给出检测结论。

表7-3　燃油表的检验

2.电子式车速里程表的故障诊断

电子式车速里程表的常见故障是不工作。以奥迪 100、帕萨特轿车为例，汽车行驶中车速里程表指针不动，可以按照图7-24所示的故障流程图进行排除。如果是仪表故障，可进一步执行仪表自诊断，确认后更换仪表并匹配。如果是线路故障，可进一步检测具体位置。

图7-24　电子式车速里程表不工作的故障诊断

3.全新帕萨特组合仪表的更换及拆装

1）组合仪表的更换

帕萨特装备了第四代防盗系统，具有在线连接和下载功能。第四代防盗系统的主要部件是GEKO服务器，其中储存了所有与防盗相关控制单元的数据。如果不使用GEKO服务器的在线连接，则不可能与防盗系统进行控制单元的匹配。

（1）注意事项。

① 不可以继续使用通过传真或者临时获得授权的方式获得防盗部件的PIN代码。

② 所有与防盗系统有关的部件都必须经过在线匹配。

③ 所有的车辆钥匙（包括再次订购的）都必须在工厂针对车辆进行过预编码，只能针对该车进行匹配。

④ 在订购车钥匙时必须提供相应的底盘编号。

（2）更换过程。

① 连接车辆诊断仪。

② 在车辆诊断、测量和信息系统VAS5051B、VAS5052、VAS5052A中选择“引导性功能”模式。

③ 使用“GoTo（转到）”按钮，选择“功能/部件”并依次选择以下菜单：

a.车身；b.电气系统；c.01—具有自诊断功能的系统；d.组合仪表；e.功能；f.匹配/更换组合仪表。

2）组合仪表的编码

（1）连接车辆诊断仪。

（2）在车辆诊断、测量和信息系统VAS5051B、VAS5052、VAS5052A中选择“引导性故障查询”模式。

（3）使用“GoTo（转到）”按钮，选择“功能/部件”并依次选择以下菜单：

① 车身；② 电气系统；③ 01—具有自诊断功能的系统；④ 组合仪表；⑤ 功能；⑥ 组合仪表编码。

3）组合仪表的拆装

（1）注意事项。

① 如果在车辆上安装了新的组合仪表，组合仪表控制单元必须进行调整设定。

② 为了将集成在组合仪表内部的防盗系统和发动机控制单元匹配，发动机控制单元内的数据必须储存到更换的组合仪表中。

③ 如果安装了新的组合仪表，必须对所有的点火钥匙进行匹配，对角度传感器进行基础设定。

④ 不得分解组合仪表，如果出现故障，必须整体更换组合仪表。

（2）拆卸。

① 关闭点火开关和所有用电器，拔出点火钥匙。

② 松开转向柱调整杠杆。

③ 将转向柱完全拉出并固定在最低位置。

④ 拆卸转向柱上的饰板。

⑤ 旋出组合仪表的固定螺钉，并从仪表板内拉出组合仪表。

⑥ 按下固定件，沿箭头方向松开锁止件并拔下连接插头。

⑦ 取下组合仪表。

（3）安装。

按照与拆卸相反的顺序进行安装。