Система освещения и сигнализации Назначение, устройство

Система освещения и сигнализации Назначение, устройство и принцип работы автомобильной системы освещения и сигнализации. 1

Назначение, устройство и принцип работы автомобильной системы освещения и сигнализации. • Осветительные оборудование (приборы наружного и внутреннего освещения). • 1. В странах Европы, которые входят в ЕВРОПЕЙСКОЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СООБЩЕСТВО приняты единые требования на осветительное оборудование автомобилей. Установка оптических сигнальных приборов на автомобилях регламентирована Директивой 76/756. • 2. В большинстве стран приняты также дополнительные требования, определяющие, что автомобиль (транспортное средство, оборудованное двигателем) должно иметь два передних габаритных огня, два задних красных фонаря, два задних красных светоотражателя (рефлектора) и освещение номерных знаков. • Во Франции приняты передние габаритные огни желтого цвета, но в большинстве стран они имеют белый цвет. 2

Назначение, устройство и принцип работы автомобильной системы освещения и сигнализации. • 3. В Великобритании обязательные передние фонари должны располагаться на одинаковой высота и, если мощность ламп превышает 7 Вт, должна обеспечиваться возможность опускания светового луча с целью предотвращения ослепления встречных водителей. Оба передние фонаря должны быть одного типа и иметь одинаковую мощность, кроме того, они должны располагаться на одинаковом расстоянии от центра автомобиля. • 4. Лампы задних фонарей должны иметь мощность на менее 5 Вт. Обычно задние фонари оснащены красными светоотражательными линзами для дополнительной безопасности в случае перегорания лампы. 3

Назначение, устройство и принцип работы автомобильной системы освещения и сигнализации. • 5. На автомобиле должны быть установлены два стоп-сигнала с лампами, имеющими мощность по 21 Вт каждая. • 6. Спереди и сзади должны быть установлены по два указателя поворота желтого цвета (мощность не менее 21 Вт). На передних крыльях должны быть установлены дополнительные повторители указателей поворота с лампами мощностью по 5 Вт. • 7. В настоящее время на всех автомобилях устанавливаются фонари заднего хода. Максимальное число фонарей заднего хода - две. Мощность ламп обычно равна 21 Вт; эти фонари включаются одновременно с включением заднего хода в коробке передач и выключаются при выключении передачи заднего хода. 4

Назначение, устройство и принцип работы автомобильной системы освещения и сигнализации. • 8 Для достижения лучшего эффекта все лампы, устанавливаемые сзади, объединяются в два блока, расположенных слева и справа. Это дает возможность использования внутренних рефлекторов большего размера. • Линзы осветительных приборов разработаны таким образом, чтобы обеспечить рассеивание света; их внутренняя поверхность состоит из множества небольших линз. Внешняя сторона линз состоит из длинных горизонтальных клиньев. Это сделано для уменьшения загрязнения поверхности линзы. • 9 Лампы всех осветительных элементов всегда соединяются параллельно, поэтому ток в электросети равен сумме токов, потребляемых всеми пампами. 5

Назначение, устройство и принцип работы автомобильной системы освещения и сигнализации. • 10. Вспомогательные фары дальнего света должны включаться одновременно с фарами дальнего света, поскольку они должны быть выключены приближении встречного автомобиля. • Лампы дальнего света (ввиду их большой мощности) включаются при помощи репе. • 11 Задние противотуманные фонари большой яркости разрешается использовать только в условиях плохой видимости; они должны включаться одновременно с передними фарами. На приборной панели должен быть установлен индикатор включенных задних противотуманных фонарей. 6

Электрические цепи и выключатели. Рис. 11. 1. Общая схема подключения осветительных приборов 7

Электрические цепи и выключатели. • 1 Схемы электропроводки служат для того, чтобы: • (а) показать электрическую цепь и приблизительное расположение на автомобиле, или • (б) в удобной форме показать электрические соединения без указания конкретного местоположения элемента. • 2 На рис. 11. 1 показано общее расположение ламп и выключателей. Многие лампы имеют большую мощность и включаются при помощи реле (для уменьшения нагрузки на выключатели). На современных автомобилях реле используются гораздо шире, чем на ранних моделях. Часто реле устанавливаются в коробке с плавкими предохранителями. 8

Электрические цепи и выключатели. • 3 Вопрос о защите цепей плавкими предохранителями является спорным, поскольку это приводит к внезапным отказам приборов освещения и уменьшает безопасность движения. В схеме, приведенной на рис. 11. 1 установлены индивидуальные плавкие предохранители у каждой лампы. При выходе из строя одного предохранителя или лампы остальные лампы остаются исправными. • Другим решением этой проблемы является использование термовыключателя. Он состоит из биметаллической полосы с катушкой, через которую проходит ток литания лампы. Если происходит короткое замыкание, катушка нагревается и биметаллическая полоса изгибается, размыкая контакты питания лампы. После охлаждения полосы контакты замыкаются снова и лампа загорается Этот процесс происходит достаточно быстро, а средний ток в этой цепи поддерживается на низком уровне. Лампа работает, но ее свет очень тусклый. Это позволяет добраться до гаража с соблюдением мер предосторожности. 9

Электрические цепи и выключатели. • 4 Обратите внимание на паевую связь (см. рис. 11. 1), установленную в цепь литания всех электроприборов автомобиля, за исключением цепи стартера. Плавкая связь представляет собой легкоплавкую секцию провода, которая размыкает цепь питания при возникновении слишком большого тока. • 3 Тусклый ближний свет • 1 Тусклый ближний свет означает работу нити ближнего света передней фары с уменьшенной яркостью. Интенсивность тусклого свете должна составлять: 10% от нормальной яркости для галогенных ламп и 15% - для обычных ламп накаливания. • Начиная с апреля 1987 г. все автомобили для европейского рынка оборудуются подобной системой. Это гарантирует, что автомобиль не может двигаться с одними габаритными огнями. 10

Электрические цепи и выключатели. • Все осветительные приборы, кроме габаритных огней, могут быть выключены только тогда, когда автомобиль припаркован, а зажигание выключено. Наличие системы тусклого света не препятствует включению ближнего света с обычной яркостью, если включены передние фары. • Это требование не распространяется на транспортные средства, максимальная скорость которых не превышает 40 км/ч, военные транспортные средства и мотоциклы (без коляски и с коляской). 11

Электрические цепи и выключатели. • Применяются два основных метода обеспечения тусклого света фар: • Электронный преобразователь напряжения (Lucas 14 DA) • Из приведенной на рис. 11. 2 схемы видно, что при работающем двигателе и зажженных габаритных огнях уменьшение интенсивности достигается при подключении ламп передних фар к клемме 2. Электронный преобразователь уменьшит напряжение до необходимого значения. • Для того, чтобы электронный преобразователь работал, необходимо, чтобы выключатель датчика давления масла был разомкнут, то есть двигатель должен быть запущен. 12

Электрические цепи и выключатели. Рис. 11. 2. Уменьшение яркости ближнего свата фар при помощи электронного преобразователя напряжения [Lucas 14 DA) 13

Электрические цепи и выключатели. Резисторный метод (Lucas 13 DA) В эту схему (см. рис. 11. 3] добавлен резистор 14 BR, включаемый последовательно с лампами фар. Резистор включается при помощи интегральной схемы. При включенном зажигании и переключателе фар в положении ближнего света реле подключает резистор последовательно с лампами фар и уменьшает интенсивность света. При переключении фар в положение яркого света резистор отключается. Рис. 11. 3. Изменение свата фар при помощи резистора [Lucas 13 DA] 14

Лампы накаливания 1. Нить накаливания автомобильных ламп, как правило, изготавливается из вольфрама и нагревается при включении до температуры 2300°С. 2. До последнего времени нити ламп накаливания заключались в колбы, из которых откачивался воздух. Современные лампы имеют колбы, заполненные газом. Это увеличивает их к. п. д. и, поскольку используется инертный газ (обычно, аргон), полностью отсутствует взаимодействие нити накаливания с окружающей средой. При этом резко увеличивается срок службы ламп. Нити накаливания имеют форму спирали, что Рис. 11. 4. Двух нитевая лампа с дополнительным экраном увеличивает интенсивность свечения и уменьшает конвективную потерю тепла. 3 В фарах обычно устанавливаются пампы, имеющие по две нити накаливания - для дальнего и ближнего света фар [см. рис. 11. 4, 15

Лампы накаливания Рис. 11. 5. Лампы передних фар 16

Освещение • Как правило, используются два способа фокусировки нитей ближнего света: • (а) Смешенная нить накала - нить накала устанавливается выше фокуса рефлекторе • [б] Экранированная нить накала - нить ближнего света с одной стороны закрыта экраном, который допускает луч света только к одной стороне рефлектора. При включенном дальнем свете лучи параллельны другу и не отклоняются экраном. 17

Освещение • Недостатки раздельных лампы и рефлектора Параллельные лучи • В течение многих лет двух нитевые лампы накаливания для передних фар изготавливались с максимально высокой точностью для обеспечения фокусировки лучей при переключении света. Сходящиеся лучи • Однако эта точность оказывается недостаточной для обеспечения надлежащей регулировки лучей. Кроме того, существует погрешность расположения нити в фокусе рефлектора [см. рис. 11. 7). Рис. 11. 7. Направленна луча в зависимости от взаимного расположения нити и фокуса рефлектора 18

Освещение Дополнительно к этому, около 20% света теряется из-за почернения колбы лампы в верхней части, а кроме того, из-за испарения вольфраме и оседания на колбе теряется еще около 15% света. Это пятно, проектируясь на рефлектор, увеличивается, что дает серьезные искажения регулировки света (см. рис. 11. В). Наконец, из-за окисления и загрязнения, рефлектор теряет эффективность отражения настолько, что за четыре года эксплуатации его отражающая способность уменьшается на 60%. Большинство этих неприятностей происходит из-за того, что лампа и рефлектор представляют собой раздельные единицы. Объединение их в один герметически закрытый блок позволяет значительно продлить срок службы этих изделий. Рис. 11. В. Уменьшение яркости света из-за почернения колбы 19

Вольфрама-галогенные лампы накаливания • 1. В последние два десятилетия в автомобильной промышленности все шире используются лампы нового поколения. Вольфрамо -галогенные пампы (они могут называться иодно - кварцевыми, кварце-галогенными или йодно-вольфрамовыми) представляют собой лампу накаливания, имеющую несколько большую яркость и увеличенный срок службы, по сравнению с обычными лампами. Существует несколько факторов, определяющих высокий к. п. д. и большой срок службы галогенных ламп. • 2. В обычных лампах происходит непрерывное испарение вольфрама с нити накаливания. При увеличении температуры нити накаливания происходит ускоренное испарение вольфраме, который оседает на колбе пампы, поэтому яркость свечения лампы не увеличивается, а наоборот, уменьшается. 20

Вольфрама-галогенные лампы накаливания Рис. 11. 9. Регенерация вольфрамовой нити в вольфрамо- галогенной лампе 21

Вольфрама-галогенные лампы накаливания • Известно, что при добавлении галогенов к инертному газу, заполняющему колбу лампы накаливания, происходит увеличение яркости свечения и срока службы лампы. • При испарении вольфрама с нити накаливания его атомы начинают двигаться к поверхности стеклянной колбы. Поскольку между нитью накала и поверхностью стекла существует разность температур, при достижении атомами вольфрама зоны, где температура составляет приблизительно 1450°С, галоген соединяется с вольфрамом, образуя соль вольфрама (см. рис. 11. 9), что препятствует осаждению вольфрама на стекле. 22

Вольфрама-галогенные лампы накаливания • При включении лампы температура повышается (на поверхности нити она составляет около 2000°С) и при достижении температуры 1450°С начинается разложение соли вольфрама на вольфрам и галоген. Некоторые атомы вольфрама оседают на нити накаливания, другие образуют вокруг нее облако, препятствующее испарению вольфрама. • Поскольку испарение вольфрама уменьшается, появляется возможность для увеличения температуры нити накаливания и, соответственно, яркости свечения. Кроме того, поскольку испаренные атомы вольфрама возвращаются обратно к нити (эффект регенерации), срок службы лампы увеличивается, а в связи с тем, что атомы вольфрама не оседают на стекле не происходит потемнения пампы и уменьшения яркости свечения в процессе эксплуатации. 23

Вольфрама-галогенные лампы накаливания • В современных лампах в качестве галогена используется йод, который переходит в газообразное состояние только при температуре свыше 250°С. Для обеспечения этого условия йодно -вольфрамовые лампы накаливания изготавливаются маленького размера. Колбы этих ламп изготавливаются из термостойкого кварцевого стекла. Поскольку кварцевое стекло более прочное, чем обыкновенное, это позволило увеличить давление гезе внутри лампы, что привело к уменьшению испарения вольфраме. Увеличение давления газа и усиление эффекта регенерации вольфрама привело к созданию лампы с высокой яркостью, которая остается практически постоянной в течение всего срока службы лампы. 24

Вольфрама-галогенные лампы накаливания • Галогенные пампы имеют два существенных недостатка: • (а) Лампы накаливания нельзя касаться руками, поскольку соль с пальцев может окрасить кварцевое стекло. Если это произошло, колбу холодной лампы необходимо протереть метиловым спиртом. • (б] Срок службы галогенной лампы зависит от ее рабочей температуры. При низком напряжении падает не только яркость свечения, но и уменьшается срок службы. 25

Лампа-фара 1 Традиционно фары состоят из отдельных компонентов - лампы накаливания, стекле, рефлектора, патрона и т. д. При этом необходимо точное размещение нити накала в фокусе. Кроме того, поверхность рефлектора и внутреннюю поверхность стекла необходимо поддерживать в чистоте. В более поздних моделях автомобилей используется фара с алюминиевым отражателем, выполненными в виде единого блока с передним стеклом. Однако при использовании отдельной лампы внутрь блока все равно попадает пыль и грязь. Фары этого типа используются и в настоящее время, так как имеют низкую стоимость по сравнению с полностью герметичными лампами (лампами фарами). Рис. 11. 10. Устройство лампы-фары 26

Лампа-фара • Показанная на рис. 11. 10 лампа фара имеет две нити накаливания, расположенные с высокой точностью в фокусе рефлектора. • 8 переднем стекле расположены линзы для обеспечения правильной фокусировки лучей для дальнего и ближнего света. Преломляющие призмы позволяют точно фокусировать лучи, поскольку переднее стекло выполнено из толстого (толщиной от 3 до 5 мм) боросиликатного стекла. • Поверхность рефлектора имеет алюминиевое напыление, а сама лампа-фара заполнена инертным газом. • В некоторых лампах-фарах внутри блока дополнительно расположена лампа габаритного огня. 27

Лампа-фара • Эта конструкция почти не снижает яркости из-за испарения вольфрама, поскольку он оседает на очень большой поверхности. По результатам испытаний выявлено, что при эксплуатации в течение 5 лет лампа-фара сохраняет до 98% своей яркости, в то время как обычная фара - только 58%. • Однако подобная конструкция имеет два серьезных недостатка: • (а) Относительно высокая стоимость • (б) Немедленный выход из строя при возникновении трещины в линзе. • Поскольку во многих странах для иностранных туристов введено требование иметь полный комплект запасных ламп, это сильно ограничивает популярность ламп-фар. 28

Классификация ламп накаливания • 1 В соответствии с международными соглашениями автомобильные лампы накаливания классифицируются по форме, нити накаливания и конфигурации. • Лампы, имеющие маркировку «Е» предназначены для использования в странах Европейского Экономического сообщества. После буквы "Е" указывается номер, обозначающий страну- изготовитель. 29

Классификация ламп накаливания • 2 Нити накаливания могут быть расположены параллельно оси симметрии лампы или перпендикулярно к ней. Большинство ламп имеет одну нить накаливания, хотя есть лампы с двумя нитями в одном корпусе. • В двух нитевой лампе одна нить расположена в фокусе отражателя и предназначена для дальнего света, вторая нить смещена относительно фокуса и предназначена для ближнего света. • Другие двух нитевые лампы, например, пампа 12 В 5/21 Вт ( SBC Index BAY 15 d ) предназначены для задних фонарей. При этом нить мощностью 5 Вт используется для габаритного огня, а нить мощностью 21 Вт - для стоп-сигнала. • Размер колбы галогенной лампы типа Н 4 намного меньше, чем для обычной пампы той же мощности. • Обратите внимание на то, что в бесцокольных лампах типа W 2 x 4. 6 d , присоединительные контакты образованы загнуты концами проводов, выходящих из колбы. 30

Классификация ламп накаливания 31

Фары 32

Фары • 1. Английские и американские фары имеют круглую форму и маркировку 1 или 2 на линзе. Номер 1 (или отсутствие номера) указывает на то, что фара предназначена для дальнего света, а цифра 2 - для ближнего. Эти лампы имеют симметричное распределение дальнего света. Ближний свет имеет несимметричную форму. Для Англии освещается левая сторона (обочина), в то время как справа интенсивность фары значительно меньше. Это достигается за счет смещения нити ближнего света от фокуса рефлектора и специальными призмами в линзах фар. • 2. Свет ламп ближнего света характеризуется отсутствием четкой границы в отличие от фар европейских автомобилей. Это приводит к большему ослеплению встречных водителей. • Европейские фары могут иметь разные формы, например, в виде клина, круга или прямоугольника. Номер 2 на линзе обозначает, что регулировка фары выполнена для лучей ближнего света. • Линза и рефлектор выполнены в виде единого блока, лампа представляет собой отдельную единицу. Эти фары имеют четкую границу света и тени, что позволяет выполнить регулировку лучей. 33

Фары В Англии распределение света горизонтально [см. рис. 11. 12) и имеет подъем 15° слева от оси автомобиля. 4 Линзы автомобильных фар, в основном, изготавливаются из стекла, хотя в настоящее время ведутся работы по изготовлению линз из специального пластика. Рис. 11. 13. Линза фары с дополнительной призмой боковой Линза состоит из призм и маленьких линз, которые служат подсветки (Lucas 48 FR) для обеспечения фокусировки лучей дальнего света с одной стороны, и широкого распределения лучей ближнего света - с другой (см. рис. 11. 13). Это решение является компромиссным, но для современных фар эти условия выполняются достаточно эффективно. 5 Фары с секционным рефлектором имеют рефлектор, выполненный из нескольких секций. Секции представляют собой параболоиды с различными фокусными расстояниями, установленные таким образом, Рис. 11. 14. Фара с секционным рефлектором чтобы их фокусы находились в одной точке (см. рис. 11. 14). В результате такой рефлектор обеспечивает хорошую фокусировку луча дальнего света и, одновременно, широкое распределение ближнего света по бокам и впереди автомобиля. 34

Фары Рис. 11. 15. Много эллипсоидная фара 35

Фары • Центральная секция рефлектора, имеющая короткое фокусное расстояние предназначена для освещения в ближнем диапазоне и по сторонам стальные секции обеспечивают фокусировку луча дальнего света. • Фары этого типа используются в автомобилях с низким расположением фар. • В Много эллипсоидные фары, недавно разработанные фирмой Bosch , имеют диаметр всего 80 мм (площадь поверхности 28 см 2 ), в то время как дальность их действия такая же, как у фар, имеющих диаметр, в 4 раза больший. • В этой фаре объединены нити ближнего и дальнего света. Нижняя часть рефлектора имеет кривизну, отличную от верхней, что дает более оптимальную фокусировку и распределение лучей (см. рис. 11. 15). 36

Фары Рис. 11. 16. Крепление линзы к фаре [Lucas 55 FRP) Рис. 11. 18. Фара с двумя рефлекторами Фары с авторегулировкой при различной загрузке автомобиля. При увеличении нагрузки на заднюю ось свет фар становится выше, что может привести к ослеплению встречных водителей. Для предотвращения этого фирма Lucas в 1989 году выпустила фару 55 FRP с авторегулировкой положения для автомобиля Vauxhall Cavalier. Особенностью этой фары является возможность замены линзы, закрепленной при помощи В зажимов (см. рис. 11. 16). На рис. 11. 17 показана конструкция этой фары с мотором регулировки - галогенная пампа дальнего света. Сдвоенные фары. Конструкция фирмы SEV Marchal , включающая фару с двумя лампами и двумя рефлекторами (см. рис. 11. 18). Рис. 11. 17. Фара с авторегулировкой положения ( Lucas 55 FRP)

Системы с четырьмя фарами Универсальные фары с достаточной точностью могут обеспечить дальний и ближний свет, хотя это требует высокой точности изготовления. Использование четырех фар дает возможность разделения дальнего и ближнего света в отдельных фарах (см. рис. 11. 19). Фары в таких системах обычно установлены горизонтально или одна пара несколько выше Рис. 11. 19. Системе с четырьмя фарами другой; кроме того, обычно диаметр этих фар меньше, чем у автомобилей с двумя фарами (146 мм вместо 170 мм). 38

Системы с четырьмя фарами • Внутренние фары имеют пампы с одной нитью накала, обеспечивающие дальний свет. Лампы во внешних фарах расположены в фокусе рефлекторов, что дает хорошее распределение ближнего света и хорошее боковое освещение. Кроме того, во внешних фарах имеется дополнительная нить накала, которая используется при включении дальнего света. • Таким образом, для обеспечения дальнего света используются все четыре фары, а для ближнего - только две внешние. 39

Регулировка фар • Периодическая регулировка света фар необходима для предотвращения ослепления встречных водителей и является частью технического обслуживания автомобиля. Наибольшая точность регулировки достигается только при использовании профессионального оборудования (см. рис. 11. 20). • Если у Вас нет возможности провести регулировку на стенде, можно отрегулировать фары, поставив автомобиль напротив вертикальной поверхности. Большинство фар (за исключением английских и американских) регулируется по лучу ближнего света. Это логично, поскольку может привести к ослеплению встречных водителей. • Вертикальная поверхность должна находиться на расстоянии около 10 м от автомобиля, причем автомобиль должен располагаться строго перпендикулярно ей. Отметьте верхнюю границу для ближнего света и включите ближний свет. Закройте одну фару и отрегулируйте свет второй фары. После этого проведите аналогичную регулировку для первой фары. • Расстояние от центра фар до высшей точки ближнего света для каждого автомобиля свое, но приблизительно равно 140 мм. Если точное расстояние неизвестно, желательно проведение проверки света на дороге при движении в темное время суток. 40

Регулировка фар 41