【正文】 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 第一節(jié) 照明系統(tǒng) 第二節(jié) 信號(hào)系統(tǒng) 第三節(jié) 照明與信號(hào)系統(tǒng)的故障診斷 練習(xí)與思考題 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 第一節(jié) 照 明 系 統(tǒng) 一、汽車照明系統(tǒng)的功用與組成 汽車照明系統(tǒng)主要用于夜間行車照明、車內(nèi)照明、儀表照明及檢修照明。汽車照明系統(tǒng)主要由照明設(shè)備、電源、線路、控制開關(guān)組成，其主要照明設(shè)備如下。 1. 前照燈 前照燈 (前大燈 )裝于汽車頭部?jī)蓚?cè)，用于夜間行車道路的照明。有兩燈制和四燈制之分，功率一般為 40～ 60 W。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 2. 霧燈 霧燈有前霧燈和后霧燈兩種。前霧燈裝于汽車前部比前照燈稍低的位置，用于在雨霧天氣行車時(shí)照明道路。為保證霧天高速行駛的汽車向后方車輛或行人提供本車位置信息，交通管理部門規(guī)定，運(yùn)行車輛應(yīng)在車輛后部加裝功率較大的后霧燈，以降低交通事故的發(fā)生率。霧燈的光色規(guī)定為光波較長(zhǎng)的黃色、橙色或紅色。 3. 牌照燈 牌照燈裝于汽車尾部的牌照上方，用于夜間照亮汽車牌照。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 4. 儀表燈 儀表燈裝于汽車儀表板上，用于儀表照明，以便于駕駛員獲取行車信息和進(jìn)行正確的操作，其數(shù)量根據(jù)儀表設(shè)計(jì)布置而定。 5. 頂燈 頂燈裝于駕駛室或車廂頂部，用于車內(nèi)照明。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 6. 工作燈 工作燈用于排除汽車故障或檢修時(shí)的照明。汽車上一般只裝工作燈插座，配帶導(dǎo)線及移動(dòng)式燈具。 目前，多將前照燈、霧燈、前位燈等組合起來，稱為組合前燈；將后位燈、后轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、制動(dòng)信號(hào)燈、倒車燈等組合起來，稱為組合后燈。各燈光設(shè)備的安裝位置見圖 。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 燈光設(shè)備的安裝位置 (a) 外部燈光設(shè)備； (b) 內(nèi)部燈光設(shè)備 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 除前照燈 (霧燈 )燈泡特殊外，常用照明燈和信號(hào)燈的燈泡種類較多，見圖 。按玻璃體形狀可分為圓錐形、球形、柱形、楔形四種。其中，圓錐形燈泡有單絲和雙燈絲之分。雙絲燈泡按插口銷釘位置又可分為平腳和高低腳兩種。 白熾燈泡的拆裝方法如圖 。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 白熾燈泡的種類 (a) 圓錐形、球形燈泡； (b) 柱形燈泡； (c) 楔形燈泡 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 白熾燈泡的拆裝方法 (a) 圓錐形、球形燈泡的拆裝； (b) 柱形燈泡的拆裝； (c) 楔形燈泡的拆裝 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 二、前照燈 1. 對(duì)前照燈的基本要求 由于前照燈的照明效果直接影響著夜間行車駕駛的操作和交通安全，因此世界各國(guó)交通管理部門多以法律的形式規(guī)定了其照明標(biāo)準(zhǔn)。前照燈與其他照明燈相比有較特殊的光學(xué)結(jié)構(gòu)，對(duì)它的基本要求如下： (1) 前照燈應(yīng)保證夜間車前有明亮而均勻的照明，使駕駛員能辨明車前 100 m以內(nèi)道路上的任何障礙物。隨著汽車行駛速度的不斷提高，對(duì)前照燈的要求也越來越高，現(xiàn)代高速汽車前照燈的照明距離能達(dá)到 200～ 250 m。 (2) 前照燈應(yīng)具有防眩目裝置，以免夜間兩車交會(huì)時(shí)造成對(duì)方駕駛員眩目而發(fā)生事故。眩目是指人的眼睛突然受強(qiáng)光照射時(shí)，由于視覺神經(jīng)受刺激而失去對(duì)眼睛的控制，本能地閉上眼睛或看不清暗處物體的生理現(xiàn)象。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 2. 前照燈的種類 前照燈按反射鏡的結(jié)構(gòu)型式可分為可拆卸式、半封閉式和封閉式三種?？刹鹦妒角罢諢粢驓饷苄圆涣?，反射鏡易受潮氣和灰塵污染而降低反射能力，現(xiàn)已被淘汰。 1) 半封閉式前照燈 半封閉式前照燈的結(jié)構(gòu)見圖 。其配光鏡是靠卷曲反射鏡邊緣的牙齒而緊固在反射鏡上的，兩者之間墊有橡皮密封圈，其燈泡拆卸只可從反射鏡的后方進(jìn)行。更換時(shí)，先拔下燈泡上的插座，取下密封罩、卡簧，即可取下燈泡 (見圖 (a))；安裝新燈泡時(shí)，注意在燈泡上不能留下污跡，特別是在更換鹵鎢燈泡時(shí)，切勿用手指觸及燈泡玻璃殼部分，受皮膚脂肪沾污過的玻璃殼，會(huì)大大縮短玻璃殼的使用壽命，因此拿燈泡只應(yīng)拿基座，整理燈泡時(shí)亦應(yīng)如此 (見圖 (b))。拆裝半封閉式前照燈時(shí)，不必拆下光學(xué)組件，維護(hù)方便，因此得到了廣泛應(yīng)用，但其密封性能不良，反射鏡易被污染。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 半封閉式前照燈 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 半封閉式前照燈燈泡的更換 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 2) 封閉式前照燈 封閉式前照燈又稱真空燈，其燈絲焊在反射鏡底座上，反射鏡與配光鏡熔合為一體，形成燈泡，里面充入保護(hù)氣體，如圖 。當(dāng)封閉式前照燈燈絲燒壞后，需要更換整個(gè)燈芯總成。更換時(shí)，先拔下燈腳與線束連接的插座，然后拆下燈圈，即可取下燈芯 (見圖 )；安裝燈芯時(shí)，應(yīng)注意配光鏡上的標(biāo)記(箭頭或字符 )，不應(yīng)出現(xiàn)倒置或偏斜現(xiàn)象。封閉式前照燈完全避免了反射鏡的污染，但價(jià)格較高。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 全封閉式前照燈 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 封閉式前照燈的更換 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 3) 投射式前照燈 投射式前照燈裝有很厚的無刻紋的凸形配光鏡，反射鏡為橢圓形，所以其外徑很小，其結(jié)構(gòu)如圖 (a)所示。由于投射式前照燈的反射鏡近似于橢圓形狀，因此它具有兩個(gè)焦點(diǎn) (見圖 (b))。第一個(gè)焦點(diǎn)處放置燈泡，第二個(gè)焦點(diǎn)在燈光中形成。凸形配光鏡的焦點(diǎn)與第二焦點(diǎn)相重合。燈泡發(fā)出的光被反射鏡聚成第二焦點(diǎn)，在通過配光鏡將聚集的光投射到遠(yuǎn)方。投射式前照燈使用的光源一般為鹵素?zé)襞?。在第二焦點(diǎn)附近設(shè)有遮光板，可用于遮住投向上半部分的光，形成明暗分明的配光。它的這種配光特性可適用于前照燈近、遠(yuǎn)光燈，也可用作霧燈。 采用投射式前照燈，可利用的光束增多，若將反射鏡做成扁長(zhǎng)斷面，很多光束便可橫向擴(kuò)散，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 投射式前照燈的結(jié)構(gòu) 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 3．前照燈的結(jié)構(gòu) 1) 燈泡 前照燈燈泡有充氣燈泡、鹵鎢燈泡和高壓 (20 kV)放電氙燈等幾種類型。圖 。充氣燈泡從玻璃泡中抽出空氣，再充以 86%的氬和 14%的氮的混合保護(hù)氣體。燈泡通電后，燈絲發(fā)熱，保護(hù)氣體受熱膨脹而產(chǎn)生較大的壓力，可以減少鎢的蒸發(fā)，延長(zhǎng)燈泡的使用壽命。鹵鎢燈泡是在充入的保護(hù)氣體中滲入某種鹵族元素，如碘、溴等，利用鹵鎢再生循環(huán)作用防止鎢絲蒸發(fā)。一般充氣燈泡雖然充入混合保護(hù)氣體，仍然不能避免鎢絲受熱后升華，升華出來的鎢沉積在燈泡上，使燈泡變黑，光線變暗。再生循環(huán)的基本過程是：燈泡通電后，燈絲由于發(fā)熱升華出氣態(tài)鎢，與鹵素發(fā)生反應(yīng)形成一種揮發(fā)性的鹵化鎢，當(dāng)鹵化鎢擴(kuò)散到燈絲附近的高溫區(qū)時(shí)，受熱分解使鎢重新回到鎢絲上，而釋放出的鹵素又參與下次循環(huán)反應(yīng)。該種燈泡尺寸較小，外殼用耐高溫且機(jī)械強(qiáng)度較高的石英玻璃或硬玻璃制成 , 可以充入較高壓力的氣體 ,燈泡內(nèi)工作氣壓高 ,亦可抑制鎢的升華。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 前照燈燈泡的結(jié)構(gòu) (a) 普通燈泡； (b) 鹵鎢燈泡 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 高壓放電氙燈的組件系統(tǒng)由弧光燈組件、電子控制器和升壓器三大部件組成，圖 。高壓放電氙燈燈泡發(fā)出的光色和日光燈非常相似，亮度是目前鹵素?zé)襞莸?3倍左右，壽命可達(dá)鹵素氣體燈泡的 5倍，克服了傳統(tǒng)鎢燈的缺陷；幾萬伏的高壓使得其光亮強(qiáng)度增加，完全滿足了汽車夜間高速行駛的需要。這種燈的燈泡里沒有傳統(tǒng)燈泡的燈絲，取而代之的是裝在石英管內(nèi)的兩個(gè)電極，管內(nèi)充有氮?dú)饧拔⒘拷饘?(或金屬鹵化物 )。在電極上加上數(shù)萬伏的引弧電壓后，氣體開始電離而導(dǎo)電，氣體原子即處于激發(fā)狀態(tài)，使電子發(fā)生能級(jí)躍遷而開始發(fā)光；電極間蒸發(fā)少量水銀蒸氣，光源立即引起水銀蒸氣弧光放電，待溫度上升后再轉(zhuǎn)入鹵化物弧光燈工作。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 高壓放電氙燈的外形及原理示意圖 (a) 外形； (b) 原理示意圖 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 2) 反射鏡 反射鏡的作用是將燈泡的光線聚合并導(dǎo)向遠(yuǎn)方。反射鏡的材料有薄鋼板、玻璃、塑料等，其表面形狀是旋轉(zhuǎn)拋物面，內(nèi)表面鍍銀、鋁或鉻，再進(jìn)行拋光。圖 的情況。燈絲位于焦點(diǎn) F上，燈絲的絕大部分光線向后射在立體角 ω范圍內(nèi)，經(jīng)反射鏡反射后變成平行光束射向遠(yuǎn)方，使光度增強(qiáng)幾百倍，從而使車前 100～ 150 m處的路面照得足夠清楚。從燈絲射出的位于 4?－ ω范圍內(nèi)的光線則向各方散射，散射向側(cè)方和下方的部分光線，可照明車前 5～ 10 m的路面和路緣。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 反射鏡反射燈泡光線的作用 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 3) 配光鏡 配光鏡的作用是將反射鏡反射出的平行光束折射，使車前路面和路緣均有很好的照明效果。配光鏡是由透鏡和棱鏡組合而成的散光玻璃，其外形一般為圓形或方形，見圖 。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 圖 配光鏡 (a) 方形； (b) 圓形 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 4. 妨礙駕駛員視力的各種因素 在能見度受到限制的情況下 (黎明、黃昏、夜晚，在隧道中或密林環(huán)繞的道路上 )，照明系統(tǒng)能夠有助于駕駛員的感知和控制效率。實(shí)驗(yàn)證明，即使在照明良好的干燥道路上，也會(huì)有 70%的入射光被路面吸收掉，可見的道路照明只剩下 30%。 嚴(yán)酷的霧、雨、雪等天氣和伴隨而來的后果也影響著駕駛員視野的清晰度。在潮濕情況下，黑色路面會(huì)吸收掉射向它的 85%的光線。在這些條件下，照明設(shè)備如前照燈的遠(yuǎn)、近光以及前霧燈等能大大提高感知效率。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 在其他對(duì)視覺有潛在限制的因素中，有風(fēng)窗玻璃的結(jié)露、污垢以及損傷 (刮痕和裂紋 )等。另一個(gè)影響因素是突如其來的眩目 (夜間會(huì)車的燈光、落日等 )。 前照燈的污垢也可能間接地妨礙駕駛員的視力，因?yàn)檐嚐舨Ａ系奈酃笗?huì)擋住部分光線，照不到路面。 對(duì)這些不利影響，有多種不同的解決方法： (1) 及時(shí)清潔風(fēng)窗玻璃和前照燈。 (2) 使用遮陽(yáng)板。 (3) 可變的燈光分布。 (4) 采用合理的道路照明 (如圖 )，具有良好的低位照明、側(cè)面擴(kuò)展照明、對(duì)道路特定部分的聚光照明等。 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 1— 大范圍的側(cè)面照明； 2— 目標(biāo)路面的照明； 3— 好的照明深度 圖 兩車夜間會(huì)車時(shí)的路面照明 第五章 照明與信號(hào)系統(tǒng) 5. 防眩目的措施 夜間會(huì)車時(shí)，前照燈強(qiáng)烈的燈光可造成迎面駕駛員眩目，容易引發(fā)交通事故，所以必須采取有效的防眩目措施。 1) 利用交通法規(guī)強(qiáng)制約束 我國(guó)交通法規(guī)規(guī)定，夜間會(huì)車時(shí)，須在距對(duì)面來車