第5章照明与信号系统.ppt

第五章照明与信号系统,第一节 照明系统 第二节 信号系统 第三节 照明与信号系统的故障诊断 练习与思考题,第一节 照 明 系 统一、汽车照明系统的功用与组成汽车照明系统主要用于夜间行车照明、车内照明、仪表照明及检修照明。汽车照明系统主要由照明设备、电源、线路、控制开关组成，其主要照明设备如下。1.前照灯前照灯(前大灯)装于汽车头部两侧，用于夜间行车道路的照明。有两灯制和四灯制之分，功率一般为4060 W。,2.雾灯雾灯有前雾灯和后雾灯两种。前雾灯装于汽车前部比前照灯稍低的位置，用于在雨雾天气行车时照明道路。为保证雾天高速行驶的汽车向后方车辆或行人提供本车位置信息，交通管理部门规定，运行车辆应在车辆后部加装功率较大的后雾灯，以降低交通事故的发生率。雾灯的光色规定为光波较长的黄色、橙色或红色。3.牌照灯牌照灯装于汽车尾部的牌照上方，用于夜间照亮汽车牌照。,4.仪表灯仪表灯装于汽车仪表板上，用于仪表照明，以便于驾驶员获取行车信息和进行正确的操作，其数量根据仪表设计布置而定。5.顶灯顶灯装于驾驶室或车厢顶部，用于车内照明。,6.工作灯工作灯用于排除汽车故障或检修时的照明。汽车上一般只装工作灯插座，配带导线及移动式灯具。目前，多将前照灯、雾灯、前位灯等组合起来，称为组合前灯；将后位灯、后转向信号灯、制动信号灯、倒车灯等组合起来，称为组合后灯。各灯光设备的安装位置见图5.1。,图5.1 灯光设备的安装位置(a)外部灯光设备；(b)内部灯光设备,除前照灯(雾灯)灯泡特殊外，常用照明灯和信号灯的灯泡种类较多，见图5.2。按玻璃体形状可分为圆锥形、球形、柱形、楔形四种。其中，圆锥形灯泡有单丝和双灯丝之分。双丝灯泡按插口销钉位置又可分为平脚和高低脚两种。白炽灯泡的拆装方法如图5.3所示。,图5.2 白炽灯泡的种类(a)圆锥形、球形灯泡；(b)柱形灯泡；(c)楔形灯泡,图5.3 白炽灯泡的拆装方法(a)圆锥形、球形灯泡的拆装；(b)柱形灯泡的拆装；(c)楔形灯泡的拆装,二、前照灯1.对前照灯的基本要求由于前照灯的照明效果直接影响着夜间行车驾驶的操作和交通安全，因此世界各国交通管理部门多以法律的形式规定了其照明标准。前照灯与其他照明灯相比有较特殊的光学结构，对它的基本要求如下：(1)前照灯应保证夜间车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能辨明车前100 m以内道路上的任何障碍物。随着汽车行驶速度的不断提高，对前照灯的要求也越来越高，现代高速汽车前照灯的照明距离能达到200250 m。(2)前照灯应具有防眩目装置，以免夜间两车交会时造成对方驾驶员眩目而发生事故。眩目是指人的眼睛突然受强光照射时，由于视觉神经受刺激而失去对眼睛的控制，本能地闭上眼睛或看不清暗处物体的生理现象。,2.前照灯的种类前照灯按反射镜的结构型式可分为可拆卸式、半封闭式和封闭式三种。可拆卸式前照灯因气密性不良，反射镜易受潮气和灰尘污染而降低反射能力，现已被淘汰。1)半封闭式前照灯半封闭式前照灯的结构见图5.4。其配光镜是靠卷曲反射镜边缘的牙齿而紧固在反射镜上的，两者之间垫有橡皮密封圈，其灯泡拆卸只可从反射镜的后方进行。更换时，先拔下灯泡上的插座，取下密封罩、卡簧，即可取下灯泡(见图5.5(a)；安装新灯泡时，注意在灯泡上不能留下污迹，特别是在更换卤钨灯泡时，切勿用手指触及灯泡玻璃壳部分，受皮肤脂肪沾污过的玻璃壳，会大大缩短玻璃壳的使用寿命，因此拿灯泡只应拿基座，整理灯泡时亦应如此(见图5.5(b)。拆装半封闭式前照灯时，不必拆下光学组件，维护方便，因此得到了广泛应用，但其密封性能不良，反射镜易被污染。,图5.4 半封闭式前照灯,图5.5 半封闭式前照灯灯泡的更换,2)封闭式前照灯封闭式前照灯又称真空灯，其灯丝焊在反射镜底座上，反射镜与配光镜熔合为一体，形成灯泡，里面充入保护气体，如图5.6所示。当封闭式前照灯灯丝烧坏后，需要更换整个灯芯总成。更换时，先拔下灯脚与线束连接的插座，然后拆下灯圈，即可取下灯芯(见图5.7)；安装灯芯时，应注意配光镜上的标记(箭头或字符)，不应出现倒置或偏斜现象。封闭式前照灯完全避免了反射镜的污染，但价格较高。,图5.7 封闭式前照灯的更换,3)投射式前照灯投射式前照灯装有很厚的无刻纹的凸形配光镜，反射镜为椭圆形，所以其外径很小，其结构如图5.8(a)所示。由于投射式前照灯的反射镜近似于椭圆形状，因此它具有两个焦点(见图5.8(b)。第一个焦点处放置灯泡，第二个焦点在灯光中形成。凸形配光镜的焦点与第二焦点相重合。灯泡发出的光被反射镜聚成第二焦点，在通过配光镜将聚集的光投射到远方。投射式前照灯使用的光源一般为卤素灯泡。在第二焦点附近设有遮光板，可用于遮住投向上半部分的光，形成明暗分明的配光。它的这种配光特性可适用于前照灯近、远光灯，也可用作雾灯。采用投射式前照灯，可利用的光束增多，若将反射镜做成扁长断面，很多光束便可横向扩散，不仅结构紧凑，而且经济实用。,图5.8 投射式前照灯的结构,3前照灯的结构1)灯泡前照灯灯泡有充气灯泡、卤钨灯泡和高压(20 kV)放电氙灯等几种类型。图5.9所示为前照灯灯泡的结构。充气灯泡从玻璃泡中抽出空气，再充以86%的氩和14%的氮的混合保护气体。灯泡通电后，灯丝发热，保护气体受热膨胀而产生较大的压力，可以减少钨的蒸发，延长灯泡的使用寿命。卤钨灯泡是在充入的保护气体中渗入某种卤族元素，如碘、溴等，利用卤钨再生循环作用防止钨丝蒸发。一般充气灯泡虽然充入混合保护气体，仍然不能避免钨丝受热后升华，升华出来的钨沉积在灯泡上，使灯泡变黑，光线变暗。再生循环的基本过程是：灯泡通电后，灯丝由于发热升华出气态钨，与卤素发生反应形成一种挥发性的卤化钨，当卤化钨扩散到灯丝附近的高温区时，受热分解使钨重新回到钨丝上，而释放出的卤素又参与下次循环反应。该种灯泡尺寸较小，外壳用耐高温且机械强度较高的石英玻璃或硬玻璃制成,可以充入较高压力的气体,灯泡内工作气压高,亦可抑制钨的升华。,图5.9 前照灯灯泡的结构(a)普通灯泡；(b)卤钨灯泡,高压放电氙灯的组件系统由弧光灯组件、电子控制器和升压器三大部件组成，图5.10是其外形及原理示意图。高压放电氙灯灯泡发出的光色和日光灯非常相似，亮度是目前卤素灯泡的3倍左右，寿命可达卤素气体灯泡的5倍，克服了传统钨灯的缺陷；几万伏的高压使得其光亮强度增加，完全满足了汽车夜间高速行驶的需要。这种灯的灯泡里没有传统灯泡的灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氮气及微量金属(或金属卤化物)。在电极上加上数万伏的引弧电压后，气体开始电离而导电，气体原子即处于激发状态，使电子发生能级跃迁而开始发光；电极间蒸发少量水银蒸气，光源立即引起水银蒸气弧光放电，待温度上升后再转入卤化物弧光灯工作。,图5.10 高压放电氙灯的外形及原理示意图(a)外形；(b)原理示意图,2)反射镜反射镜的作用是将灯泡的光线聚合并导向远方。反射镜的材料有薄钢板、玻璃、塑料等，其表面形状是旋转抛物面，内表面镀银、铝或铬，再进行抛光。图5.11所示为反射镜反射灯泡光线的情况。灯丝位于焦点F上，灯丝的绝大部分光线向后射在立体角范围内，经反射镜反射后变成平行光束射向远方，使光度增强几百倍，从而使车前100150 m处的路面照得足够清楚。从灯丝射出的位于4范围内的光线则向各方散射，散射向侧方和下方的部分光线，可照明车前510 m的路面和路缘。,图5.11 反射镜反射灯泡光线的作用,3)配光镜配光镜的作用是将反射镜反射出的平行光束折射，使车前路面和路缘均有很好的照明效果。配光镜是由透镜和棱镜组合而成的散光玻璃，其外形一般为圆形或方形，见图5.12。,图5.12 配光镜(a)方形；(b)圆形,4.妨碍驾驶员视力的各种因素在能见度受到限制的情况下(黎明、黄昏、夜晚，在隧道中或密林环绕的道路上)，照明系统能够有助于驾驶员的感知和控制效率。实验证明，即使在照明良好的干燥道路上，也会有70%的入射光被路面吸收掉，可见的道路照明只剩下30%。严酷的雾、雨、雪等天气和伴随而来的后果也影响着驾驶员视野的清晰度。在潮湿情况下，黑色路面会吸收掉射向它的85%的光线。在这些条件下，照明设备如前照灯的远、近光以及前雾灯等能大大提高感知效率。,在其他对视觉有潜在限制的因素中，有风窗玻璃的结露、污垢以及损伤(刮痕和裂纹)等。另一个影响因素是突如其来的眩目(夜间会车的灯光、落日等)。前照灯的污垢也可能间接地妨碍驾驶员的视力，因为车灯玻璃上的污垢会挡住部分光线，照不到路面。对这些不利影响，有多种不同的解决方法：(1)及时清洁风窗玻璃和前照灯。(2)使用遮阳板。(3)可变的灯光分布。(4)采用合理的道路照明(如图5.13所示)，具有良好的低位照明、侧面扩展照明、对道路特定部分的聚光照明等。,1大范围的侧面照明；2目标路面的照明；3好的照明深度图5.13 两车夜间会车时的路面照明,5.防眩目的措施夜间会车时，前照灯强烈的灯光可造成迎面驾驶员眩目，容易引发交通事故，所以必须采取有效的防眩目措施。1)利用交通法规强制约束我国交通法规规定，夜间会车时，须在距对面来车150 m以外互闭远光灯，改用防眩目近光灯。,2)采用双丝灯泡为了防眩目，前照灯的灯泡一般采用双灯丝结构，一根为远光灯丝，另一根为近光灯丝。远光灯丝功率较大(4560 W)，位于反射镜焦点；近光灯丝功率较小(2255 W)，位于焦点上方或前方并稍向右偏斜。远光灯丝点亮时，光束照亮较远的路面；近光灯丝点亮时，光束照亮较近的路面。前照灯近光的此种配光形式称为对称式配光。对称式配光近光灯丝的工作情况如图5.14所示。射到反射镜bab1上的光线由反射镜反射后倾向路面，而反射到bc和b1c1(bb1为焦点平面)上的部分光线反射后倾向上方，但射向路面的光线占大部分，减轻了迎面来车驾驶员的眩目。,图5.14 对称式配光前照灯工作情况(a)远光平射；(b)近光倾下方,3)加装配光屏对称式配光的另一种灯泡结构形式是在近光灯丝下加装配光屏(遮光罩)，当接通近光灯时，配光屏能将近光灯丝下半部分的光线完全遮住，消除了向上的反射光线，如图5.15(a)所示；而接通远光灯丝时，配光屏不起作用，如图5.15(b)所示。配光屏在安装时应偏转一定的角度，使其近光的光形分布不对称，形成一条明显的明暗截止线。前照灯近光的此种配光形式称为E形非对称形配光(见图5.16(b)。由于此种前照灯防眩目效果好，目前灯泡绝大部分采用这种结构形式。,图5.16 前照灯配光光形(a)对称形；(b)E形非对称形；(c)Z形非对称形,4)采用Z形配光光形近年来国外又发展了一种更优良的光形，其近光光形如图5.16(c)和图5.17所示。由于其明暗截止线呈Z字形，故称为Z形配光。此种光形能使对面来车驾驶员和非机动车人员都不眩目，提高了夜间行车的安全性。,图5.17 Z形非对称配光,为确保正确的配光光形，必须保证灯泡安装的正确位置，为此将灯泡的插头做成插片式(见图5.18)，用插头凸缘上的半圆形开口与灯头上的半圆形凸起配合定位。另外，为保证可靠连接，三个插片呈不均匀分布。,图5.18 三插片式双丝灯泡,6.前照灯的控制系统为保证行车照明的安全与方便，减轻驾驶员的劳动强度，近年来，出现了多种新型的灯光控制系统，常见的有日间行车自动点亮系统、前照灯光束调整控制系统、前照灯延时控制等。1)自动点亮系统灯光自动点亮系统的控制电路见图5.19。当前照灯开光打至“AUTO”位置时，由安装在仪表板上部的光传感器检测周围的光线强度，自动控制灯光的点亮。其工作原理如下：当车门关闭，点火开关处于“ON”状态时，触发器控制晶体管VT1导通，为灯光自动控制器提供电源。,(1)周围环境明亮时。当周围环境的亮度比夜暮检测电路的熄灯照度L2(约550 lx)及夜间检测电路的熄灯照度L4(200 lx)更亮时，夜暮检测电路与夜间检测电路都输出低电平，晶体管VT2和VT3截止，所有灯都不工作。(2)夜暮及夜间时。当周围的亮度比夜暮检测电路的点灯照度L1(约130 lx)暗时，夜暮检测电路输出高电平，使VT2导通。此时，尾灯电路接通，点亮尾灯。当变成更暗的状态，达到夜间点灯电路的点灯照度L3(约50 1x)以下时，夜间检测电路输出高电平。此时，延迟电路也输出高电平，使晶体管VT3导通。前照灯继电器动作，点亮前照灯。,(3)接通后周围亮度变化时。在前照灯亮着时，由于路灯等原因周围环境突然变为明亮的情况下，夜间检测电路的输出变为低电平。但在延迟电路的作用下，在时间T期间，VT3仍保持导通状态，所以前照灯不熄灭。在周围的亮度比夜暮检测电路的熄灯照度L2更亮的情况下(如白天汽车从隧道里出来)，从夜暮检测电路输出低电平，从而解除延迟电路，尾灯和前照灯都立即熄灭。,(4)自动熄灯。点火开关断开，使发动机停止工作时，触发器S端断电是低电平。但是，触发器由B供电，VT2仍是导通状态，因为触发器R端上也是低电平，不能改变触发器的输出端Q的状态。在这种状态下打开驾驶室门时，触发器R端上就变成高电平，端输出就反转成为高电平，向电路供应电源的晶体管VT1截止，VT2及VT3也截止，所有灯都熄灭。上述情况，在夜间黑暗的车库等处下车前，因为有车灯照亮周围，所以给下车者提供了方便。,图5.19 前照灯自动控制电路,2)前照灯光束调整控制 当车辆的载荷发生变化时，前照灯光束的照射位置也随之发生变化(如图5.20所示)，因而不能适当地照亮前方路面。前照灯光束调整控制的作用是补偿车辆载荷的变化以保持良好的视距。前照灯光束调整控制靠调整前照灯近光的倾斜度来实现。,图5.20 载荷发生变化时汽车前照灯在路面上的照射范围(a)加速或后部有载时；(b)制动时,所有前照灯光束调整控制设备都装有特别的执行器。前照灯光束调整机构如图5.21所示。执行器由电动机和齿轮机构组成，在做光束轴线调整时，执行器驱动调整螺钉正反向旋转，使调整螺钉左右移动并带动前照灯以枢轴为中心摆动，实现前照灯光束的调整。自动控制系统依靠传感器监视着悬架装置的行程，产生与之成比例的信号传给校准执行器。人工校准则利用手动开关进行高度控制。,典型的前照灯光束自动控制系统包括以下部件(见图5.22)：车轴上的传感器能精确测出车辆的倾角；电控单元(ECU)能利用传感信号计算出车辆的姿态数据，与规定值进行比较，将偏差值作为控制信号传给前照灯伺服电机；伺服电机能将前照灯调整到正确角度。,1前灯；2执行器；3前悬架行程传感器；4灯开关；5电控单元；6后悬架行程传感器；7车速传感器；8负载质量图5.22 前照灯光束自动控制系统原理示意图,静态系统。除收到悬架装置传感器传来的信号外，静态系统还会收到ABS控制单元电子测速电路送来的速度信号。根据这些信号，控制器即可判定车辆是静止不动，或速度有变化，还是在恒速行驶。以静态原理为基础的自动系统，总会有非常大的响应惯性，因此只对长时间记录的倾角作修正。每当车辆开动时，系统就开始修正前照灯角度，以补偿载荷的任何变化；当车辆进入稳态工作时，第二轮修正就开始了。静态系统使用手动系统时采用手动的伺服电机补偿前照灯当时的纵向角度与规定值之间的偏差。,动态系统。动态自动系统有截然不同的两种工作模式，能在所有行驶条件下保证前照灯的合理定向(见图5.22)。其速度信号分析的辅助功能，使系统能区分静态校准无法识别的加速度和制动。车辆在静止或恒速状态下，动态系统的工作与静态系统一样，有极大的响应惯性；但控制器一旦记录到加速或制动信号，系统立即转换到动态模式。与静态校准不同的是，动态校准的信号处理速度快，伺服电机的调整速度高，光束照射距离能在几分之一秒内调整好，保证驾驶员一直具有高效监视交通情况所需的清晰视野。加速或制动之后，系统将自动回到响应延迟的工作模式。,(2)手动开关前照灯光束调整控制系统。利用手动开关进行前照灯光束调整控制的系统电路如图5.23所示。,图5.23 前照灯光束水平控制系统电路工作过程(a)开关打至“3”；(b)开关打至“0”,降低光束。光束控制开关打至“3”位置时(见图5.23(a)，电流从灯光束控制执行器(促动器)端子6降光继电器线圈执行器端子4光束控制开关端子6接地，前灯降光继电器闭合，于是电流从执行器端子6前灯降光继电器电动机前灯升光继电器执行器端子5接地，电动机工作，使前灯光束降低。电动机转过一定角度后，限位开关工作，执行器端子6与4之间断开，前灯降光继电器断开，前灯光束停留在“3”的水平位置上。,升高光束。光束控制开关打至“0”位置时(见图5.23(b)。电流从灯光束控制执行器(促动器)端子6升光继电器线圈执行器端子1光束控制开关端子1光束控制开关端子6接地，前灯升光继电器闭合，于是电流从执行器端子6前灯升光继电器电动机前灯降光继电器执行器端子5接地，电动机工作，使前灯光束升高。电动机转过一定角度后，限位开关工作，执行器端子6与1之间断开，前灯升光继电器断开，前灯光束停留在“0”的水平位置上。,3)前照灯延时控制前照灯延时控制电路可使前照灯在电路被切断后，仍继续照明一段时间后自动熄灭，为驾驶员离开黑暗的停车场所提供照明。图5.24为美国德克萨斯仪表公司研制的前照灯延时控制电路，其工作原理如下：当汽车停驶切断点火开关时，三极管VT1处于截止状态，此时电容器C1立即经R3、R4开始充电。当C1上的电压达到单结晶体管VT2的导通电压时，C1则通过其发射极、基极和电阻R7放电，于是在R7上产生一个电压脉冲，使三极管VT3瞬时导通，消除加在晶闸管VT上的正向电压，使晶闸管VT关断。随后，VT3很快恢复截止，晶闸管还来不及导通，前照灯继电器J失电而使其触点K打开(如图示位置)，将前照灯电路切断，实现自动延时关灯的功能。,图5.24 前照灯延时控制电路,6.前照灯的检验与调整前照灯的检验与调整是汽车的安全检验项目之一。前照灯的调整是为了使前照灯在规定的距离内将道路照得明亮而均匀，且不使迎面来车的驾驶员眩目，以保证行车安全。,目前，前照灯光束调整标准各国略有差异，因此，调整时应参照该车说明书和技术手册进行。前照灯的检验可以采用屏幕检验法或仪器检验法，前者操作不便，精确度低，因此汽车检测站多用仪器检验法，即发展趋势是采用仪器检验法，如无仪器则采用屏幕检验法。用屏幕检验调整前照灯的方法如下：将汽车停在平坦的路面上，按规定充足轮胎气压，并擦净前透镜。在离前照灯S mm处挂一幕布(或利用白墙壁)，在屏幕上画出两条水平线，一条离地H mm，另一条比它低D mm。再画一条汽车的垂直中心线，在它两侧距中心线A/2 mm处再画两条垂直线，与离地H mm处的线相交点即为前照灯中心点，与较低线相交点即为光点中心，A为两灯中心距，见图5.25(图中A、D、H、S应参照车型规定标准数据)。调整时，先遮住右侧的前照灯，调整左侧前照灯，使其射出的光束中心对准屏幕上的前照灯光点中心，然后以同样的方法调整右侧前照灯。,图5.25 屏幕式调整前照灯的方法,三、雾灯在雨雾天气时，能见度较低，为了提高行车安全，汽车装备有雾灯照明，其穿透性较强。前雾灯用于照亮车辆前方的路面，后雾灯用于向后方车辆或行人标示其行车位置。打开雾灯开关，电流经雾灯继电器至雾灯接地，雾灯点亮，见图5.26。,图5.26 雾灯系统(a)前雾灯电路；(b)后雾灯电路,第二节 信 号 系 统一、信号系统的功用与组成信号系统主要用于向他人或其他车辆发出警告和示意的信号，其主要信号设备如下。1.转向信号灯转向信号灯一般有四只或六只，装在汽车前后或侧面，功率一般为20 W，用于在汽车转弯时发出明暗交替的闪光信号，使前后车辆、行人、交警知其行驶方向。,2.危险报警灯危险报警灯与转向信号灯共用。当车辆出现故障停在路面上时，按下危险警报开关，全部转向灯同时闪亮，提醒后方车辆避让。3.位灯位灯也称小灯，装于汽车前后两侧边缘，用于标示汽车夜间行驶或停车时的宽度轮廓。前位灯又称示宽灯，一般为白色或黄色；后位灯又称尾灯，为红色。,4.示廓灯示廓灯主要用于空载车高3 m以上的客车和厢式货车，前后各两只，前面的为白色，后面的为红色，装于尽可能高的靠边缘的部位。5.挂车标志灯全挂车在挂车前部的左右，各安装一个红色的标志灯，其高度要求高出全挂车的前栏板300400 mm，距外侧车厢小于150 mm，以引起其他驾驶员的注意。我国国家标准规定：汽车的位灯、示廓灯、牌照灯、仪表灯及挂车标志灯应能同时启灭；当前照灯点亮时，这些灯必须点亮；当前照灯关闭和发动机熄火时仍能点亮。,6.制动灯制动灯装于汽车后面，用于当汽车制动或减速停车时，向车后发出灯光信号，以警示随后车辆及行人。制动灯多采用组合式灯具，一般与尾灯共用灯泡(双丝灯)，但制动灯功率较大，一般在20 W左右。7.倒车灯倒车灯装于汽车尾部，左右各一只，均为白色，用于照亮车后路面，并警告车后的车辆和行人，表示该车正在倒车。,8.驻车灯驻车灯装于车头和车尾两侧，用于夜间停车时标志车辆形位。当接通驻车灯开关时，仪表照明灯、牌照灯并不亮，耗电量比位灯小。汽车以上装置主要用于向外界传递信息，它们与照明系统一起组成了汽车灯系。现代汽车中还有阅读灯、踏步灯、后照灯、行李灯等装置。警车、消防车、救护车和出租车等特殊类型的车辆，在车顶部还装有警示灯(或标志灯)。9.喇叭喇叭为声响信号装置，按下喇叭按钮，发出声响，警告行人车辆，以确保行车安全。,二、转向灯与危险报警灯为指示车辆的行驶方向，汽车上都装有转向信号灯。转向灯系统一般由转向信号灯、转向指示灯、转向开关、闪光器等组成。当汽车要向左或右转向时，通过操纵转向开关，使车辆左边或右边的转向信号灯经闪光器得电而闪烁发光；转向后，回转转向盘，转向盘控制装置可自动使转向开关回位，转向灯熄灭。驾驶员还可以通过操纵危险警报开关使全部转向灯闪亮，发出警示。,转向信号灯一般应具有一定的频闪，我国国标规定为60120 次/min，日本转向闪光灯规定在8510 次/min。同时，还要求转向信号灯信号效果要好，而且亮暗时间比(通电率)在32为佳。在转向信号灯泡烧坏或线路出现故障后，当转向开关接通时，转向信号灯的闪光频率将发生明显变化(通常闪光频率加快或不闪)，以提醒驾驶员。转向信号灯的频闪由闪光器控制。闪光器主要有电热式、电容式和晶体管式三种类型。电热式闪光器结构简单，制造成本低，但闪光频率不够稳定，使用寿命短，目前已被淘汰。晶体管式闪光器具有性能稳定、可靠等优点，现已被广泛应用。晶体管式闪光器又分为有触点晶体管式和无触点全晶体管式两种。,1)有触点晶体管式闪光器图5.27为有触点晶体管式闪光器的电路图。当汽车向左转弯时，转向开关S接通左转向灯，电流便从蓄电池正极熔断器电阻R0触点K转向开关S左转向灯搭铁蓄电池负极构成回路，左转向信号灯和指示灯点亮。同时，R0上的电压降使三极管VT导通产生集电极电流。集电极电流经继电器的线圈K搭铁，继电器的线圈K产生电磁吸力使触点K打开。于是蓄电池向电容器C充电，使左转向灯的灯光变暗。随着充电时间的延长，充电电流减小，三极管VT的基极电位提高，偏流减小。当基极电位接近发射极电位时，三极管VT截止，集电极电流消失，触点K又闭合，转向灯又被点亮，同时，电容C经R2、触点K、R1放电。,图5.27 有触点晶体管式闪光器的电路,电容器C放完电后，三极管VT的基极上又恢复低电平，三极管VT重新导通，集电极电流又经继电器的线圈K产生电磁吸力使触点K打开。重复上述过程，使转向灯发出闪光。其闪光频率由电容器C的充放电时间常数来决定。,2)无触点全晶体管式闪光器图5.28是一种简单的无触点电子闪光器的电路图，其工作原理如下：接通转向灯开关，VT1因正向偏压而饱和导通，VT2、VT3则截止。由于VT1的发射极电流很小，故转向灯较暗。同时，电源通过R1对C充电，使得VT1的基极电位下降，当低于其导通所需正向偏置电压时VT1截止。VT1截止后，VT2通过R3得到正向偏置电压导通，VT3也随之饱和导通，转向灯变亮。此时，C经R1、R2放电，使VT1仍保持截止，转向信号灯继续发亮。随着C放电电流的减小，VT1基极电位又逐渐升高，当高于其正向导通电压时，VT1又导通，VT2、VT3又截止，转向信号灯又变暗。随着电容的充电放电，VT3不断地导通、截止，如此循环，使转向灯闪烁。,1闪光器；2转向信号灯；3转向灯开关图5.28 国产SG131型无触点闪光器的电路,三、制动信号灯制动信号灯是与汽车制动系同步工作的，它通常由制动信号灯开关控制。气压制动系统的制动信号通常由安装在制动系管路中或制动阀上的制动信号灯开关控制；液压制动系统的制动信号灯一般由与制动踏板直接连动的机械行程开关控制(见图5.29)，也有采用安装在制动回路上的液压式开关来控制的。,图5.29 制动踏板直接连动的机械行程开关,1.气压式制动信号灯开关图5.30为气压式制动信号灯开关的结构图。制动时，制动压缩空气推动橡皮膜片上拱，使触点闭合，接通制动灯电路。,1壳体；2膜片；3胶木盖；4、5接线柱；6触点；7弹簧图5.30 气压式制动信号灯开关,2.液压式制动信号灯开关图5.31为液压式制动信号灯开关的结构图。当踩下制动踏板时，制动系中的油液压力增大，膜片2向上拱曲，克服弹簧5的作用力使动触片4接通接线柱6和7，制动信号灯通电发亮。松开制动踏板时，油液压力降低，动触片在弹簧5的作用下复位，制动信号灯熄灭。,1管接头；2膜片；3壳体；4动触片；5弹簧；6、7接线柱及静触头；8绝缘体图5.31 液压式制动信号灯开关,四、倒车信号装置1倒车灯开关倒车信号装置由倒车灯开关控制。倒车信号开关的结构见图5.32。钢球8平时被顶起，而当变速杆拨至倒车挡时，钢球被松开，在弹簧4的作用下，触点5闭合，将倒车信号电路接通。,1、2导线；3壳体；4弹簧；5触点；6膜片；7底座；8钢球图5.32 倒车灯开关,2倒车信号电路倒车警报信号电路见图5.33。其工作原理如下：倒车时，倒车信号开关触点接通倒车信号灯电路，倒车信号灯亮。与此同时，倒车蜂鸣器利用电容的充电和放电，使线圈N1和N2的磁场时而相加、时而相减，使触点4时开时闭，从而控制电磁振动式蜂鸣器间歇发声，以警告行人和其他车辆的驾驶员注意。,1熔断丝；2倒车信号灯开关；3倒车信号灯；4继电器触点；5蜂鸣器；6电容器；7倒车信号间歇发声控制器图5.33 倒车警报信号电路,3倒车蜂鸣器图5.34是汽车上使用的电子倒车间歇发声控制器，主要是利用多谐振荡器控制电子开关VT3的导通与截止，为蜂呜器提供断续电流并产生间歇发声。这类无触点倒车蜂鸣器电子控制器的应用已日益广泛。,4倒车雷达系统倒车雷达系统在倒车时起到辅助报警功能，使安全性大大提高。当驾驶员挂入倒挡后，倒车雷达侦测器进入自我检测。当自我检测通过后，就开始检测汽车后部障碍物。例如，风神号轿车装备的倒车雷达系统，在汽车后部50 cm处检测到物体表面积为25 cm2以上的障碍物时，就会发出报警声，以提醒驾驶员注意。倒车雷达系统由倒车雷达侦测器、控制器、蜂鸣器等组成。倒车雷达侦测器安装在车辆后部保险杠上，见图5.35。它向汽车后部发射超声波，并接收反射回来的超声波。,图5.35 倒车雷达的位置,控制器接收从侦测器传来的信号，经计算判断障碍物离车尾的距离。如达到报警位置，就传送信号给蜂鸣器。倒车雷达系统利用声纳原理工作，见图5.36。发射的超声波频率达到40 kHz。当超声波遇到障碍物时，会有反射波产生，被传感器接收后，控制器就会利用发射波与反射波之间的延迟时间计算出障碍物与雷达发射器的距离，并据此采取相应的报警提示。倒车雷达系统能侦测到的区域见图5.37和图5.38。,图5.36 倒车雷达系统的工作原理,图5.37 左右有效侦测范围,图5.38 上下有效侦测范围,五、电喇叭电喇叭具有操作方便、结构简单、检修容易、声音悦耳等优点，被广泛应用。1.电喇叭的工作原理电喇叭由振动机构和电路断续机构两部分组成，依外形不同可分为筒形、螺旋形和盆形电喇叭。由于盆形电喇叭具有尺寸小、质量轻、指向性好等特点，因此为现代汽车普遍采用。盆形电喇叭的结构见图5.39。其工作原理如下：当按下喇叭按钮10时，进入喇叭的电流由蓄电池正极线圈2触点7喇叭按钮10搭铁蓄电池负极。线圈2通电后产生电磁吸力，吸动上铁芯3及衔铁6下移，使膜片4向下拱曲，衔铁6下移中将触点7顶开，线圈2电路被切断，其电磁力消失，上铁芯3、衔铁6在膜片4弹力的作用下复位，触点7又闭合。如此反复一通一断，使膜片及共鸣板连续振动辐射发声。,1下铁芯；2线圈；3上铁芯；4膜片；5共鸣板；6衔铁；7触点；8调整螺钉；9铁芯；10喇叭按钮；11锁紧螺母图5.39 盆形电喇叭,2.电子电喇叭有触点电磁振动式电喇叭由于触点易烧蚀、氧化，影响了电喇叭的工作可靠性，故障率高，因此，电子电喇叭应运而生，它是利用晶体管控制电路来激励膜片振动产生声响的。电子电喇叭主要由多谐振荡电路和功率放大电路组成，见图5.40。,1喇叭；2喇叭按钮图5.40 电子电喇叭电路图,电子电喇叭的工作原理如下：由VT1、VT2、VT3和C1、C2及R1R9组成多谐振荡电路。当按下喇叭按钮时，电路即通电，由于VT1和VT2的电路参数总有微小差异，两个三极管的导通程度不可能完全一致。假设在电路接通瞬间VT1先导通，VT1的集电极电位首先下降，于是，多谐振荡电路通过C1、C2正反馈电路形成正反馈过程，使VT1迅速饱和导通，而VT2则迅速截止，VT3也截止，电路进入暂时稳态。此时，C1充电使VT2的基极电位升高，当达到VT2的导通电压时，VT2开始导通，VT3也随之导通。多谐振荡电路又形成正反馈过程，使VT2迅速导通，而VT1则迅速截止，电路进入新的暂时稳态。这时，C2的充电又使VT1的基极电位升高，使VT1又导通，电路又产生一个正反馈过程，使VT1迅速饱和导通，而VT2、VT3则迅速截止。如此周而复始，形成振荡。此振荡电流信号经VT4、VT5的直流放大，控制喇叭线圈电流的通断，从而使喇叭发出声响。,该电路中，电容C3是喇叭的电源滤波，以防其他电路瞬变电压的干扰。VD2、R1为多谐振荡器的稳压电路，使振荡频率稳定。VD1用作温度补偿，VD3起电源反接保护作用。R6可用于调节喇叭的音量。,3.喇叭继电器在汽车上常装有两个不同音频的喇叭。当装用双喇叭时，由于其消耗的电流较大，用按钮直接控制时，按钮容易烧坏，故常采用喇叭继电器控制，其构造与接线方法见图5.41。当按下喇叭按钮5时，喇叭继电器线圈3通电产生电磁力，触点1闭合，大电流通过支架4、触点臂2、触点1流到喇叭。由于喇叭继电器线圈的电阻很大，因此通过按钮5的电流很小，故可起到保护按钮的作用。,4.电喇叭的维护和调整喇叭的安装固定方法对其发音影响较大。为了保证喇叭声音正常，喇叭不作刚性安装，在喇叭与固定架之间装有片状弹簧或橡胶垫。技术良好的喇叭，发音响亮清晰而无沙哑声。喇叭触点应保持清洁且接触良好。电喇叭的调整包括音调和音量的调整。喇叭音调和音量的调整见图5.42。,1)音调调整音调的高低取决于膜片的振动频率。减小喇叭上、下铁芯间的间隙，则音调提高；增大间隙，则音调降低。调整方法是：松开锁紧螺母，用螺丝刀转动下铁芯，顺时针方向旋转，上下铁芯之间的间隙减小，音调提高；逆时针方向旋转，铁芯之间的间隙增大，音调降低。调整后拧紧锁紧螺母即可。2)音量调整音量的强弱取决于通过喇叭线圈的电流大小，电流大则音量强。音量的调整方法是：先松开音量调整螺栓的锁紧螺母，用螺丝刀转动调整螺栓，顺时针方向旋转，使动静触点之间压力增大，音量提高；逆时针方向旋转，使动静触点之间压力减小，音量降低。,第三节 照明与信号系统的故障诊断一、照明系统电路分析与常见故障(一)照明系统电路1.照明系统电路的特点照明系统一般电路见图5.43。,图5.43 常见照明系统电路,照明系统电路的特点可归纳如下：(1)照明灯由灯光开关9控制，灯光开关在0挡关断，1挡为小灯亮(包括示宽灯、尾灯、仪表灯、牌照灯)，2挡为前照灯、小灯同时亮。(2)由于前照灯远光功率较大，为了减少照明开关的烧蚀，常用灯光继电器来控制。开关的2挡用于控制继电器线圈，见图5.44。(3)超车灯信号常用远光灯亮灭来表示，发出此信号时不通过灯光开关，属于短时接通式。(4)室内灯位于车内前部顶棚上，其功能是给驾驶员提供照明条件；此外，它还能受各车门开关控制，为驾驶员提供各个车门的开闭状态信号。(5)在有些车辆中，为了保证发动机顺利起动，当点火开关打至起动挡时，前照灯及空调系统等耗电量较大的用电设备将被断电。,1示宽灯；2尾灯；3牌照灯；4灯光开关；5仪表灯；6前照灯继电器；7变光开关；8远光灯及远光指示灯；9近光灯丝；10超车灯开关图5.44 带前照灯继电器的照明电路,2.典型汽车的照明系统1)CA1092型载货汽车的照明系统图5.45是CA1092型载货汽车的照明系统电路。,图5.45 CA1092型载货汽车照明系统电路,2)捷达轿车前照灯的工作电路捷达轿车前照灯的工作电路见图5.46。它主要由蓄电池电路、熔断器电路、灯光开关及变光/超车灯开关电路组成。,A蓄电池；D点火开关；E1灯光开关；E4变光/超车开关；FU1、FU2、FU11、FU12熔断器；L1左前照灯；L2右前照灯图5.46 捷达轿车前照灯工作电路,点火开关处在点火挡时，车灯开关E1处于2挡位置，变光开关E4处于0位置。这时前照灯电路中的工作电流由蓄电池()经点火开关X触点至灯光开关X触点，再经变光开关56与56b触点到熔断器FU1与FU2、前照灯近光灯再到蓄电池()。于是，两个前照灯的近光点亮。在上述前照灯近光工作的情况下，若想将近光转换成远光，只需把变光开关E4朝转向盘方向拉过压力点(E4处于1位置)，这时前照灯电路的工作电流由蓄电池()经灯光开关触点X与56到变光开关56与56a，又经熔断器FU11与FU12、前照灯远光灯丝及仪表中远光指示灯到蓄电池()。于是两个前照灯远光点亮，同时仪表中远光指示灯也点亮。,超车灯电路工作时，只需将变光开关E4朝转向盘方向拉至压力点(E4处于2位置)，这时超车灯电路工作电流由蓄电池()经变光/超车灯开关触点30与56a、熔断器FU11与FU12、前照灯远光灯丝及远光指示灯至蓄电池()。于是，两前照灯远光及仪表中远光指示灯同时点亮。当松开开关手柄时，前照灯远光及远光指示灯同时熄灭；再将该开关拉动，前照灯远光又被点亮。如此反复地操纵变光/超车灯开关，即可得到前照灯远光闪亮的超车信号。,(二)照明系统常见故障的诊断与分析1.前照灯远近光不全1)故障现象前照灯远近光不全的故障表现为车灯开关处于2挡位置，用变光开关变换远近光，只有远光或只有近光灯亮。2)故障原因(1)变光开关损坏；(2)远近光中的一个导线断路；(3)双灯丝灯泡中某灯丝烧断。,3)故障诊断与排除这种故障出在变光开关熔断器灯丝的线路中。可先检查熔断器是否熔断。如熔断，更换新熔断器，如灯仍不亮，可直接在变光开关上连接电源接线柱与不亮的远光或近光接线柱试验。如灯亮，则是变光开关损坏，更换变光开关；若不亮，则说明故障在变光开关以后的线路中。可用电源短接法，直接在灯插头上给远近光灯供电，若灯亮，表明导线断路或插头接触不良；若灯仍不亮，则说明灯泡已损坏。,2.左右前照灯的亮度不同1)故障现象左右前照灯的亮度不同的故障表现为：前照灯开关接通后，不论是远光还是近光，总有一侧灯较暗。2)故障原因(1)可能是灯光暗淡一侧的双丝灯泡搭铁不良所致；(2)灯光暗淡的一侧灯泡插头松动或锈蚀使接触电阻增大；(3)灯光暗淡的一侧灯泡反射镜积有灰尘或氧化；(4)左右两侧灯泡的功率不同。,3)故障诊断与排除首先检查左右两侧灯泡的功率是否相同，可采用互换左右灯泡的办法进行判断。在灯泡的功率相同的情况下，用一根导线，一端接车身，另一端和灯光暗淡的灯泡搭铁接柱相连，如恢复正常，即表明该灯搭铁不良。若灯泡单丝发光微弱，常为连接该灯泡灯丝的插头松动或锈蚀使接触电阻过大所致。可用电源短接法迅速判明故障部位。,灯泡搭铁不良时，灯光暗淡的灯泡两根灯丝在不论接通远光还是近光时，都同时发出微弱灯光。若发现灯泡亮度正常，就不是灯泡搭铁不良故障，一般是前照灯反射镜有灰尘或氧化，可通过消除灰尘(用压缩空气吹净)或更换反射镜来排除故障。,二、信号系统电路分析与常见