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汽车电路的照明系统

第三章、汽车电路的照明系统

学习目标

通过本章学习重点掌握汽车照明设备的结构、工作原理和电路分析要点。

了解照明系统的基本诊断操作步骤，掌握系统检查调整及故障诊断的初步知识。

概述

为了保证汽车夜间行驶的安全和提高行驶速度，汽车上装有多种照明设备。

汽车照明设备按其安装位置和用途不同，可分为外部照明装置和内部照明装置。

外部照明的车外照明主要包括前照灯、雾灯和牌照灯等几种，其中：

前照灯：

俗称大灯（车头灯），装在汽车前面的两侧，用来照亮车前的道路。

在夜间或光线昏暗路面上汽车行驶时的照明。

按数量有两灯制和四灯制之分，按安装方式有内装式和外装式之分。

雾灯：

在有雾、下雪、暴雨或尘埃弥漫等情况下，用来改善道路的照明情况。

每车一只或两只，安装位置比前照灯稍低，一般离地面约50cm左右，射出的光线倾斜度大，光色为黄色或橙色（黄色光波较长，透雾性能好）。

牌照灯：

安装在汽车牌照的上方或两恻，用来照亮汽车牌照。

停车灯：

夜间停车时，用来标志汽车的存在。

车内照明主要包括室内灯、行李箱灯、仪表照明灯、用电器及开关位置照明灯，在后面章节讨论。

常用照明与信号装置灯的一般规格见表3－1—1。

表3－1—1常用照明与信号装置灯的规格

名称

规格

名称

规格

前照灯

12V60／50W

牌照灯

12V4W

前雾灯

12V55W

内照灯

12V10W

后雾灯

12V21W

行李箱灯

灯管

倒车灯

12V21W

转向信号灯

12V21W

停车灯

12V21W

仪表照明灯

12V1．2W

制动灯

12V21W

各开关、空调板、点烟器照明灯

12V1．2W

第一节、前照灯的结构与要求

一．前照灯的照明要求

由于汽车前照灯的照明效果直接影响行车安全，故世界各国交通管理部门多以法律形式规定了汽车前照灯的照明标准，以确保夜间行车的安全。

1．要求前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能看清车前100m内路面上的障碍物。

随着汽车行驶速度的提高，现代汽车要求前照灯的照明距离应达到200m～250m。

2．前照灯应能防止眩目，以免夜间两车相会时，使对方驾驶员眩目，而造成交通事故。

二．前照灯的结构

前照灯的光学系统包括反射镜、配光镜和灯泡三部分。

1．反射镜

反射镜的作用就是将灯泡的光线聚合并导向前方，使前照灯照明距离达到150m或更远，聚光作用如图3－1－1所示。

灯丝位于焦点F上，灯丝的绝大部分光线向后射在立体角ω范围内，经反射镜反射后变成平行光束射向远方，使光度增强几白倍甚至上千倍，从而使车前150m～400m内的路面照得足够清楚。

从灯丝射出的位于立体角4π～ω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，可照亮车前5m～10m的路面和路缘。

反射镜的聚光作用半封闭式前照灯反射镜

图3－1－1

2．配光镜

配光镜又称散光玻璃，它是用透光玻璃压制而成，是很多块特殊的棱镜和透镜的组合，其几何形状比较复杂，外形一般为圆形和矩形，如图3－1—2所示。

配光镜的作用是将反射镜反射出的平行光束进行折射，使车前路面和路缘都有良好而均匀的照明。

3．灯泡

（1）．白炽灯泡：

其灯丝用钨丝制成（钨的熔点高、发光强）。

制造时为了增加灯泡的使用寿命，灯泡内充入情性气体（氮及其混合惰性气体）。

这样可减少钨丝蒸发，提高灯丝的温度，增强发光效率。

白炽灯泡的结构如图3－1—3（a）所示。

（2）．卤钨灯泡：

卤钨灯泡是在内充入情性气体中渗入某种卤族元素（如碘、氯、氟、溴等），利用卤钨再生循环反应的原理，即从灯丝上蒸发出来的气态钨与卤素反应生成了一种挥发性的卤化钨，它扩散到灯丝附近的高温区又受热分解，使钨重新回到灯丝上，被释放出来的卤素继续扩散参与下一次循环反应，如此周而复始地循环下去，从而防止了钨的蒸发和灯泡的发黑现象。

其结构如图3－1—3（b）所示。

卤钨灯泡尺寸小，泡壳用耐高温、机械强度较高的石英玻璃制成，在相同功率下，卤钨灯的亮度为白炽灯的1．5倍，寿命长2～3倍。

（3）．新型高亮度弧光灯：

这种灯的灯泡里没有传统的灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极。

管内充有氙及微量金属（或金属卤化物）．当在电极上有足够的引弧电压时（5000～12000V），气体开始电离而导电，气体原子处于激发状态，由于电子发生能级跃迁而开始发光。

0.1s后，电极间蒸发了少量水银蒸气，电源立即转入水银蒸气弧光放电，待温度上升后再转入卤化物弧光灯工作。

点燃达到灯泡正常工作温度后，维持电弧放电的功泽很低（约35W），故可节约40％的电能。

新型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，外形及原理示意图如图3－1—4所示。

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，完全满足汽车夜间高速行驶的需要。

图3－1—4高亮度弧光灯

三．前照灯的防眩目措施

为了避免前照灯的眩目，保证汽车夜间行车安全，以免夜间两车相会时，使对方驾驶员眩目，而造成交通事故。

一般在汽车上都采用双丝灯泡的前照灯。

即：

“远光”灯丝和“近光”灯丝。

远光灯丝功率较大，位于反射镜的焦点；近光灯丝功率较小，位于焦点上方（或前方）。

远光灯，能使前照灯光束射向远方，便于提高车速。

当两车相遇时，接用近光灯，使光束倾向路面，从而避免迎面来车驾驶员的眩目，并使车前50m内的路面也照得十分清晰。

国内外生产的双丝灯泡的前照灯，按近光的配光不同，分为对称形和非对称形两种不同的配光。

1．对称形配光（SAE方式）

远光灯丝位于反射镜的焦点上，而近光灯丝则位于焦点的上方并稍向右偏移（从灯泡向反射镜看去）。

其工作情况如图3－1—5所示。

图3－1—5对称形配光前照灯的工作情况

当接用远光灯丝时，灯丝发出的光线由反射镜反射后，沿光学轴线平行射向远方[图3－1—5（a）]。

当接用近光灯丝时，射到反射镜bab1上的光线由反射镜反射后倾向路面[图3－1－5（b）]，而射到反射镜bc和b1c1（由焦点平面bb1，到端面）上的光线反射后倾向上方，但倾向路面的光线占大部分，从而减小了对迎面来车驾驶员的眩目作用。

2．非对称形配光（ECE方式）

远光灯丝位于反射镜的焦点处，近光灯丝则位于焦点前方且稍高出光学轴线，其下方装有金属配光屏（即屏蔽罩），其工作情况如图3－1—6所示。

由近光灯丝射向反射镜上部的光线，反射后倾向路面，而配光屏挡住了灯丝射向反射镜下半部的光线，故没有向上反射能引起眩目的光线。

这种非对称形的配光性能，称为欧洲式配光，符合联合国欧洲经济委员会制订的ECE标准，所以又称ECE方式，是比较理想的配光，已被世界公认，我国已采用。

1近光灯丝；2远光灯丝；3配光屏

图3－1—6非对称形配光前照灯的工作情况

四．前照灯的分类

配光镜、反射镜和光源的组合体称为灯光组。

按照灯光组的结构不同，前照灯可分为半封闭式、封闭式和投射式几种。

1．半封闭式前照灯

半封闭式前照灯的灯光组。

其配光镜与反射镜用粘结剂等方法粘合，灯泡可以从反射镜后端装人，结构如图3－1—7所示。

半封闭式前照灯的优点是灯丝烧断只需更换灯泡，缺点是密封性不良。

1配光镜；2固定圈；3调整圈；4反射圈；1配光镜；2反射镜；3插头；4灯丝

5拉紧弹簧；灯壳；7灯泡；8防尘罩；图3－1—8封闭式前照灯

9调节螺栓；10调整螺母；11胶木插座；12接线片

图3－1—7半封闭式前照灯

2．封闭式前照灯

封闭式前照灯的灯光组，其反射镜和配光镜熔焊为一个整体，形成灯泡，灯丝焊在反射镜底座上，结构如图3－1—8所示。

反射镜的反射面经真空镀铝，灯内充以惰性气体与卤素。

这种结构的优点是密封性能好，反射镜不会受到大气的污染，反射效率高，使用寿命长。

但灯丝烧坏后，需更换整个灯光组，成本较高。

图3－1—9投射式前照灯的结构

3．投射式前照灯

投射式前照灯用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，具有两个焦点，穿过一个焦点为灯泡，第二个焦点在灯光中形成。

配光镜聚集光线投向远方，结构见图3－1—9所示。

其优点是焦点性能好。

五．前照灯的检测与调整

前照灯应保证车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能看清车前100m内路面上的障碍物。

如果前照灯光束调整不当对夜间行车安全有重大影响，按规定机动车年检时必须进行检验，国家标准对汽车前照灯的发光强度和束光照射位置作了具体规定，并将其列为汽车安全性能的必检项目。

要求用前照灯检验仪来检测前照灯，其主要技术指标要求为：

1．前照灯远光光束发光强度

两灯制的新注册汽车的前照灯，每只灯的发光强度应大于1500cd，四灯制的新注册汽车前照灯，每只灯的发光强度应大于1200cd，两灯制的在用汽车的前照灯，要求汽车的电源应处于充电状态（可通过电流表、电压表或放电指示灯来判断）。

2．前照灯光束照射位置

检测机动车前照灯的近光束照射位置时，车辆应空载，允许乘坐一名驾驶员。

前照灯以距屏幕10m处，若H为前照灯基准中心高度，光束明暗截止线转角或中点的高度应为0.60～0.80H，其水平位置向左、右均不得大于100mm。

四灯制的前照灯，其远光单光束灯在屏幕上的调整，要求光束中心离地面高度为0.85～0.9H。

水平位置要求左灯向左偏不得大于100mm，向右偏不得大于170mm，右灯向左或向右偏均不得大于170mm。

3．检查方法

前照灯的检验可以采用屏幕检验法（见图3－1—10所示）或仪器检验法。

发展趋势是采用仪器检验，屏幕检验法的一般步骤如下：

前照灯屏幕检验法前照灯的调整

图3－1—10

（1）．在距汽车前照灯正前方Lm（一般为10m）远的地方，利用幕布或地基作为屏幕。

在屏幕上画出前照灯的水平线A｀—A｀，其离地面距离Hmm表示。

再画一条水平线A—A，比水平线低hmm。

（2）．在屏幕上画3条垂线，一条为中垂线，使它与汽车中心线对正；另外两条垂线B－B、B｀－B｀位于中垂线两边，且与中垂线的距离均为两前照灯中心距W的一半，水平线与这两条垂线分别交于a、b两点，并画出明暗截止线。

（3）．检验时，两只前照灯应分别进行。

盖住一侧前照灯，检查另一前照灯的光束是否落在a点或b点，且明暗截止线与屏幕上的明暗截止线重合，如不是，可通过调整前照灯上的调整螺灯，使其符合要求。

不同的车型，L、H、W和h数值也不同。

4．捷达轿车前照灯灯光检查与调整

调整步骤如下：

（1）．调节汽车轮胎气压到正常值，并将灯光校验屏垂直停放在平坦的路面上，图3－1—11所示。

前照灯配光镜中心的外表面处距校验屏幕的距离为10m。

（2）．把前照灯高度配重拉钮提起，驾驶员座位坐一人或70kg配重物。

（3）．调整前照灯两个灯光调节旋钮，使灯光明暗截止线与校验屏幕上的阴影分离线重合，并使灯光明暗截止线的拐点与中心标记重合。

（4）．在灯光调整时，应每个灯单独进行，因此在调整一个前照灯灯光时，需将另一个前照灯遮盖住或者拔掉熔丝。

图3－1—11前照灯配光凋整

A—两个前照灯光轴中心距H—前照灯中心距地面高度

H—前照灯灯光明暗截止线距地面高度e—前照灯配光中心外表面距校验屏幕距离的1/100

三、雾灯电路

考虑到汽车在雨雾天气下能见度较低时行驶的安全性，汽车装备有雾灯照明，它具有穿透性较强的特点。

前雾灯用于照亮前方路面，功率高电流大，所以雾灯电路中通常用一个继电器控制如图3－2—14。

后雾灯用于向后方车辆标示行车位置。

一般雾灯电路仅在前照灯开关处于“驻车”或“前照灯”位置时才能正常工作。

另外一些越野车和赛车也有把雾灯电路和蓄电池直接相连，采用独立供电方式。

图3－2—14雾灯典型电路

三．捷达轿车照明电路常见故障的诊断分析

（一）．前照灯近光灯不亮

1．故障现象：

接通点火开关及变光开关，将变光开关拨到近光位置，近光灯不亮。

2．故障原因

（1）．灯光开关损坏。

（2）．近光灯灯丝熔断。

（3）．近光灯线路断路。

（4）．变光开关损坏。

3．故障诊断

（1）．接通点火开关及变光开关，拨到近光位置，检查前照灯外的近光线（左侧为黄/黑线，右侧为白线）是否有电。

如果有电，则为近光灯灯丝烧坏。

（2）．如果无电，检查继电器盘插头A1的插孔①（左侧为黄/黑线）和插头A2的插孔⑦（右侧为白线）是否有电。

如果有电，则为插头A1或插头A2至前照灯插头之间的线路断路。

（3）．如果无电，检查继电器盘上的熔丝S1和S2。

A．若熔丝没断，进行以下检查：

检查继电器盘插头J的插孔③（黄线）是否有电。

如果有电，则继电器盒内有断路；如果无电，则检查变光开关的黄线是否有电。

如果有电，则变光开关到插头J的线路断路；如果无电，则检查插头J的插孔②（白／黑线）是否有电。

如果有电，则变光开关损坏；如果无电，检查继电器盘插头R的插孔③（白／黑线）是否有电。

如果有电，则继电器内部断路；如果无电，检查灯光开关（白/黑线）是否有电。

如果有电，灯光开关插头R之间的线路断路；如果无电，则灯光开关损坏。

B．若熔丝断，则检查插头A1及插头A2至前照灯插头之间的线路是否有破皮短路处，

同时还要检查灯泡是否短路。

（二）．前照灯远光灯不亮

1．故障现象：

接通点火开关及灯光开关，将变光开关拨到远光位置，远光灯不亮。

2．故障原因

（1）．远光灯灯丝熔断。

（2）．变光开关损坏。

（3）．灯光开关损坏。

（4）．远光灯线路断路。

3．故障诊断

（1）．检查X—卸荷继电器及继电器盘上的熔丝S11、S12是否良好。

如果烧坏，应进行更换。

（2）．如果X—卸荷继电器及熔丝良好，检查前照灯处远光线（左侧为白／黑线、右侧为黄线）是否有电。

如果有电，则为远光灯灯丝烧坏。

（3）．如果无电，检查继电器盘插头J的插孔④和①之间线路是否断路。

如果断路，说明变光开关可能损坏。

（4）．检查继电器插头J的插孔②和③之间线路是否断路。

如果断路，则为变光开关。

（5）．如果没有断路，检查继电器盘插头R的插孔⑨是否有电。

如果有电，为灯光开关损坏。

（三）．两个前照灯的亮度不同

1．故障现象：

灯光开关接通后，不论是远光还是近光，有1个灯较亮，另1个灯较暗。

2．故障原因

（1）．灯光暗淡的那个灯搭铁不良。

（2）．灯光暗淡的那个灯插头松动或锈蚀。

（3）．灯光暗淡的那个灯反射镜有灰尘或氧化。

3．故障诊断

（1）．用一根电线，一端接车身，另一端与灯光暗淡那个灯搭铁接线柱相连。

如果灯光恢复正常，则表明该灯搭铁不良。

（2）．如果灯泡灯丝发光微弱，常为该灯的插头松动或锈蚀使接触电阻过大所致。

将灯泡直接与蓄电池相连，如果灯光变亮，则表明插头有故障。

（3）．灯泡搭铁不良时，不论接通远光还是近光，两个灯丝都同时发出微弱灯光。

如果灯泡亮度正常，就不是灯泡搭铁不良故障，一般多为前照灯反射镜有灰尘或氧化，可通过压缩空气除尘或更换反射镜来排除故障。

（四）．前、后雾灯都不亮

1．故障现象：

灯光开关处于2档，接通雾灯开关Ⅰ档，前雾灯不亮；接通雾灯开关Ⅱ档，前、后雾灯都不亮。

2．故障原因

（1）．继电器盘中熔丝S10熔断。

（2）．雾灯继电器损坏。

（3）．X—卸荷继电器损坏。

（4）．灯光开关有故障。

3．故障诊断

（1）．检查继电器盘上的熔丝S10。

如果熔丝熔断，可能在线路中有短路处。

在熔丝位置串接一个测试灯。

如果测试灯亮，说明存在短路，用逐段拆线的方法找出短路处；如果测试灯不亮，说明没有短路，更换新的熔丝。

（2）．如果熔丝S10未熔断，应从电源→X一卸荷继电器→雾灯继电器→灯光开关→雾灯的顺序进行检查。

首先检查继电器盘上10号位置继电器工作是否正常，然后再分别检查继电器盘插头R的插孔②、插头A2的插孔⑧、插头P的插孔①及④是否有电，如果前点有电而后点无电，那么在这两点之间存在断路，更换其中的电器元件。

本章小结

1．前照灯的结构包括反射镜、配光镜和灯泡三部分组成。

2．为避免前照灯的眩目，前照灯采用双丝灯泡结构。

即：

“远光”灯丝和“近光”灯丝。

为保证前照灯有明亮而均匀的光线，前照灯应进行校验和调整。

3．前照灯电路通常由前照灯开关、变光开关、近光灯和远光灯、远光指示灯、电路配线和接头组成。

4．由于前照灯的功率较大，为了减少照明开关的烧蚀，常用继电器来控制灯光主电路，开关只用于控制继电器线圈。

5．丰田海狮照明系统电路是通过继电器控制的，捷达轿车的前照灯电路则没有继电器。

6．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。

7．在有些车辆中，为了保证发动机顺利起动，当点火开关转至起动档时，利用继电器控制，切断前照灯及空调系统等耗电量较大的用电设备。

捷达轿车的X—卸荷继电器就是这种控制继电器。

8．雾灯具有穿透性较强的特点。

功率高电流大，所以雾灯电路通常用继电器控制主电路，一般雾灯电路是在前照灯开关打开时才能接通路。

9．捷达轿车的行车灯（小灯）电路与点火开关无关，只要将车灯开关E1拨至第Ⅰ档或第Ⅱ档，左停车灯M1、左尾灯M4、右停车灯M3、右尾灯M2四个小车灯都亮。