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项目5 汽车照明与信号系统
项目5 汽车照明与信号系统
项目目标：
1．了解照明与信号系统的作用，知道其各自的使用方法；
2．熟悉照明与信号系统的结构及组成及工作原理；
3．能够分析照明与信号系统电器电路；
4．能够诊断典型车型的照明与信号系统的常见故障；
5．能够通过分析电路图对典型车型的照明与信号系统进行检修。
项目5 汽车照明与信号系统
任务1 照明系统的检修
相关知识
汽车照明系统是汽车夜间行驶必不可少的照明设备，为了提高汽车的行驶速度确保夜间行车的安全，汽车上装有多种照明设备，用于夜间行车照明、车厢照明及检修照明。
一、汽车照明系统组成
汽车照明系统根据安装位置和用途不同，一般可分为车外照明装置和车内照明装置。
（一）车外照明装置
1．前照灯
俗称“大灯”，其任务是汽车夜间运行时照明道路。前照灯有两灯制和四灯制之分，四灯制前照灯并排安装时，装于外侧的两只应为近、远光双光束灯；装于内侧的两只应为远光单光束灯。灯泡功率为40～60 W。
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2．牌照灯
安装在汽车尾部的牌照上方，灯光为白色，其作用是夜间照亮汽车牌照，功率为5～15 W。
3．雾灯
其作用是雨、雾天气用来照明，灯光为黄色，因为黄色有良好的透雾性，功率为35～55 W，后雾灯的功率一般为21 W。
4．倒车灯
安装在汽车后面，用于照清车后15m以内的道路并警告车后的车辆和行人，表示该车正在倒车。倒车灯光色为白色，功率一般为21 W，由变速器控制，在变速器处于倒挡位置时点亮。
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（二）车内照明装置
1．仪表灯
仪表灯装在汽车仪表板上，用于仪表照明，以便于驾驶员获取行车信息和进行正确操作，其数量根据仪表设计布置而定，并且许多汽车仪表灯的亮度可以依照驾驶员的需要进行调整。
2．顶灯
安装在驾驶室的顶部，用于驾驶室内部照明，灯光为白色，功率为5 ～ 15 W。
3．阅读灯
装于乘客席前部或顶部，聚光时乘员看书不会给驾驶员产生炫目现象，照明范围小。
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4．行李箱灯
安装于行李箱内，当开启行李箱盖时自动发亮。
5．门灯
安装于外张式车门内侧底部，光色一般为红色。夜间开启车门时，门灯发亮，以告示后方行人、车辆注意避让，同时为车内人员下车提供照明。
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二、汽车前照灯结构与控制
（一）汽车前照灯的结构
前照灯的光学系统包括光源（灯泡）、反射镜和配光镜三部分。如图5-1所示。
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1．灯泡
前照灯用的灯泡有单灯丝和双灯丝之分。为了拆装方便及保证灯丝在反射镜中的正确位置，灯泡的插头通常制成插片式，如图5-2所示。安装时，3个插片插入灯座上距离不等的3个插孔中。
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灯泡按照其内的灯丝及气体成分可分为以下三种。
（1）普通充气灯泡
如图5-3（a）所示，其灯丝是用钨丝制成的。为了减少钨丝受热后的蒸发，延长灯泡寿命，制造时将玻璃泡内空气抽出，再充以质量分数约86%的氩和约14%的氮的混合气体。虽然普通充气灯泡充满了惰性气体，但仍然不能阻止灯丝钨的蒸发，蒸发使灯丝耗损，并且蒸发出来的钨，沉积在灯泡上使其发黑。
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（2）卤钨灯泡
卤钨灯泡是目前国内外广泛使用的一种新型光源，如图5-3（b）所示，它是利用卤钨再生循环反应的原理制成的。其再生过程是：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去，被释放出来的卤素（指卤族元素如碘、溴、氯、氟等元素），继续参与下一次循环反应，从而减少了钨的蒸发和灯泡变黑。卤钩灯泡的尺寸小，泡壳的机械强度高，耐高温性强，所以充人惰性气体的压力较高，因而工作温度高，钨的蒸发也受到工作气压的抑制。
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在相同功率下，卤钨灯的亮度为白炽灯的1.5倍，寿命比白炽灯长2~3倍。现在使用的卤素一般为碘元素或溴元素，分别称为碘钨灯泡或溴钨灯泡。
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（3）氙气灯泡
氙气灯，是一种含有氙气的新型前照灯，又称高强度放电灯或气体放电灯，英文简称HID（High Intensity Discharge Lamp）。氙气灯由小型石英灯泡、变压器和电子单元组成，其结构如图5-4所示。这种灯的灯泡里没有灯丝，取而代之的是装在石英管内的两个电极，管内充有氙气及微量金属（或金属卤化物）。在电极上加上5000～12000V电压后，气体开始电离而导电。由气体原子激发到电极间少量水银蒸汽弧光放电，最后转入卤化物弧光灯工作，采用多种气体是为了加快起动。
一个35W的氙灯光源可产生55W卤素灯2倍的光通量，使用寿命与汽车全寿命差不多。因此，安装氙灯不但可以减少电能消耗，还相应提高了车辆的性能
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2．反射镜
反射镜的作用是将灯泡的光线聚合并导向远方。反射镜一般用0.6～0.8mm的薄钢板、玻璃、塑料压制并经抛光加工而成。如图5-5所示，反射镜的表面形状呈旋转抛物面，其内表面镀银、铬或镀铝，然后抛光。由于镀铝的反射系数可以达到94％以上，机械强度也较好，所以现在一般采用真空镀铝。
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由于前照灯灯泡灯丝发出的光度有限。如无反射镜，只能照清楚汽车灯前6m左右的路面。而有了反射镜之后，灯丝位于焦点F上（如图5-6所示），灯丝的绝大部分光线向后射在立体角范围内，经反射镜反射后将平行于主光轴的光束射向远方，使光度增强几百倍，甚至达6000倍，从而照亮车前150m甚至400m内的路面。经反射镜反射后，尚有少量的散射光线，其中朝上的完全无用，散射向侧方和下方的光线有助于照明5～10m的路面和路缘。
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3．配光镜
配光镜又叫散光玻璃，是许多块特殊的透镜和棱镜的组合体。配光镜的外表面平滑，内侧精心设计成由很多块特殊的凸透镜和棱镜组成的组合体，其几何形状比较复杂，外形一般为圆形和矩形，如图5-7所示。
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配光镜的作用是将反射镜反射出的光束进行折射和散射，以扩大光线照射的范围，并把反射镜聚集的光束在水平方向扩散，在竖直方向使光束向下折射，使前照灯在100m内的路面和路缘均有较好的照明效果，如图5-8所示。
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（二）前照灯的类型
按前照灯光学组件的结构不同， 可将其分为可拆式、封闭式和半封闭式前照灯几种。
1．可拆式前照灯
可拆式前照灯， 反射镜和配光镜分别安装而构成组件， 该灯气密性差， 反射镜易受湿气和尘埃污染而降低反射能力， 严重降低照明效果， 目前已很少采用。
2．半封闭式前照灯
半封闭式前照灯的结构如图5-9所示， 其配光镜靠卷曲反射镜边缘上的牙齿而紧固在反射镜上， 二者之间垫有橡皮密封圈， 灯泡只能从反射镜后端装入。当需要更换损坏的配光镜时， 应撬开反射镜外缘的牙齿， 安装上新的配光镜后， 再将牙齿复原。
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3．封闭式前照灯
封闭式前照灯（又叫真空灯），其反射镜和配光镜用玻璃制成一体， 形成灯泡， 里面充以惰性气体。灯丝焊在反射镜底座上， 反射镜的反射面经真空镀铝， 其结构如图5-1所示。
由于封闭式前照灯完全避免了反射镜被污染以及遭受大气的影响， 其反射效率高， 照明效果好， 使用寿命长， 得到了较快普及。但当灯丝烧断后， 需要更换整个总成， 成本高。
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4．投射式前照灯
投射式前照灯的反射镜呈椭圆形状， 有两个焦点， 第一焦点处放置灯泡， 第二焦点是由光线形成的。凸形配光镜聚成第二焦点， 再通过配光镜将聚集的光投射到前方。投射式前照灯所采用的灯泡为卤钨灯泡。在第二焦点附近设有遮光镜， 可遮挡上半部分光， 形成明暗分明的配光， 如图5-10所示。由于具有这种配光特性， 因此也可用于雾灯。
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（三）前照灯的防眩目措施
眩目是指人的眼睛突然被强光照射时，由于视神经受刺激而失去对眼睛的控制，本能地闭上眼睛或只能看见亮光而看不见暗处物体的生理现象。夜间行驶的汽车相交会时，由于前照灯的亮度较强，会引起对方驾驶员眩目，很容易引发交通事故。
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1．具有配光屏的双丝灯泡
在现代汽车上普遍采用具有配光屏的双丝灯泡，其中一根灯丝为远光灯丝，光度较强，灯丝放在反射镜的焦点上；另一根灯丝为近光灯丝，光度较弱，位于焦点的上方或前方，并在其下方设有配光屏（又称为遮光罩或光束偏转器） ，如图5-11所示。当夜间行驶无迎面来车时，可通过控制电路接通远光灯丝，使前照灯光束射向远方，便于提高车速。当两车相遇时，接通近光灯丝，前照灯光束倾向路面，照亮车前路面。由于配光屏遮挡灯丝射向反光镜下半部的光线，极大地减少了引起对面驾驶员眩目的光线；而射向反射镜上部的光线反射后倾向路面，满足了汽车近距离范围内的照明需要。
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2．采用非对称配光屏双丝灯光
非对称式配光的配光屏安装时偏转一定角度，左侧边缘倾斜15°，与新型配光镜配合使用，形成图5-12所示的不对称近光光形。光形中有明显的明暗截止线，上方区是一个明显的暗区，相距50m对面驾驶员眼睛处于暗区，避免迎面驾驶员的眩目。
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3．采用Z型非对称式配光方式
Z形非对称式配光光形，如图5-13所示，其明暗截止线呈Z形，它不仅能避免对面来车驾驶员的眩目，还可防止对面行人和非机动车使用者眩目。
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（四）前照灯电路主要元件
前照灯控制电路主要由灯光开关、变光开关、前照灯继电器及前照灯组成。
1．车灯开关
车灯开关又称灯光开关，其作用是控制除特种信号灯以外的全车照明灯的接通切断以及变换，常用的有推拉式和旋钮式两种，图5-14所示为新迈腾车灯开关，其符号功能如表5-1。
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2．变光开关
前照灯变光开关的作用是根据行驶与会车的需要，及时变换远光与近光。变光开关是组合开关的一部分，目前较为先进的是自动变光开关，由电路控制，根据外部光线环境，自动变换远近光。
3．灯光继电器
前照灯的工作电流较大，特别是四灯制前照灯。若用车灯开关直接控制前照灯，车灯开关易烧坏，因此在电路中设有灯光继电器。
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（五）前照灯控制电路
1．前照灯基本电路
前照灯基本电路如图5-15所示，接通车灯开关，灯光继电器电磁线圈电路接通，触点闭合，接通前照灯远光灯电路，其电路是：蓄电池正极→熔断器→灯光继电器触点→变光继电器常闭触点→熔断器→远光灯→搭铁→蓄电池负极，远光灯及指示灯点亮。
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接通变光开关，变光继电器电磁线圈电路接通，变光继电器常闭触点断开，常开触点闭合，远光灯熄灭，同时接通近光灯电路，其电路是：蓄电池正极→熔断器→灯光继电器→变光继电器常开触点→熔断器→近光灯→搭铁→蓄电池负极，近光灯点亮。
如果需要超车，可接通超车灯开关接通远光灯电路，其电路是：蓄电池正极→熔断器→超车灯开关→远光灯→搭铁→蓄电池负极，超车灯点亮。
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2．前照灯自动点亮电路
在汽车行驶中（并非夜间行驶），当车前方自然光的强度降底到某一程度（如进入隧洞等），发光器便自动将前照灯电路接通，开灯行驶确保安全。
3．前照灯自动变光电路
夜间行驶时，为了防止迎面来车眩目，驾驶员必须频繁使用变 光开关，分散其注意力。前照灯自动变光装置，可根据迎面来车的灯光调节前照灯的近光和远光。
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4．前照灯延时控制电路
该电路具有前照灯在电路被切断情况下，仍继续照明一段时间后自动熄灭，为驾驶员下车离开提供一段照明时间的功能。
三、汽车雾灯控制
雾灯安装在车辆头部和尾部，分为前雾灯和后雾灯。前雾灯为橙黄色，光波长，透雾性好。在雾天、雨天、尘埃弥漫的能见度低的天气情况下使用，能够明显改善道路照明情况。后雾灯为红色，提醒尾随车辆保持车距。
雾灯受灯光总开关控制，一般设置在示宽灯同一挡位。只有在示宽灯电路接通的情况下，再闭合雾灯开关，雾灯才能够点亮。
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（一）普通雾灯电路
如图5-19所示，当示宽灯开关闭合后，雾灯继电器闭合，当点火开关打到“ON”挡时，雾灯点亮。要使雾灯点亮，点火开关、示宽灯开关、雾灯开关都关闭。
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四、汽车照明系统电路
汽车照明系统电路以桑塔纳轿车照明系统电路为例进行分析，其原理图如图5-21所示。
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图5-21 桑塔纳轿车照明系统电路
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E1-灯光总开关；E19-停车灯开关；E4-大灯变光开关；J59-中间继电器；D-点火开关； K1-远光指示灯；K17-雾灯指示灯；X-左右牌照灯；J5-雾灯继电器；M1-左小灯；M2-右尾灯； M3-右小灯；M4-左尾灯；L1-左前照灯近光（远光）；L2-右前照灯近光（远光）；L10-仪表照明灯； L8-时钟照明灯；E20-调压电位器；E23-雾灯开关；L20-后雾灯；L40-雾灯开关照明灯； L22-右前雾灯；L23-左前雾灯；L41-烟灰缸照明灯；L28-点烟器照明灯； L39-除霜器开关照明灯；W3-行李舱灯；F5-行李舱灯开关；W-顶灯；F2、F3、F10、F11-门开关； S6-前雾灯熔断器；S9、S10-前照灯远光熔断器；S20-牌照灯熔断器； S21、S22-前照灯近光熔断器；S7、S8-小灯、尾灯熔断器；S3-点烟器、内部照明灯熔断器
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1．前照灯
灯光总开关E1处于Ⅲ挡位时，当变光开关位于近光挡时，近光灯电路和远光灯电路如下。
近光灯电路为：蓄电池（+）→点火开关D第二掷→灯光开关E1的56接线柱→变光开关E4的56接线柱→56b接线柱→熔断器S21、S22→近光灯→搭铁→蓄电池（-）。
远光灯电路为：蓄电池（+）→点火开关D第二掷→灯光开关E1的56接线柱→变光开关E4的56接线柱→56a接线柱→熔断器S9、S10→远光灯→搭铁→蓄电池（-），同时接通远光指灯。
2．小灯
灯光总开关E1处于Ⅱ挡位时，电路为：蓄电池（+）→点火开关D第二掷→灯光开关E1的56接线柱→58L接线柱→58R接线柱→熔断器S7、S8→前小灯→搭铁→蓄电池（-）。
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3．雾灯
灯光总开关E1处于Ⅱ挡位或Ⅲ挡位时，电路为：30电源线→灯光开关E1的58接线柱→接通雾灯继电器线圈J5，雾灯继电器触点闭合；X路电源接通雾灯开关E23的83接线柱。当雾灯开关位于Ⅱ挡位时，经雾灯开关83a接线柱→熔断器S6接通两前雾灯。当雾灯开关位于Ⅲ挡位时，经雾灯开关83a接线柱和83b接线柱，接通两前雾灯，同时经熔断器S27→后雾灯。
4．仪表灯
灯光总开关处于Ⅱ挡位或Ⅲ挡位时，电路为：30电源线→灯光开关E1的58接线柱→调压电位器E20→仪表照明灯、时钟照明灯或雾灯开关照明灯等。调节调压电位器可改变照明灯的亮度。
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5．顶灯
当顶灯开关位于Ⅰ挡位时，顶灯经熔断器S3与电源接通，顶灯被点亮；顶灯开关位于Ⅱ挡位时，顶灯熄灭；顶灯开关位于Ⅲ挡位时，顶灯兼有门控灯的作用，即顶灯的明灭受控于4个车门的接触开关F2、F3、F10、F11，任何一个车门打开时，其开关将电路接通，顶灯被点亮。所有车门均关闭后，电路被切断，顶灯熄灭。

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