Устройство системы освещения автомобиля
Система освещения автомобиля
Любой автомобиль невозможно было бы использовать в ночное время суток, а также в условиях ограниченной видимости из-за погодных осадков, без использования осветительных приборов. Их наличие дает возможность освещать дорожное полотно, сигнализировать о выполнении маневрирования и остановке автомобиля.
В современном авто используется большое количество осветительных приборов и всех их объединяет система освещения автомобиля. Эта система выполняет несколько важнейших функций – освещение дороги и обочины, передача участникам на дороге информации об автомобиле (его габаритные размеры, направление движения, маневрирование). Также эта система обеспечивает освещение салона, грузового и подкапотного пространств. Поэтому она подразделяется на два вида – внешнее освещение автомобиля, и внутреннее.
Внешние осветительные приборы
К внешним осветительным приборам относятся – передние фары, противотуманные фары, поворотники, задние блок-фары, осветители номерного знака.
Передние фары обеспечивают освещение дороги впереди автомобиля и предоставление информации встречному и впереди идущему транспорту информации о габаритах авто. На каждом автомобиле таких фар две, и расположены они симметрично справа и слева. На большинстве автомобилей передняя фара имеет единый корпус, при этом в нем заключено сразу несколько осветительных элементов – ближний и дальний свет, габаритные огни, дневные ходовые огни. На современных моделях в корпус часто помещаются также и поворотники, хотя не всегда.
Для освещения дороги при условии, что впереди движется встречный транспорт, применяется ближний свет. Этот свет является асимметричным, что обеспечивает более лучшее освещение правой стороны трассы и обочины и неинтенсивным, чтобы не слепить водителей впереди идущего транспорта.
Дальний же свет фар тоже применяется для освещения дорожного полотна, но, лишь когда впереди нет движущегося транспорта. Этот свет является более интенсивным и мощным, позволяя осветить дорогу на большее расстояние впереди автомобиля.
Габаритные огни и поворотники
Габаритные огни предоставляют информацию водителям других транспортных средств о размерах автомобиля. Часто эти огни используются во время остановок для обозначения авто и его положения, когда головной свет тушится. Габаритные огни помимо передних фар еще располагаются и в задних блок-фарах.
Поворотники предоставляют другим водителям на дороге информацию о совершении маневрирования (поворот, смена полосы передвижения, съезд на обочину для остановки). На многих автомобилях эти осветительные приборы входят в конструкцию передних фар и задних блок-фар, но есть и модели, где поворотники располагаются отдельно и устанавливаются на бамперы. Помимо этого часто имеются еще и дублирующие поворотники на боковых частях автомобиля, а также интегрированные в зеркала заднего вида. Особенностью этих осветительных приборов является то, что все они светят желтым цветом и синхронно, причем не постоянно, а в режиме мигания. То есть, при совершении маневра вправо, водитель переводит рычаг включения поворотов вверх, при этом сразу одновременно и с одной интенсивностью мигания включаются передний, боковой, расположенный на зеркале и задний поворотники с правой стороны.
Также поворотники выполняют роль аварийной сигнализации. При ее включении начинают мигать все лампы поворотов с обеих сторон автомобиля.
ДХО и ПТФ
Дневные ходовые огни (ДХО) нужны для улучшения видимости автомобиля другим участникам во время движения днем. Отличаются от габаритных огней более ярким и интенсивным светом. Появились эти огни в системе освещения сравнительно недавно, поэтому далеко не все авто ими оборудованы. Если машина ими не оснащена, то роль этих огней может выполнять ближний свет или же ПТФ.
Противотуманные фары (ПТФ) нужны для обеспечения лучшего освещения дороги при передвижении в условиях плохой видимости и атмосферных осадков. Они обеспечивают широкий световой луч, у которого усечена верхняя часть. За счет этого свет не отражается от атмосферных осадков, и не слепит водителя, обеспечивая только освещение дороги. Спереди авто противотуманные фары используются парно, сзади же может быть установлен как один, так и два таких фонаря, допускается и полное их отсутствие. Эти фонари являются необязательным осветительным элементом, поэтому используются они далеко не на всех автомобилях. Они располагаются на автомобиле обычно ниже других осветительных приборов и монтируются зачастую в бамперы.
Задние осветительные приборы
Задние блок-фары устанавливаются на автомобиль парно. Как и спереди этот блок совмещает в себе сразу несколько осветительных приборов. Самая простая задняя фара включает в себя габаритные огни и стоп-сигнал. Также в ней дополнительно могут располагаться поворотники и фонарь заднего хода. Если на автомобиле имеются задние противотуманные фары (одна или две), то они могут быть включены в блок-фару или устанавливаться отдельно на бампер. Также к задним осветительным приборам относится фонарь освещения номерного знака.
Стоп-сигнал предназначен для передачи информации другим участникам о том, что автомобиль замедляется или останавливается. Часто помимо блок-фар на авто имеется еще и дублирующий стоп-сигнал, установленный либо на заднем стекле, либо в спойлере.
Фонари заднего хода предоставляют информацию о том, что авто будет двигаться назад, при этом они еще выполняют освещение пространства сзади автомобиля.
Внутренние осветительные приборы
Внутренняя система освещения автомобиля тоже включает в себя значительное количество приборов – салонный плафон, фонари освещения багажника и подкапотного пространства, фонари приборной доски, габаритные огни в дверях автомобиля.
Салонный плафон и фонари багажника и капота обеспечивают освещение этих частей авто в темное время суток. Также часто имеется фонарь и в перчаточном ящике. Все они просто обеспечивают дополнительную комфортабельность при эксплуатации автомобиля в ночное время.
Фонари приборной доски обеспечивают легкое считывание информации с нее во время движения ночью. Габаритные огни в дверях показывают другим участникам движения, что у автомобиля открыта дверь, что влияет на его габариты. В некоторых моделях в нижней части двери расположены подножные фонари. Их задача осветить землю в ночное время при вставании из автомобиля.
Управление системой освещения
Естественно, все осветительные приборы работают не сами по себе, ими управляет водитель, или же они включаются при выполнении определенных действий.
Для включения фар обычно применяется подрулевой переключатель или клавиша, установленная на передней панели. Первое положение – это все осветительные приборы выключены, второе – загораются габаритные огни спереди и сзади, дневные ходовые огни, освещение номерного знака и приборной панели. Третье положение – включается свет фар, при этом остальные фонари продолжают работать.
Переключение между ближним и дальним светом фар выполняется подрулевым переключателем, расположенным с левой стороны. При включении дальнего света фар на приборной панели загорается сигнальная лампа.
Поворотники тоже включаются переключателем, расположенным слева на рулевой колонке за рулем. Часто для включения поворотов и переключения света фар используется один комбинированный переключатель. Для включения аварийной сигнализации применяется отдельная клавиша, установленная на передней панели. Управление противотуманными фонарями обычно выполняется клавишей, расположенной на передней панели.
Стоп-сигнал загорается при нажатии на педаль тормоза. Для того чтобы эти осветительные приборы сработали, используется датчик включения, установленный под педалью. При нажатии она надавливает на датчик и сигнал загорается. Такой же датчик используется и на фонарях заднего хода, но установлен он возле рычага КПП. При включении задней скорости, рычаг воздействует на датчик и огни загораются.
Салонный плафон включается своим переключателем, который обычно расположен рядом с ним. Лампы освещения багажника и подкапотного пространства работают либо от датчиков (при открытии крышки багажника или капота подвижная часть датчика высвобождается, и замыкает контакты, в результате чего лампы загораются), либо от клавиш, установленных рядом с фонарями.
Для включения габаритных огней дверей и подножной подсветки тоже применяются датчики, которые при открытии двери замыкают контакты, и огни загораются.
Система освещения за все время существования претерпела немало изменений и продолжает совершенствоваться. Это повышает безопасность эксплуатации автомобиля и комфорт в темное время суток.
Основные элементы и принцип работы системы освещения автомобиля
Безопасно эксплуатировать автомобиль вечером и ночью, а также при плохой видимости позволяет комплекс осветительных приборов, установленных на каждом транспортном средстве. Система освещения и световой сигнализации позволяет освещать дорогу перед собой, предупреждать других водителей о выполнении маневров, информировать о габаритах транспортного средства. Чтобы обеспечить максимальную безопасность на дороге, все элементы системы освещения должны быть исправны.
Что такое система освещения и световой сигнализации автомобиля
Современный автомобиль включает в себя целый комплекс осветительных приборов, которые в совокупности составляют систему освещения. В число ее главных задач входит:
Основные элементы системы
Все элементы системы освещения можно разделить на две основных категории:
Внешние элементы
Внешние элементы автомобильной оптики обеспечивают освещение дороги и информирование других водителей. К числу таких приборов относятся:
Передние фары
Передние фары современных автомобилей состоят из целого комплекса элементов:
Чаще всего они расположены в едином корпусе. Также в передние фары многих автомобилей устанавливают поворотники.
Любая машина комплектуется двумя передними фарами, которые располагаются симметрично на правой и левой частях кузова.
Главная задача передних фар – освещать дорогу перед автомобилем, а также сообщать водителям встречных транспортных средств о приближении автомобиля и его габаритах.
В вечернее и ночное время для освещения дороги используется ближний свет. Благодаря ассиметричности световых пучков, он дополнительно обеспечивает освещение обочины дороги. При условии правильной регулировки фар такой свет не доставляет дискомфорта водителям встречных автомобилей.
Дальний свет отличается большей интенсивностью. Его использование помогает выхватывать из темноты большую зону дорожного полотна. Однако использовать дальний свет допустимо только при отсутствии встречного потока. В противном случае фары будут ослеплять других водителей.
Габаритные огни
Для того чтобы другие водители могли оценить габариты машины, в системе освещения предусмотрены габаритные огни. Они используются и в момент остановки или стоянки машины. Располагаются габариты как в передних, так и в задних фарах.
Поворотники
Поворотники – основной инструмент предупреждения о выполнении маневра. Они используются при повороте и развороте, перестроении или обгоне, съезде на обочину и при последующем начале движения.
Устанавливаться данные элементы могут как в передние и задние фары, так и отдельно от них. Часто на боковых элементах кузова и зеркалах заднего вида размещаются дублирующие приборы. Все они имеют насыщенный желто-оранжевый цвет и работают синхронно в режиме мигания. Автомобили, предназначенные для американского рынка, имеют красный цвет поворотников.
Поворотники также выполняют роль аварийной сигнализации. При нажатии соответствующей кнопки в салоне автомобиля, свою работу одновременно начинают все имеющиеся лампы поворота с обеих сторон кузова.
Дневные ходовые огни (ДХО)
Дневные ходовые огни появились в системе освещения автомобиля сравнительно недавно, поэтому они есть не в каждом транспортном средстве. От габаритов ДХО отличаются более интенсивным светом.
Согласно Правилам дорожного движения, водители обязаны включать дневные ходовые огни во время движения в городе в светлое время суток. Если ДХО на автомобиле отсутствуют, днем допускается использовать ближний свет.
Противотуманные фары (ПТФ)
Этот вид автомобильной оптики применяется в условиях плохой видимости: во время тумана, дождя или снега. Широкий световой луч с усеченной частью не отражается от атмосферных осадков и не ослепляет водителя во время движения. В то же время ПТФ обеспечивают достаточное освещение дорожного полотна.
Противотуманки устанавливаются не только на передней, но и на задней части кузова. Впрочем, данные осветительные элементы не являются обязательными, поэтому на многих моделях машины ПТФ могут отсутствовать вовсе.
Задние блок-фары
Задние автомобильные фары также устанавливаются на автомобиль парно и включают в себя несколько элементов. Наиболее простые варианты задних фар состоят из стоп-сигнала и габаритных огней. Во многих моделях в блок также входят поворотники и фонарь заднего хода, реже – задние противотуманные фары.
Основным элементом осветительной системы в задней части являются стоп-сигналы, информирующие о торможении или снижении скорости автомобиля. Для большей надежности элементы могут дублироваться на спойлере или на заднем стекле транспортного средства.
Также не менее важными являются фонари заднего хода. Они выполняют функции освещения и предупреждения других водителей о начале движения машины назад.
Внутренние элементы осветительной системы
Внутренние элементы отвечают за освещение в салоне и багажнике транспортного средства. В систему входят:
Освещение салона, багажника и пространства под капотом (при наличии) обеспечивает дополнительный комфорт водителя в темное время.
Подсветка приборной панели необходима для более легкого считывания информации при движении в темноте.
Габаритные огни в дверях необходимы для информирования других участников дорожного движения об изменении габаритов автомобиля при открытой двери.
Как происходит управление системой освещения
Управление всеми приборам освещения водитель осуществляет из салона транспортного средства с помощью специальных переключателей.
Включение ближнего и дальнего света, противотуманок и габаритов в большинстве моделей машин осуществляется с помощью подрулевого переключателя или клавиши на панели приборов:
Также переключатель, размещенный с левой стороны под рулем, обеспечивает смену ближнего и дальнего света в передних фарах.
При наличии противотуманок на переключателе может быть установлена дополнительная секция, регулирующая включение и выключение ПТФ. Также управление может происходить с помощью отдельной клавиши.
Комбинированный переключатель используется и для введения в действие правого и левого поворотников. Но при этом аварийная сигнализация включается с помощью отдельной клавиши, находящейся на приборной панели.
Многие элементы системы освещения загораются автоматически при выполнении определенных действий со стороны водителя:
Автоматические системы управления освещением
По мере развития технологий автомобилестроения также внедряются дополнительные функции автоматического управления осветительными приборами:
Все перечисленные системы регулируются в автоматическом режиме на основе данных, считываемых специальными датчиками при изменении дорожной обстановки и условий движения.
Комплекс элементов, входящих в систему освещения автомобиля, предназначен для обеспечения безопасности водителя, его пассажиров и других водителей. Без осветительных приборов поездка на автомобиле в вечернее и ночное время недопустима. Постоянно совершенствуясь, система освещения обеспечивает необходимые комфорт и безопасность во время вечерних и ночных поездок, а также при перемещении в условиях недостаточной видимости.
Безопасная работа на автотранспорте, будь это трактор, автомобиль или комбайн невозможна без приборов освещения и сигнализации. В ночное время и в темное время суток необходимо освещать путь движения, кабину, щиток приборов, обозначать габаритные размеры машины. К приборам освещения относятся фары, фонари, подфарники, лампы освещения приборов, кабины, номерного знака и их выключатели.
Все автомобили и другие транспортные средства, предназначенные для передвижения по дорогам, должны быть оборудованы фарами дальнего и ближнего света.
В 1958 г. была организована Европейская Экономическая Комиссия при Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН) во главе с Комитетом по внутреннему транспорту для разработки единых требований на осветительные и светосигнальные приборы. ЕЭК ООН приняла и утвердила ряд правил, содержащих требования к автомобильным фарам, лампам накаливания для фар и фонарей, световозвращателям, светосигнальным фонарям, галогенным автомобильным лампам. Так, например, Правила № 1 содержат единообразные предписания, касающиеся официального утверждения автомобильных фар с асимметричным ближним и дальним светом или с тем и другим из них.
Современные системы освещения можно разделить:
Европейская и американская системы освещения различны как нормам на светораспределение, так и по принципам его формирования. Это различие обусловлено, главным образом, особенностями организации движения, качеством дорог и др.
Оптический элемент фар с европейской системой светораспределения состоит из отражателя, имеющего угол охвата 2φmax > 180°, источника света с нитью накала дальнего и ближнего света и стеклянного рассеивателя, на поверхности которого опрессованы призмы и линзы.
Рис. 1. Ход лучей в оптической системе фар с европейской системой свето-распределения при работе нити накала:
Для того чтобы предотвратить ослепление водителей встречных автомобилей этим потоком, в лампе под нитью ближнего света размещен непрозрачный экран, который исключает попадание световых лучей от нити накала на нижнюю полусферу отражателя. Вследствие наличия экрана у светового пятна четко различается светотеневая граница. При этом траектория движения глаз водителя встречного транспорта проходит в теневой зоне, освещенность в которой соответствует требованиям международных норм.
Рис. 2. Светораспределение режима ближнего света фар европейской (б) систем освещения
Максимальная освещенность в теневой зоне не должна превышать 440 кд, а в точке (B50L), соответствующей положению глаз водителей встречного транспорта, находящегося на удалении 50 м, ограничена до 200 кд. В результате создания такого пучка ближнего света значительно уменьшается ослепленность водителей при встречном разъезде, однако и освещение проезжей части сокращается при этом до 50 м.
Для увеличения освещенности правой стороны проезжей части дороги и правой обочины (для правостороннего движения) экран в лампе делают несимметричным. Наклон левого бортика экрана под углом 15° (рис. 3) позволяет увеличить активную поверхность отражателя.
Рис. 3. Европейская лампа с цоколем P45t
Отраженный от этой поверхности отражателя световой пучок увеличивает освещенность проезжей части дороги и правой обочины на расстояние до 75 м.
Фары с американской системой светораспределения (рис.4) имеют светотехническую систему, состоящую из параболического отражателя с углом охвата 2φmax > 180°, нити дальнего света (обычно дугообразной формы), расположенной в фокусе отражателя, и нити ближнего света (цилиндрической формы), распоженной поперек оптической оси и расфокусированной вверх и вправо (если смотреть на оптический элемент со стороны светового отверстия),а также стеклянного рассеивателя, на внутренней поверхности которого спрессованы микроэлементы.
Рис. 4. Ход лучей в оптической системе фар с американской системой светораспределения при включении нити:
При подобной расфокусировке нити накала отраженный световой пучок разделяется на две основные части. Одна часть пучка, отраженная от поверхности в вершине отражателя (до фокальной плоскости), направлена вправо и вниз относительно оптической оси фары. Вторая часть пучка, отраженная поверхностью отражателя, расположенной от фокальной плоскости в сторону светового отверстия, направлена вверх и влево, т. е. проходит в зону расположения глаз водителя встречного транспорта. Раздвоение светового пучка и увеличение угла рассеяния вызывает необходимость разработки сложной системы микроэлементов рассеивателя, которые предназначены для перераспределения второй части светового пучка в сторону проезжей части дороги.
Цифра 2 указывает число контактов цоколя,
Установка противотуманных фар на автомобилях позволяет повысить безопасность движения в условиях тумана, увеличить дальность видимости и почти вдвое повысить скорость движения.
Для образования противотуманного пучка света необходимо выполнить следующие требования:
1. для уменьшения рассеивающего действия туманной среды на световой поток путь световых лучей должен быть уменьшен по сравнению с длиной пути световых лучей от основных фар. Для этого противотуманная фара должна быть расположена на автомобиле ниже основных фар;
2. угол рассеяния светового потока в вертикальной плоскости должен быть уменьшен, а в горизонтальной — увеличен. Это достигают выполнением на поверхности рассеивателя микроэлементов.
3. все световые лучи, исходящие от лампы накаливания в направлении, пересекающем линию зрения водителя, должны быть экранированы.
Конструктивно противотуманные фары выполняют с прямоугольным и круглым световым отверстием. На автомобиле их встраивают в кузов или крепят с помощью кронштейна к буферу.
Противотуманная фара по освещенности точек контрольно-измерительного экрана должна соответствовать требованиям Правил № 19 ЕЭК ООН.
Фара служит для освещения участка пути, находящегося впереди движущейся машины.
Источником света в приборах освещения служит электрическая лампа, состоящая из металлического цоколя, контактов, стеклянного баллона и вольфрамовых нитей накаливания.
Лампы (рис. 6) могут быть одноконтактные и двухконтактные. Внутри стеклянного баллона одноконтактной лампы помещена нить накаливания один конец, которой припаян к цоколю («масса»), а другой выведен к изолированному контакту на торце цоколя Двухконтактная лампа имеет две нити, одни концы которых выведены к двум изолированным контактам на торце цоколя, другие припаяны к цоколю. Применяют также двухконтактные лампы с экраном, который в сочетании с рассеивающим стеклом обеспечивает смещение пучка света вправо и вниз, что уменьшает ослепляемость водителей встречных машин.
Габаритные фонари служат для светового обозначения габаритных размеров машины в условиях плохой видимости и для подачи светового сигнала перед поворотом. Свет габаритных фонарей должен быть виден на расстоянии не менее 100м.
Задний габаритный фонарь (рис. 3,б) используют как задний указатель поворота. Он состоит из корпуса, рассеивателя, ободка и двух патронов с лампами. Корпус фонаря разделен перегородкой на две части. В нижней части фонаря установлена лампа 10 силой света 3 кд Она служит для обозначения габаритов машины ночью при стоянках и движении, а также для освещения номерного знака. В верхней части фонаря установлена лампа силой света 21 кд. Она загорается при нажатии на педаль тормоза и служит для предупреждения водителей сзади идущего транспорта о торможении (свет «Стоп»), а также используется для указания направления поворота машины. Фонари имеют рассеиватель 6 рубинового цвета, который одновременно служит отражателем света.
Указатель поворотов (рис. 4, а) предназначен для предупреждения о предстоящем маневре трактора или автомобиля. В него входят сигнальные лампочки, переключатель и прерыватель (реле). Наибольшее распространение получил электромагнитный прерыватель тока. Прерыватель (рис. 4, б) состоит из сердечника 3 с обмоткой, двух якорьков, двух пар серебряных контактов 1, нихромовой струны 4 и резистора 7. Левый якорек 5 с контактами замыкает и размыкает цепь сигнальных ламп, а правый дополнительный якорек 2 с контактами подает сигнал на контрольную лампу, расположенную на щитке приборов.
Соответствующая сигнальная лампа в подфарнике и заднем фонаре включается переключателем, размещенным на рулевой колонке. При включении указателя поворота переключателем замыкается цепь сигнальных ламп 11. Ток поступает от источника тока через левый якорек 5, нихромовую струну, резистор и обмотку якоря на сигнальные лампы. Контакты при этом разомкнуты. Поскольку ток проходит через резистор и струну, нити накала сигнальных ламп горят неполным светом.
При прохождении тока по нихромовой струне 4 последняя нагревается и длина ее увеличивается. Это дает возможность магнитному полю сердечника притянуть левый якорь к сердечнику и замкнуть контакты. При замкнутых контактах ток в цепи контрольных ламп проходит от источника тока через левый якорек и обмотку сердечника, минуя резистор и струну. Нити ламп при выключенном из цепи резисторе горят полным (ярким) светом. Обесточенная струна 4, охлаждаясь, укорачивается и размыкает контакты. При этом накал нити контрольных ламп уменьшится. Пока включен указатель поворота, контакты будут замыкаться и размыкаться, а следовательно, и лампы мигать 70-100 раз в 1 мин. Одновременно с основным якорьком магнитное поле сердечника 3 притягивает к себе дополнительный якорек 2, который через дополнительные контакты включает в цепь контрольную лампу 9 указателей поворота. После размыкания левых контактов сила тока в обмотке сердечника уменьшается и правые контакты размыкаются.
Нажимая на кнопку 11 сигнала, замыкают цепь. Электрический ток, проходя по обмотке, намагничивает сердечник 3, который притягивает якорь 7. Перемещение якоря вызывает размыкание контактов прерывателя. Ток перестает поступать в обмотку сердечника. Сердечник размагничивается, а якорь под действием упругой мембраны 8 занимает прежнее положение. Затем контакты снова смыкаются, и ток идет по обмотке сердечника. Пока нажата кнопка сигнала, контакты размыкаются и замыкаются, а мембрана колеблется, издавая звук. Тон звука изменяют регулировочным винтом 5, расположенным на корпусе сигнала.
Неисправности приборов освещения и сигнализации.
Неисправностью указателя поворотов является отсутствие мигающего света в результате обрыва струны или приваривания контактов. Неисправный указатель поворотов заменяют.
Характерные неисправности сигнализаторов: отсутствие света в сигнальных лампах и звука в звуковом сигнале, замыкание проводов на «массу».