项目二 照明与信号系统检修

任务1 照明系统检修

一、任务要求

(1)能正确描述汽车照明系统的组成、要求和分类。

(2)能正确描述汽车前照灯照明系统的结构与工作原理。

(3)能识读和正确分析汽车前照灯照明系统的电路图。

(4)能准确分析汽车前照灯照明系统失效的所有可能原因。

(5)利用万用表检测汽车前照灯照明系统，诊断和排除故障。

二、资讯和相关知识

(一)汽车照明系统的种类与用途

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。汽车照明系统根据安装位置和用途不同，一般可分为：外部照明装置、内部照明装置。

常见汽车照明灯的种类、特点及用途如表2-1所示。

(二)前照灯的结构及使用要求

1．前照灯的组成

汽车前照灯一般由光源(灯泡)、反射镜、配光镜(散光镜)三部分组成，如图2-1所示。

(1)灯泡。目前汽车前照灯所用的灯泡有白炽灯泡、卤素灯泡、氙气灯泡、LED灯泡等几种类型，如图2-2所示。各种灯泡类型比较如表2-2所示。

(2)反射镜。用来聚集光线并将其反出去，表面呈抛物面并镀银、铝或铬，再抛光。灯泡安装好后，其远光灯丝正好落在抛物面的焦点上，灯光经反射镜聚合，光度增强几百倍。近光灯丝安装在抛物面的焦点上方或前方，灯光经反射镜后，照亮车前50m路面。

(3)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，其作用是将反射镜反射出的平行光束进行折射，使车前路面和路缘具有良好而均匀的照明。

2．前照灯的基本要求

世界各国都以法律形式规定了汽车前照灯的照明标准，其基本要求大致相同，主要有以下几点：

(1)保证车前有明亮而均匀的照明，使驾驶员能辨明车前100~150m路面上的任何障碍物。随着汽车行驶速度的提高，现代高速汽车其照明距离应达到200~250m。

(2)夜间会车时，应具有防炫目装置。

(3)横向光束应有一定的散射，以便直行时看清来自侧面的运动物及转弯时看清路面。

3．前照灯的防炫目措施

为了避免前照灯的强光线使对面来车驾驶员产生炫目，而造成交通事故，并保持良好的路面照明，在现代汽车上普遍采用双丝灯泡的前照灯。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。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，使车前50m内路面照得十分清晰，从而避免了迎面来车驾驶员的炫目现象。

(1)常用双丝灯泡。其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。工作情况如图2-3所示。

(2)具有配光屏的双丝灯泡。其远光灯丝仍位于反射镜焦点处，而近光灯丝则位于焦点前上方，并在灯丝下面装有金属制的配光屏，由于近光灯丝射向反射镜上部的光线倾向路面，而配光屏挡住了灯丝射向反射镜下半部的光线，故没有向上反射可能引起炫目的光线。工作情况如图2-4所示。

(3)非对称配光屏灯泡。利用配光屏安装时偏转角度的不同分为多种非对称式配光。Z形配光屏，其明暗截至线呈Z形，它不仅避免对面来车驾驶员的炫目，还可以防止对面行人和非机动车使用者炫目。工作情况如图2-5所示。

(三) 前照灯电路的组成及工作原理

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。常见的有控制火线式和控制搭铁式。如图2-6所示。

1．灯光开关

汽车灯光控制开关主要有：拉钮式、旋转式、组合式三种。市场上使用较多的是组合式开关，安装在方向盘下方，便于驾驶员操作。如图2-7所示。

2．变光开关

变光开关可以根据需要切换远光和近光。目前汽车上多采用组合式变光开关，转动开关端部，可依次接通尾灯和前照灯，当将开关向下压，便由近光变远光；将开关向上扳，亦可变为远光(超车信号)，松手后开关自动弹回近光位置。

近光灯操作状态：当灯光控制开关移动到“HEAD(LOW)”位置时，前照灯继电器打开，前照灯(近光灯)点亮，电流走向如图2-8所示。

远光灯操作状态：当灯光控制开关移到“HEAD(HIGH)”位置时，前照灯和变光器继电器均打开，远光灯点亮，组合仪表上的远光灯指示灯也点亮，电流走向如图2-9所示。

该电路主要由蓄电池、灯光组合开关(灯光开关、变光开关)、继电器(前照灯继电器、变光继电器)、熔断丝、灯泡组成。前照灯的操作分为近光灯操作、远光灯操作、会车(变光)灯操作。

各种类型的前照灯系统，其差别在于是否有诸如前照灯继电器和变光继电器之类的电器设备。一般来说，当变光开关在“FLASH”位置时，即使灯光控制开关处于“OFF”位置也可开亮灯光。

3．前照灯继电器

前照灯的工作电流大，特别是四灯制的汽车，若用车灯开关直接控制前照灯，车灯开关易损坏，因此在灯光电路中设有灯光继电器，利用小电流来控制车灯电路中产生的大电流。

常开式前照灯继电器的结构和引线端子如图2-10所示，端子SW与前照灯开关相连，端子E搭铁，端子B与电源相连，端子L与变光开关相连。当接通前照灯开关后，继电器线圈通电，铁芯被磁化产生吸力，触点闭合，通过变光开关向前照灯供电。

(四)前照灯控制电路的分析

1．车灯普通控制

汽车前照灯控制系统的电路看上去都很复杂，但任何一个车灯的控制电路都可以简化为如图2-11(a)所示的简单电路。

在现代汽车上，大部分车灯的控制电路如图2-11(b)所示，一个灯不止由一路开关控制，而是由多路信号共同控制。首先控制开关将信号送到汽车车灯控制系统的控制模块中，然后，控制模块对该信号进行处理，提取有用的信号，并会同其他通路发来的信号进行运算分析，最后决定是否让车灯进行工作。

2．电子控制的前照灯电路

电控前照灯电路主要由蓄电池、组合开关、车身控制模块(BCM)、发动机舱智能电源分配模块(IPDM E/R)、一体化仪表、继电器、灯泡及CAN总线系统组成。电子控制前照灯的控制原理电路如图2-12所示。

车灯开关发出的开/关灯信号输送到车身控制模块，BCM经过接收、处理把开/关灯信号通过CAN总线输送到发动机舱智能电源分配模块和一体化仪表，发动机舱智能电源分配模块通过继电器，控制前照灯的点亮与熄灭。同时，一体化仪表和A/C放大器控制仪表上的远光指示灯点亮与熄灭。

3．前照灯电子控制装置

(1)前照灯会车自动变光(器)。是一种根据对方车辆灯光的亮度变远光为近光或变近光为远光的自动控制装置。它的优点是实现了自动控制，不需要驾驶员操纵，并且它的体积小，性能稳定可靠，灵敏度高。

在夜间两车相对行驶，当相距150~200m时，对方的灯光照射到自动变光器上，就立即自动变远光为近光，从而有效地避免了远光给对方驾驶员带来的眩目，待两车相会后，变光器又自动变近光为远光，汽车即可恢复原来的行驶速度。

(2)前大灯关闭延时控制电路。1970年，美国通用汽车公司，研制出一种前大灯关闭延时固态元件控制装置，当照明电路被切断后，仍继续照明一段时间后自动熄灭，为驾驶员离开黑暗的场所提供照明。

图2-13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T1处于截止状态，此时电容C1立即经R3、R4开始充电；当C1上的电压达到单结晶体管T2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T3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，T3很快恢复截止，晶闸管还来不及导通，前照灯继电器就失电而使其触点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。

(3)前照灯昏暗自动发光控制(器)。昏暗自动发光控制系统的功用是，在行驶中，当车前的自然光的强度减弱到一定程度时，自动将前照灯的电路接通，以确保行车安全，同时还有延时关灯的作用。它主要由光传感器和控制元件及晶体管放大器组件两大部分组成。

当灯光控制装置判断出环境照明下降时，它触发尾灯和大灯继电器，打开尾灯和大灯；当灯光控制装置判断环境照明提高时，关掉尾灯和大灯，如图2-14所示。

① 周围环境明亮时。当周围环境的亮度比夜幕检测电路的熄灯照度L2(约550Lx)及夜间检测电路的熄灯照度L4(200Lx)更亮时，夜幕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 夜幕及夜间时。当周围环境的亮度比夜幕检测电路的点灯照度L1(约130Lx)暗时，夜幕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 Lx)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。在前照灯点亮时，由于路灯等原因使得周围环境变为明亮的情况下，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。在周围的亮度比夜幕检测电路的熄灯照度L2更亮的情况下(如白天汽车从隧道驶出来)，从夜幕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端断电处于低电平。但是，触发器由+U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。

4．前照灯的检查与调整

大灯光束的调整标准各国略有差异，调整时应参考原车说明书或技术手册进行。我国对于前照灯的技术标准和要求为：

(1)近光光束照射位置为：其水平方向位置向左偏、向右偏均不得大于100mm。

(2)远光光束照射位置为：其左灯向左偏不得大于100mm，向右偏不得大于170mm；右灯向左偏或向右偏均不得大于170mm。

(3)前照灯发光强度：对于新车，两灯制的为15000cd；四灯制的为12000cd。对于在用车，两灯制的为12000cd；四灯制的为10000cd。

汽车前照灯的调整可以按照如图2-15所示方法进行。

(四)汽车照明电路常见故障检修方法

1．前照灯远光或近光不亮故障的诊断与排除流程

其流程如图2-16所示。

2．前照灯远、近光均不亮故障的诊断与排除流程

其流程如图2-17所示。

3．前照灯发光强度低故障诊断与排除流程

其流程如图2-18所示。

4．一侧前照灯远光与近光均不亮故障的诊断与排除流程

其流程如图2-19所示。

5．汽车照明电路常见故障示例

汽车照明电路常见故障示例如表2-3所示。

三、任务实施

(一)任务引入

一辆本田雅阁轿车，行驶总里程8万km，发现该车在一次行驶过程中前照灯不亮，包括近光灯和远光灯，该车型的前照灯电路图如图2-20所示。

(二)任务实施

(1)初步诊断，确认故障现象。

(2)查找资讯，学习相关知识，分析控制电路图工作原理。

(3)判断故障类型，确定前照灯故障范围。

① 汽车近光灯控制完全失效的故障诊断与排除。

② 汽车远光灯控制失效的故障诊断与排除。

③ 汽车前照灯其他故障诊断与排除。

(4)对小组成员进行合理分工，制定详细的、可实施的故障诊断与排除工作方案。

(5)找出故障点，排除故障。

(6)总结故障排除的过程，完成诊断报告。

四、知识拓展

(一)汽车LED灯

发光二极管(Light Emitting Diode, LED)改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光，它能够将电能转化为可见光。

汽车LED后组合灯如图2-21所示。

与传统灯泡比起来，LED具有以下优点：

(1)点亮无延迟，响应时间更快，防止车辆发生事故。

(2)结构简单，内部采用支架结构，四周用透明的环氧树脂密封，有更强的抗震性能。

(3)发光纯度高，无须灯罩滤光，光波长误差在10nm以内。

(4)发光热量很小，对灯具材料的耐热性要求不是很高。

(5)光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于减小灯具的深度。

(6)节能。耗电量低，达到传统灯泡同等的发光亮度时，耗电量仅为传统灯泡的6%。

(7)车辆控制电路不易氧化。

(8)使用寿命长。无灯丝结构，不发热，一般可达几万乃至十万小时。

(9)光线质量高，基本上无辐射，属于“绿色”光源。

(10)LED占用体积小，设计者可以随意变换灯具模式，令汽车造型多样化。

(二)汽车防雾灯

汽车防雾灯安装在头部或尾部，前雾灯的功率为45W，采用波光较长的黄色或橙色，位置比前照灯稍低，一般距地面约50cm，射出的光线倾斜度大，在雾、雪、暴雨或尘埃弥漫等情况下，用来改善道路的照明情况。后雾灯功率为21W或6W，采用红色，其穿透能力强，用来在雨雾天气行车时发出警示。常用的雾灯系统如图2-22所示。

工作过程：按下雾灯开关，雾灯继电器磁化线圈有电流通过，其常开触点闭合；蓄电池电流经雾灯继电器常开触点至雾灯接地，雾灯点亮。雾灯一般由车灯开关和雾灯开关控制。

(三)其他照明灯具

1．牌照灯

装于汽车尾部的牌照上方，功率一般为5~10W，白色光，用于夜间照亮汽车牌照，并作为汽车尾部的灯光标志，由车灯开关控制。牌照灯的标准要求：光束不应外射，保证在25m外能认清牌照上的号码。

2．顶灯

轿车及载货汽车一般仅有一只顶灯，用于车内照明。有些车型，此灯兼门灯警告灯，当门关闭不严时灯亮，提醒驾驶员注意，装于驾驶室或车厢顶部，由顶灯开关和门控开关控制。

3．仪表灯

用于仪表照明，装于汽车仪表板上，由车灯开关控制。

4．行李箱灯

用于夜间行李箱打开时照明，由车灯开关和行李箱门控开关控制。