Trờn hỡnh 1.36 trỡnh bày sơ đồ tableau hiện số trờn xe Toyota Cressida
CHƯƠNG 3. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU 3.1. TỔNG QUÁT HỆ THỐNG
3.1.1. Sơ đồ tổng thể của hệ thống
Hỡnh 3.1. Sơ đồ tổng thể hệ thống chiếu sỏng và tớn hiệu
3.1.2. Chức năng
- Chiếu sỏng phần đường khi xe chuyển động trong đờm tối - Bỏo hiệu bằng ỏnh sỏng về sự cú mặt của xe trờn đường - Bỏo kớch thước, khuụn khổ xe và biển số xe
- Bỏo hiệu khi xe quay vũng, rẽ trỏi hoặc rẽ phải khi xe phanh và khi dừng - Chiếu sỏng cỏc bộ phận trong xe khi cần thiết (chiếu sỏng động cơ, buồng lỏi, khoang hành khỏch, khoang hành lý, …)
3.1.3. Yờu cầu
Hệ thống chiếu sỏng và tớn hiệu phải đảm bảo 2 yờu cầu chớnh: - Cú cường độ sỏng đủ lớn
- Khụng làm lúa mắt tài xế xe chạy ngược chiều
3.1.4. Phõn loại
Theo chức năng làm việc, hệ thống chiếu sỏng và tớn hiệu cú thể được phõn thành ba hệ thống sau:
- Hệ thống chiếu sỏng ngồi - Hệ thống cỏc đốn tớn hiệu
- Hệ thống đốn chiếu sỏng trong xe
Theo đặc điểm phõn bố chựm ỏnh sỏng trờn đường, người ta phõn thành 2 loại hệ
thống chiếu sỏng ngồi:
- Hệ thống chiếu sỏng kiểu chõu Âu - Hệ thống chiếu sỏng kiểu chõu Mỹ
3.2. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
3.2.1. Hệ thống quang học và kết cấu đốn
a. Hệ thống quang học
Dây tĩc của đèn là vật cĩ kích th−ớc rất nhỏ so với kích th−ớc của đèn nên cĩ thể coi nĩ nh− là một điểm sáng. Điểm sáng đ−ợc đặt ở tiêu cự của chố phản chiếu Parabơn. Các chùm tia sáng của điểm sáng sau khi phản chiếu qua chố đèn sẽ đi song song với trục quang học. Để cĩ thể chiếu sáng đều khắp mặt đ−ờng các chùm tia sáng phải đi hơi lệch sang hai bên đ−ờng, vấn đề này do kính khuếch tán của đèn đảm nhiệm. Kính khuếch tán sẽ h−ớng các chùm tia sáng ra hai bên để chiếu sáng hết bề rộng của mặt đ−ờng và khoảng đất lề đ−ờng, cịn phần tia sáng h−ớng xuống d−ới để chiếu sáng khoảng đ−ờng sát ngay đẫu xe.
Hệ thống quang học của đèn pha đ−ợc giới thiệu trên (Hình 3.2)
a b
- Hình dáng dây tĩc trong đèn pha cĩ ý nghĩa rất quan trọng, nĩ th−ờng đ−ợc uốn cong để chiếm một thể tích nhỏ.
- Bĩng đèn pha đ−ợc bắt cố định trên ơtơ sao cho mặt phẳng qua chân các dây tĩc ở vị trí nằm ngang. Cịn dây tĩc ở các bĩng đèn bản đồng hồ, đèn hiệu (đèn hậu, đèn phanh, đèn báo rẽ) đ−ợc bố trí theo đ−ờng thẳng nên khơng thể dùng đ−ợc cho đèn pha.
b. Kết cấu đèn pha
Sơ đồ cấu tạo chung của đèn pha:
Hình 3.3. Đèn pha tháo, lắp đ−ợc Hình 3.4. Đèn pha khơng tháo, lắp đ−ợc
1. Chố đèn 2. Đệm 1. Kính khuyếch tán
3. Bĩng đèn 4. Đui đèn 2. Chố đèn
5. Vít điều 6. Vỏ đèn 3. L−ới chắn
7. Vỏ hệ thống quang học 8. Vít điều chỉnh 4. Đui đèn
9. Kính khuyếch tán 10. Vịng nẹp 5. Bĩng đèn pha/ cốt 6. Bĩng đèn khích th−ớc Hình 3.2. Hệ thống quang học của đèn pha a-Nấc pha b- Nấc cốt
Hình 3.6. Chĩa đèn Elip
Cấu tạo của đèn pha gồm 3 phần chính: Chố đèn, bĩng đèn và kính khuyếch tán.
* Chĩa đèn:
Chố đèn đ−ợc dập bằng thép lá và đ−ợc phủ bên trong một lớp kim loại phản chiếu. Chất phản chiếu th−ờng là Crơm, Bạc, Nhơm. Trong đĩ:
- Crơm tạo ra lớp cứng và trơ nh−ng hệ số phản chiếu kém 60%.
- Bạc cĩ hệ số phản chiếu cao 90% nh−ng lại mềm, dễ bị x−ớc nếu lau chùi khơng cẩn thận và sau một thời gian làm việc sẽ bị tối màu do oxy hố.
- Nhơm cĩ hệ số phản chiếu cao 90%, nĩ đ−ợc phun lên lớp phủ sẵn theo ph−ơng pháp tĩnh điện trong điều kiện chân khơng. Lớp nhơm rất bĩng nh−ng cũng dễ bị xây xát. Do đĩ kết cấu đèn pha loại này phải đ−ợc thiết kế sao cho khơng cĩ vật gì chạm đến. Do tính năng và tính kinh tế nên ng−ời ta th−ờng sử dụng nhơm trong lớp phủ chố đèn.
Hiện nay ng−ời ta sử dụng thêm một số loại chố đèn sau:
+ Chố đèn parabol (Hình 3.5) ánh sáng tại tiêu điểm F tới chĩa đèn và đ−ợc phản xạ thành chùm tia sáng song song. + Chĩa đèn Elíp (Hình 3.6)
Chùm tia sáng đi từ nguồn sáng (bĩng đèn) F1 đ−ợc phản xạ và hội tụ tại tiêu điểm F2.
+ Loại chĩa đèn hình elíp với l−ới chắn hình parapol: Với loại này d−ới tác dụng của tấm chắn thì chùm sáng từ F1 qua tấm chắn hội tụ tại F2. Chùm tia sáng đi tiếp qua l−ới chắn parapol tạo thành chùm sáng song song qua kính khuyếch tán đ−ợc kính khuyếch tán phân kỳ chùm tia sáng (F2của chĩa đèn trùng với tiêu điểm l−ới parabol).
Hình 3.7. Chĩa đèn Elip với l−ới chắn hình Parabol
+ Loại chĩa đèn 4 khoang( Hình 3.8)
* Bĩng đèn:
Bĩng đèn pha phải cĩ đầu chuẩn và dấu để lắp vào đèn đúng vị trí tức là dây tĩc sáng xa phải nằm ở tiêu cự của chố với độ chính xác ± 0,25mm, điều kiện này đ−ợc đảm bảo nhờ tai đèn. Tai đèn đ−ợc hàn trực tiếp vào đầu chuẩn của đi bĩng đèn và cĩ chỗ khuyết (dấu) để đảm bảo khi lắp khơng sai vị trí.
Trên đèn pha cĩ vít điều chỉnh để h−ớng phần tử quang học của đèn pha theo mặt phẳng thẳng đứng và mặt phẳng ngang nhằm chỉnh đúng h−ớng của chùm tia sáng. Hiện nay việc chế tạo các bĩng đèn pha là khơng tháo, lắp đ−ợc (một khối), chố đèn cĩ tráng nhơm và kính khuếch tán của đèn đ−ợc hàn liền với nhau tạo thành buồng đèn và đ−ợc hút hết khí ra. Các dây tĩc đ−ợc đặt trong buồng đèn và cũng hàn kín với chố, chỉ cịn đầu dây là đ−ợc đ−a ra ngồi. Nh− vậy, tồn bộ hệ thống quang học của pha cả bĩng đèn đ−ợc hàn thành một khối kín.
Ưu điểm chủ yếu của kết cấu này là bộ phận quang học đ−ợc bảo vệ tốt khỏi bụi bẩn và các ảnh h−ởng của mơi tr−ờng, các chất hố học. Vì vậy tuổi thọ của các dây tĩc đèn này tăng và mặc dù giá thành của các phần tử quang học khá cao. Nh−ng chúng khơng phải chăm sĩc kỹ thuật và giữ nguyên các đặc tính quang học trong suốt thời gian sử dụng. Sau khi cĩ loại đèn này ng−ời ta tiến hành sản xuất các loại đèn pha d−ới dạng tháo, lắp cụm các phần tử quang học thay thế cho loại khơng tháo. Trong các kết cấu tháo lắp cụm phần tử quang học, chố kim loại đ−ợc tráng nhơm và đ−ợc lắp chặt với kính khuếch tán bằng cách miết gập đầu hoặc bĩp gập các răng c−a ở miệng chố. Bĩng đèn đ−ợc lắp vào phía sau. Kết cấu tháo, lắp cụm khá thuận lợi trong sử dụng và dễ thay thế kính khuếch tán khi vỡ.
*Kính khuyếch tán:
Hình bên giới thiệu kính khuyếch tán, kính khuyếch tán bao gồm những thấu kính và lăng kính thuỷ tinh silicat hoặc thuỷ tinh hữu cơ bố trí trên một mặt cong. Hệ số thơng qua và hệ số phản xạ của bề mặt bộ khuyếch tán bằng 0,74 ữ 0,83 và 0,9 ữ 0,14.
Hình 3.9. Kính khuyếch tán
Chùm tia sáng từ bộ phận phản xạ tới sau khi đi qua kính khuyếch tán sẽ đ−ợc khuyếch tán ra ngồi với gĩc lớn hơn. Qua các lăng kính và thấu kính chùm tia sáng đ−ợc phân bố trong các mặt phẳng với gĩc nghiêng từ 180 ữ 200 so với trục quang học, nhờ đĩ ng−ời lái nhìn rõ đ−ờng hơn.
c. Các loại đèn pha
* Loại đèn pha bình th−ờng (Hình 3.10)
Nh−ợc điểm: khi chế tạo trong đèn chỉ cĩ khí trơ loại bình th−ờng, khơng cĩ khí halogen và sợi tĩc làm bằng vật liệu vơn fram nên bĩng loại này th−ờng khơng sáng lắm và sau một thời gian làm việc nhanh bị mờ đi. Do nh−ợc điểm trên mà ngày nay ng−ời ta khơng sử dụng loại đèn này nhiều mà thay vào đĩ là
loại đèn Halogen. Hình 3.10. Đèn pha th−ờng
* Loại bĩng đèn Halogen
Đ−ợc chế tạo bằng một loại thuỷ tinh đặc biệt, trong đĩ cĩ sợi tĩc Tungsten, khi tĩc bĩng đèn đ−ợc đốt cháy ở nhiệt độ cao, các phần tử của sợi tĩc Tungsten bị bốc hơi bám vào mặt kính gây mờ kính và
làm giảm tuổi thọ sợi tĩc. Hình 3.11. Bĩng đèn Halogen
Chính vì vậy nên khi hút khơng khí ra khỏi bĩng đèn ng−ời ta cho vào một l−ợng khí Halogen. Nhờ cĩ khí Halogen này mà các phần tử sợi tĩc sẽ liên kết với khí Halogen, chính chất liên kết này sẽ quay lại sợi đốt ở vùng nhiệt độ cao và liên kết này bị phá vỡ (các phần tử sẽ bám trở lại sợi tĩc) tạo nên một q trình khép kín và bề mặt chố đèn khơng bị mờ đi, tuổi thọ dây tĩc bĩng đèn đ−ợc nâng cao.
Để cĩ đ−ợc hai loại chùm tia sáng xa và gần trong một đèn pha ng−ời ta th−ờng sử dụng bĩng đèn cĩ hai dây tĩc. Một dây tĩc của bĩng đèn đ−ợc bố trí ở tiêu cự của chố (dây tĩc chiếu sáng xa) và một dây tĩc khác cĩ cơng suất nhỏ hơn (45 ữ55)W đ−ợc bố trí ngồi tiêu cự (dây tĩc chiếu sáng gần). Bằng cách cho dịng điện đi vào dây tĩc này hay dây tĩc kia ng−ời lái cĩ thể chuyển đèn pha sang nấc chiếu sáng xa (nấc pha) hay chiếu sáng gần (nấc cốt).
Các loại bĩng đèn hai dây tĩc thơng th−ờng là loại bĩng hệ Châu Âu và hệ Châu Mỹ.
* Đèn pha hệ Châu  u:
Dây tĩc chiếu sáng xa đ−ợc bố trí ở
tiêu cự của chố đèn nên chùm tia sáng phản chiếu sẽ h−ớng theo trục quang học và chiếu sáng khoảng đ−ờng xa phía tr−ớc xe.
Dây tĩc chiếu sáng gần cĩ dạng thẳng đ−ợc bố trí ở phía tr−ớc tiêu cự cao hơn trục quang học nên chùm tia sáng từ dây tĩc đèn hắt lên chố đèn phản chiếu d−ới một gĩc nhỏ tạo thành những chùm tia sáng chếch về phía trục quang học.
Phía d−ới sợi tĩc chiếu sáng gần cĩ miếng phản chiếu nhỏ ngăn khơng cho các chùm tia sáng từ dây tĩc chiếu sáng gần hắt xuống nửa d−ới của chố đèn.
Do đĩ các chùm tia sáng phản chiếu đều h−ớng về phía d−ới và khơng hắt vào mắt ng−ời lái xe chạy ng−ợc chiều.
* Đèn pha hệ Châu Mỹ:
Dây tĩc chiếu sáng xa và gần cĩ hình dạng giống nhau và bố trí cạnh nhau. Nh−ng dây tĩc chiếu sáng xa (phía d−ới) bố trí trên mặt phẳng của trục quang học, cịn dây tĩc chiếu sáng gần (phía trên) nằm lệch lên phía trên của trục quang học. Chùm tia sáng từ dây tĩc chiếu sáng gần phản chiếu từ vùng trong của chố đèn và hắt xuống, cịn các tia sáng phản chiếu từ vành khuyên cắt ngang qua tiêu cự với các điểm sẽ song song với trục quang học và các tia sáng phản chiếu từ vành ngồi chố đèn và sẽ hắt lên.
Tuy vậy phần cơ bản của chùm tia sáng bị hắt xuống d−ới và nh− vậy tác dụng của loại đèn pha này gần giống loại đèn pha hệ Châu Âu song nĩ cĩ một phần chùm tia sáng bị hắt ngang và hắt lên, vì vậy ranh giới giữa vùng tối và vùng sáng khơng rõ rệt.
* Đèn pha cĩ chùm ánh sáng gần đối xứng:
Thể hiện rõ ở loại đèn châu Mỹ hình d−ới: ở loại này dây tĩc chiếu sáng gần cĩ dạng thẳng và đ−ợc bố trí hơi lệch về phía trên và phía bên của trục quang học. Nhờ đĩ mà chùm tia sáng gần sẽ đ−ợc hắt về phía d−ới và xang phải đảm bảo soi sáng tăng c−ờng cho phía phải mặt đ−ờng và giảm c−ờng độ chiếu sáng ở phía trái mặt đ−ờng nơi cĩ ph−ơng tiện giao thơng chạy ng−ợc chiều.
Hình 3.13. Đèn pha hệ châu Mỹ
Thực tế các bĩng đèn hai sợi tĩc đã giảm đ−ợc lố mắt trong tr−ờng hợp các ph−ơng tiện vận tải chạy ng−ợc chiều nhau. Do đĩ chúng đ−ợc sử dụng rộng rãi trên ơtơ xong nĩ khơng khắc phục hẳn đ−ợc hiện t−ợng lố mắt lái xe khi các ph−ơng tiện vận tải chạy ng−ợc chiều, chúng cịn cĩ những nh−ợc điểm sau:
Khơng khắc phục đ−ợc hẳn hiện t−ợng lố mắt đồng thời giảm khoảng chiếu sáng khi chuyển xang nấc chiếu gần vì vậy buộc phải giảm tốc độ khi hai xe gặp nhau.
Địi hỏi phải đặt và điều chỉnh đèn chính xác.
* Đèn pha cĩ chùm ánh sáng gần khơng đối xứng:
Do nh−ợc điểm của loại đèn pha cĩ chùm ánh sáng gần đối xứng là khi sử dụng vẫn cịn gây ra hiện t−ợng lố mắt buộc lịng khi hai ph−ơng tiện vận tải chạy ng−ợc chiều phải giảm tốc độ. Ngày nay vấn đề tăng vận tốc và tăng mật độ của ph−ơng tiện vận tải trên đ−ờng địi hỏi phải cải thiện vấn đề chiếu sáng cho các ph−ơng tiện vận tải.
ở Châu Âu sử dụng chùm ánh sáng gần khơng đối xứng (đèn cốt khơng đối xứng). Khác với loại đèn pha trên ở loại này miếng phản chiếu bị cắt vát về bên trái đi một gĩc 15° nhờ đĩ mà gianh giới giữa vùng tối và vùng sáng sẽ đi ngang chỉ ở nửa trái của chùm tia sáng cịn ở nửa phải sẽ đi hơi chếch lên trên một gĩc 15°. Nhờ cách phân bố ánh sáng gần nh− vậy mà bên phải đ−ờng đ−ợc chiếu sáng khoảng rộng và xa hơn so với bên trái, cịn mức lố mắt cho các ph−ơng tiện vận tải chạy ng−ợc chiều cũng giảm.
ở Mỹ lại dùng hệ chiếu sáng 4 đèn. Trên ơtơ th−ờng lắp 4 đèn pha đ−ờng kính nhỏ theo từng đơi một ở phía tr−ớc xe. Trong đĩ 2 đèn pha phía trong ( đèn chiếu xa) cĩ cơng suất 37,5 W dây tĩc nằm ở phía tiêu cự của chố đèn, cịn 2 đèn phía ngồi đ−ợc lắp bĩng đèn 2 dây tĩc sao cho dây tĩc chiếu sáng gần cĩ cơng suất 50 W nằm ở tiêu cự của chố đèn cịn dây tĩc chiếu xa cĩ cơng suất 37,5 W nằm ngồi tiêu cự của chố đèn. Các đèn chiếu xa ( chiếu sáng khoảng đ−ờng xa ) phía tr−ớc và để chiếu sáng tốt đoạn gần đầu xe và lề đ−ờng cần phải bật thêm dây tĩc ánh sáng khuếch tán xa của hai đèn ngồi.
Nh− vậy để cĩ đ−ợc ánh sáng xa phải bật cùng một lúc 4 đèn pha với tổng cơng suất 150 W. Cịn để cĩ đ−ợc ánh sáng gần chỉ cần bật 2 đèn ngồi với tổng cơng suất 100 W. Hệ 4 đèn pha của Mỹ bảo đảm vệt sáng dài trong cả hai tr−ờng hợp chiếu xa và chiếu gần.
3.2.2. Cỏc mạch đốn chiếu sỏng tiờu chuẩn
3.2.2.1. Hệ thống đốn pha/cốt (Head Light System)
Nhiệm vụ:
- Chiếu sỏng mặt đường khi xe chuyển động trong đờm tối
- Đảm bảo cho người lỏi nhỡn rừ mặt đường trong một khoảng cỏch đủ lớn khi xe chuyển động với tốc độ cao và khi gặp xe đi ngược chiều.
Yờu cầu:
- Tia sỏng của đốn khụng làm lúa mắt người lỏi và cỏc xe khỏc đi ngược chiều. Cỏc chế độ chiếu sỏng của đốn pha:
- Chiếu gần: khi xe gặp xe đi ngược chiều, khoảng đường được chiếu ở
chế độ này là (50 ữ 75) m.
- Chiếu xa: khi xe chuyển động với tốc độ cao trờn đường khụng cú xe đi ngược chiều, khoảng đường được chiếu ở chế độ này là (180 ữ 250) m. - Nhỏy pha (Flash)
Cú thể phõn loại hệ thống đốn pha/ cốt:
- Loại khụng cú Rơ le điều chỉnh đốn pha và khụng cú Rơ le điều chỉnh độ sỏng
- Loại cú Rơ le điều chỉnh độ sỏng
Lưu ý: khi cụng tắc điều chỉnh độ sỏng ở vị trớ “FLASH” thỡ mạch điện được cấu tạo
để bật sỏng cỏc đốn ngay cả khi cụng tắc điều khiển đốn ở vị trớ OFF.
a. Loại khụng cú Rơ le điều chỉnh đốn pha và Rơ le điều chỉnh độ sỏng
* Đốn pha chiếu gần (LO - BEARN) Sơ đồ mạch điện:
Khi xoay cụng tắc điều khiển đốn về
vị trớ HEAD (LOW), đốn pha chiếu gần bật sỏng.
Mạch hoạt động theo sơ đồ sau:
⊕Acqui→Cầu chỡ tổng→2 cầu chỡ