8.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại.
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu thực hiện các nhiệm vụ sau: - Chiếu sáng phần đƣờng khi xe chuyển động trong đêm tối. - Báo hiệu bằng ánh sáng về sự có mặt của xe trên đƣờng. - Chỉ báo kích thƣớc, khuôn khổ của xe và biển số xe.
- Báo hiệu khi xe quay vòng, rẽ trái hoặc rẽ phải khi phanh và khi dừng.
- Chiếu sáng các bộ phận trong xe khi cần thiết (chiều sáng động cơ, buồng lái, khoang hành khách, khoang hành lí...).
Yêu cầu đối với hệ thống chiếu sáng và tín hiệu:
- Có cƣờng độ ánh sáng lớn đảm bảo chiếu sáng tốt khoảng đƣờng phía trƣớc xe (đối với hệ đèn pha yêu cầu khoảng chiếu sáng ít nhất là 100m).
- Không làm lóa mắt ngƣời lái các xe chạy ngƣợc chiều.
- Đảm bảo độ tin cậy cao, chịu đƣợc va đập và rung động mạnh. - Làm việc tốt trong điều kiện thời tiết sƣơng mù.
- Có tuổi thọ cao, dễ tháo lắp, bảo dƣỡng và sửa chữa. Phân loại.
- Theo chức năng làm việc, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có thể chia thành ba hệ: hệ thống chiếu sáng ngoài (còn gọi là hệ thống đèn pha), hệ thống các đèn tín hiệu và hệ thống các đèn trong xe.
- Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng, ngƣời ta phân thành hai loại hệ thống chiếu sáng: hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu và hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ.
8.1.2. Các thông số cơ bản.
Cƣờng độ ánh sáng là năng lƣợng để phát xạ ánh sáng ở một khoảng cách nhất định. Năng lƣợng ánh sáng có liên quan đến nguồn sáng và cƣờng độ ánh sáng đƣợc đo bằng đơn vị cd (candelas). Trƣớc kia đơn vị cp (candle power) cũng đƣợc áp dụng.
1 cd = 1cp
Tổng các hạt ánh sáng rơi trên một bề mặt đƣợc goi là độ chiếu sáng, cƣờng độ của ánh sáng đƣợc đo bằng đơn vị lux (hoặc metre-candles). Một bề mặt chiếu sáng có cƣờng độ 1lux (hoặc metre-candles) khi một bóng đèn có cƣờng độ 1cd đặt cách 1m từ màn chắn thẳng đứng. Khi gia tăng khoảng cách chiếu sáng thì cƣờng độ chiếu sáng cũng giảm theo. Cƣờng độ chiếu sáng tỷ lệ ngịch với bình phƣơng khoảng cách từ nguồn sáng. Điều này có nghĩa là khi khoảng cách chiếu sáng tăng
gấp đôi thì cƣờng độ ánh sáng trên bề mặt mà ánh sáng phát ra sẽ giảm xuống bằng ¼ cƣờng độ ánh sáng ban đầu. Vì vậy, nếu cần một ánh sáng có cƣờng độ lớn nhất nhƣ lúc ban đầu thì năng lƣợng cung cấp cho đèn phải tăng lên gấp bốn lần.
Các thông số cơ bản của hệ đèn chiếu sáng nhƣ sau: - Khoảng chiếu xa lớn nhất cho phép từ 180 đến 250m. - Khoảng chiếu sáng gần nhỏ nhất từ 50 đến 75m. Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn:
- Bóng đèn pha cốt từ 30 đến 50W.
- Bóng đèn kích thƣớc và đèn xy nhan từ 8 đến 15W.
8.1.3. Sơ đồ hệ thống chiếu sáng tiêu biểu.
Trên hình 8.1 trình bày sơ đồ tổng thể hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên ô tô.
8.1.4. Cấu tạo các phần tử trong hệ thống chiếu sáng:
Công tắc chính.
Công tắc chính đƣợc trình bày trên hình 8.2.
Công tắc chính dùng để điều khiển các đèn pha, đèn báo kích thƣớc và đèn hậu. Cấu tạo của nó gồm: vỏ (5), đế bằng gỗ phíp (4) với các tiếp điểm (11) và các đầu nối dây dẫn (12), cần đẩy (1) với núm đẩy (13), thanh trƣợt (10), trên thanh trƣợt có guốc bằng chất dẻo (8), tiếp điểm động (7) và bi định vị (9).
Trong công tắc chính có lắp cầu chì bảo vệ ngắn mạch (3). Núm và cần đẩy của công tắc chính có ba vị trí. Khi đẩy núm đi vào hết hành trình (vị trí 0 trên
Hình 8.1: Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu.
1- Đèn pha; 5- Công tắc; 9- Đèn báo kích thước;
2- Đèn báo kích thước; 6- Đèn chiếu sáng bảng đồng hồ;
3- Ắc quy; 7- Công tắc chính; 10- Công tắc pha cốt
4- Ampe kế; 8- Đèn báo pha;
1 2
3 4 5 6 7 8
9
hình) tất cả các đèn bị ngắt mạch điện. Khi kéo núm ra vị trí (1) đóng mạch điện cho các đèn: đèn kích thƣớc, đèn hậu và đèn cốt (đèn pha ở chế độ chiếu sáng gần). Khi kéo núm đi ra hết hành trình (vị trí II trên hình) sẽ đóng mạch cho đèn pha ở chế độ chiếu sáng xa, đèn hậu và các đèn chỉ báo kích trƣớc xe. Các đèn chiếu sáng còn lại đƣợc điều khiển bằng các công tắc riêng lẻ.
Thay đổi độ sáng của các đèn chiếu sáng thực hiện bằng cách xoay núm (6) và cần đẩy (13) sẽ thay đổi trị số điện trở (2) mắc nối tiếp với các bóng đèn.
Công tắc chuyển mạch chính bố trí bên cạnh bảng đồng hồ.
Tuổi thọ làm việc của khóa chuyển mạch chính phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc của các tiếp điểm, lực ép của lò xo có tích hợp hay không, các tiếp điểm đóng có linh hoạt hay không khi thao tác và phƣơng pháp sử dụng. Theo kinh nghiệm nếu cho một ít dầu (dầu điêzen, dầu phanh, dầu biến thế ...) vào khóa chuyển mạch chính sẽ làm tăng tuổi thọ sử dụng của nó.
Đèn pha.
Đèn pha có nhiệm vụ chiếu sáng mặt đƣờng khi xe chuyển động trong đêm tối, đảm bảo cho ngƣời lái có thể nhìn rõ mặt đƣờng trong một khoảng cách đủ lớn khi xe đang chuyển động với tốc độ cao và kể cả khi gặp xe khác đi ngƣợc chiều. Mặt khác cũng yêu cầu tia sáng của đèn pha không làm lóa mắt ngƣời lái xe và các phƣơng tiện giao thông khác đi ngƣợc chiều. Để thỏa mãn yêu cầu trên, đèn pha có hai chế độ chiếu sáng.
- Chiếu sáng xa khi xe chuyển động với tốc độ cao, trên đƣờng không có đi xe ngƣợc chiều, khoảng đƣờng phía trƣớc xe cần đƣợc chiếu sáng ở chế độ này là 180 đến 250m.
- Chiếu sáng gần khi xe gặp xe đi ngƣợc chiều, khoảng đƣờng cần đƣợc chiếu sáng ở chế độ này là 50 đến 75m. Hình 8.2: Công tắc chính. 1 2 3 4 5 6 2 7 8 7 10 9 13 11 12 2 13 3
Cấu tạo của đèn pha đƣợc trình bày trên hình 8.3.
Tính chất chiếu sáng của đèn pha phụ thuộc vào kết cấu của bộ phận quang học (kết cấu của kính khuếch tán và chóa phản chiếu) và kết cấu của bóng đèn pha. Các bộ phận chính của bóng đèn pha bao gồm: bóng đèn sợi đốt, bộ phận phản xạ ánh sáng (chóa phản chiếu) và bộ phận khuếch tán ánh sáng (kính khuếch tán).
Bóng đèn pha có hai dây điện trở (dây tóc) có công suất khác nhau, dây tóc dùng để chiếu xa có cƣờng độ chiếu sáng khoảng 50000 đến 60000cd và có độ rọi khoảng 2 lux. Dây tóc của chế độ chiếu sáng xa đƣợc bố trí ở tiêu điểm của bộ phận phản chiếu ánh sáng, khi đó chùm tia sáng sau khi phản xạ sẽ song song với trục quang học của bóng đèn. Dây tóc dùng ở chế độ chiếu sáng gần có cƣờng độ sáng trong khoảng 21000 đến 40000cd và đƣợc bố trí trên tiêu điểm của bộ phận phản chiếu ánh sáng nên chùm tia sáng của nó sau khi phản xạ sẽ tạo thành một góc với trục quang học của bóng đèn và hƣớng xuống phía dƣới nên chỉ chiếu sáng đƣợc phần đƣờng gần.
Bộ phận phản xạ ánh sáng (còn gọi là chóa phản chiếu) đƣợc chế tạo nhƣ một chiếc bát hình parabon làm bằng các vật liệu có hệ số phản xạ cao 0,6 đến 0,9, mặt trong đƣợc mạ phủ một lớp nhôm mỏng và đánh bóng.
Bộ phận khuếch tán có tác dụng phân bố lại chùm tia sáng sau khi phản xạ cho phù hợp với yêu cầu chiếu sáng. Bộ phận này bao gồm các thấu kính và lăng kính làm bằng thủy tinh silicat hoặc thủy tinh hữu cơ. Hệ số xuyên thông của bộ phận khuếch tán bằng khoảng 0,74 đến 0,83, còn hệ số phản xạ của mặt trong của nó
Hình 8.3: Cấu tạo của đèn pha.
3 2 1 6 5 4 7 8 9 131211 10 7 14 12 15 3 a b 20 19 18 17 16 1- Vành ngoài; 2- Kính khuếch tán; 3- Bóng đèn; 4- Chóa phản chiếu; 5- Vòng đệm kín; 6- Vòng đệm mặt ngoài; 7,14- Vít hiệu chỉnh; 8- Vỏ đèn; 9- Vòng định vị; 10- Đầu nối mát; 11- Ổ cắm; 12- Đui đèn; 13- Lò xo; 15- Vành đui đèn; 16- Lá tiếp điện; 17- Đầu cực; 18- Rãng cài; 19- Tai cài; 20- Đế đèn.
bằng khoảng 0,14 đến 0,09. Chùm tia sáng từ bộ phận phản xạ tới, sau khi qua bộ phận này sẽ đƣợc khuếch tán ra góc lớn hơn. Qua các thấu kính và lăng kính của bộ phận này, chùm tia sáng đƣợc phân bố trong mặt phẳng với góc nghiêng 18 đến 200, nhờ vậy ngƣời lái xe nhìn rõ mặt đƣờng hơn.
Ở chế độ chiếu sáng gần, sự phân bố chùm tia sáng chiếu xuống mặt đƣờng có thể là đối xứng hoặc không đối xứng. Phân bố chùm tia sáng không đối xứng khi chiếu sáng gần sẽ làm cho ngƣời lái xe nhìn rõ đƣợc phần đƣờng bên phải của mình hơn và giảm bớt đƣợc khả năng làm lóa mắt ngƣời lái của xe đi ngƣợc chiều. Theo đặc điểm phân bố chùm ánh sáng của đèn pha ở chế độ chiếu sáng gần, ngƣời ta phân chia ra hai hệ thống đèn pha: hệ thống đèn pha Châu Âu và hệ thống đèn pha Châu Mĩ.
Hình 8.4: Cấu tạo đèn pha hệ đèn Châu Âu. a) Chế độ chiếu sáng gần; b) Chế độ chiếu sáng xa
1- Dây tóc chiếu sáng xa; 2- Dây tóc chiếu sáng gần; 3- Tấm chắn
1 2 3
2
3
a) b)
Hình 8.5: Cấu tạo đèn pha hệ đèn Châu Mĩ. a) Chế độ chiếu sáng gần; b) Chế độ chiếu sáng xa 1- Dây tóc chiếu sáng xa; 2- Dây tóc chiếu sáng gần.
1 2
1 2
Hệ đèn pha Châu Âu khi làm việc với chế độ chiếu sáng gần, chùm tia sáng có đặc tính không đối xứng rõ rệt, giới hạn sáng tối của phần bên phải chùm tia sáng đƣợc nâng lên thêm khoảng 150. Để có đƣợc sự phân bố chùm tia sáng nhƣ vậy, ngƣời ta bố trí thêm tấm chắn (3) nằm bên dƣới dây tóc chiếu sáng gần. Nhờ sự phân bố không đối xứng của chùm tia sáng ở chế độ chiếu sáng gần, tầm nhìn của ngƣời lái xe có thể đạt tới 75m.
Hệ thống đèn pha Châu Mĩ ở chế độ chiếu sáng gần, chùm tia sáng đƣợc phân bố đối xứng, do đó khả năng quan sát phần đƣờng bên phải của ngƣời lái xe kém hơn (khoảng 50m) và không có tấm chắn nên làm lóa mắt ngƣời lái của xe đi ngƣợc chiều lớn hơn so với hệ đèn pha Châu Âu.
Bóng đèn kích thƣớc (đèn pha con).
Hình 8.6: Cấu tạo bòng đén pha loại Halogen
1- Thạch Anh; 2- Dây tóc tim cốt; 3- Phiến che; 4- Dây tóc tim pha
1 2
3 4
Hình 8.7: Các loại bóng đèn tín hiệu. a) Đèn pha con; b) Đèn hậu; c) Đèn mui xe.
1 2 15 4 6 16 17 19 20 21 22 18 1 2 3 4 5 7 7 6 4 8 9 10 11 12 13 14 15 a) b) c)
Đèn con dùng để chỉ báo kích thƣớc của xe. Ngoài ra nó còn dùng để chỉ báo khi rẽ xe. Trong trƣờng hợp xe chuyển động trên đƣờng phố đƣợc chiếu sáng tốt, và khi xe đỗ ở nơi chiếu sáng không tốt, nó đƣợc bật sáng thay thế cho các đèn pha. Cấu tạo của đèn pha con đƣợc trình bày trên hình 8.7 gồm các bộ phận: Vỏ đèn (4), bộ phận khuếch tán (1), vành giữ kính khuếch tán (2) với vòng đệm kín (3), đui đèn (6) với bóng đèn hai dây tóc (5). Dây tóc công suất bé (cƣờng độ sáng 6000cd) dùng để chỉ báo kích thƣớc của xe, còn dây tóc công suất lớn (cƣờng độ sáng 21000cd) dùng để chỉ báo khi xe rẽ. Dây dẫn bắt vào đèn đƣợc che kín bằng nắp đậy (7). Đèn pha con đƣợc lắp ở hai mép ngoài phía đầu xe (cạnh đèn pha).
Ngoài những lại đèn chiếu sáng trên, đôi khi ngƣời ta còn sử dụng các đèn pha phụ, các thiết bị chiếu sáng phục vụ cho những mục đích đặc biệt sau đây:
- Đèn pha để đi trong sƣơng mù. Trong sƣơng mù dày đặc việc chiếu sáng bằng các đèn pha thông thƣờng không thỏa mãn vì ánh sáng từ đèn pha chiếu ra sẽ phản chiếu trở lại từ các hạt sƣơng và tạo thành một nàm sáng làm lóa mắt lai xe. Các đèn pha đê đi trong sƣơng mù khác các đèn pha thông thƣờng ở quy luật phân bố ánh sáng đặc biệt. Chùm tia sáng khuếch tán theo dãi ngang và chúi xuống. Các đèn pha này đôi khi có màu vàng.
- Đèn soi tìm. Để chiếu sáng các vật ở bên đƣờng (nhƣ số nhà, các biển chỉ đƣờng...) ngƣời ta dùng các đèn soi tìm, đèn đƣợc lắp trên một giá gần cửa phía ngƣời lái và có thể quay đƣợc. Loại đèn này không có kính khuếch tán và dùng bóng đèn với dây tóc kích thƣớc nhỏ, nhờ đó mà đèn chỉ phát sáng chùm tia sáng hẹp. Thƣờng các đèn soi tìm sử dụng rất hạn chế.
- Đèn chạy lùi. Trên các ô tô con có bố trí các đèn chạy lùi bật tự động khi gài số lùi để soi sáng quãng đƣờng xe lùi nhƣ khi vào nhà để xe, khi quay xe ... Các dèn này không đƣợc tính toán quang học vì khoảng sáng cần thiết khi chạy lùi không lớn.
8.1.5. Phương pháp hiệu chỉnh đèn pha.
Để hiệu chỉnh chùm tia sáng của đèn pha, cho xe (không có tải trên xe) đỗ trên một mặt phẳng nằm ngang sao cho trục dọc của nó vuông góc với nàm ảnh chuyên dụng treo trƣớc mặt nó có khoảng cách theo quy định đối với từng loại xe (đối với xe tải 10m, xe du lịch 7,5m). Sau đó kẻ các đƣờng thẳng nhƣ sau trên màn ảnh.
- Kẻ ba đƣờng thẳng đứng, một đƣờng trùng với trục dọc của xe, hai đƣờng còn lại trùng với trục tâm của hai đèn pha nhƣ trên hình.
- Kẻ ba đƣờng nằm ngang, đƣờng ngang có chiều cao bằng chiều cao tính từ mặt đất đến tâm các đèn pha, kẻ đƣờng ngang A-A thấp hơn đƣờng tâm đèn một khoảng cách theo quy định đối với từng loại xe dùng để hiệu chỉnh đèn pha ở chế độ chiếu xa (đối với ô tô tải khoảng cách đó bằng 150mm) và kẻ đƣờng ngang B-B thấp hơn đƣờng A-A một khoảng cách theo quy định đối với từng loại xe dùng để hiệu chỉnh đèn pha ở chế độ chiếu sáng gần (đối với ô tô tải khoảng cách đó là 435mm) . Sau đó bật đèn pha ở chế độ chiếu sáng xa, che kín đèn pha bên phải để hiệu chỉnh đèn pha bên trái sao cho tâm của chùm tia sáng của đèn pha trái nằm đúng giao điểm của hai đƣờng thẳng: đƣờng thẳng A-A và trục tâm của đèn pha
trái. Hiệu chỉnh chùm tia sáng của đèn pha phải cũng đƣợc tiến hành tƣơng tự nhƣ vậy. Quá trình hiệu chỉnh thực hiện bằng cách tháo vành ngoài của đèn pha ra, xoay vít điều chỉnh ngang để điều chỉnh chùm tia sáng di chuyển sang trái hoặc sang phải và xoay vít điều chỉnh dọc để điều chỉnh chùm tia sáng di chuyển lên hoặc xuống. Sau khi hiệu chỉnh xong bắt chặt các vít hiệu chỉnh.
Hiệu chỉnh chùm tia sáng của các đèn pha ở chế độ chiếu sáng gần thực hiện nhƣ ở chế độ chiếu sáng xa, nhƣng tâm của chùm tia sáng phải nằm đúng giao điểm của hai đƣờng thẳng: đƣờng thẳng B-B và trục tâm của các đèn pha.