Электронное управление положением фар

Правилами дорожного движения во всех странах определены границы освещенной зоны при ближнем свете. Если по каким-либо причинам граница освещенной зоны приближается к автомобилю, то видимость дороги ухудшается. Если же граница освещенной зоны отдаляется, то ухудшаются условия видимости для водителей встречных автомобилей. Практика показала,что граница освещенной зоны при ближнем свете может значительно изменяться в зависимости от нагрузки автомобиля.

На рис. показана эта зависимость для автомобиля средних размеров с классической компоновкой (двигатель впереди, багажник сзади). Положения границы освещенной зоны, соответствующие различным нагрузкам, получены на экране, расположенном на расстоянии 10 м. Основная регулировка соответствует тому случаю, когда в автомобиле находится только водитель.

Варианты нагрузки: 1 - автомобиль без нагрузки; 2 - 6 - соответственно 1...5 3 3чел.; 7 - 5 чел. и максимальная загрузка багажника; 8 - водитель и 100 кг багажа; 9 водитель и загрузка багажника до максимальной нагрузки на ось.

Чтобы снизить влияние нагрузки автомобиля на границу освещенности, применяют систему регулирования, поддерживающую почти неизменной границу освещенности. На рис.4.7 показана функциональная схема такой системы, регулирующей положение фар [1]. Индуктивные датчики 1 воспринимают перемещение переднего 5 и заднего 4 мостов относительно кузова.

Полученный электрический сигнал, характеризующий действительное положение моста относительно кузова, сравнивается с эталонным сигналом, определенным с учетом технических требований. Сигнал рассогласования, полученный в элементе сложения, усиливается и поступает к биметаллическому исполнительному органу. В зависимости от рассогласования биметаллический элемент нагревается и с помощью рычажной передачи поворачивает корпус фары вокруг нижней точки крепления. Система регулирования обеспечивает неизменное положение фар под воздействием колебаний ходовой части и кузова, возникающих из-за неровностей дороги. При этом учитывается, что помеховые напряжения, имеющие высокую частоту, легко могут быть отфильтрованы.

Приведенные принципы используются в различных системах регулирования.

Приборы освещения

внешнего освещения – освещение дороги головными фарами и фонарями заднего хода;

внутреннего освещения – освещение щитка приборов, кабины водителя, салона автобуса, моторного отсека и багажного отделения.

Противоречивые требования, предъявляемые к головным фарам:

максимально возможное освещение дороги,

не ослеплять встречных водителей.

Различают фары типов:

С (НС) – предназначены для работы только в режиме ближнего света;

R (НR) – предназначены для работы только в режиме дальнего света;

CR (HCR) – могут работать как в режиме ближнего, так и в режиме дальнего света.

---

Символ "Н" означает то, что в фарах установлены галогенные ламы.

Светотехнические характеристики различных типов фар

По типу распределения светового потока на дороге различают фары американского и европейского светораспределения (см. рисунки 1, 3, 4-6). Отличаются эти фары расположением нитей лампы относительно фокуса отражателя. Нити дальнего света во всех фарах (кроме двух режимных фар в 4-хфарной системы) располагают в фокусе отражателя. Нити ближнего света располагают выше и левее фокуса в американской системе, впереди и чуть выше фокуса – в европейской системе светораспределения. В европейской системе, кроме того, имеется металлический экран со срезом под углом 15º с левой стороны. Это позволяет получить асимметричное светораспределение с чётко выраженной светотеневой границей, снижающей ослепляющее действие.

Устройство фар

Устройство круглой и прямоугольной фар показано на рисунке 6.1. Круглая фара состоит из корпуса 5, оптического элемента 1 диаметром 178 мм, регулировочных винтов 3 и 10 и ободка 2. Корпус 5 выполнен из стали и покрыт с внутренней и наружной сторон стойким лаком. В корпусе фары приклёпаны кронштейны 7, к которому крепятся три пружины 8, прижимающие к корпусу 5 держатель 4 оптического элемента. К держателю 4 при помощи наружного ободка 2 прикреплён оптический элемент 1. Ободок 2 крепится к фаре винтом 9. При регулировке направления светового потока (пучка) положение держателя 4, а вместе с ним и оптического элемента изменяется при помощи винтов 3 и 10. Один провод от контактной колодки соединён винтом к держателю 4, а проводники 6 подключают к переключателю света.

Прямоугольные фары отличаются увеличенным до 210-250 мм диаметром круга оптического элемента, частично срезанного сверху и снизу. Это увеличивает площадь параболического отражателя света 7 и соответственно световой поток на дорогу. Оптический элемент состоит из источника света (лампы) 8, отражателя 7 и стекла рассеивателя света 13. Нити лампы подключаются соединительной колодкой 5.

Рассеиватель имеет форму выпуклого круга с гладкой поверхностью снаружи и с множеством призм по внутренней поверхности, отклоняющих световой поток вниз и в стороны, больше вправо.

Четырёхфарная система освещения состоит из четырёх фар диаметром 136 мм, устанавливаемых попарно горизонтально или вертикально. Наружные (или верхние) фары всегда являются двухрежимными (типа CR). При этом нить ближнего света расположена в фокусе. Внутренние (или нижние) фары являются фарами только дальнего света.

Блок-фара объединяет в одном корпусе все или часть передних световых приборов и имеет общий или составной рассеиватель. При наличии общего рассеивателя упрощается его очистка. Недостатком блок-фар является невозможность их унификации для различных автомобилей. Правая и левая блок-фары одного автомобиля невзаимозаменяемы.

---

В США, Японии и в ряде других стран оптические элементы выполняют в виде неразъёмных стеклянных ламп-фар, в обозначении которых добавляется буква S.

Фары-прожекторы дают концентрированный световой луч и служат для освещения дальних участков дороги. Прожекторы-искатели предназначены для временного освещения предметов, расположенных вне зоны действия головного освещения, имеют узкий пучок света и устанавливаются на поворотном кронштейне.

Освещённость дороги зависит от яркости источника света, площади (диаметра) и формы (угла охвата, см. рисунок 6.8) отражателя, а также от отражательной способности покрытия отражателя.

Автомобильные лампы

Лампы фар могут быть:

одно- и двухнитевыми (двухрежимными);

вакуумными и заполненными инертным газом (аргоном, азотом, криптоном, ксеноном при мощности свыше 2 Вт);

галогенными, заполненными инертным газом с добавлением небольшого количества паров йода или брома;

с штифтовым или фланцевым цоколем.

Расположение нитей ламп и ход лучей в фарах различных систем показаны на рисунках 6.2 и 6.3. На рисунках 6.5 и 6.6 показана форма световых пятен на дороге, а на рисунке 6.7 – их форма на контрольном экране. Ход лучей от фары автомобиля до контрольного экрана показан на рисунке 6.4.

Заполнение колбы лампы инертным газом уменьшает испарение вольфрама с поверхности спирали и увеличивает долговечность лампы.

Добавление галогена способствует возвращению испарившегося вольфрама на поверхность спирали, что увеличивает срок службы лампы, предотвращает почернение колбы и позволяет увеличить температуру накала нити лампы и силу света.

Фланцевое крепление лампы позволяет обеспечить более точное по сравнению со штифтовым цоколем расположение её нити в фокусе отражателя.

Мощность ламп фар колеблется от 40 до 70 Вт.

Отражатели (рефлекторы) фар

Наиболее распространена параболоидная форма отражателя. В настоящее время получают распространение пластмассовые эллипсоидные отражатели (см. рисунок 6.10, [3, с. 284]), обеспечивающие бóльший угол охвата источника света. Нить накала устанавливается в переднем фокусе F₁ эллипсоида. После отражения световой пучок концентрируется в зоне второго фокуса F₂ отражателя, где устанавливается экран с асимметричной светотеневой границей. Изображение из плоскости экрана проецируется на дорогу конденсаторной линзой, фокус F₃ которой совпадает со вторым фокусом эллипсоидного отражателя.

В четырёхфарных системах используются фары с бифокальным отражателем (рисунок 6.11, [3, с. 284]), состоящим из двух частей с положением фокусов по разные стороны от нити накала и границей раздела между частями. Последняя соответствует форме, создаваемой светотеневой границей асимметричного светораспределения ближнего света.

Для улучшения аэродинамических качеств автомобиля необходимо, чтобы фары имели наименьшую высоту и как можно меньше занимали места в подкапотном пространстве. Это достигается изготовлением гомофокальных отражателей, получаемых объединением нескольких усечённых параболоидных элементов с различным фокусным расстоянием при совмещенных положениях их фокусов (рисунок 6.12, [3, с. 283]). Рассеиватели бифокальной и гомофокальной фар имеют относительно простую преломляющую структуру.

---

Покрытие отражателей (рефлекторов) может быть:

• -      хромовое – твёрдое, но отражающая способность 60%;

• -      серебряное – мягкое, отражающая способность 90%, со временем темнеет;

Противотуманные фары

В тумане лучи ближнего и особенно дальнего света фар отражаются от мельчайших капелек тумана, рассеиваются и создают молочно-белую пелену перед автомобилем, которая практически делает невидимой дорогу и объекты на ней. Противотуманные фары (рисунок 6.13, [4, с. 220]) отличаются узким рассеянием светового пучка в вертикальной плоскости, более чёткой верхней светотеневой границей и широким рассеянием светового пучка в горизонтальной плоскости, что увеличивает видимость дороги и придорожной полосы. Такое светораспределение в горизонтальной плоскости обеспечивается вертикальными цилиндрическими линзами на внутренней поверхности рассеивателя и экраном перед лампой. Противотуманные фары устанавливаются ниже фар головного освещения.

Светотехнические нормы для фар европейского светораспределения регламентированы Правилами № 1 (с обычными лампами), № 20 (с галогенными лампами) ЕЭК ООН и ГОСТ 3544-75. Для проверки головных фар используют специальный контрольный экран (рисунок 6.9), имитирующий перспективу дороги и устанавливаемый на расстоянии 25 от фар. Для контрольных точек и зон экрана установлены минимально и максимально допустимые освещённости. В практике для проверки фар используют специальные компактные приборы (реглоскопы) с установленными в них экранами светочувствительными элементами. Разметка экрана и расположение светочувствительных элементов соответствуют некоторым контрольным точкам Правил ЕЭК ООН.

В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51709- 2001 суммарная сила света всех фар, расположенных на одной стороне АТС, в режиме «дальний свет» должна быть не менее 10000 кд, а суммарная сила света всех головных фар не должна быть более 225000 кд.

Предельные значения силы света в режиме «ближний свет» в 2-х точках на оси VV' (см. рисунок 6.9а) или в вертикальной плоскости 4 (рисунок 6.4) должны быть:

Угол “a”, в угловых минутах	Направление отсчета от левой светотеневой границы	Сила света, кд
34’	вверх	не более 750
52’	вниз	не менее 1600

Преимущества и недостатки газоразрядных ламп головного освещения

Сейчас все чаще и чаще на дорогах можно встретить автомобили, полирующие дорожное полотно ярким лунно-голубым светом своих фар. Здесь речь ведется, конечно же, о фарах, в которых старые добрые лампы накаливания успупили место своим более продвинутым собратьям - ксеноновым газоразрядным лампам. А ведь не так давно этот тип ламп был доступен только автомобилям представительского класса. Но время идет, и вот уже "ксенонки" стали устанавливать и на среднем классе, а недавно и вовсе подобным типам фар обзавелся представитель малого класса - Renault New Clio 2. Это еще раз свидетельствует о том, что конкуренция, являясь двигателем прогресса, заставляет производителей максимально быстро внедрять передовые технологии в серийное производство. Особенностью данного типа ламп является получение весьма большой энергии в виде электромагнитного излучения, находящегося в видимой части спектра. Величина их светоотдачи превышает светоотдачу обычных ламп накаливания примерно в 5 раз (80 лм/Вт против 15 лм/Вт). Они не бояться вибраций, так как вибрировать нечему - нет спирали, поэтому и не перегорают. Кроме того, излучаемый ими спектр волн лучше воспринимается человеческим глазом, что непосредственно влияет на уровень активной безопасности. В общем, все преимущества, как говорят на лицо или на лице... автомобиля. Однако есть и недостатки, связанные, прежде всего с особенностями создания и поддержания горения дуги. Световой поток в этих лампах формируется благодаря горению электрической дуги между двумя электродами, находящимися в атмосфере инертного газа - ксенона. Дуга представляет собой столб плазмы, хорошо проводящей электрический ток. Для активизации горения дуги необходима начальная ионизация межкатодного газового пространства. Достигается это путем создания между электродами начального импульса высокого напряжения, способного придать тому небольшому количеству электронов и ионов, которое всегда содержится в газе, необходимое ускорение. При этом величина кинетической энергии, накопленной ионом в промежутке между двумя соударениями, становиться достаточной, чтобы ионизировать нейтральную молекулу при столкновении. Образовавшиеся под действием ударной ионизации электроны и ионы увеличивают число зарядов в газе, причем они в свою очередь приходят в движение под действием электрического поля и могут произвести ударную ионизацию новых атомов. Этот процесс усиливает сам себя, и ионизация в газе быстро достигает большой величины. Образование ионной лавины называют процессом искрового пробоя. Для его реализации необходимо создать напряжение между электродами порядка 20 000 В. В дальнейшем горение дуги поддерживается самим током, проходящим через дугу. Величина напряжения переменного тока составляет 330 В, а частота 300 Гц. Приведенные выше цифровые величины как раз и являются основным недостатком ксеноновой лампы. Поэтому для ее работы необходим дополнительный прибор, осуществляющий преобразование энергии постоянного тока бортовой сети автомобиля в энергию переменного для работы лампы, а также умеющий создавать импульс необходимого стартового напряжения. Цена такого оборудования, как Вы понимаете, весьма значительна, что пока сдерживает массовое применение этих ламп. Также существуют сложности в создании определенной направленности ксенонового луча, которая должна обеспечить различное светораспределение для ближнего и дальнего света. В связи с эти фирмы-производители светотехники вынуждены прибегать к некоторым ухищрениям. Так, например, существуют конструкции фар, внутри которых размещают подвижный непрозрачный экран, управляемый соленоидом. При включении ближнего света экран опускается и отсекает часть светового потока, который мог бы ослепить водителей встречных автомобилей. Опасность ослепления сохраняется даже при использовании фар ближнего света. Это особенно актуально при движении по неблагоустроенным дорогам, имеющим множество неровностей, а также при езде на сильно груженной машине. Чтобы избежать этого, разработаны системы коррекции света фар, самые простые из которых позволяют вручную производить коррекцию положения фар. Более продвинутые экземпляры, работая в автоматическом режиме, следят за положением автомобиля и при необходимости регулируют направленность луча сами. Кстати, в некоторых странах оснащение автомобилей данными системами закреплено законодательно (например в Германии). Последние разработки в этой области довольно интеллектуальны. Так, система управления головными фарами "Смарт-Бим", сканируя дорожное пространство впереди машины, следит за появлением огней встречного или попутного автомобиля, а при обнаружении последних автоматически выключает дальний свет.

---

Ксеноновый свет

Более 60% всех дорожно-транспортных происшествий происходят в условиях плохой видимости. Поэтому освещение в большой степени влияет на безопасность и комфорт на дороге. Для увеличения освещенности можно поставить более мощные лампы или дополнительные фары, но это влечет за собой и большее потребление электроэнергии, и большую нагрузку на генератор, а лучше использовать принципиально новые источники свечения - металлогалогенные лампы (HID-Lamp), более известные как ксеноновые.
Что значит ксеноновый свет?Ксеноновая лампа - газоразрядная колба, наполненная смесью инертных газов, включающих ксенон и соли металлов. У этой лампы нет нити накаливания, а электрическая дуга возникает между двумя электродами. Одной из проблем применения HID-Lamp является необходимость создать устройство (балласт), способное генерировать для розжига дуги высоковольтные (до 25000 В) импульсы напряжения и поддерживать горение при 85 В. Только несколько фирм в мире решили эту задачу.Какие преимущества у ксенонового освещения ?

• Максимальная светоотдача и меньший нагрев лампы. Ксеноновая лампа излучает в два раза больше света, чем галогеновая лампа и в то же время потребляет меньше энергии, что снижает нагрузку на генератор.

• Меньшая потребляемая мощность. Водитель видит более отчетливо, а у автомобиля остается больше энергии для других функции. Ксеноновое освещение делает автомобиль безопаснее и для окружающей среды, так как меньше потребление энергии означает уменьшение потребление топлива и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу.

• Безопасность, комфорт и престиж. Белый свет, излучаемый ксеноновой лампой по спектру очень близок к дневному. Результаты исследований показали, что свет ксеноновых ламп позволяет водителям лучше оценивать дорожную ситуацию, поскольку именно этот цвет света отражает разметку на дороге и дорожные знаки лучше, чем традиционное освещение. К тому же, машины с ксеноном пользуются более доброжелательным отношением со стороны других участников дорожного движения.

• Остерегайтесь подделок !!! с напылением на колбе. Любое напыление - это светофильтр, который задерживает часть светового потока и превращает его в тепловую энергию, вследствие чего значительно уменьшается рабочий ресурс. Как правило, синим напылением производители скрывают огрехи производства по цвету свечения и другим параметрам лампы.

Сравнение галогенового и ксенонового освещения

параметры	галоген	ксенон
Потребляемая мощность	12 В, 55 Вт	12 В (24 B), 35 Вт
Сила света	67500 кд	202500 кд
Световой поток *	1550 лм	3200 лм
Цветовая температура	3200 К	4500 - 8000 К
Световая отдача **	28 лм/Вт	91 лм/Вт

---

Смотрите также файлы

• Приборы освещения.doc

• плакат1OK.doc

• Электронное управление положением фар.doc

• rt-light-sim-ilft-e.pdf

• ГОТОВЫЙ_ЮРИК.doc