Соснин - Автотроника

Глава двенадцатая

ФАРЫ СОВРЕМЕННЫХ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Фронтальные фары современных легковых автомобилей исключительно разнообразны как по конструкции, так и по внешнему виду. Но их формы, размеры, цвет и светимость обязательно отвечают строгим международным правилам. С созданием новых моделей автомобилей с обтекаемой формой передней части кузова появилась необходимость в разработке и освоении выпуска новых конструкций фронтальных фар. Их описанию посвящена данная глава.

12.1. Универсальные автомобильные фары

Фара — это электрический фонарь в передней части автомобиля, предназначенный для освещения автодороги в темное время суток. Такой фонарь может быть выполнен как лампа-фара или как фара со сменной электролампой. В настоящее время наиболее распространены фары второго типа.

По функциональному назначению левая и правая фары совершенно идентичны, но их конструктивное исполнение неодинаково и поэтому они, как правило, не взаимозаменяемы.

• Прежде фары имели конструкцию простого однолучевого электрического фонаря, в состав которого входили сферический отражатель с зеркальным покрытием, круглое гладкое защитное стекло и обычная электролампа накаливания мощностью 20...30 Вт.

Позже, когда скорости движения автомобилей возросли до 100 км/ч и более, отражатели в фарах стали параболическими, а электролампы более мощными (до 100 Вт). Фронтальный свет стал более ярким, более узким и более "далеким", а значит, и более неблагоприятным (слепящим) для водителей встречного автотранспорта. Свет фар стали разделять на дальний и ближний.

В простом варианте для этого достаточно установить впереди автомобиля четыре фары — две для дальнего и две для ближнего освещения дороги. Фары ближнего света устанавливаются поближе к габаритным фонарям, а дальнего -— к центру автомобиля.

Но четыре фары — это двойная цена за "правильный свет" и своеобразный дизайн передней части автомобиля. Не каждому покупателю это нравится.

• Были разработаны двухлучевые универсальные фары.

Первые из них оставались круглыми, но со временем круглые универсальные фары стали заменяться прямоугольными, которые отличаются лишь тем, что вертикальный размер их отражателя несколько усечен, а горизонтальный — увеличен.

В универсальной фаре используется одна электролампа, но с двумя нитями накаливания. Электронити

помещаются в общую вакуумную колбу лампы и разносятся друг от друга на строго определенное расстояние. Этим достигается необходимое положение двух точечных источников света в параболическом отражателе фары относительно его оптического фокуса. Первая нить накаливания для дальнего света устанавливается в центральном фокусе отражателя и по оси свечения экранируется светонепроницаемым диском. Вторая электронить формирует направление луча ближнего света. И чтобы этот луч не слепил, его нужно наклонить вниз ниже уровня глаз водителя встречного транспорта, находящегося на удалении 50 м, а также отвести его в сторону правой обочины на некоторый угол. Осуществить такую переориентацию светового луча в универсальной фаре можно четырьмя способами (рис. 12.1):

а) Смещением нити накаливания из фокуса параболического рефлектора вперед (луч расширяется, см. рис. 12.1, а) и вверх (луч наклоняется вниз, см. рис. 12.1, б), а также влево (луч разворачивается вправо, см. рис. 12.1, в). С таким смещением нити ближнего света изготавливаются электролампы по американскому стандарту. Световое пятно от фары ближнего света на контрольном экране получается таким, как показано на рис. 12.2, а.

б) Смещением нити накаливания вперед с установкой под ней теневого экрана (луч, отраженный только от верхней части рефлектор, наклоняется вниз, см. рис. 12.1, г). Ранее этот способ применялся при изготовлении электроламп для симметричного ближнего света.

в) Срезом или разворотом левой части теневого экрана на угол а = 15° (световой луч раскрывается вниз и вправо, см. рис. 12.1, д). Такой способ формирования луча применяется в фарах асимметричного ближнего света по европейскому стандарту (рис. 12.2, б).

г) Наклоном или разворотом отражателя фары в нужном направлении. Переориентация отражателей фар реализуется с помощью корректора их положения. На рис. 12.3 показаны наиболее распространенные конструкции корректоров положения фар. Следует также отметить, что отражатель (рефлектор) совре-

110

Фары современных легковых автомобилей

менной автомобильной фары помещается за защитным фронтальным стеклом, которое используется как окончательный оптический корректор световых лучей.

Рис. 12.1.

К пояснению способов формирования луча ближнего света:

А — луч при положении нити накаливания в фокусе отражателя (сфокусированный луч); а — луч расфокусирован осевым смещением нити вперед (для однонитевых фар старой конструкции); 6 — расфокусированный луч, смещенный вниз поднятием нити вверх; в — луч, смещенный вниз и вправо поднятием нити вверх и смещением влево (американский ближний свет); г — луч, смещенный вниз теневым экраном под нитью (симметричный ближний свет); д — луч, смещенный вниз и вправо усечением слева теневого экрана под асимметричной нитью (асимметричный европейский ближний свет); а', 6', в', г', д' — световые пятна на дорожном полотне; 0 — оптическая ось параболического отражателя; Т — теневой экран под нитью накаливания; х — осевая линия отражателя; S — раскрыв луча; а - угол наклона экрана.

Рис. 12.2.		Рис. 12.3.
Световое пятно на контрольном экране		Корректоры положения фар:
от фары ближнего света:		а — механический корректор с натяжным троссиком ТН;
а — по американскому стандарту; 6 — по европейскому		6 — корректор с гидронагнетателем ГН; в — корректор с
стандарту; L — осевая линия отражателя; 0 — центр		механическим управлением М от положения колес; г — кор-
светового пятна.		ректор с ЭБУ и электроприводом ЭП.

111

Глава 12

12.2. Специальные фары

Со временем легковые автомобили стали приобретать все более обтекаемую форму, чем достигалось уменьшение аэродинамического сопротивления движению на больших скоростях. Появились низкие "приземистые" автомобили, у которых передняя часть кузова (от бампера до капота) стала очень узкой, размещение фронтальных фар на которой стало сложной технической проблемой. Автомобилестроительные фирмы решают эту проблему по-разному.

• Есть системы фронтального освещения (например, на японских автомобилях "Mazda"; на американских — "Pontiac") с поднимающимися из крыльев фарами. Для подъема фар используется сервопривод. Система имеет то преимущество, что стекла фар большую часть времени защищены от воздействия абразивных частиц, мелких камней и дорожной грязи. Но из-за наличия фароподъемников система обладает недостаточно высокой эксплуатационной надежностью, кроме того поднимающиеся над крыльями фары являются некоторой помехой для обзора дороги.

• Другое решение предложила немецкая фирма Hella, которая разработала эллипсоидные фары фронтального света (рис. 12.4). В таких фарах устанавливается удлиненный эллипсоидный отражатель, который может иметь малый диаметр. Это позволяет монтировать фары в узкую полоску передней части обтекаемого автомобиля. Световой луч, сформированный эллипсоидным отражателем, корректируется системой параболических зеркал на отражателе и фиксируется оптической линзой. Окончательная коррекция светового луча реализуется оптикой защитного стекла. Эллипсоидные фары изготавливаются отдельно для дальнего и ближнего света.

Недостатки таких фар — это сложная технология изготовления и, как следствие, высокая стоимость.

• Фирма Lucas (Англия) разработала специальную двухлучевую фару с гомофокальным отражателем. Это такой отражатель, в объемном пространстве которого объединены воедино несколько усеченных параболических отражателей с разными фокусными расстояниями, но фокусы которых помещены в общую фокальную точку. Гомофокальная фара может быть узкой, изогнутой и асимметричной по отношению к центральному направлению света. Это позволяет устанавливать ее на автомобиле с любой формой передней части кузова. Ее недостатки те же, что и у эллипсоидной фары, а также то, что для изготовления многопрофильного отражателя требуется специальная термостойкая пластмасса.

• Современные круглые и прямоугольные фары с двухнитевой электролампой и с общим отражателем для дальнего и ближнего света в настоящее время начинают устаревать. Дело в том, что луч дальнего света от универсальных фар имеет нежелательно широкий горизонтальный раскрыв, а луч ближнего света за счет теневого экранирования — жесткую контрастную границу перехода от затемненного к светлому участку (см. рис. 12.2, б). Такое освещение дороги нерационально.

Дальний свет скоростного автомобиля должен иметь узконаправленный, но дальнобойный луч, а ближний свет не должен иметь контрастной границы. Контрастность освещения дороги при высокой скорости движения автомобиля приводит к напряженному восприятию водителем дорожной ситуации. Глаза водителя быстро устают, а психика перенапрягается. Теперь разрабатываются фары с более рациональным фронтальным светом и имеющие современный внешний вид.

Рис. 12.4.

Эллипсоидная фара "Hella":

1 — рассеивающая линза; 2 — передняя часть корпуса;

3 — задняя часть корпуса; 4 — однонитевая галогенная лампа; 5 — цоколь в ламподержателе; 6 — контактная фишка с проводом; 7 — корректирующий профиль отражателя; 8 — эллипсоидный (удлиненный) отражатель; 9 — линия разъема корпуса фары; 10 — корпус фары.

12.3. Многофункциональные фары

Создавать фронтальные фары с малым размером по высоте и с эффективной светоотдачей можно с применением длинных эллипсоидных отражателей. Такие отражатели позволяют делать однолучевые фары, как ближнего, так и дальнего света, малогабаритными и помещать их за общим защитным стеклом. Получается моноблок фронтального света. Желание иметь на автомобиле моноблочную конструкцию фары продиктовано не только современным дизайном, но и необходимостью промывать и очищать защитное стекло на ходу автомобиля. Ясно, что это проще реализовать на стекле моноблока.

Вмоноблоке размещаются не только фары, но

ивсе остальные фронтальные фонари (габаритные огни, противотуманные фары, указатели пово-

ротов). Таким образом, сам моноблок теперь ста-

112

Фары современных легковых автомобилей

Рис. 12.5. Тройная фара "Bosch"

новится многофункциональной передней фарой. Такие фары в последнее время находят широкое применение.

* Немецкая фирма BOSCH предложила так называемую тройную фару (рис. 12.5), которая объединяет в себе функции дальнего, ближнего, стояночного и противотуманного света. Сбоку к такой фаре "пристегивается" или устанавливается непосредственно в моноблоке фонарь указателя поворота. Начиная с 1994 года такие фары (несколько измененных конструкций) устанавливаются на автомобилях "Volkswagen", "Audi", "Opel".

Особенностью многофункциональных фар является то, что каждый из фронтальных фонарей имеет свой собственный, отдельный от других, оптический отражатель. Здесь больше не используются двухнитевые электролампы, а каждый отражатель рассчитан с помощью компьютера таким образом, чтобы наиболее полно соответствовать назначению данного фонаря.

Отражатель в фонаре ближнего света выполнен в виде разнопрофильных зеркал, каждое из которых ориентировано в нужном направлении. Это позволяет использовать всю поверхность отражателя (а не половину, как в обычных универсальных фарах) и отказаться от теневого экранирования. При этом ослепление встречного водителя уменьшается на 30%, а яркость освещения дороги увеличивается на 20%. Для многофункциональных фар разработана новая галогенная однонитевая электролампа Н7 (фирма HELLA). Эта лампа более надежна, так как потребляет меньше электроэнергии (45 Вт), чем ее прототип — лампа HI (55 Вт).

В описываемой тройной фаре лампа Н7 используется для дальнего и ближнего света. В фонаре противотуманного света установлена лампа HI прежней конструкции.

• Для автомобилей высокого потребительского класса многофункциональные фары изготавливаются с применением всех известных способов повышения эффективности фронтального освещения. Фирма BOSCH выпускает новые фарные моноблоки "Litronic" (Litronic — в переводе с нем. означает "свет с элек-

тронным управлением"). Внешний вид моноблока показан на рис. 12.6. В его конструкцию входят:

а) фонарь дальнего света с галогенной лампой 6 типа Н7 (45 Вт) или НВЗ (60 Вт) и со сплющенным параболическим отражателем 9;

б) фонарь ближнего света 4 с газоразрядной лампой 5 типа D2S (35 Вт), с эллипсоидным малогабаритным отражателем и с рассеивающей линзой;

в) противотуманный фонарь с галогенной лампой НЗ, с миниатюрным параболическим отражателем и с рассеивающей линзой;

г) лампа 10 габаритного огня (5 Вт), установленная в отражателе 9 дальнего света;

д) фонарь 1 указателя поворотов, который установлен на корпусе 8 фары сбоку и закреплен специальными пластмассовыми замками;

е) корректор положения блока отражателей с электронно-управляемым электроприводом (поз. 13); ж) съемное защитное стекло 3 с корректирующей оптикой для ближнего и без оптики для дальнего света (устанавливается в пластмассовом корпусе 8 мо-

ноблока на пружинных фиксаторах).

Фары "Litronic" имеют несколько модификаций. Так, фара "litronic-Bosch" О 301 047 202, блок отражателей которой показан на рис. 12.7, разработана специально для автомобиля "Audi-A8". Она снабжена

Рис. 12.6.

Многофункциональная фара "Litronic":

1 — фонарь правого указателя поворота; 2 — лампа фонаря (21 Вт); 3 — защитное (фронтальное) стекло моноблока; 4 — эллипсоидный отражатель фонаря ближнего света; 5 — газоразрядная лампа (35 Вт); 6 — галогенная лампа (45 Вт); 7 — резиновое обрамление защитного стекла; 8 — пластмассовый корпус моноблока; 9 — параболический отражатель фонаря дальнего света; 10 — лампа габаритного огня (5 Вт); 11 — электронное устройство управления; 12 — высоковольтный блок зажигания для газоразрядной лампы; 13 — установочное место для корректора положения отражателей.

113

Глава 12

корректором положения отражателей, электронным блоком управления и прибором высоковольтного зажигания для газоразрядной лампы (см. рис. 12.6). Эти устройства устанавливаются для каждой фары в отдельности на ее пластмассовом корпусе.

•Газоразрядная лампа — это новый компонент

всовременной фаре.

Светоотдача газоразрядной лампы в три раза выше по сравнению с галогенной лампой той же мощности.

Очень интересным и важным новым качеством фонаря ближнего света на газоразрядной лампе является тот факт, что он излучает свет, близкий к спектру солнечного луча. Такой свет позволяет формировать с помощью многопрофильного отражателя световое пятно на автодороге без контрастной границы перехода от светлого к темному.

Это делает фару ближнего света еще более совершенной, так как активная безопасность движения автомобиля в ночное время повышается.

Все составные компоненты фары " Litronic" (защитное стекло, электролампы, электронный блок управления и коррекции, прибор зажигания) можно заменять по отдельности и переставлять из одной фары (кроме стекла) в другую.

• В самое последнее время для многофункциональных фар разработан фронтальный фонарь даль-

Рис. 12.7.

Блок отражателей фары "Litronic"

для автомобиля"Аudi-А8":

1 — фара ближнего света (БС); 2 — опора для водила корректора положения блока отражателя; 3 — направляющая для винта ручной подстройки положения блока отражателя; 4 — эллипсоидный отражатель фары БС; 5 — держатель газоразрядной лампы; 6 — литье основания (силумин); 7 — патрон галогенной лампы для фары дальнего света (ДС); 8 — вентиляционная щель для галогенной лампы ДС; 9 — параболический многопрофильный (гомофокальный) отражатель фары ДС из термостойкой пластмассы; 10 — многопрофильное покрытие зеркального отражателя фары ДС; 11 — корректирующие поверхности отражателя ДС; 12 — фара противотуманного и дополнительного дальнего света; 13 — фиксирующая линза фары 12; 14 — рассеивающая линза фары БС.

Рис. 12.8.

Фонарьдальнегосветасосветоводом:

1 — корпус фонаря; 2 — поворотная опора для световода; 3 — световод (стекловолоконный жгут); 4 — электролампа; 5 — блок оптических линз, формирующих световой луч; 6 — линза торца световода; 7 — фиксатор опоры; 8 — входная апертура световода.

него света с применением стекловолоконной оптики. Одна из возможных конструкций такого фонаря показана на рис. 12.8.

Торец световода полируется по форме рассеивающей линзы 6, и рефлектор отражателя практически не нужен. Это позволяет делать фару очень малых размеров (с диаметром менее 50 мм). Второй особенностью фонаря со стекловолоконным жгутом 3 является то, что электролампа 4 находится вне объема корпуса 1 фары. Теперь корпус, отражатель, рассеивающая линза, защитное стекло и все прочие детали фары могут изготовляться из пластмассы. Малые размеры позволяют создавать многофункциональные моноблоки фронтальных фар любой конфигурации, а расположенная вне отражателя фары электролампа более не является источником теплового излучения.

Использование в стекловолоконном фонаре газоразрядной электролампы делает луч дальнего света наиболее оптимальным.

12.4. Электролампы для автомобильных фар

До недавнего времени в качестве источника света в автомобильных фарах применялись только электролампы с нитью накаливания. Самые простые из них — лампы с одной нитью в колбе силикатного стекла, из которой откачан воздух. Нить накаливания изготавливается в виде спирали, навитой из вольфрамовой проволоки. Концы нити привариваются микросваркой к фиксирующим стойкам из никеля, которые одновременно являются электрическими выводами.

Основным светотехническим параметром любой электролампы является так называемая световая отдача, которая характеризует фотометрический КПД лампы. Светоотдача измеряется в люменах светово-

114

Фары современных легковых автомобилей

го потока, приходящихся на один ватт электрической	температура нити должна быть не менее 1400°С, а
мощности, потребляемой лампой. Светоотдача воль-	температура колбы не ниже 700°С. При этом рассто-
фрамовой нити накаливания, помещенной в вакуум-	яние от нити до стенки колбы должно быть минималь-
ную колбу из силикатного стекла, не превышает	ным. Этим объясняются малые размеры галогенной
20 лм/Вт.	лампы и изготовление ее колбы из кварцевого стек-
• В настоящее время обычные лампы накалива-	ла. Переносчиком вольфрама в возвратном цикле
ния применяются в основном в сигнальных наружных	может быть любой галоген, обычно йод или бром,
фонарях мощностью не более 25 Вт. В современных	или их соединения. Механизм переноса заключается
универсальных фарах устанавливаются двухнитевые	в следующем. Сначала пары галогена, например, йо-
электролампы (рис. 12.9). Их принципиальное отли-	да, вступают в высокотемпературную химическую ре-
чие от маломощных ламп для сигнальных фонарей со-	акцию с тонкопленочным вольфрамом, осевшим на
стоит в том, что обе нити накаливания устанавлива-	колбе. Образуется йодистый вольфрам WI2, который
ются с очень высокой точностью по отношению к	тут же испаряется с горячей поверхности стекла. Со-
фиксатору на цоколе. Этим обеспечивается необходи-	прикасаясь с сильно разогретой вольфрамовой ни-
мое для универсальных фар строго определенное по-	тью, йодистый вольфрам снова разлагается на пары
ложение нитей в оптическом отражателе фары.	йода и вольфрам. Пары йода возвращаются к менее
• Самыми эффективными из ламп с нитью нака-	нагретой поверхности колбы, а вольфрам оседает на
ливания являются так называемые галогенные лам-	более горячей поверхности нити накаливания. Опи-
пы. Галогенная лампа (рис. 12.10) — это миниатюр-	санный возвратный цикл защищает нить накалива-
ная кварцевая цилиндрическая колба 7 (диаметр	ния от перегорания, что позволяет повысить ее ра-
10...17 мм, высота 16...34 мм), наполненная инерт-	бочую температуру до 3500°С. Светоотдача лампы
ным газом в смеси с парами галогена, в их среду по-	увеличивается более	чем в полтора раза (до
мещена вольфрамовая нить (или нити 3 и 4) накали-	30...35 лм/Вт). В этом заключается главное преиму-
вания. В таком случае светоотдача вольфрамовой	щество галогенных ламп.
нити может быть повышена. В обычной лампе нака-	Однако галогенная лампа по продолжительности
ливания вольфрам, испаряясь с поверхности нити	безотказной работы не превосходит обычные лампы
при высокой температуре, оседает на внутренней	накаливания. Это объясняется тем, что возвратный
стенке стеклянной колбы, что делает ее менее про-	цикл в галогенной лампе используется не для продле-
зрачной и нарушает теплообмен колбы с окружаю-	ния срока ее службы, а для увеличения яркости све-
щим воздухом. Срок службы лампы быстро сокраща-	чения. И хотя вольфрам нити накаливания в возврат-
ется, и она перегорает. В галогенной лампе имеет	ном цикле частично восстанавливается, но продол-
место возвратный цикл, за счет которого вольфрам,	жительность наработки	на отказ не увеличивается.
осевший на стенках колбы, возвращается обратно
на нить накаливания. Значительного затемнения
стекла не происходит на протяжении всего срока
службы лампы. Для поддержания возвратного цикла

		Рис. 12.10.
		К пояснению устройства и формирования направления
		световых лучей в двухнитевой кварцевой галогенной
		электролампе:
Рис. 12.9.		1 — электроконтакт; 2 — установочный диск цоколя; 3 —
Двухнитевая ланпа автомобильной фары:		электронить дальнего света; 4 — электронить ближнего све-
1 — электрический контакт; 2 — установочный диск; 3	—	та; 5 — теневой экран; 6 — теневой колпачок; 7 — кварце-
нить дальнего света; 4 — теневой экран; 5 — нить ближне	-	вая колба; 8 — цоколь; 9 — отражатель фары; а — наклон-
го света; 6 — колба лампы; 7 — цоколь.		ные лучи ближнего света; б — прямые лучи дальнего света.

115

Глава 12

Рис. 12.11. Газоразрядная лампа:

1 — высоковольтный контактный разъем на цоколе; 2 — цоколь; 3 — кварцевая трубка; 4 — рабочая зона лампы; 5 — стержневой электрод лампы в керамической трубке; 6 — высоковольтный токовод в керамическом изоляторе; 7 — фиксатор.

При этом галогенная лампа стоит намного дороже обычной. Это является главным ее недостатком. Второй недостаток — высокая температура колбы, чем ограничивается использование галогенных ламп в пластмассовых фонарях.

Галогенные, как и обычные электролампы с нитью накаливания, могут быть однонитевыми или двухнитевыми. В последнем случае нити дальнего и ближнего света устанавливаются так, как показано на рис. 12.10. Расположением нитей формируются лучи дальнего и ближнего света в универсальной (двухлучевой) фаре.

• Свободными от недостатков, присущих галогенным лампам, оказались электродуговые газоразрядные лампы. Конструкция газоразрядной лампы, которую выпускает фирма BOSCH, показана на рис. 12.11. Электродуговая лампа не имеет нити накаливания, чем объясняется исключительно продолжительный срок ее службы (более срока службы самого автомобиля). Стержневые электроды 5 лампы помещены в продолговатую кварцевую трубку 3 с шарообразной центральной частью 4. Объем центральной части 0,7...0,9 см3. Трубка наполнена инертным газом ксеноном. Ксенон выбран не случайно — его спектр свечения белый, со слабым зелено-голу- бым оттенком. Такой свет наиболее эффективен, так как он близок к спектру солнечных лучей. Электрод-

ные стержни лампы покрыты специальными галогенными соединениями (галогенидами), которые защищают электроды от выгорания в электрической дуге. В данной лампе восстанавливается не металл (как вольфрам в обычной лампе), а галогенидовое покрытие на торцах электродных стержней. Такие лампы потребляют меньше электроэнергии, а значит, меньше нагреваются и при этом обладают большей светоотдачей (до 90 лм/Вт). Так, газоразрядная лампа на 35 Вт светит ярче галогенной (на 55 Вт) — в два раза. Основной недостаток газоразрядной лампы — это инерционность ее возгорания, что совершенно недопустимо в автомобильных фарах. Чтобы газоразрядная лампа загоралась быстрее, на нее приходится подавать высокое (15...30 кВ) напряжение зажигания. Происходит кратковременный высоковольтный искровой разряд при токе 2.5...3 А, и между электродами лампы мгновенно возникает электрическая дуга. Далее электронный блок управления устанавливает в дуге ток 0,35...0,45 А и лампа начинает работать устойчиво от преобразователя напряжения 100 В/400 Гц при напряжении бортсети автомобиля 12 В. Газоразрядная лампа допускает импульсный режим работы, что удобно при реализации мощных световых спецсигналов. Если напряжение в бортсети резко падает, газоразрядная лампа может погаснуть, но тут же зажигается вновь от электронного устройства зажигания.

Необходимость применения высоковольтного зажигания является существенным недостатком при эксплуатации газоразрядных ламп.

Во-первых — это повышенная опасность для человека.

Внимание! При вскрытии фары с газоразрядной лампой необходимо соблюдать меры техники безопасности.

Во-вторых, электрическая дуга является интенсивным источником высокочастотных радиопомех.

В-третьих, высокое напряжение требует применения высококачественных изоляционных материалов для цоколя лампы и для ламподержателя. И хотя сама лампа как источник света достаточно надежна, но ее наружные соединения и высоковольтные контакты потенциально содержат угрозу электроискрового пробоя изоляции. Лампа при этом выходит из строя.

В-четвертых, стоимость газоразрядной лампы в комплекте с электронным устройством управления и зажигания значительная.

В настоящее время газоразрядные лампы применяются в фарах только для автомобилей высокого потребительского класса.

• Справочная информация [7] по фарным 12-ти вольтовым электролампам различной конструкции сведена в табл. 12.1, и их внешний вид показан на рис. 12.12. При необходимости заменить электролампу в фаре следует иметь в виду следующее. Поч-

116

Фары современных легковых автомобилей

Таблица 12.1

Рис. 12.12.

Внешний вид электроламп (приложение к табл. 12.1)

ти все фарные электролампы разрабатываются с	ролампы) не рекомендуют заменять лампы в фарах
ориентацией на вполне определенный тип фары. Это	на лампы непредусмотренного типа, т.е. определен-
означает, что цоколь лампы и его установочное креп-	ному типу фары должна соответствовать вполне кон-
ление могут быть различными даже для одинаковых	кретная категория (тип) электролампы.
по мощности и конструкции электроламп. С другой	• В заключение следует отметить, что следую-
стороны, лампы с совершенно различными электри-	щим шагом на пути совершенствования источника
ческими и размерными параметрами могут иметь	света для автомобильных фар может стать малогаба-
одинаковое установочное крепление. Международ-	ритный излучатель монохроматического поляризо-
ные европейские правила и нормы ЕЭК R37 (Элект-	ванного света.

117

Глава тринадцатая

МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ДЛЯ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ (ГРУППА "К")

Самой распространенной автотронной системой на борту современного легкового автомобиля является система впрыска топлива. Такие системы по конструктивному устройству исключительно разнообразны. Но все они работают по общему принципу — с распылением топлива пол давлением в поток всасываемого воздуха. При этом и количество топлива, и количество воздуха постоянно контролируется и дозируется, чтобы их соотношение в топливовозлушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя, было бы наиболее оптимальным на всех режимах работы. Это обеспечивает двигателю значительную экономию топлива, улучшение его динамических параметров и характеристик, уменьшение выброса токсичных веществ с выхлопными отработавшими газами. Последующие одиннадцать глав (с 13 по 23) посвящены описанию самых разнообразных систем впрыска бензина и их компонентов*.

13.1. Предварительные замечания

Топливное питание бензиновых двигателей на современных легковых автомобилях реализуется с применением систем впрыска. Эти системы по принципу действия принято подразделять на пять основных групп (рис. 13.1): К, Mono, L, M, D.

13.2. Преимущества систем впрыска

Топливовоздушная смесь (ТВ-смесь) подается от карбюратора к цилиндрам двигателя внутреннего сгорания (ДВС) по длинным трубам впускного коллектора. Длина этих труб к различным цилиндрам двигателя неодинакова, а в самом коллекторе имеет место неравномерность нагрева стенок даже на полностью прогретом двигателе (рис. 13.2). Это приводит к тому, что из однородной ТВ-смеси, созданной в карбюраторе, в разных цилиндрах ДВС образуются неодинаковые топливовоздушные заряды. Как следствие, двигатель не отдает расчетную мощность, теряется равномерность крутящего момента, расход топлива и количество вредных веществ в выхлопных газах увеличиваются. Бороться с этим явлением в карбюраторных двигателях очень сложно. Следует также отметить, что современный карбюратор работает на принципе пульверизации, при которой распыление бензина происходит в струе всасываемого в цилиндры воздуха. При этом образуются достаточно крупные капли топлива (рис. 13.3, а), что не обеспечивает качественного перемешивания бензина и воздуха. Плохое перемешивание и крупные капли облегчают оседание бензина на стенках впускного кол-

'Перел прочтением глав с описанием автотронных систем впрыска и их компонентов целесообразно ознакомиться с работой двигателя внутреннего сгорания (ЛВС), как с объектом автоматического управления [17,18] (см. Приложение).

Рис. 13.1.

Классификация систем впрыска бензина

*ЭСАУ-Д — электронная система автоматического управления автомобильным двигателем.

118

Механические системы впрыска топлива для бензиновых двигателей (группа "К")

Рис. 13.2.

Впускной коллектор ЛВС и неравномерность его нагрева

лектора и на стенках цилиндров во время всасывания ТВ-смеси. Но при принудительном распылении бензина под давлением через калиброванное сопло форсунки частицы топлива могут иметь значительно меньшие размеры по сравнению с распылением бензина при пульверизации (рис. 13.3, б). Особенно эффективно бензин распыляется узким пучком под высоким давлением (рис. 13.3, в).

Установлено, что при распылении бензина на частицы диаметром менее 10...15 мкм его перемешивание с кислородом воздуха происходит не как взвешивание частиц, а на молекулярном уровне. Это делает ТВ-смесь более устойчивой к воздействию перепадов температуры и давления в цилиндре и длинных трубах впускного коллектора, что способствует более полному ее сгоранию. При этом, помимо качественного распыления и эффективного перемешивания бензина с воздухом, легко получать более высокую точность их дозирования в ТВ-смеси на всех возможных режимах работы ДВС.

Таким образом, за счет применения системы топливного питания с впрыском бензина двигатели современных легковых автомобилей не имеют недостатков, присущих карбюраторным двигателям, т.е. они более экономичны, обладают более высокой удельной мощностью, поддерживают постоянство крутящего момента в широком интервале частот вращения, а выброс вредных веществ в атмосферу с отработавшими газами минимален.

		13.3.Общиесведенияомеханических
		системах впрыска бензина
		Механические системы впрыска бензина изве-
		стны давно. Еще в конце тридцатых годов они при-
		менялись в самолетных системах топливного пита-
		ния. Это были системы впрыска бензина дизельно-
		го типа с топливным насосом высокого давления
		(ТНВД) и с закрытыми форсунками для каждого ци-
		линдра в отдельности (см. главу 18). При попытке
		установки на автомобиль такие системы не выдер-
		жали конкуренции с карбюраторами из-за значи-
		тельной сложности и высокой стоимости, продол-
		жительность наработки на отказ также оказалась
		недостаточной. На автомобиль система впрыска
		бензина низкого давления была впервые установ-
		лена западно-германской фирмой MERSEDES в
		1949 году (на легковом автомобиле "Mersedes-
		S300") и превзошла карбюраторную систему топ-
Рис. 13.3.		ливного питания по всем эксплуатационным пока-
Факелы распыления бензина:		зателям. С тех пор идея впрыска бензина для авто-
а — карбюратором (капли 100...120 мкм); б — центральной		мобильных ДВС стала активно разрабатываться
форсункой под давлением 1,1 бар (капли 50...60 мкм); в —
		многими западными фирмами.
клапанной форсункой закрытого типа под давлением
5,2 бар (капли 20...30 мкм).		Наиболее удачной, с точки зрения стоимости и
		эксплуатационной надежности, оказалась механиче-

119