信号系统检修

任务3　信号系统检修

【任务导入】

汽车上除照明灯外，还有其他用以指示车辆状态或状况的灯光信号标志，这些灯称为信号灯。信号灯分为外信号灯和内信号灯。外信号灯指转向指示灯、制动灯、尾灯、示宽灯、倒车灯；内信号灯泛指仪表板的指示灯，主要有转向、机油压力、充电、制动、关门提示等仪表指示灯。

【任务分析】

通过学习，要求学生了解常用信号灯基本控制电路、基本工作原理和维修方法。

【相关知识】

一、闪光继电器

常见闪光继电器有电容式、翼片式和晶体管式三类，如图5－27所示。翼片式和带继电器的晶体管式闪光继电器结构简单、体积小、闪光频率稳定、监控作用明显、工作时伴有响声，故被广泛使用。

图5－27　常见闪光继电器类型

图5－28　电容式闪光继电器工作原理图

1．电容式闪光继电器工作原理

电容式闪光器它由一只大容量电解电容器和双线圈继电器组成。其工作原理如图5－28所示。接通转向灯开关（左或右）后，串联线圈经触点、转向信号灯构成回路，且电流较大。产生较强磁场，吸动衔铁，使触点张开。此过程中，串联线圈通电时间极短，转向信号灯不亮。触点张开后电容器经串联线圈、并联线圈、转向灯开关、转向灯及转向指示灯构成充电回路。由于充电电流很小，此时转向灯与转向指示灯不亮。触点在串并联线圈的合成磁场（方向相同）作用下，仍保持张开状态。电容器充电完成后，并联线圈电流消失，铁芯吸力减小，触点在复位弹簧作用下闭合，转向灯与转向指示灯亮；同时，电容器经并联线圈及触点放电，由于串联线圈与并联线圈磁场方向相反，铁芯吸力极小，触点保持闭合状态。当电容器放电结束后，并联线圈电流消失，在串联线圈磁场作用下，触点再次张开，转向灯与转向指示灯变暗，电容器再次充电。如此周而复始，转向灯与转向指示灯不停地以此频率闪烁。

电容式闪光继电器具有监控功能，当一侧转向灯有一只或一只以上转向灯泡烧断或接触不良时，闪光器就使该侧转向灯接通时只亮不闪，以示该侧转向灯电路异常。

2．翼片式闪光继电器

翼片式闪光继电器分为直热翼片式和旁热翼片式两种。

1）直热翼片式闪光器

直热翼片式闪光器主要由翼片、热胀条、触点等组成，如图5－29所示。工作时，弹性翼片在热胀条（热膨胀系数较大的金属板条）的拉力下呈弓形，触点处于闭合状态。接通转向灯开关（左或右）后，转向灯与转向指示灯电路接通，灯亮。电路如下：蓄电池正极→翼片→热胀条→触点→转向灯开关→转向灯及转向指示灯→搭铁→蓄电池负极。由于电流流经热胀条，热胀条伸长。翼片在自身弹力作用下伸直，活动触点随热胀条向上移动与固定触点分离。电路被切断，转向灯与转向指示灯熄灭。热胀条中电流消失后，冷却、收缩，牵动翼片再次呈弓形，活动触点下移与固定触点再次闭合，电路接通，转向灯与转向指示灯又亮。如此反复变化，产生了闪烁的转向信号，同时发出“啪嗒”的响声。

图5－29　直热翼片式闪光器

图5－30　旁热翼片式闪光器

2）旁热翼片式闪光继电器

旁热翼片式闪光继电器与直热翼片式闪光继电器的主要不同点在于热胀条上绕有电热丝，如图5－30所示。电热丝下端与热胀条相接，上端与静触点相连，支架与热胀条绝缘。工作时，翼片受热胀条拉力作用呈弓形，触点张开。转向灯开关闭合后，电热丝通电加热热胀条，使其膨胀伸长，翼片在自身弹力作用下伸直，使触点闭合。触点闭合后，转向灯与转向指示灯亮。电热丝被触点短路，热胀条冷却收缩，翼片被拉呈弓形，触点再次张开，转向灯与转向指示灯变暗。电热丝再次通电。如此周期性动作，转向灯产生闪烁灯光信号。当电阻丝通电时，电流虽经转向信号灯构成回路，因为电流很小，转向灯不会亮。

3．晶体管式闪光继电器

晶体管式闪光继电器有带继电器晶体管式闪光器（有触点）、无触点闪光器和集成电路闪光器等几种。

1）带继电器的晶体管闪光器

带继电器的晶体管闪光器的工作原理如图5－31所示，它主要由三极管开关电路和小型继电器组成。

当汽车打开右转向信号灯时，电流由蓄电池正极→电源开关SW→接线柱B→电阻R₁→继电器的常闭触点J→接线柱S→转向灯开关K→右转向信号灯→搭铁→蓄电池负极，形成回路，右转向信号灯亮。当电流通过电阻R₁时，在电阻R₁上产生电压降，三极管VT因正向偏压而导通，集电极电流通过继电器线圈J，使继电器的常闭触点立即打开，右转向信号灯随之熄灭。

图5－31　带继电器的晶体管闪光器

三极管导通的同时，其基极电流向电容器C充电。电流由蓄电池正极→电源开关SW→接线柱B→三极管的发射极e→基极b→电容器C→电阻R3→接线柱S→转向灯开关K→右转向灯→搭铁→蓄电池负极，形成回路。随着电容器电荷的积累，充电电流逐渐减小，三极管的集电极电流也随之减小，当电流减小，线圈中产生的电磁力不足以维持衔铁的吸合而释放时，继电器触点又重新闭合，转向灯又再次发亮。这时电容器C通过电阻R₂、继电器触点J、电阻R₃放电。放电电流在R₂上产生的电压降为三极管提供反向偏压，加速三极管的截止。当放电电流接近零时，R1上的电压降为三极管VT提供正向偏压使其导通。这样，电容器不断地充电和放电，三极管也就不断地导通与截止，控制继电器触点反复地打开、闭合，使转向信号灯闪烁。

国产SG131型无触点闪光继电器的电路如图5－32所示。当转向灯开关打开时，三极管VT₁的基极电流由两路提供，一路经电阻R2，另一路经电阻R1和电容器C，三极管VT₁导通，复合三极管VT₂、VT₃处于截止状态，由于VT₁的导通电流很小，仅60mA左右，故转向灯不亮。与此同时，电源对电容器C充电，随着电容器C两端电压的升高，充电电流逐渐减小，三极管VT₁由导通变为截止。这时A点的电位升高，当其电位达到1．4V时，三极管VT₂导通，三极管VT₃也随之导通，于是转向灯发亮。此时，电容器C经过电阻R1、R2放电，电容器放完电后，接着电源又对电容器C充电，三极管VT₁导通，VT₂、VT截止，转向灯熄灭，如此反复，使转向灯闪烁。闪光频率由电路中元件的参数决定。

图5－32　无触点闪光器

2）集成电路闪光继电器

图5－33所示为上海桑塔纳汽车专用的集成电路闪光继电器的工作原理图。U243B型集成块是一块低功率、高精度的汽车电子闪光器专用集成电路。U243B的标称电压力12V，实际工作电压范围为9～18V，采用双列8脚直插塑料封装。内部电路主要由输入检测器SR、电压检测器D、振荡器Z及功率输出级SC四部分组成。

图5－33　集成电路闪光器

SR—输入检测器；D—电压检测器；Z—振荡器；SC—输出级；RS—取样电阻；J—继电器

输入检测器用来检测转向信号灯开关是否接通。振荡器由一个电压比较器和外接的电阻R₄和电容器C₁构成。内部电路比较器的一端提供了一个参考电压，其值由电压检测器控制，比较器的另一端则由外接的电阻R4和电容器C₁提供一个变化的电压，从而形成电路的振荡。振荡器工作时，输出级的矩形波便控制继电器线圈的电路并使继电器触点反复打开和闭合。于是转向信号灯和转向指示灯闪烁，频率为80次/分钟。

如果一只转向灯烧坏，则流过取样电阻RS的电流减小，其电压降减小，经电压检测器识别后，便控制振荡器电压比较器的参考电压，从而改变振荡频率，使转向指示灯的闪光频率增加一倍，以提示驾驶员及时检修。当打开危险警报开关时，汽车的前、后、左、右转向信号灯同时闪烁作为危险警报信号。

二、制动信号灯

制动信号灯是汽车行驶时向后方表示正在减速或即将要停车的灯具。当汽车进行制动时，制动信号灯亮，给紧随其后的汽车驾驶员发出制动信号，以避免造成追尾事故。汽车上采用的第一个信号灯就是制动信号灯。制动信号灯安装在车尾两侧，其上缘距地面高度不大于1．5m，外缘距车外侧不大于0．4m，两制动信号灯应对称于汽车的纵轴线并在同一高度上。制动信号灯的光色为红色，其光束角度在水平面内应为灯轴线左右各45°，在铅垂面内应为灯轴线上下各15°。1985年，美国还规定了高位制动信号灯，将它安装在小轿车的后窗中心线附近。使紧随在后的汽车驾驶员在前后两辆汽车靠得较近时，能通过高位制动信号灯了解前面汽车的行驶状况。

制动信号灯受汽车制动器控制，图5－34所示为常见制动信号灯电路，其控制开关有：踏板控制式、液压控制式和气压控制式三种。踏板控制式常开开关装在制动踏板的后面，当踏下制动踏板时，开关闭合，制动信号灯亮。液压控制式或气压控制式开关装在制动总泵出口处，当踩下制动踏板，液压管路（或气压管路）中压力增加时，在开关膜片的作用下，开关闭合，制动信号灯亮，松开制动踏板时，管路压力下降，开关又恢复到原来的常开位置。

图5－34　制动信号灯电路

（a）踏板控制式；（b）液压控制式；（c）气压控制式

1—制动踏板；2—制动信号灯开关；3—制动信号灯；4—液压制动主缸；5—气压制动控制阀

三、危险报警信号灯

危险报警信号灯是在车辆遇到紧急危险情况求救时使用的灯具，通常由转向信号灯兼任，在转向信号灯电路中通过危险报警开关控制。报警时，接通危险报警开关，前后左右四个转向信号灯同时闪亮，发出危险报警信号。

四、停车灯和尾灯

停车灯是在夜间停车时表示汽车存在的灯具，前后各有两个。国产汽车上常将停车灯和尾灯合并。用于停车灯和尾灯的小型灯泡通常为双丝灯泡，一根为大电流灯丝，电流约2．1A，发光强度32cd，用于转向和制动信号；另一根为小电流灯丝，电流约600mA，发光强度3cd，用作停车灯和尾灯。

五、示廓灯

为了夜间行驶安全，在汽车的前、后、左、右侧的边缘装上四个灯，前面两个为白色或琥珀色，后面2个为红色，用以表示汽车的轮廓。大型车还装有示高灯。示宽灯与示高灯被统称为示廓灯。当停车灯或尾灯亮时，示廓灯全部亮，以便于会车。示廓灯的灯光标志要求在夜间300m以外可见，一般采用电流为270mA、功率为8～10W、发光强度为2cd的小型灯泡。

六、电喇叭

目前汽车上所装用的喇叭多为电喇叭，主要用于警告行人和其他车辆，以引起注意，保证行车安全。

喇叭按发音动力不同有气喇叭和电喇叭之分；按外形不同有螺旋形、筒形、盆形之分；按声频不同有高音和低音之分；按接线方式不同有单线制和双线制之分。

1．筒形、螺旋形电喇叭

筒形、螺旋形电喇叭的构造如图5－35所示。其主要组件有铁芯、线圈、衔铁、膜片、共鸣板、扬声筒、触点，以及电容器等。膜片和共鸣板借中心杆与衔铁、调整螺母、锁紧螺母连成一体。通过线圈的通断使得膜片不断振动，从而发出一定音调的音波，由扬声筒放大后传出。

图5－35　筒形、螺旋形电喇叭

1—扬声器；2—共鸣板；3—膜片；4—底板；5—铁芯；6—线螺柱；7、13—调整螺钉；8、14—锁紧螺母；9—弹簧片；10—衔铁；11—线圈；12—锁紧螺母；15—中心杆；16—触点；17—电容器；18—导线；19—接线柱；20—按钮

2．盆形电喇叭

盆形电喇叭工作原理与筒形、螺旋形电喇叭相同，都是通过控制线圈的开闭，使得膜片振动引起共鸣板共鸣来发声的。只不过盆形电喇叭的发声效果更好些，在没有扬声筒的情况下，仍能够发出较大的声响。盆形电喇叭的结构如图5－36所示。

3．喇叭继电器

为了得到更加悦耳的声音，在汽车上常装有两个不同音调（高、低音）的喇叭。其中高音喇叭膜片厚，扬声简短，低音喇叭则相反。有时，甚至装有三个（高、中、低）不同音调的喇叭。装用单只喇叭时，喇叭电流是直接由按钮控制的，按钮大多装在转向盘的中心。当汽车装用双喇叭时，因为消耗电流较大（喇叭继电器15～20A），用按钮直接控制时，按钮容易烧坏。为了避免这个缺点，采用喇叭继电器，其结构和接线方法如图5－37所示。

图5－36　盆形电喇叭

1—下铁芯；2—线圈；3—上铁芯；4—膜片；5—共鸣板；6—衔铁；7—触点；8—调整螺母；9—铁芯；10—按钮；11—锁紧螺母

图5－37　喇叭继电器的结构及接线方法

1—触点臂；2—线圈；3—按钮；4—蓄电池；5—触点；6—喇叭

【任务实施】

一、实施环境

（1）汽车电器实训室。

（2）轿车、专用工具等。

（3）相应的维修手册或资料。

二、实施步骤

1．转向信号灯电路及闪光继电器的检修与调整

（1）转向开关打到左侧或右侧时，转向指示灯闪烁比正常情况快。这种故障现象说明这一侧的转向灯灯泡有损坏，或转向灯的接线、搭铁不良。排除方法为更换灯泡。若接线搭铁不良时，视情况处理。

（2）左、右转向灯均不亮。这种故障的原因可能是熔丝烧断、闪光继电器损坏、转向开关出现故障或线路有断路的地方。排除方法如下所述。

①检查熔丝，如若熔断则应更换。

②检查闪光继电器。

③若以上正常，检查转向灯开关及其接线，视情况修理或更换。

（3）左、右转向灯均不亮，除以上检查方法外，还可以先打开危险警告开关，若左、右转向灯不亮，说明闪光器有故障。

（4）闪光继电器的就车检查：闪光继电器好坏的检查；闪光继电器故障部位的检查。

（5）闪光继电器的独立检测：将稳压电源、闪光继电器、试灯按照图5－38所示接入试验电路，检测闪光继电器工作情况。将稳压电源的输出电压调至12V，接通试验电路，观察灯泡的闪烁情况。如果灯泡能够正常闪烁，则闪光继电器完好；如果灯泡不亮，则表明闪光继电器损坏。

图5－38　闪光继电器试验电路

图5－39　电喇叭结构示意图

1—音量调整螺钉；2—音调调整螺钉；3—锁紧螺母

2．电喇叭的检修与调整

不同形式的电喇叭其构造不完全相同，故调整方法也不一致，但其原理却是基本相同的，图5－39所示为电喇叭的结构示意图。

1）喇叭音调的调整

减小衔铁与铁芯间的间隙，可以提高音调。

2）电喇叭音量的调整

电喇叭音量的大小与通过喇叭线圈中的电流大小有关。可通过改变触点的压力进而改变其接触电阻，以实现喇叭线圈中的电流大小的不同，最终实现喇叭音量大小的改变。

3）电喇叭的维护

喇叭触点应保持清洁，其接触面积不应低于80%。如果喇叭有严重烧蚀应及时进行检修。喇叭的固定方法对其发音影响极大，为了使喇叭的声音正常，喇叭不能作刚性的装接，而应固定在缓冲支架上，即在喇叭与固定支架之间应装有片状弹簧或橡皮垫。

【相关拓展】

随着科技的不断发展，一种新型喇叭——“环保喇叭”问世了，它采用语言压缩技术，由集成电路制成，是一种结构简单、制作容易，耗能少、无噪声污染、低分贝、门铃式的发音装置。“环保喇叭”不需要更改汽车的线路和设备，直接并联到警示灯上。只要按下警示灯开关，就有声音、灯光双重提示，既完善了汽车警示功能，又解决了城市禁鸣喇叭的难题。