于曉軍，王培強

（中航黑豹股份有限公司，山東 威海 264400）

HFJ1027車型前霧燈輔助照明系統(tǒng)研究

于曉軍，王培強

Yu Xiaojun，Wang Peiqiang

（中航黑豹股份有限公司，山東 威海 264400）

全新研發(fā)的前霧燈在滿足國家前霧燈配光性能的前提下，增大了側(cè)向幾何發(fā)光角度，指標達到歐洲標準；通過組合儀表控制模塊的開發(fā)，將各信號進行采集，驅(qū)動前霧燈根據(jù)用戶需求進行轉(zhuǎn)彎輔助照明。有效解決了夜間駕車在大弧度彎道或是沒有路燈照明的山路上行駛時，彎道內(nèi)側(cè)的照明和視野盲區(qū)對駕駛者和車內(nèi)乘客存在的安全隱憂。

前霧燈；輔助照明；視野

環(huán)保與安全依然是未來汽車技術(shù)發(fā)展的兩大主題。不斷提升汽車安全性指標，是提升企業(yè)產(chǎn)品市場競爭力的關(guān)鍵因素之一。對于夜間行車而言，良好的照明系統(tǒng)對行車安全十分重要。當(dāng)夜間駕車行駛在大弧度的彎道或是沒有路燈照明的山路上時，彎道內(nèi)側(cè)的照明和視野盲區(qū)對駕駛者和車內(nèi)乘客都存在著極大的安全隱患。目前，除部分高檔乘用車采取大燈隨動轉(zhuǎn)向技術(shù)或側(cè)燈輔助照明技術(shù)外，對于輕型載貨汽車，受成本所限，該技術(shù)尚屬國內(nèi)空白。

1 輔助照明方案制訂

目前，主流輔助照明系統(tǒng)主要分為兩大類：一是大燈隨動轉(zhuǎn)向系統(tǒng) AFS，二是側(cè)向輔助照明燈。大燈隨動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在前大燈總成內(nèi)安裝一套運動機構(gòu)來驅(qū)動燈泡和反射器轉(zhuǎn)動，而移動的時機以及幅度全部由行車電腦控制。行車電腦通過采集車速、轉(zhuǎn)向盤角度等多方面信息，向傳動機構(gòu)發(fā)送指令讓大燈的光束按照具體的行車狀況實時調(diào)整。而側(cè)向輔助照明系統(tǒng)則是在前大燈總成里面設(shè)有一個特殊角度的小燈泡，只有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動到一個特定的角度范圍時這個小燈泡才會點亮。其控制系統(tǒng)與前者相似，也是通過行車電腦來控制。

上述兩種輔助照明系統(tǒng)均能有效提供彎道盲區(qū)的照明，但在輕型載貨汽車上均不適宜采用。主要有兩大因素：一是目前輕型載貨汽車均為平頭，與乘用車不同的是，其前大燈縱向空間有限，不論是驅(qū)動燈泡和反射器轉(zhuǎn)動，還是增設(shè)特殊角度小燈泡，其機構(gòu)都難以實施；二是控制系統(tǒng)都是通過行車電腦采集車速、轉(zhuǎn)向盤角度等多方面信息進行控制。配置行車電腦、各類傳感器必然導(dǎo)致制造成本居高不下。同時由于各相關(guān)運動機構(gòu)非常精密，系統(tǒng)可靠性和維護成本也會大幅度提升。

綜合分析，確定采用前霧燈+組合儀表控制的點亮系統(tǒng)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎補光功能。對于前霧燈：在不改變前霧燈安裝尺寸及滿足國家法規(guī)前提下，通過對前霧燈反射器和燈泡位置的合理設(shè)計，增加前霧燈外側(cè)幾何發(fā)光面，實現(xiàn)車身外側(cè)轉(zhuǎn)角達到60°的配光性能。對于控制系統(tǒng)：借助組合儀表內(nèi)部控制模塊，對組合儀表硬件、軟件進行開發(fā)，通過采集位燈信號、左右轉(zhuǎn)向燈信號和車速信號，驅(qū)動前霧燈按需求點亮。該方案不僅能夠滿足使用要求，同時具備制造成本低、可靠性高、維修方便和操作快捷的優(yōu)點。

HFJ1027車型前霧燈點亮系統(tǒng)研制項目的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點在于：1）通過前霧燈的優(yōu)化設(shè)計實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎補光功能，具有安裝縱向尺寸小、機構(gòu)簡單、制造成本及維修成本低的優(yōu)點；2）通過利用組合儀表控制模塊進行系統(tǒng)控制，具有操縱便捷、可靠性高和成本低的優(yōu)點，為國內(nèi)首創(chuàng)，為輕型柴油載貨汽車實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎補光功能提供新思路。同時，便于在用車型改裝。

2 前霧燈設(shè)計開發(fā)

要想達到理想的前霧燈配光性能指標，關(guān)鍵在于反射器曲面的設(shè)計及燈泡位置的確定。傳統(tǒng)的設(shè)計手段無法滿足設(shè)計要求。本項目采用三維CATIA進行結(jié)構(gòu)建模、利用先進的“海拉之光”LucidShape光學(xué)設(shè)計 3D軟件進行光強及照度模擬照明效果，通過不斷調(diào)整優(yōu)化，確定最優(yōu)方案。

在優(yōu)化過程中，為保證模擬結(jié)果的精確，采用蒙特卡羅光線追蹤法實施模擬。蒙特卡羅光線追蹤法是基于蒙特卡羅規(guī)則的一種模擬方法，盡管模擬時間長，但能夠給出最精確的光強以及照度分布作為模擬結(jié)果。通過模擬，初步確定反射面由主、副反射面構(gòu)成。其中主反射面由 8個曲率不同的曲面呈階梯拼接而成，每個曲面均為聚焦自由曲面，設(shè)計時賦予每個曲面不同的幾何發(fā)光角度范圍，通過光線的相互疊加產(chǎn)生最佳的配光效果；副反射面主要由上、下 2個花面組成，主要起輔助作用。主、副反射器的合理組合，保證了前霧燈總成配光性能達到設(shè)計目標要求。優(yōu)化后反射器結(jié)構(gòu)圖、光型圖、照度圖和逼真道路模型圖分別如圖1～圖4所示。

3 控制系統(tǒng)開發(fā)

該項目控制系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：在整車行駛過程中，車速＞1 km/h但≤40 km/h時，位燈開關(guān)打開前提下操縱左右轉(zhuǎn)向開關(guān)，對應(yīng)側(cè)前霧燈點亮，滿足轉(zhuǎn)彎側(cè)盲區(qū)補光要求。同時，保留原前霧燈單獨開啟功能。

對于邏輯控制設(shè)定邊界條件主要基于兩點考慮：一是只有夜晚行車時才需要補光，而此時駕駛員肯定要開位燈，但白天行車一般不會開位燈。增設(shè)該條件，可避免白天不必要的浪費；二是考慮車速，車輛不行駛時不必補光，而在夜晚超車時，補光也沒有意義。通過走訪用戶，在駕駛HFJ1027車型時，夜晚轉(zhuǎn)彎時車速一般低于 40 km/h，而在超車時一般高于40 km/h，合理設(shè)定邊界條件，是邏輯控制的基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)原理框圖、流程圖及相應(yīng)說明如圖5和圖6所示。

1）控制系統(tǒng)原理框圖，見圖5。

圖中，2為組合儀表控制模塊（組合儀表ECU）；3為組合儀表內(nèi)部高端控制模塊（信號放大控制模塊）；L為左右前霧燈。點火開關(guān)、左右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)、位燈開關(guān)及車速傳感器分別通過線路與組合儀表控制模塊輸入端相連。而輸出端與前霧燈開關(guān)一起與高端控制模塊相連，驅(qū)動前霧燈L點亮。

2）控制系統(tǒng)流程圖，見圖6。

系統(tǒng)通過改變組合儀表內(nèi)部的控制邏輯，實現(xiàn)智能化控制。當(dāng)儀表控制模塊 2收到點火開關(guān)K2輸出的鑰匙IG狀態(tài)信號，檢測到點火開關(guān)打開后，再對車速傳感器1輸出的“1 km/h＜車速≤40 km/h”的車速信號進行檢測。車速滿足要求的狀態(tài)下，儀表控制模塊 2繼續(xù)進行下一步操作，否則無法進行下一步信號的檢測，因而無法點亮前霧燈；當(dāng)車速信號滿足要求時，儀表控制模塊2對位燈開關(guān)K5信號進行檢測，位燈打開狀態(tài)下，儀表控制模塊 2繼續(xù)進行下一步操作，如果位燈關(guān)閉，則無法進行下一步信號的檢測，因而無法點亮前霧燈；當(dāng)位燈打開時，儀表控制模塊 2對左轉(zhuǎn)向燈開關(guān)K3、右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)K4信號進行檢測，左轉(zhuǎn)向燈或右轉(zhuǎn)向燈的開關(guān)在打開的狀態(tài)下，儀表控制模塊2將通過高端控制模塊3驅(qū)動前霧燈點亮，如果左轉(zhuǎn)向燈或右轉(zhuǎn)向燈開關(guān)關(guān)閉時，儀表控制模塊2將無法通過高端控制模塊3對前霧燈進行點亮。

同時，該控制系統(tǒng)也可利用前霧燈開關(guān)K1來控制高端控制模塊3，單獨點亮前霧燈。

4 結(jié) 論

隨著機動車輛的增多，行駛安全性日益引起人們的注意。對于夜間行車而言，良好的照明系統(tǒng)對行車安全十分重要。當(dāng)夜間駕車行駛在大弧度的彎道或是沒有路燈照明的山路上時，彎道內(nèi)側(cè)的照明和視野盲區(qū)對駕駛者和車內(nèi)乘客都存在著極大的安全隱患。同時，由于輕型載貨汽車主要面向農(nóng)村及城郊結(jié)合部用戶，適用于農(nóng)村建設(shè)、中短途運輸?shù)?，采用前霧燈+組合儀表控制的點亮系統(tǒng)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎補光功能，在成本提升不大的前提下，有效提升了行車安全性，減少了交通事故的發(fā)生機率，具有廣泛的社會效益。

U463.65.02

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2014.06.011

2014-08-14

1002-4581（2014）06-0044-03