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        CAMERY自適應前照燈控制系統(tǒng)功能與檢修

        2019-05-07 06:20:44王文濤黃建龍
        汽車電器 2019年4期
        關鍵詞:發(fā)動機智能信號

        王文濤,汪 俊,高 波,黃建龍

        (1.廣州城市職業(yè)學院機電工程系,廣東 廣州 510405;2.廣東技術師范學院天河學院機電工程系,廣東 廣州 510540)

        隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,生活水平的逐步提高,人們對于汽車的行駛主動安全性及駕駛舒適性更為關注。AFS(Adaptive Front-lighting System)即自適應前照明系統(tǒng)是一套能夠根據(jù)車輛行駛路況和承載狀態(tài)的變化,自動對前照燈近光的照度及照射范圍進行最優(yōu)分配與調(diào)節(jié)的自適應系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)儼然已成為中高級轎車的標準配置。通常來說,AFS前照燈自適應調(diào)節(jié)系統(tǒng)由傳感器組、傳輸通路、ECU、執(zhí)行機構等部分組成。其控制邏輯相對較為復雜,而正確了解AFS系統(tǒng)的組成、工作原理是廣大汽車工程技術人員正確、快捷維修此類系統(tǒng)的前提。為此,本文詳細介紹了廣汽豐田汽車有限公司生產(chǎn)的2013款CAMERY 200E系列所配置的AFS系統(tǒng)的組成及控制邏輯。

        1 AFS系統(tǒng)組成及各組成部分的作用

        AFS前照燈自適應調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要組成及其在車身布置情況如圖1所示。主要包括:AFS ECU、前照燈旋轉馬達、轉向角度傳感器、AFS OFF開關、ECM、主體ECU、防滑控制ECU、組合儀表ECU、AFS OFF指示燈。

        圖1 智能AFS系統(tǒng)主要零件布置狀況

        1)AFS ECUAFS ECU是該系統(tǒng)的控制單元核心部分,它首先接收各傳感器信號及其它ECU的傳輸信號,然后通過邏輯、數(shù)字運算,計算出目標照明角度并向前照燈旋轉馬達發(fā)送執(zhí)行信號,使其執(zhí)行旋轉目標角度。

        2)前照燈旋轉馬達 由AFS ECU驅(qū)動,馬達將近光光束向左或向右轉移動至AFS ECU算出的角度。前照燈旋轉馬達使用的是步進電機,可根據(jù)步進電機的步進 (位置)數(shù)精確確定近光光束角度。

        3)轉向角度傳感器 轉向角度傳感器檢測轉向角度和方向 (用以判別車頭是左轉還是右轉),并將該信號輸出至AFS ECU。

        4)AFS OFF開關 駕駛者根據(jù)需要,按下此開關可禁止智能AFS運行。

        5)防滑控制ECU 該部件傳輸左右前照燈轉速、車速信號至AFS ECU。

        6)ECM ECM為發(fā)動機控制模塊,其主要向AFS提供發(fā)動機運轉狀態(tài)信號至AFS,如轉速。此外還將擋位信號傳輸至AFS ECU,其根據(jù)此信號判別車輛是前行還是后退。

        7)主體 ECU該控制單元向AFS-ECU傳送前照燈工作狀態(tài)信號。

        8)組合儀表 (儀表ECU)及AFS OFF指示燈 系統(tǒng)有故障時,根據(jù)來自AFS ECU的信號,儀表ECU使AFS OFF指示燈閃爍以警告駕駛員。當AFS OFF開關在 ON(按下)位置時,儀表ECU使AFS OFF指示燈常亮,以示AFS系統(tǒng)關閉。

        其余部件為各種連接導線、接線器、通信線束等。

        2 智能AFS系統(tǒng)工作原理、控制邏輯

        2.1 控制邏輯

        智能AFS系統(tǒng)的控制邏輯框圖如圖2所示。

        圖2 AFS系統(tǒng)控制框圖

        AFS是一個由傳感器組、傳輸通路、處理器和執(zhí)行機構組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)須從不同傳感器取得車輛的行駛信息,擬實現(xiàn)不同的控制功能。為了實現(xiàn)彎道旋轉照明的功能,需從車速傳感器獲取車速、方向盤角度傳感器獲取方向盤轉角、車身高度傳感器獲得車身傾斜角度、發(fā)動機控制模塊獲取擋位、發(fā)動機轉速等信號。因此通常情況下,AFS還須通過總線、網(wǎng)關與主體ECU、發(fā)動機ECM、組合儀表ECU進行信息共享。

        此外,AFS除了接受車速、車身轉角和車身傾斜角等少數(shù)定量信息外,從其他傳感器獲取的信息大多只能進行定性判別。例如,路面不平度、雨量大小等車外環(huán)境信息,均未能量化。而智能AFS ECU不僅可進行模糊判別,并且還可隨著外部環(huán)境的改變不斷修整系統(tǒng)參數(shù),最終智能AFS系統(tǒng)成為一個自適應的模糊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)處理完總線及傳感器信息后,向執(zhí)行機構發(fā)出調(diào)節(jié)信號 (左、右前照燈旋轉馬達和光學調(diào)節(jié)機構)。

        2.2 工作模式

        智能AFS系統(tǒng)主要工作模式有低速控制模式、中速至高速控制模式、初始設定控制模式以及失效保護控制模式等。無論處于什么控制模式狀態(tài),該系統(tǒng)只對前照燈的近光予以調(diào)整,其最大轉角示意如圖3所示,左轉向時,左近光最大向左調(diào)整角度為15°,右轉時右近光最大轉角為10°。

        圖3 前照燈最大轉角示意

        2.2.1 低速控制模式

        當車輛AFS ECU執(zhí)行低速控制模式時,其運行狀態(tài)條件如下:①發(fā)動機運轉,若發(fā)動機無運轉信號則該系統(tǒng)停止工作;②車輛前行速度為V,30>V≥10 km/h;③轉向角度為 6°或者更大;④近光燈居于ON位置。

        一旦AFS系統(tǒng)執(zhí)行低速控制模式,其左、右近光旋轉的角度范圍見表1。

        表1 旋轉角度范圍 (低速控制)

        在低速控制模式下其照明區(qū)域如圖4所示。顯然,左轉彎道路面上裝有智能AFS可將光區(qū)有效分布于彎道區(qū)域,照至前行車輛,有效避免追尾事故發(fā)生。

        圖4 低速控制照明區(qū)域?qū)Ρ?/p>

        2.2.2 中至高速控制模式

        當車輛AFS ECU執(zhí)行中至高速控制模式時,其運行狀態(tài)條件如下:①發(fā)動機運轉,發(fā)動機轉速及擋位信號正常傳輸至總線系統(tǒng);②車輛前行速度為V,V≥30 km/h;③轉向角度為7.5°或更大;④近光燈在ON位置;⑤AFS OFF開關在OFF位置。

        一旦AFS系統(tǒng)執(zhí)行中速至高速控制模式,其左、右近光旋轉的角度范圍見表2。

        表2 旋轉角度范圍 (中速至高速控制模式)

        在中速至高速控制模式下,其照明區(qū)域如圖5所示。顯然,裝有智能AFS系統(tǒng)的車輛在十字路口可有效將左前車輛置于照明區(qū)域內(nèi),若無該系統(tǒng)則可能無法將光有效投射至前方車輛。

        圖5 高速控制照明區(qū)域?qū)Ρ?/p>

        2.2.3 初始設定控制模式

        起動發(fā)動機時,AFS ECU驅(qū)動前照燈旋轉執(zhí)行器并將投射型前照燈向車輛中心方向移動到操作極限位置,然后將它恢復到正確位置。AFS ECU評估前照燈位置并以此作為參考控制。

        2.2.4 失效保護模式

        如果AFS ECU檢測到智能AFS的故障,AFS ECU進行失效保護控制。同時,儀表ECU使AFS OFF指示燈閃爍以通知駕駛員有故障。表3為AFS失效保護模式。

        3 結束語

        目前車輛智能AFS前照燈系統(tǒng)是中高檔車輛的流行配置之一,詳細正確理解該系統(tǒng)的基本組成、工作原理是廣大汽修人員的基本要求,而進一步探討其工作控制模式是汽車從業(yè)人員必須掌握的技術。車輛車型眾多,各車型的控制邏輯可能有所出入,廣大汽車從業(yè)人員應該具體情況具體分析。本文僅對廣汽豐田轎車智能AFS前照燈系統(tǒng)的工作原理和基本組成作出系統(tǒng)介紹,擬供同行參考。

        表3 AFS失效保護模式

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