汽车 前大灯.doc

毕 业 论 文

吉林交通职业技术学院

课题名称：迈腾汽车智能前大灯系统研究

姓 名： 梁 家 通
学 号： qj0937520
专 业： 汽车检测与维修
班 级： 汽检09375
指导老师： 刘 晓 兵

2011年 11 月 20日
目 录
（1）系统概述………………………………………………………
（2）前大灯的组成…………………………………………………
（3）动态转弯大灯照明…………………………………………（4）动态转弯大灯照明设计…………………………………
（5）静态转弯灯光设计………………………………………
（6）维修氙灯部件注意事项…………………………………
（7）前大灯总成拆装…………………………………………
（8）CAN网络…………………………………………………
（9）英语阅读及翻译…………………………………………
（10）总结………………………………………………………

迈腾汽车智能前大灯系统研究

由于传统汽车前照灯对于汽车夜间行驶时速度、路面类型和各种天气条件的改变适应性较差，使得智能汽车前照灯系统越来越受到世界范围内的关注。本文通过对不同行驶状况的计算机模拟及实际应用分析研究，表明前照灯系统在各种不同的行驶条件下将道路照明调整到最佳状态，从而提高汽车夜间行驶安全性。
AFS (Advanced Frontlighting System)是指能自动改变光线射向以适应车辆行驶条件变化的照灯系统。AFS是目前国际在车灯照明领域最新的技术之一,同时也是一个和行车安全息息相关的主动式安全系统,很多中高级车上都配有AFS系统。作为新兴的主动安全设备之一的AFS系统,越来越成为人们关注的焦点,也成为很多汽车厂商的一个卖点。虽然现在还只有在中高级车上出现,但随着技术的进一步成熟,将逐渐成为汽车的一个标配产品。欧洲汽车照明研究机构曾经就此做过专项调查,结果显示,欧洲司机们最希望改善的是阴雨天气积水路面的照明,排在第二位的是乡村公路的照明,接下来依次是弯道照明、高速公路照明和市区照明。上述这些问题的存在,使得研制一种具有多种照明功能的前照灯成为必要,并且这些功能的切换,出于安全上的考虑,必须是自动实现的。所以欧洲和日本相继研制了这种自动适应车辆行驶状态的前照灯系统———AFS (智能前照灯系统)
AFS的系统构成：
1组合前照灯总成 2调整灯光高度的高速步进调光马达
3带高速步进调光马达和位置传感器的能够使射灯模块左右转动的智能模块 4AFS控制器 5转角传感器 6速度传感器和ABS控制器 7轴载荷角度传感器
8大灯开关，AFS开关，AFS指示灯，控制开关，档位信号等。

前大灯组成：
1）远光灯
2）近光灯
3）雾灯
4）转向灯

氙气大灯：气体放电式大灯，根据气体放电原理做成的光源
气体放电：（高强度、电弧放电）是电流流通过某种气体时，使气体发出辐射的放电现象
与常规灯泡相比，气体放电灯泡的优点：使用寿命长、光视效能强、效能高

氙气大灯组成：灯
座、电极、放电腔

动态转弯大灯照明：
动态型智能转向照明是指：通过感应车辆在行使过程中的转向状况,灯体可根据即时情况按照一定的转动半径旋转实现智能转向照明。在这套系统里安装在前照灯里的可转动性照明模块起着重要作用,它们可以随着车辆的转向半径而转动。动态智能转向照明技术为车辆行驶提供了更宽阔的照明视野,可使驾驶者把握先机。从而为驾驶员提供更高的舒适性和安全性。其原理是通过使用步进电机而实现,一台步进电机控制垂直方向上转动,另一台用于控制水平方向上转动。电机根据车辆四周许多传感器反馈数据作出反应。信息传达是通过车辆数据网络系统实现。L IN总线是前大灯控制一个实用选择,而CAN总线则能够将传感器数据收集起来并且分配到整个车辆。从而实现大灯的上下左右随动转动。

动态转弯灯光：
动态转弯灯光系统通过集成在大灯上的电机水平调节近光灯的角度
选装角度范围：外侧最大约为7.5度，内侧最大约为5度。转弯时内侧灯光的水平旋转角度是外侧灯光的两倍。这样，转弯时不同的旋转角度可以提供更好的照明

普通灯光和带有动态转弯灯光功能的灯光系统在车辆转弯时的照明对比：深色区域为普通灯光系统

动态转弯大灯照明设计：
① 应用“转弯灯光系统”
② 只有双氙灯灯光系统才具有转弯灯光功能
③ 选择装备

常规灯光概念 只有双氙灯灯光系统才会有AFS功能

动态转弯灯光结构：

静态转弯灯光设计：
静态型转向照明其主要是通过多个灯泡实现不同角度近光灯照明功能。其工作原理为:在汽车前方两侧灯组内各增加一个可向斜前方照射的固定的射灯,并使其与汽车前近光灯并联,同时还与转向灯联动,只有当近光灯、转向灯同时开启时斜照灯才与电源接通,当打左转向灯时左斜照灯即开启,打右转向灯时右斜照灯开启,关闭近光灯或转向灯中的任何一个时斜照灯即关闭,从而可保证斜照灯不会在白天开启,在夜晚斜照灯只随转向灯开启或关闭。该斜照灯还可增加一个附加开关,当汽车行驶在市内照明条件比较好或者是有特别要求的地方不需要打开斜照灯时,可以将斜照灯关闭。这样便可随时很方便地控制斜照灯,进而了解弯路情况。从而有效照明为司机行驶提供更大的安全保证。
带有普通近光灯的车辆 带有静态转弯灯光的车辆

静态转弯灯光在传统近光灯的基础上又额外附加了一个灯泡，用于在车辆转弯时照亮车辆侧面
静态转弯灯可以帮助驾驶员提早发现其他车道上的车辆或障碍物，有助于安全驾驶
维修氙灯部件注意事项：
在对带有气体放电灯泡并标有黄色高压标志的大灯部件作业时，请务必断开蓄电池的接地
紧接着打开然后重新关闭近光灯。这样便消除了有可能存在的剩余电压
切勿在未安装气体放电灯泡的情况下运行气体放电灯泡的控制单元
气体放电灯泡由于高压（气体放电灯泡放光时超过28000V）和温度的原因只得在大灯罩内工作

前大灯拆装：
打开引擎盖后，在两个大灯的内测，有一个铁钩。在大灯的背后，有一处用来锁定大灯的塑料螺丝。旋掉大灯背后的两个塑料螺丝，存放好。再将铁钩向外拉到底，大灯自然就出来了。大灯卸出之后，会发现会面被大灯的线束拖住了。大灯线束是通过卡口固定的，用手摸接头的下方，能找到扣子，按下去就可将线束退出，可能会拉坏线的，摸索一下很容易就拿出来了，结构跟电脑里的电源接口差不多。拆下大灯之后，找个稳妥的地方放好，就可以去观察一下大灯的底座及其固定方法。中间的固定导轨用来滑入或滑出大灯，右边的铁钩是锁止装置，拉出就松开大灯，推进去就锁住大灯。拔掉线束后，大灯总成就下来了。保护远光灯的橡胶软罩。转向灯，锁得很好，逆时针旋转就可以拿出来，很紧。、转向灯，喜欢LED的同学可以换成LED的。近光灯的背后是个透明的大罩子，用两跟钢环扣住来固定的，向左右两边提起拉下，就可以把罩子轻松取下。取下后就看到灯的内部了。要取下灯泡非常简单，灯座由两根弹性钢丝压住固定，压下钢丝的两端向外拉出，灯座就送下来了。然后把灯座从孔中取出，灯泡就看到了。摸玻璃，如果留下指印后会影响灯泡的寿命。近光灯最好不用手指去注意灯罩里的那个金属罩，估计是铝制的，用来挡住灯泡的直射光，很脆弱，别去碰它，很容易变形。拆远光灯步骤跟近光灯一样，只是后罩更容易取。换好灯泡后，把大灯总成装回去了。首先检查灯泡装到位，后罩装稳妥。然后把灯体跟灯底座平行摆放，插好线束，并滑入，快滑到底的时候，要同时用手推灯罩，并同时把铁钩向里推到位。最后开电源检查一下各灯的工作状态。

CAN网络总成：

J745 智能大灯控制单元
J533 网关控制单元
J667 左侧大灯输出模块
J668 右侧大灯输出模块
J533 网关
J285 仪表控制单元
英语阅读及翻译：
阅读
The piston is an important part of a four-stroke cycle engine. Most pistons are made from cast aluminum. The piston, through the connecting rod, transfers to the crankshaft the force created by the burning fuel mixture. This force turns the crankshaft. Thin, circular, steel bands fit into grooves around the piston to seal the bottom of the combustion chamber. These bands are called piston rings. The grooves into which they fit are called ring grooves.
To withstand the heat of the combustion chamber, the piston must be strong. It also must be light, since it travels at high speeds as it moves up and down inside the cylinder. The piston is hollow. It is thick at the top where it takes the brunt of the heat and the expansion force. It is thin at the bottom, where there is less heat. The top part of the piston is the head, or crown. The thin part is the skirt. Most pistons have three ring grooves at the top. The sections between the ring grooves are called ring lands.
A piston pin fits into a round hole in the piston. The piston pin joins the piston to the connecting rod. The thick part of the piston that holds the piston pin is the pin boss.
piston rings fit into ring grooves near the top of the piston. In simplest terms, piston rings are thin, circular pieces of metal that fit into grooves in the tops of the pistons.
In modern engines, each piston has three rings. (Piston in older engines sometimes had four rings, or even five.) The inside surface of the ring fits in the groove on the piston. The ring's outside surface presses against the cylinder walls. Rings provide the needed seal between the piston and the cylinder walls. That is, only the rings contact the cylinder walls. The top two rings are to keep the gases in the cylinder and are called compression rings. The lower one prevents the oil splashed onto the cylinder bore from entering the combustion chamber, and is called an oil ring.
The piston pin holds together the piston and the connecting rod. This pin fits into the piston pin holes and into a hole in the top end of the connecting rod. The top end of the rod is much smaller than the end that fits on the crankshaft. This small end fits inside the bottom of the piston. The piston pin fits through one side of the piston, through the small end of the rod, and then through the other side of the piston. It holds the rod firmly in place in the center of the piston.
Pins are made of high-strength steel and have a hollow center. Many pins are chrome-plated to help them wear better.
The connecting rod little end is connected to the piston pin. A bush made from a soft metal, such as bronze, is used for this joint. The lower end of the connecting rod fits the crankshaft journal. This is called the big end. For this big-end bearing, steel-backed lead or tin shell bearings are used. These are the same as those used for the main bearings. The split of the big end is sometimes at an angle, so that it is small enough to be withdrawn through the cylinder bore. The connecting rod is made from forged alloy steel.
The crankshaft, in conjunction with the connecting rod, converts the reciprocating motion of the piston to the rotary motion needed to drive the vehicle. It is usually made from carbon steel which is alloyed with a small proportion of nickel. The main bearing journals fit into the cylinder block and the big end journals align with the connecting rods. At the rear end of the crankshaft is attached the flywheel, and at the front end are the driving wheels for the timing gears, fan, cooling water and alternator.
The throw of the crankshaft, i.e. the distance between the main journal and the big end centers, controls the length of the stroke. The stroke is double the throw, and the stroke length is the distance that the piston travels from TDC to BDC and vice versa.
The flywheel is made from carbon steel. It fits onto the rear of the crankshaft. As well as keeping the engine rotating between power strokes it also carries the clutch, which transmits the drive to the gearbox, and has the starter ring gear around its circumference. There is only one working stroke in four so a flywheel is needed to drive the crankshaft during the time that the engine is performing the non-power strokes.

翻译：
活塞是四冲程发动机的重要部件。大多数活塞由铸铝制成。活塞，通过连杆，与曲轴相连并将燃烧混合气产生的力传给曲轴。这种力量使曲轴转动。把薄的，圆形的，钢圈放进活塞周围的凹槽以密封燃烧室的底部。这些圈叫做活塞环。安装活塞环的凹槽称为活塞环槽。
为了禁得住燃烧室的高温，活塞必须有足够的强度。同时活塞必须很轻，因为它在气缸内以很高的速度上下移动。活塞是空心的。活塞顶部厚，承受着高温燃气的带有冲击性的高压力。底部薄，在那里热量少。活塞的顶部是活塞头或者活塞顶。薄的部分是裙部。大多数活塞的顶部有3个活塞环槽。活塞环槽之间的部分称为环带。
活塞销装在活塞的环形的孔里。活塞销把活塞和连杆连接起来。用来支撑活塞销的活塞厚的部分称为活塞销凸台。
活塞环装在活塞顶部附近的活塞环槽里。简单地讲，活塞环就是装在活塞顶部的凹槽里的薄，圆的金属。
现代的发动机，每个活塞有3 道环。(在更旧的发动机里活塞有4道环甚至5道环。)这些环的内表面和活塞上的凹槽相配合。环的外表面推挤气缸壁。环为活塞和气缸壁之间提供了必要的密封。即，只有环与气缸壁接触。最顶的两道保证活塞与气缸壁间密封的环叫做气环。底下的一道防止机油飞溅到缸筒从而窜入燃烧室的环叫做油环。
活塞销把活塞和连杆连接在一起。这个销装在活塞销座孔和连杆小头衬套孔内。连杆的小头比安装在曲轴的大头小得多。小头装在活塞的底部。活塞销贯穿活塞，把连杆小头与活塞连在一起，并将连杆保持在活塞中心的适当位置处。
销由高强度的钢做成并且是空心的。很多销都是镀铬的以使他们更加耐磨。
连杆小头连接着活塞销。衬套由软金属制成，例如青铜，被用于这种连接。在连杆大头安装曲柄轴颈。这被称为连杆大头。对连杆大头轴承来说，使用的是铅的钢背或锡的轴瓦式轴承。这些轴承与那些被用作主要轴承的轴承相同。大头的裂口有时有一个角度，以便足够小通过气缸。连杆由锻造的合金钢制成。
曲轴，和连杆一起，把活塞的往复运动转化为驾驶车辆需要的旋转运动。通常由小比例的镍熔成的碳钢制成。主要轴承曲颈安装在气缸体和与连杆大头末端匹配的曲颈上。曲轴的后端连接着飞轮，前端是连接着定时齿轮，风扇，冷却水和交流发电机的驱动轮。
曲轴的摆幅，即在主要曲颈和连杆大头末端中心之间的距离，控制着冲程的行程。一个冲程等于两个摆幅的行程是活塞从上止点运动到下止点的距离，反之亦然。
飞轮由碳钢制成。它安装在曲轴的后面。除了保持发动机在作功冲程时旋转，它还通过离合器将动力传给变速箱并且在飞轮的圆周上还有起动齿轮。因为4个工作冲程中只有一个冲程作功，所以发动机处于非作功冲程时，飞轮带动曲轴旋转。

总结：
智能前照灯系统是汽车前照灯技术的发展方向，它是继放电灯之后，汽车照明技术的又一次大的技术跨越。智能前照灯系统与以往的照明系统相比，具有很大的优点，近年来一直是国内外汽车照明的研究热点，具有广阔的应用前景。智能前照灯系统在国外已经成功应用于某些车型上，但是目前国内在该方面的研究开发还处于起始阶段。根据公司的实际需求，笔者开发了基于CAN总线的智能前照灯控制系统。在开发过程中，笔者完成的只要工作及结论如下：
1提出了智能前照灯控制系统的整体方案
就整个系统的开发过程，本文首先讨论了智能化系统以及汽车网络的工作原理、系统构成、系统功能、发展状况和最新动态，在此基础上，对车载电子电器单元的控制需求进行了分析，设计了基于CAN总线的智能前照灯系统总线控制网络拓扑结构。在深入研究OSEK OS、COM和NM之后，根据OSEK建立了AFS系统的通讯协议和网络管理方法。
2完成了智能前照灯系统的硬件设计
把整个硬件系统划分为传感器模块、执行器、功率模块和主控制器模块。其中功率模块和主控制器又分为：电源电路、信号调理电路、主控电路、驱动电路、故障检测电路、安全保护电路、CAN通信电路等部分，充分考虑了安全性，根据汽车级应用的需求，进行了器件的选型与电路设计。
3完成了智能前照灯系统的软件设计
设计了基于OSEK的整车网络的应用层协议、TP传输协议、对系统网络节点信息进行了定义，完成了系统在、软件的算法设计。
4完成了智能前照灯系统的台架和整车行驶试验
从台架和整车行驶试验的效果来看，智能前照灯系统能够精确测量车身与前后桥之间的角度信号，能够从CAN总线上得到相关的车速信号、方向盘转角信号、档位信号以及各种开关信号；系统能够对执行电机进行的有效驱动，并按照设定的控制算法根据不同的条件对灯光进行调节。同时抗干扰、故障检测以及安全保护电路的设计经过试验证明是可靠的。在夜间整车试验中，车辆明显为驾驶员提供了最佳的照明效果。
实际系统测试表明：智能前照灯系统的软硬件设计合理，基本功能达到了设计要求，能够满足项目的实际需求，为后续的进一步开发奠定了很好的技术基础。