车灯设计

车灯设计（精选10篇）

车灯设计 篇1

摘要：分析自行车灯卡的工艺特点, 优化设计滑块侧抽芯机构, 利用Moldflow软件分析浇口位置, 介绍了灯卡注射模结构及工作过程。模具结构合理, 完全达到塑件的技术要求。

关键词：注射模,滑块侧抽芯,Moldflow

0 引言

近年来, 人们提倡健康、接触自然的健身热潮, 很多人选择了骑自行车运动健身, 运动型自行车得到人们的青睐。各种反光灯、闪光灯成为运动型自行车必不可少的装备。塑料灯卡普遍应用于灯与自行车的链接, 不仅具有良好的力学性能, 而且外形美观, 可以满足人们的环保和审美的要求。

1 成型工艺分析

最常见的灯卡如图1所示。外形尺寸为32 mm×23 mm×22 mm, 采用尼龙材料成型, 尺寸精度要求高, 要求外表面光滑、美观, 无脱模划痕、缩痕、顶白等缺陷, 且与灯的组装要简便、牢固。

由塑件的结构可知, 需要设计三处水平侧抽芯。成型方案是将塑料件水平放置, 见图2, 由斜导柱将滑块沿不同方向抽出, 顶出方式为顶杆顶出。优点是模具结构简单, 易加工, 后期维护方便;缺点是型芯、滑块组件多, 模具使用寿命短。

2 模具设计

2.1 浇口的设计

为改善熔料的流动性, 达到满意的充模效果, 首先采用Moldflow软件对塑件成型过程进行模拟, 如图3所示。通过Moldflow软件分析可知, 选择颜色最深的地方, 浇口位置最佳, 但是这样选取使得模具结构难度增加, 模具成本加大。为了满足模具结构简单、降低成本的要求, 同时也利于滑块的动作, 故选择塑件侧面做浇口的位置。

根据Moldflow软件分析的模具结构特点及注塑生产的要求, 同时根据尼龙具有的良好弹性特性, 故模具采用潜伏式浇口, 见图4。

浇注系统具有流程短、压力传递均匀、熔料流动平稳、填充同步、排气顺畅的特点;浇口截面积小, 不会损伤塑件外表面;开模时即可自动切断浇口凝料, 提高了注射效率。

2.2 滑块机构的设计

如图5, 滑块采用分体式结构, 即将成型侧型芯镶嵌在侧滑座上, 采用贯通的圆柱销从型芯中坚穿过, 如图中的侧型芯6和侧滑座3, 这样便于加工和后期的维修。

1.动模板2.锁紧块3.侧滑座4.限位螺钉5.动模型芯6.侧型芯7.圆柱销8.斜导柱

为了确保滑块的平稳移动, 侧滑块的导滑形式采用T型槽结构, T型槽结构采用整体式, 由T字铣刀直接加工完成, 完成后, 经过手工修研后确定实际尺寸, 再加工侧滑座与导滑槽配作。

为了确保滑块的滑出距离, 再次合模时斜导柱准确进入侧滑座的斜孔, 在动模板1上设计安装限位螺钉。

为了确保在注射时侧滑块不发生移动, 在定模板上设计锁紧装置。

2.3 模具结构

根据成型工艺方案, 模具设计为斜导柱侧抽芯模具。见图6, 模具为两板式结构, 一模两腔, 模具结构简单, 动作顺畅, 无运动干涉。模具型芯、侧型芯、镶件采用预硬模具钢NAK80。

注塑机经过注射、保压、冷却后开模, 动模部分随注塑机动板一起后退, 开模力使斜导柱和侧滑块的斜孔做相对运动, 由于侧滑块和动模板与导滑槽的精密滑配合, 故驱动滑块向外侧移动, 当移动抽芯距的距离后, 完成侧抽芯和开模的动作。

1.定模板2, 9, 17.侧型芯3, 10, 18.侧滑座4.动模板5.动模支撑板6.垫铁7.动模座板8.定模座板11.锁紧块12.型芯镶件13.定模型芯14.动模型芯15.顶杆固定板16.顶杆推板19.斜导柱

3 结语

自行车灯卡注射模不仅结构合理、简单, 动作平稳、可靠, 而且自动化程度高, 极大地降低了工人的劳动强度。滑块、型芯采用组合形式, 便于加工和后期的维护。

参考文献

[1]王文广, 田宝善, 田雁晨.塑料注射模具设计技巧与实例[M].北京:化学工业出版社, 2004.

会看“眼色”的智能车灯 篇2

获奖者：北京市第五中学 马嘉祥

夜间行车的安全问题一直是驾驶员关注的热点。主要原因是夜间环境光值低，汽车前灯无法提供较大的视野范围，而目前的车载夜间照明系统存在一些缺陷——采用被动式设计，无法根据驾驶员实时需求调整照明的方向。

发现这个问题后，北京市第五中学的马嘉祥经过一番思考和设计，开发出了夜间主动追踪照明系统。

在这套设备中，马嘉祥使用一副头带将一个电子罗盘固定在驾驶者头顶，同时在车外射灯的基座上固定一个相同的电子罗盘，用于测得车辆的实时方向。利用两个电子罗盘测得的方向数据的角度差得出射灯需偏转的角度，最终由舵机控制射灯的转向。

由于采用了射灯照射方向追踪驾驶者头部的设计，驾驶者可以在任何情况下看清想看的附近物体。当车经过T字形岔路时，这个功能可以较大程度避免由于视觉死角发生冲撞事故，为夜间行车提供有力保障。

下一步，马嘉祥还要为车外部分增加防水罩，保护系统在雨天工作不受影响。同时，他还要改进车内部分电子罗盘的设计，使它变得更小巧，而且不必额外采用头带固定在头上。驾驶者只需将电子罗盘佩戴在耳朵上或固定在眼镜上即可。

北京喜鹊哪儿筑巢

获奖者：北京第166中学 王子一

在高度城市化的北京城区，高楼林立、树木稀少，喜鹊的生存环境正受到侵占。但近年来，对这种与人类伴生的鸟类的研究报道却很少。一直对喜鹊情有独钟的初三学生王子一开始了他的调查。

王子一选择了前门大街、长安街、紫竹院公园、红螺寺等涉及北京主要生境类型的不同区域开展调查。通过调查，王子一发现，在这些调查区域中，正在利用的喜鹊巢有209个，其中城市居民区和公园117个，郊区92个。99.04%的喜鹊将巢筑在高大的乔木顶端，只有0.96%的喜鹊将巢建在电线杆等人工建筑物上。喜鹊喜爱筑巢的树木以毛白杨、加拿大杨、刺槐、法国梧桐、泡桐、国槐、柳树7种最为常见，占总数的93.78%。在调查区域中，喜鹊密度最大的地点是紫竹院公园，数量最小的是前门地区，每公顷仅有0.08只。

从城区到郊区，树高和喜鹊的巢高出现了明显下降的趋势。调查发现，位置最低的喜鹊巢位于怀柔区的一个苗圃，高度仅3米，而高度最高的巢位于北京城区，高度21米。这是因为城市中人流和车流较多，对喜鹊的干扰较大，为适应这种情况，喜鹊不得不选择更高的位置筑巢。

在王子一看来，研究鸟类的巢址选择，不仅有助于了解鸟类的基本生活习性，而且还可揭示影响鸟类繁殖的主要因素。但不可否认的是，随着城市化进程的加快，城市内建筑物的密度越来越高，树木越来越少，适合喜鹊和其他鸟类生存和繁衍的地点逐年减少。

汽车车灯造型模式设计分析 篇3

1 车灯造型发展

在20世纪30年代, 一般的轿车车灯均采用外形筒状的外置投射式前照灯模式。这种造型是以圆形为主, 灯罩由玻璃制成, 灯壳为金属元件, 采用对称设计分布在车前发动机水箱罩两边, 与前翼板、喇叭、保险杠等比例协调对称的组成车头外部部件部分, 这是30年代左右独特的风格。自20世纪50年代后, 汽车车身趋向于流线型, 车灯的设计逐渐融入车身的整体造型中, 车灯转变为内置投射式, 更加注重功能。

20世纪80年代起, 汽车工业受到能源危机的影响, 各国纷纷对汽车的功能进行了改良, 日本设计出节省能耗的新车型, 将时尚、环保概念融入其中, 让汽车更加人性化。这个时代的汽车车灯设计将前照灯、转向灯和雾灯组合为一体, 与整个车身的造型相协调, 制作成本低, 自动化效益高。20世纪80年代以后, 汽车车灯设计融合电子技术, 出现了HID氙灯、GDL氖灯、LED发光二极管等新光源, 这些新光源代替白炽灯、卤素灯被运用在新车上。80年代以后的汽车发展速度达到了有史以来的最高程度, 汽车车灯的发展也更加多样化, 无论是造型、光源都有了巨大的进步, 汽车灯具的发展与社会经济文化程度息息相关, 每个时代的车灯造型代表了每个时代特有的审美观。

2 车灯造型的种类和功能

汽车制造业的进步使得汽车车灯的种类都增加不少, 功能也更多样。车灯是汽车上必不可少的组成部分之一, 其作用功能很多, 主要功能有照明、罩雾、打方向灯等。汽车造型种类有外置投射式、内置投射式、收缩式、组合式。外置投射式现如今已经不常见了, 光源采用白炽灯, 与转向灯、雾灯配合使用, 是早期轿车常见的组合照明形式。内置投射式在现在轿车中应用最为普遍照明形式, 光源多为卤钨灯, 以圆形或方形为主, 以横向或竖向形式排列。收缩式是一种新型的前照灯, 这种车灯可以被收进车身内, 增强汽车的结构性和设计感, 减少汽车阻力, 拥有一种新型的审美方式。组合式是一种多功能前照灯, 是伴随着电子技术的发展而研发出来的, 光源采用GDL、LED发光二极管、氖灯和光导纤维等, 融合了远光、近光、示宽灯、转向灯、雾灯于一个灯体, 节省汽车空间, 加强了汽车的设计感和立体感, 尾灯也采用这种组合式趋势, 这种新型的汽车车灯设计方式具有广阔的发展前景。

3 车灯造型设计要点

汽车车灯的构成部件有灯罩、大灯、辅助灯、透镜以及电源。灯罩的作用是保护灯泡, 防止灯泡受外部破坏而损坏, 多数灯罩的外表面涂有真空镀膜蒸发工艺制成的铝, 其高亮度能够反射灯泡的亮度, 能够提高照明的程度是灯泡自身的6000倍以上。汽车车灯的核心就是灯泡, 灯泡的亮度直接决定汽车的照明效果。卤钨灯的光线既冷又强, 是以往汽车车灯的最佳选择。光电技术的发展促进新型光源的产生, LED灯光照强、稳定度高, 现如今也被广泛使用。高级轿车的车灯现在也采用氙气HID前照大灯, 光线极强, 能够开阔驾驶员的视野, 降低夜间行驶的危险性。一般来说, 车灯的位置是十分重要的, 位置在一定程度上决定了车灯的照明范围和亮度。一般的汽车前车灯位于正前方左右边, 在越野车中, 车灯会被布置在汽车顶部, 增加汽车的美感。

汽车车灯的造型设计首先要考虑到汽车的品牌文化, 结合品牌文化设计出相得益彰的车灯, 以此来体现并宣传企业文化。汽车车灯的设计前还要进行汽车的定位, 考虑到汽车在市场上的价值地位来确定设计何种档次的车灯, 对于不同车型的汽车还要设计能够彰显其气质的车灯, 以此烘托整款汽车的特质。对于汽车的外观设计, 要将汽车车灯完美的融入汽车的整体, 用造型上的独特性打动消费者。车灯的功能首要条件是满足照明要求, 在此基础上进行设计改进, 不断增强其功能, 实现功能与外观皆完美的目标。

经典品牌汽车车型的车灯造型设计有着独特的代表型和意义。奥迪车系的车灯设计以前卫时尚著名, 采用新型的LED照明技术, 给人以视觉享受。奥迪车系的的配置巧妙的将二极管进行一定规律的排列组合, 使得光线强度和分布更加合理清晰。就拿奥迪A4L汽车来说, 这款汽车是一款中高端运动型汽车, 车灯的设计师封闭式的, 流线型的灯罩, 分置式布置的辅助灯, 凸显运动气质, 是中高档汽车中的典型代表。宝马车系的车灯细长、锐利, 宝马5系列汽车是一款高端运动型汽车。这款汽车的车灯外观酷似鹰眼, 车灯上部具有橘黄色灯眉, L ED灯的示宽灯体现其艺术性, 大灯内部具有一种层次感, 能够让人体会到这款车独特的气质与魅力。

4 车灯造型未来发展趋势

在未来的汽车市场上, 照明技术、车灯材质和造型也将会发生越来越多的变化, 人们对于汽车的要求也会更多, 除了对外观上的要求之外, 还会有节能环保的要求。通过今年来汽车车灯造型的发展变化可以预计, 新型光源将主导前照灯组合式设计市场, 轿车车灯会引导小车发展, 带领越野车、微车的车灯造型进步, 前照灯、后灯的视宽造型也会趋于放大。在汽车车灯创意上, 后视镜上作转向灯, 将后视镜和转向灯技术融合, 节省汽车外部造型空间, 显得简洁大方, 灯具将突破常规设计, 提出的概念车灯具引领时尚, 前卫的外形、精致的做工、优良的性能预示着汽车发展新的高潮。

5 结语

汽车车灯的设计能够彰显出汽车的价值, 一款好的车灯设计能够提高汽车的价值和气质。汽车车灯从原始的白炽灯发展到新型的HID和LED灯, 将来汽车车灯的发展趋势也会向多彩化方向发展, 五彩缤纷的LED灯具也会得到重要的利用, 新型的灯具材料和光源也会进一步开发, 不断拓展灯具造型的进步空间, 增强性能, 为汽车的性能和外观都提供高品质。

参考文献

[1]陈虹, 苏丹.浅谈汽车车灯设计的仿生设计[J].世界家苑, 2013 (12) :306.

[2]蒋兰芳, 刘红, 柴国钟, 等.考虑气动特性的汽车前照灯造型参数化方法[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2010, 22 (2) :2 93-2 98.

照亮前路氙气车灯问答集锦 篇4

通过以下方式向专家提问 新浪微博：@汽车之友田宏 Email：tianhong@autofan.com.cn

Q 五年的老车，感觉前大灯越来越暗了，可否更换氙气灯泡？

— 盐焗虾饺 广州

A

首先需要明确的一点是您原来的大灯总成是否带透镜，若本身不带透镜的车灯总成请勿尝试直接更换氙气灯泡。因为氙气灯亮度高，若无透镜聚光会产生发散效果，会造成对向车辆短暂“目盲”。并且因为光线过于发散，不能很好地聚集在前方路面，使用效果并不好。若原大灯总成自带透镜更换氙气灯泡仍需注意总成密封问题。单纯的氙气灯较原有卤素灯泡尺寸会更大更长，基本不可能完美密封于原车灯总成内，容易因雨雾天气造成总成进水。轻则光线二次发散、重则短路烧毁。若想更换氙气灯，建议选择针对专车设计的一体化氙灯或者更换整套大灯总成。

——王路

Q

原车自带透镜，改装氙气灯需要注意什么？

— 夜阑 梧州

A

卤素灯以及氙气灯均可视为点光源，而透镜的主要结构就是聚光灯杯以及凸透镜，灯杯作用为反射后向光线至前端增加亮度，透镜则是把点光源的发散光聚集形成平行光。卤素灯泡短小，底座较短，若同位置安装灯管长且底座突出的氙气灯泡有可能造成灯杯焦点以及透镜焦距不准，建议改灯的时候先测试焦距偏差，若偏差较大，灯光就算通过透镜也是难以聚集在车前适当位置。另外，原车透镜一般只负责近光灯，至于希望远光灯亦有氙气灯效果则需要改装双光透镜了。

——田宏

Q

想更换氙气灯，不知道年审是否过不了？

— 夜阑 梧州

A

依照《中华人民共和国道路交通安全法》第九十七条规定，前大灯的瓦数不能超过标准，对于私自加装氙气灯的行为，根据《道路交通安全法》第九十条规定，以私自改装违反车辆安全原则，处以200元罚款并记3分;若将原车的卤素灯换成氙气灯，按照《道路交通安全法》相关规定，将处以500元到2000元的罚款。但这并不意味着不能改灯，在动手之前请确认您的车款本身是否有原厂标配氙气灯的车型。若原车只有卤素灯的车型，按照相关规定，是不能改装为氙气灯的。不过可以在规定要求内选用原厂车灯提高亮度，以达到提升灯光效果的作用。而若原车其他车型存在有氙气灯配置的情况下，是可以加装原厂氙气灯的。

——许晖

Q

安装氙气灯，试灯的时候亮，装车的时候却不亮了，取下又亮？

— 蟑螂才进 贵州

A

氙气灯是利用两电极之间放电器产生的高压电弧发光。高压脉冲电激活灯泡中的气体产生强光，必须利用其配套的电子安定器将汽车通用的12V电压瞬间提升至23KV以上的触发电压令其工作，所以氙气灯对正负极有着严格对应要求。您这种情况有可能是遇上安装接触位置触碰短路的情况，尝试将安定器包上绝缘胶再装车，避免安定器直接接触车架位置。

——雷鸣

Q

氙气灯颜色如何选择，幽幽的蓝色很酷。

— 四零七 呼和浩特

A

灯光颜色取决于其色温高低，色温通俗理解可以是光的颜色。色温越低光线看上去越暖，呈黄色趋势，同时穿透力也越强。色温越高光线看上去越冷，呈蓝色趋势，但是穿透力也越弱。3000K色温呈金黄色，穿透力极强，雨雾天气照明最优。4300K色温白中带黄，显色指数和光通量较高，长时间驾驶不容易疲劳。5000K色温几乎呈现全白，也是欧盟标准允许车辆照明系统的最高色温。6000K则白中带点蓝。至于你说的蓝色基本已经超越了8000K以上的色温。幽幽的蓝色估计都到了25000K了。不但年检过不了，而且别说雨雾天气，正常夜间行车安全都成问题。安全与酷两者还是建议选择4300K～6000K的色温范围。

——许晖

Q

改装氙气灯会增加油耗以及行车成本么？

— 志同道不合 安徽

A

任何车载用电器都需要消耗电量，理论上只要车载发电机启动就会造成油耗增加，只是可以忽略不计而已。不过话说回来，相对于原车卤素灯那55W/60W左右的能耗，氙气灯35W的规格省多了。另外，氙气灯的工作原理注定了其不使用灯丝发光，不存在灯丝的寿命问题，这样一来使用年限也就大大增加了。所以无论是节能还是成本方面，氙气灯都会比卤素灯要强。

——田宏

Q

车辆氙气灯时明时暗的，是不是寿命到了？

— 小肥羊 鄂尔多斯

A

氙气灯普遍寿命较长，但安装的时候并不是简单地更换，需要做好搭铁回路。如果搭铁回路没有做好或者接触不良，是有可能出现氙气灯时明时暗的现象。另外汽车电瓶若使用年限较长，电压便会出现不足或者不稳。若电瓶电压未能满足10V的标准，亦有可能造成安定器的自动切断电路，令氙气灯熄灭，也就是说不稳定的电压会直接影响氙气灯的照明使用。同时，若换装氙气灯请留意车灯保险丝，部分车辆左右两灯共用一根保险丝，则务必使用25A～30A强度的保险丝。若单独使用应各为10A～15A保险丝才能起到对氙气灯的最大使用保护。

——雷鸣

雷鸣

汽车之友副主编，华南区运营总监，清华大学汽车工程系科班出身，汽车之友从业十余年，近几年深入后装市场，前后装领域皆精通。

王路

汽车改装产品设计师，毕业于华南理工大学工业设计专业，玩过不同风格的改装车，经常网上发发文章，改装界少有的文艺青年。

田宏

汽车之友华南区编辑，7年汽车后市场编辑工作经验，熟悉国内外汽车后市场各领域产品，擅长汽车改装方面报道。

许晖

汽车之友华南区编辑，IT电子领域十余年媒体人，喜欢DIY拆装各类电子产品，主攻各类汽车电子技术文章。

智能车灯感光控制装置的设计 篇5

1. 模型建立

1.1 控制系统模型

本车灯装置的设计, 在明确设计目标与设计需求之前, 需要建立系统性的模型, 通过模型的构建, 进而确定系统的具体设计指标[1]。我们采用了“摄像头+opencv”的模式, 增强感光单元的精确度。会车时, 当摄像头受到对面车的车灯强光照射时, 它将通过摄像头对其进行捕捉, 然后将信息传递给opencv, 调用其API图形库, 进行情况确定, 使得大小车灯切换。opencv是一个跨平台计算机视觉库, 不仅实现了图像处理和计算机视觉方面的多种通用算法, 还可以在Linux、Windows等多个系统上进行操作, 而且它高效且消耗的资源少, 正好符合我们的要求。具体系统设计如下图1所示。

1.2 车灯模型

外观:该车灯造型设计遵循“时尚、色彩丰富、流线型”的设计理念, 符合不同年龄阶段人的需求和审美。另外考虑到感光控制装置安装在引擎盖下面, 因此体积不宜过大, 并且应该具有耐高温的特点。

材料:灯芯采用LED灯, 发光均匀, 光线更亮, 采用4000K色温的时尚白光。车灯玻璃使用抗紫外线石英玻璃, 它的优点是防紫外线, 防止灯具变黄;高抗热震性, 可防止玻壳爆裂;高抗压性, 使用性命更长;透光率高, 亮度稳定等。外壳采用高强度的ABS工程塑料, 防碰撞, 安全性更高。车灯模型图如图2所示。

2. 硬件搭建

2.1 光度检测 

本光度检测部件是整个检测体系的核心构建, 此次智能车灯装置设计的关键是感知外界光线强弱来控制车灯智能切换, 普通的光度传感器距离较短, 对外界的感知较弱。当会车时, 本装置采用摄像头来获取对面所来车辆的车灯的光强度。对面的车越近, 光度越强, 摄像头拍摄的图片曝光面积越大。

2.2 控制器的选定

本设计选用了“树莓派”作为主控器, “树莓派”微型电脑主板, 以SD/Micro SD卡为内存硬盘, 卡片主板周围有4个USB接口和一个以太网接口[2], 可以连接键盘与鼠标, 它具有所有PC的基本功能, 但其整合了所有部件的主板仅比信用卡稍大, 可以运行Linux、Windows等操作系统。

2.3 电源功能模块设计

在此次电源功能模块的设计中, 开关电源效率较高于线性电源, 但是由于开关电源的电源纹波以及电磁干扰的影响, 使得整个控制系统信号出现波动, 故本次设计通过线性稳压的方式进行电源稳压。

3. 软件设计

在此次系统的软件设计中, 在树莓派装载的Raspbian系统上, 主要通过 python语言进行编写, 功能的实现主要在于, 在会车时, 通过摄像头捕捉对面所来车辆的车灯的光强度, 树莓派进行信息处理从而控制车灯的智能切换。

控制算法能通过控制器实现, 对于智能车灯的控制算法分析, 该车灯处于一种非线性状态, 运行控制算法分析可优化并控制算法的具体计算流程, 对于控制算法在此次智能车灯的运用, 核心内容是通过外部摄像头对会车时外界进行实时的间隔性拍照, 通过调用opencv图形库的API对图片进行处理, 将会车时外界光强度信息传递给控制器, 控制器实时控制车灯的智能切换。

4. 系统仿真

为了此次设计能够更加直观的观察在会车时外界光强度的变化, 此次研究运用了matlab编写了仿真调试系统, 在对控制车灯切换的过程中, 操作者能观察出对面所来车辆的车灯的光强度变化, 进而能够更加准确编写控制器控制车灯切换的程序。

在具体的仿真过程中, 存在一定的误差, 误差产生的主要具体原因是外界光线干扰因素太多, 在会车时, 对面车辆的车灯距离太远时, 不能正确的对本身车灯进行切换。当距离在可控范围内, 车灯能正常切换。摄像头拍摄的图如图3所示。经仿真调试系统处理之后的图如图4所示。

5. 结论

综上所述, 此次研究针对智能车灯进行设计, 在构建车灯控制系统模型以及车灯模型的同时, 实施硬件方面的设计。在运用了matlab仿真以及opencv进行图像处理的基础之上, 实现了软件设计的需求。通过硬件与软件的整合, 组建整个智能车灯装置。通过matlab仿真系统对整个装置进行测试。研究结果表明, 系统相对稳定, 抗干扰能力较强。

摘要：行车安全与智能装置需求的提升, 使得智能车灯装置出现并得以发展, 在满足自主设计同时, 本文构建智能车灯装置的模型, 并在硬件搭建与软件设计的基础之上, 对智能车灯装置进行设计, 通过数字图像处理算法的控制, 进行仿真实验以及实物设计。

关键词：智能车灯装置,硬件搭建软件设计,数字图像处理

参考文献

[1]曹民, 丁坤, 肖文秀.外部车灯智能控制系统的设计及试验[J].上海交通大学学报, 2008, 42 (4) :548-553.

关于汽车车灯起雾的改善设计 篇6

车灯的雾气问题常常伴随着车灯的积水问题, 严重威胁车灯灯泡的使用寿命和车灯内电路的安全。

车灯的前期设计直接影响着车灯雾气情况, 因此在前期设计阶段有必要在车灯结构上作些改善或采取一些其他的防雾措施。

1 车灯起雾机理

雾气是大自然中一种普遍存在的现象。温度越高, 空气中所能容的水分就越多;温度越低, 空气中所能容的水分就越少;故高温高湿空气接触低温界面 (如玻璃, 塑胶) , 则凝结成水滴[1]。如:

①常温空气中, 冰水杯外侧 (高温侧) 凝结成水滴;

②雨天车辆行驶未开冷气时, 车室内 (高温侧) 结雾;

③夏天吹冷气时冷气就会凝结出水。

车灯雾气的原理与此完全相同, 是一种无法避免的物理现象, 每一个灯具点灯后都会不同程度地产生雾气。尤其车辆在雨天行驶时, 灯罩急剧冷却, 灯罩内侧附近的温度也急剧下降, 附近空气中的水气就会因温度的下降而达到饱和, 析出小水滴, 这些小水滴会附着在灯罩内侧, 形成雾气, 如图1。

对于改善车灯雾气问题, 主要从车灯内部的流场分布、温度分布和湿度分布着手, 而车灯内部结构对于以上因素的分布起着关键的作用。

2 设计原则

2.1 促进和外部空气的对流, 抑制灯具内部绝对湿度上升。

水蒸汽是产生雾气的根本因素, 只有有效地控制灯内水蒸气的含量才能有效解决灯具雾气问题, 如图2。

2.2 防止高湿度空气流入灯罩内表面低温部位, 如图3。

2.3 在雾气易发生部位, 防止灯罩内表面温度过低, 如图4。

2.4 在雾气易发区域的灯罩做花纹处理或其他装饰性遮挡, 如图5所示。

3 具体设计措施

3.1 促进和外部空气的对流, 抑制灯具内部绝对湿度的上升

3.1.1 透气孔位置设置要求

透气孔位置的设置对车灯雾气有着重要的影响, 一般设计原则如下:

①透气孔在灯泡两侧的对角位置设置2个以上;如图6的A-D、B-C。

②吸气孔应设置在雾气易发部位;如图6的C、D。

③排气孔和吸气孔的高度落差尽可能大。

④排气孔和吸气孔尽可能设置在灯具内空气温差大的位置。

3.1.2 透气孔的形状结构

透气孔设计要求:

①通气孔首先要保障灯内空气的流通畅通。

②在空气交换中不能将空气中的灰尘带进灯体内, 不能让小虫子进入灯体内;并尽量减少水分的进入。

③要有足够的与灯体的结合力不能脱落和进水。

④与灯同寿命, 不能早于灯老化。

目前车灯主要采用的透气孔形式有以下几种, 如图7所示。

当采用橡胶弯管结构或灯体一体化结构时常常要带过滤器, 以防止灰尘、小虫等进入灯内, 如图8。

3.1.3 保证灯的气密性, 防止进水

除考虑透气孔的设计外, 车灯其他部位的气密性对灯内湿度也有着直接影响, 灯罩与后壳的粘接处、灯泡座部位是影响气密性的关键点, 在设计和生产中要注意该处的气密性, 以防止进水使灯内湿度增加, 进而加重车灯雾气的产生。

3.2 防止高湿度空气流入灯罩内表面低温部位[3]

3.2.1 灯体、灯碗等一般部位的间隙尺寸应尽可能大;灯碗、后壳间隙应在4mm以上, 如图9所示。

3.2.2 转角处和灯泡光线照射不到的部分间隙应2 m以下, 如图10。

3.2.3 非发光面范围超过20mm间隙应控制在2mm以下, 如图11。

3.3 在雾气易发生部位, 防止灯罩内表面温度过低[4]

3.3.1 利用增加灯罩壁厚来防止灯罩内面温度过低, 使直射光和反射光照射不到部位的灯罩壁厚略厚, 厚度在3.5mm以上, 如图12。

3.3.2 利用直射光和反射光照射来增加灯罩内表面温度, 实验证明:40mm×15mm反射面反射的光, 能使灯罩表面温度上升约5℃, 如图13。

3.3.3 将灯泡等热源尽量设置于灯的下部。

如果将热源设置在灯的最下部, 由于下部热气向上流动, 将使整个灯罩处于较高温度状态, 非常有利于雾气的改善。

3.4 在雾气易发区域的灯罩处做花纹处理或其他装饰性遮

如图14所示, 在易起雾区做花纹等处理。

4 其他防雾方法

4.1 防雾涂层法

此方法不是防止车灯起雾, 而是在车灯起雾后使人看不出雾气的存在, 实施方法是在灯罩内表面均匀的喷涂一层无色、透明的防雾漆, 在雾气产生后防雾漆中的亲水物质会将小水滴 (我们看到的雾气就是一个个的小水滴) 变成一层均匀的1μm-5μm厚的水膜, 从而使人看不出雾气的存在, 如图15。

防雾涂层可以很好的隐藏雾气现象, 但使用防雾涂层也有弊端:

①价格高, 使用后每只灯的成本会增加40元以上。

②随着时间的延长, 防雾涂层也会老化、变色、失去作用, 影响车灯的美观。

③此方法并没有从根本上消除雾气的存在, 长期下去灯内会有积水的风险, 对于车灯内的电器部件也是一种威胁。

4.2 灯内放干燥剂法

这种方法比较原始、简单, 即将干燥剂放置于灯内并定期更换。

此方法弊端如下:

①需在车灯后壳下部开孔, 且堵盖要能方便打开, 会有气密不良、进水的风险。

②需定期更换干燥剂, 比较繁琐。

4.3 加装散热风扇法

此方法是在灯内装一个小型的风扇, 在车灯打开时风扇开始工作, 将灯内的热空气从透气孔排出到灯外部, 促进车灯内外部空气循环流通。这种方法效果好, 但成本比较高, 对灯具的结构要求也较高。目前只是在一些高档车上使用。

5 结语

车灯雾气问题是目前汽车行业的一个难题, 每个新车灯的开发都需要结合实际情况进行不断的验证→分析→设变→验证, 才能使车灯雾气达到一个最佳状态。如有条件可用相关软件对设计好的数模进行气流分析, 车灯内气流总体成下部进气, 上部排气, 且气流方向一致, 整个灯内部空气都能参与循环流动为最佳。

参考文献

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[3]朱维涛, 陈祥熙.汽车灯具设计原理与方法[J].光学仪器, 2002 (6) .

车灯设计 篇7

1 自由曲面汽车前照灯设计

目前, 自由曲面汽车车灯在国外的应用较为广泛, 如美国、德国等, 而我国由于车灯设计行业的起步较晚, 因此在设计水平方面与国外先进的设计技术还有一定的差距, 尤其是在自由曲面前照灯方面, 在独立设计与制造的能力方面还不够完善。对此, 我国在汽车车灯的开发和科研领域不断加大力度, 经过多年的探索与实践, 可以独立完成自由曲面前照灯设计软件的编写, 而且符合国家标准的要求, 通过CATIA软件的有效运用, 可以实现自由曲面车灯设计的指令。

自由曲面前照灯的结构与传统前照灯类似, 由光源、反射镜和透光灯罩三个部分组成, 如图1所示。

自由曲面前照灯与传统前照灯的不同之处在于, 其反射镜的设计是利用计算机软件辅助设计完成, 而且可以在信息指令的要求下独自完成配光工作, 具有防炫目的功能。从工程学的角度来说, 自由曲面前照灯的造型可以随着车型的大小、高低等要求进行适当的变化, 而且其流线型的设计曲线可以师车身更具有动感;从光能的角度来说, 自由曲面前照灯具有更科学的曲面反射镜, 可以提高光源的利用效率。当前, 我国国内在自由曲面汽车车灯的设计方面发展的速度较慢, 但是也可以实现车灯整体的科学设置, 唯独在自由曲面前照灯的设计和制造方面还需进一步完善。

2 自由曲面车灯的配光原理

自由曲面汽车车灯与普通的汽车车灯设计的主要区别在于, 其配光的作用是通过反射器来完成的, 利用赔光镜代替了传统的透明配镜, 同时也利用多个自由曲面代替传统的二次曲面, 因此可以将这种配光原理用函数进行表达, 通过多个不同的数据点共同形成了配光网络, 而这个网路的形成是通过多个自由曲面的共同作用的结果, 每个自由曲面都可以实现不同的配光效果。在进行自由曲面车灯设计时, 就可以根据配光网络上不同的光斑和形态, 来表示相应的设计数据点, 以此来达到科学的配光点的设计。

在自由曲面汽车车灯的设计中, 每个自由曲面的反射器都是由多个不同的区分组成的, 而每个分区又是由多个自由曲面组合车灯, 所以每个自由曲面的设计成果对于整个自由曲面车灯的设计都会产生关键的影响。当已知某个自由曲面对应的光斑的情况下, 可以以此为依据实现整个自由曲面的设计。

3 自由曲面前照灯配光标准

前照灯的设计是自由曲面汽车车灯设计中难度最大, 也是最为关键的一个部分。对于不同种类、不同车型的车灯, 有着不同的使用要求, 在前照灯的设计方面也有着更高的要求。目前, 国际上对于自由曲面前照灯的设计标准, 主要有三个:欧洲经济委员会ECE, 美国的SAE和日本的JIS。我国在自由曲面前照灯配光设计方面, 除了参照国际标准之外, 也逐渐向国际市场靠拢, 而主要的依据是欧洲经济委员会的E CE标准。

自由曲面前照灯的实验室应用的是滑动屏幕设计, 可以将前照灯的样品放在距离屏幕25cm左右的位置上, 然后可以在屏幕上形成对应的图形, 这时会形成一个垂直的曲线, 这个曲线相当于车辆右侧的轴线。与该轴线先对应的直线表示的则是车辆的外边线, 所以从驾驶员的视角来看, 要将路面与轴线之间的距离出处在合理的范围内, 就要保证前照灯的视线可以满足驾驶员的眼镜轨道。自由曲面前照灯的远光灯距离设计也需要根据ECE的标准设计, 最大的光照度应该在240-48Lx的要求内。同时, 对不同的监测点技能型合理的布置, 确保每个监测点位置上的光照度都可以满足自由曲面车灯的光照要求。由于自由曲面车灯的配光是由反射器来完成是, 所以需要根据自由曲面设计的原则, 对反射器的位置进行合理的布置, 以此保证前照灯光配光的标准性与合理性。

4 自由曲面照明效果仿真软件

仿真软件的有效应用可以为自由曲面汽车车灯的设计与制造提供更有效的依据, 提高设计的针对性, 可以为设计人员和制造人员提供更多参考。利用仿真软件, 可以对自由曲面汽车车灯的每一个区域的反射镜进行仿真计算和设计, 这样可以显著的提高自由曲面车灯设计的科学性。在自由曲面车灯的远光灯和近光灯的设计时, 需要考虑到其光照的集中度, 需要通过仿真软件的曲线绘制进行检测, 确保其与国家标准相符。另外, 利用仿真软件可以通过不同的灵敏度等级来表示光照区域内的不同亮度效果图, 可以利用坐标明确的判断出不同位置的灯照情况。

5 结语

综上所述, 该文主要针对自由曲面汽车车灯设计与制造的相关问题进行了探讨。随着科学技术的不断发展, 车灯设计已经逐渐实现了计算机仿真设计, 这对于提高自由曲面汽车车灯设计的科学性有着重要的推动作用, 我国在自由曲面汽车车灯的设计与制造方面也将实现自主研发, 有利于促进我国国内汽车设计产业的持续发展。

参考文献

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车灯设计 篇8

1 CAN概述

CAN总线(Control Area Network,控制局域网络)最早是由德国Bosch公司推出,用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信协议。其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准,CAN协议是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上,但只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶层的应用层,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤,通信速率可达1Mbps(通信距离最长为40m),直接通信距离最长可达10km(通信速率5kbps以下),最多可挂接设备110个。

CAN信号传输抗干扰能力强,可靠性高。CAN支持多种方式工作,网络上任何节点均可在任意时刻主动向其他节点发送信息,支持点对点,一点对多点的全局广播方式接受/发送数据。它采用总线仲裁技术,当出现几个节点同时在网络上传输信息时,优先级高的节点可继续传输数据,而优先级低的节点则主动停止发送,从而避免了总线冲突。因此,CAN被作为专用车载总线加以广泛应用。

2 CAN2.0B技术规范的基础上应用层通讯协议

在CAN规范标准中,只规定了ISO参考模型的物理层和数据链路层,没有规定媒体的连接单元以及驻留媒体,也没有规定应用层,除了基本的两层服务之外,还要求或希望有更多功能,如发送更长字节的字符串、响应或确定数据传送、标识符分配、网络启动或监控节点等。

由于这些附加的功能直接支持应用过程,所以它可以被认作“应用层”。如果正确执行,则应用层以及相应的应用层接口(子协议)为通讯和应用过程提供了一个清晰定义的分界以便把它们区分开来。在一些利用简单的通信协议就可以满足要求的情况下,采用复杂的协议会造成资源的浪费,而且,使用起来也很不方便,反而限制了CAN的灵活性。所以在一些情况下制定适合要求的通信协议,对CAN的开发和使用至关重要。根据实际系统设计的需要,在CAN2.0B技术规范的基础上编写了汽车车身控制模块的应用层协议。

制定CAN应用层协议考虑的几个方面:

(1)通讯内容的确定;

(2)标识符分配;

(3)消息编码方式;

(4)消息调度策略;

(5)数据格式定义。

在制定CAN协议时,首先要根据总线系统各个节点及其所要实现的功能,确定相互之间共享的数据,也就是确定CAN总线通讯的内容。其次就是要给制定出的CAN网络传输消息分配标识符。因为在CAN协议里规定,标识符ID越小的优先权越高,因此在确定ID时,要先分析该消息帧需求的紧急性。

3 基于CAN的汽车车灯控制系统硬件设计

车灯控制包括:大灯、小灯、牌照灯、前后雾灯、转向灯、倒车灯、制动灯、驾驶室顶灯(渐变型)、前后顶灯以及左右门灯。

车灯驱动控制模块:

图1为汽车灯光控制模块总体设计框图。该灯光控制模块采用的功率器件(负责对车灯进行接通与关断)是英飞凌公司的BTS系列功率开关(BTS724、BTS7l6、BTS443以及BTSl34),其中BTS724和BTS716是电源MOSFET高位开关(漏极与电源相连),带电荷泵以及诊断反馈,而BTS443和BTS134是单通道FET功率管,也称为低位开关(源极与电源相连),高位开关和低位开关都嵌入了保护功能。以下是对高位开关和低位开关的具体描述。

3.1 应用环境。可用于控制12V或24V的搭铁负载,而负载可以是阻性负载、感性负载或是容性负载,最适用于带高涌入电流的负载,如灯负载等,从而取代了采用传统的继电器、熔断器和分立电路的控制方法。

3.2 基本功能。待机电流小,输入电平与CMOS电平兼容,电磁兼容性好,感性负载下可快速退磁,性能保持稳定,工作电压范围大,逻辑搭铁与负载搭铁独立。

3.3 保护功能可提供短路保护,过载保护,过电流保护,过温关断,过压保护,电源反接保护,失地与失压保护,静电保护。

BTS724和BTS716带四通道输入输出,且每一对输入输出相互独立,可输出数字量诊断反馈信号。在OFF状态(指车灯在未接通的状态下)可检测开路故障:在ON状态(指车灯在接通的状态下)可反馈过热关断。

BTS443和BTSl34带单通道输入输出,实现对负载电流的模拟量诊断反馈。因此在本控制模块中,根据功率器件的诊断类型的不同分为两组:数字量诊断输出组和模拟电流传感器诊断输出组。同时又把同一个功率器件控制的车灯分为一组,于是可把数字量诊断输出组和模拟电流传感器诊断输出组再分别细分成若干个小组,诊断和设置输出时对这些组顺序扫描。

4 基于CAN的汽车车灯控制系统软件设计

采用模块化程序设计思想设计基于CAN的汽车车灯控制系统软件,按照功能分成不同的程序模块,各模块间相对独立,以完成特定的功能。模块与模块之间可以相互调用,数据共享,以达到重复利用代码和简化代码的目的。

汽车灯光控制模块的控制实际上是根据车灯的状态信息及驾驶员对车灯状态要求来实现的。车灯的状态信息主要是故障信息的反馈,而驾驶员对车灯状态的要求通过键盘的车灯按钮来传递。具体控制思想如下:在系统启动并进行初始化以后,定时器被启动并周期地对数字量诊断输出的车灯和模拟电流传感器诊断输出的车灯进行检测,同时亦周期地对键盘的车灯按钮进行扫描,结合诊断结果及键盘的扫描结果,决定是否打开车灯或关闭车灯。

具体流程如图2所示:

汽车AFS系统车灯转角模型研究 篇9

关键词：汽车主动安全;停车视距;阿克曼转向几何;数学模型

中图分类号：U463.65 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）05-0020-04

Study on Model of Vehicle Light Steering Angle of AFS System

MENG De-liang1，HAN Jun-feng2，PAN Sheng-hui1，HE Run-dong1，ZHANG Yu-yang3

（1.Department of Information and Control Engineering，Guangxi University of Technology，Liuzhou 545006，China；

2.Department of Electrical Engineering， Guangxi Technological College of Machinery and Electricity，Nanning 530007，China；3.Jining Power Supply Company，Jining 272000，China）

Abstract:In order to improve the safety of car driving at night， the study of dynamic performance to automobile lamps is very meaningful. Based on the front wheel steering angle，car speed and the basis of car parking stadia，the dynamic mathematical model of the Auto lamp level corner is simulated through Matlab/Simulink.Through the results，we can conclude the relationship among the headlight angle，the front wheel steering angle and the speed of the car. The simulation results obtained good effect and have the certain reference value to active safety system further perfect.

Key words: active safety；car parking stadia；ackermann steering geometry；mathematical model

汽车行驶的安全性一直以来是人们比较关心的话题。夜间是交通事故的高发期，据统计，自汽车问世以来，全世界已有3 000多万人死于交通事故，82%的交通事故发生在夜间照明不佳的情况下，比例为白天的1.5倍 ［1，2］。车灯是汽车夜间行驶的眼睛，在汽车的主动安全领域发挥着重要的作用。因此，改善汽车夜间行驶的照明效果可以有效地降低交通事故的发生率。通常汽车的前照灯不论亮度如何都有一定的照明范围，当在夜间行驶特别是在转弯的时候会因为照明光线固定而出现一定的“盲区”，这会在一定程度上影响行车的安全，所以“自适应前照灯系统AFS（adaptive front-light system）”就应运而生了。AFS是指能自动改变光线射向以适应车辆行驶条件的前照灯系统［3］。在汽车行驶的过程中，它能够根据行车速度、转向角度等自动调节大灯的偏转角度，以便能够提前照亮“未到达”的区域，提供全方位的安全照明，给驾驶员以最佳的视觉效果，确保夜间转弯行车的安全。而要想较好地实现AFS的功能，车灯转角动态数学模型的建立是非常关键的部分，直接影响其控制效果。本文以汽车车速、前轮转角为基础，以汽车的停车视距为依据，对汽车AFS系统车灯水平转角模型进行研究。

1 停车视距

驾驶员在行驶过程中，看到同一车道上前方的障碍物时，从开始制动至到达障碍物前安全停车的最短距离，称为停车视距。它主要包括反应距离、制动距离和安全距离三部分。反应距离与制动距离构成了汽车的安全制动距离。如图1所示。

图1 停车视距示意图

停车视距：

ST=S1+S2+S0（1）

汽车的安全制动距离：

Sf=S1+S2（2）

大多数的汽车AFS系统车灯水平转角的控制是以汽车的安全制动距离为依据的。而由图1可知，汽车的停车视距大于其安全制动距离，因此，选择停车视距为汽车AFS的弯道几何照明距离具有更高的安全性。我国《公路路线设计规范》（JTG D20－2006）7.9.1对各级公路每条车道的停车视距作了明确规定，如表1所示。

表1 汽车车速—停车视距之间的对应表

由于规范中给出的对应关系是离散的，而实际中车速的变化是连续的，因此，与之对应的停车视距也应该是连续变化的。为了得到它们之间的函数关系，就需要通过表中所给的数据进行曲线拟合。最小二乘法是最常用的一种曲线拟合方法［4，5］，它是一种数学上的近似和优化，利用已知的数据得出一条直线或者曲线，使之在坐标系上与已知数据之间的距离的平方和最小。根据所给数据的特点，可对其进行二次拟合，即将已知的数据用二次曲线近似地表示出来。拟合结果如式（1）所示：

ST=0.94v2+0.6057v+3.1730（3）

式中，v为汽车车速。

2 车辆转向规律分析

车辆在转向行驶时须沿着一个转向中心旋转，这样可以保证各车轮在转向行驶中与地面保持纯滚动而无滑动现象［6］。此转向中心称为汽车的瞬时转向中心。当车辆低速转向行驶时，两前轮转向角的延长线与后轮的轮轴延长线的交点即为汽车的瞬时转向中心，这种关系称为阿克曼转向几何。如图2所示。

图2 阿克曼转向几何关系

由图所示的几何关系可知：

=，=

则有：

R=（4）

式中，、分别为汽车内、外侧前轮转向角；B为汽车轮距，即两侧主销轴线与地面相交点之间的距离；R为转弯半径，即外侧前轮至瞬时转向中心O点的距离；L为汽车的轴距。

3 水平转角的计算

根据图3所示，由文献［7］可得：

＝９０/S1（•R）≤maxmax ＞max（5）

max= 22.33° R≤30180°×arccos（1-hmax/R）/ 30≤R≤256.623180°×arcsin（50H/R）/ 256.623≤R≤500（6）

式中，S1为汽车AFS的弯道几何照明距离；R表示汽车的转弯半径；hmax为汽车车灯光轴分割汽车行驶轨迹所形成的劣弧最大高度；为车灯水平转角；H为汽车车灯安装高度；max为车灯水平转角的最大值。

联立（3）、（4）和（5），取S1=ST可得：

式（8）反应了汽车前照灯水平转角与汽车轴距、外侧前转向轮转角之间的关系，由于水平行驶时汽车的轴距和车灯安装高度为固定值，因此，汽车在转向行驶时车灯的水平转角仅与汽车车速和前向轮转角有关。最大极限角度是根据ECE法规和《国家公路工程技术标准》对于道路转弯处圆曲线最小半径极限值的规定以及城市道路照明设计标准的规定得出的，由于汽车转弯半径越小，其行驶速度越低，当汽车行驶的转弯半径小于30 m时，随汽车AFS转角增大而增大的弯道几何照明距离对提高汽车夜间转弯行驶安全意义不大［7］，因此，设计车灯转角的最大极限角度为转弯半径30 m时的角度。

根据《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）3.0.14的规定，设计速度为100 km/h时，圆曲线最小半径的一般值为700米，已经超过了ECE R48法规规定的汽车车灯转弯模式开始工作时的最大转弯半径500米。因此，当汽车行驶速度超过100 km/h时，AFS系统不工作，只有汽车行驶速度低于100 km/h时，AFS系统才按照式（8）所表述的转向规律调整车灯的水平转角。

4 模型仿真

以上汽通用五菱公司生产的宝骏630-1.5MT轿车（L=2.64m，H=0.7m）为例，取hmax=2.25m，对模型（7）、（8）进行仿真［8］，车灯水平转角与车速及前轮转向角的关系如图4所示。

图4 AFS水平转角模型仿真效果图

由仿真结果可知，当汽车前轮转向角度较小时，车灯转角随车速变化曲线的斜率较小，车灯转角的变化范围不大；随着汽车前轮转向角度的增大，车灯转角随车速变化曲线的斜率逐渐增大，在未到极限角度的情况下，车灯转角的变化范围也逐渐增大。前轮转向角固定，车速越快，车灯的水平旋转角度越大；相同车速的情况下，前向轮转角越大，车灯的水平转角越大；当车灯转角超过规定的极限角度时，车灯转角取最大极限角度。

5 结论

主要是以汽车的停车视距为依据，对汽车水平转角与汽车车速、外侧前轮水平转角之间的关系进行分析，建立相应的动态数学模型，得出了车灯转角与前轮转向角、汽车车速之间的关系，并以上汽通用五菱公司最新下线的宝骏630-1.5MT轿车为例通过Matlab/Simulink进行了仿真，仿真结果验证了模型的合理性，对汽车主动安全系统的不断完善具有一定的参考价值。

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汽车车灯的气密性检测 篇10

结雾、罩内压力变化、灯内积水、换气效果变坏等现象, 是汽车车灯气密性问题的外观表现现象, 具体内容如下:

(一) 结雾。

车灯点亮之后, 周围的空气温度将快速上升, 基本在短时间内就能达到200℃, 甚至更高。温度的急剧变化会导致车灯内部的积水出现蒸发的物理变化, 灯内的湿度将会大大提高, 并且聚集在车灯前罩的部位, 由于前罩的温度与灯泡周围的温度相差很大, 因此水蒸气会在前罩的表面形成水滴, 并依附在前罩表面, 阻止灯光的照射, 对车灯的照明和行车安全, 造成极大的负面影响。

(二) 罩内压力变化异常。

汽车车灯点亮以后, 灯罩内的压力会开始变化, 当灯罩内的压力小于灯罩外的压力时, 如果车灯存在缝隙, 灯罩外的水、水蒸气、灰尘等, 就会被吸入灯罩内, 这时候车灯内腔表面涂层的亮度就会下降, 影响车灯的发光质量, 甚至会腐蚀车灯结合部、反光镜面、电气接口等, 使得车灯的使用寿命大大减少。

(三) 灯内积水。

车灯存在缝隙, 外部的水分通过缝隙进入到内部, 并逐渐积累了下来, 当汇集的水分积累到一定程度时, 所形成的积水就会浸湿车灯。如果车灯点亮, 突然升温的车灯接触到积水, 会出现热胀冷缩的物理反应, 灯泡内会产生内部应力反应, 从而造成灯泡炸裂。

(四) 换气效果变坏。

车灯内部的循环换气, 有利于灯内压力和温度的均匀分布, 如果换气循环被破坏, 换气效果势必受到影响, 压力和温度会随着车灯泄露量的增大而变得不均匀, 从而造成换气效果的变坏。

二、汽车车灯气密性的检测方法

根据汽车制造行业的规定, 汽车车灯具有最大泄露量的标准, 在生产车灯的时候, 需要利用专用的检测设备检测车灯的气密性, 找出泄露的缝隙, 为车灯的改造提供依据。

(一) 成分分析法。

利用这种方法, 旨在找到车灯泄露的位置, 其原理是将不同空气的检测气体充入车灯的内部, 直至车灯内部的气压达到0.2atm的时候, 用成分分析器检测车灯的表面, 如果有泄露缝隙, 成分分析器就会显示出泄露气体的分布单元, 从而找出泄露缝隙的具体位置。大致的流程是:供气系统网待检测的车灯内部供气, 然后用成分分析器检测车灯表面, 当成分分析器显示泄露的信息, 就会出现在显示单元上面。在整个成分分析的过程中, 供气系统的主要功能是为检测平台的待测车灯持续性供应纯度和干燥度都符合检测要求的气体;支撑平台的主要功能是固定待测的车灯;成分分析器的主要功能是检测气体样品的成分, 如有检测气体, 则会在显示单元上面显示检测的信息, 并出具检测的结果。

(二) 光学法。

光学法的主要作用是非定量检测车灯是否泄露, 其原理是将CO2充入车灯里面, 如果车灯存在缝隙, CO2就会从缝隙泄露出来, 而光线会因为含有CO2空气出现折射率变化。光线的折射率和气体密度的关系可以用公式n-1=kρ表示, 其中k表示常数, 如果是空气, 数值为0.226cm3/g, 如果是CO2, 数值为0.229cm3/g, 其中CO2和空气之间的折射率差值等于△n=0.157×10-3, 利用光学显示技术检测车灯的泄露位置, 如果空气中混有CO2, 则折射率会出现变化, 从而出现光线偏折或者相位差的现象, 然后判断车灯的泄露位置。光学法有两种表达方式, 一种是根据光线投影面的偏移进行判断, 一种是根据光线的偏折角进行判断, 笔者根据实践经验, 认为第一种方法适合检测大灯具, 第二种方法的敏感度比较高, 适合检测小灯具或者大灯具的局部位置。

(三) 浓度分析法。

浓度分析法的主要作用是检测出泄露的具体位置, 并判断泄露区域的大小, 其原理是将CO2充入车灯灯罩里面, 如果车灯存在缝隙, CO2的浓度会出现变化, 然后用热导法分析泄露气体的浓度高低。在保持运动气体速度稳定的情况下, 热导型气体传感器和气体的对流换热系数, 将决定气体的平均速度和气体的导热系数。检测的时候, 在车灯的表面来回移动探头, 然后利用探头吸管抽取表面的气体样本, 并将样本传送到传感器中, 如果车灯密封性良好, 则传送到传感器电桥输出电压数值为0;如果车灯存在泄露缝隙, 则传送到传感器的电阻值就会增大, 表示逐渐升温, 此时电桥就会出现不平衡状态, 并输出非0的电压, 然后我们根据输出电压的大小, 就能够判断出CO2的浓度。浓度分析法的检测系统主要由三个部分组成, 分别为供气部分、测试端部分和分析报警部分, 这种方法经试验, 比较适合车灯细微区域的泄露检测。

(四) 漏气检测法。

利用供气系统为监测系统持续性供应符合检测规格的气体, 其中所供应的气体必须没有污染性质或者有毒成分, 而且参考气体和待测气体之间存在比较明显的导热性质。漏气检测的热平衡状态, 可以用公式表示, 该公式中的A表示传感器元件的表面面积, T表示传感器的温度大小, TF表示传感器的气流温度大小, α表示换热系数。这种方法类似于成分分析法, 根据待测气体的热传导率和空气的热传导率的差别, 用分析仪器抽取检测气体, 在气体样品变化之后, 改变电桥的输出电压, 则可以通过电压的变化状态, 找出车灯泄露的位置。

(五) 气压检测法。

气压检测法的主要作用是在确认泄露缝隙并补缝之后, 检测堵漏的效果。其原理是将气体充入车灯里面, 如果车灯仍然存在缝隙, 则车灯里面的气体会泄露出来, 而出现灯内气压下降的迹象。这种方法需要借助压阻式压力传感器进行车灯内部气压的检测, 并将气压的检测结果, 转变成电压并输入单片机里面, 然后根据气压的变化情况, 计算出气压的下降速率, 以此判断出车灯的泄露大小, 并决定是否报警。我们也可以将CO2进行二次减压, 降到大约7atm的时候, 利用过滤器去除水分和杂质, 提取出检测的气体, 然后利用二次减压阀调节减压后的气体, 以此控制检测气体的压强, 确保整个车灯内部的CO2处于高纯度状态, 其中电磁阀之间要控制好气体的流动, 譬如电磁阀1控制CO2流入车灯的管道, 而电磁阀2控制CO2流出车灯的管道, 这样才能够找出车灯泄露的具体位置和程度大小, 为车灯的设计改进提供依据。

三、结语

综上所述, 汽车车灯气密性不良, 会出现结雾、罩内压力变化、灯内积水、换气效果变坏等问题, 譬如结雾, 车灯点亮之后, 车灯内部的积水出现蒸发的物理变化, 产生的水蒸气会在前罩的表面形成水滴, 并依附在前罩表面, 阻止灯光的照射, 再如车灯存在缝隙, 外部的水分通过缝隙进入到内部, 所形成的积水就会浸湿车灯, 车灯点亮后灯泡容易炸裂。因此, 我们需要根据汽车车灯的最大泄露量的标准, 利用专用的检测设备检测车灯的气密性, 找出泄露的缝隙, 其中常用的方法有成分分析法、光学法、浓度分析法、漏气检测法、气压检测法五种, 以此准确检测出车灯的气密性, 为车灯的科学设计奠定基础。

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