Адаптивные фары: как это работает?
Хоть раз в жизни, но у водителя появляется желание, чтобы фары светили ярче и по-другому совсем! Когда же возникает такое желание? Когда водитель управляет автомобилем, кружа по горному серпантину. В России не слишком-то много горных районов и свечение фар не устраивает водителя, когда он сворачивает с «благоустроенного» шоссе на проселочную дорогу. Так и хочется, чтобы фары изогнулись и показывали, что там впереди, т.е. за поворотом. О чем бы ни мечтали граждане, все равно их желаниям не суждено сбыться. Фары светят так, как заложено законами физики. Ситуацию меняет система адаптивного головного освещения.
Ой, сейчас все подумают, что адаптивные фары заставляют изгибаться световой поток. Нет. Они сами поворачиваются, тем самым показывая, как выглядит очередной вираж на автодороге. Кроме того, луч света уводится в повороте со встречной полосы. Вот на такое щадящее действие способны такие фары. Теперь уже их свет не будут слепить других участников движения. На что же еще способны новые фары? Во-первых, на освещение «перпендикуляра» перекрестка. Во-вторых, с их помощью можно заглянуть в пешеходную зону, освещая всех ее обитателей и их действия. В-третьих, не стоит забывать о проселочной автодороге, которая станет заметно светлее и не преподнесет неприятных сюрпризов. Все преимущества не могут не радовать граждан автолюбителей и сотрудников страховых компаний. Последние уже даже поучаствовали в составлении статистики. Согласно ней авто с поворотными фарами попадают в дорожно-транспортные происшествия на 40% реже, чем все остальные.
Как работают адаптивные фары в режиме «Поворот»? Его включение происходит на любой скорости при вращении руля. Допускается ассиметричность угла поворота (до 15° включительно).
Ни для кого не секрет, что угол поворота адаптивных фар зависит от вращения руля. Так-то это так, но не так жестоко и не напрямую. Шаговый электродвигатель отвечает за поворот светового блока с отражателями. Поворот происходит на точно заданную цифру. Команду шаговому электродвигателю дает бортовой компьютер. Последний, кстати сказать, руководствуется данными, полученными от датчиков. На их величину влияет угол поворота рулевого колеса, скорость авто, его положение относительно вертикальной оси и многое другое. Посредством таких данных достигается корректность работы фар. В заносе включается сигнал о начале работы ESP. Порой, руль дергают беспорядочное число раз, и, не из-за наличия изгибов на автодороге. При такой ситуации адаптивная фара не будет работать. Система отключится, и, фары будут светить строго прямо. Не редко автомобиль приходится водить в экстремальных условиях, к примеру, при проливном дожде. Как поведут себя фары в таком случае? Они примут положение, которое позволит минимизировать ослепление световым потоком водителей, идущих навстречу. Свет отражается от мокрой автодороги.
Предусмотрен режим «Пешеходная зона» для фар. Он работает на скоростях 3-30 км/час. Освещение края автодороги и обочины на 8° в каждую сторону позволяет избежать ДТП с участием пешеходов.
Компания «Хелла» придумала и вовсе одну из продвинутых систем под названием AFL. К ней прилагаются фары освещения поворотов. С их помощью компания добилась освещения крутых перекрестков, на которых ситуация обстоит хуже некуда: то и дело норовят выскочить пешеходы и оказаться под колесами. Их появление не станет неожиданностью. Свет от фар достаточно яркий, а как только ситуация на дороге изменяется, так сразу они отключаются.
Как только скорость авто достигает отметки более 100 км/час, так сразу включается режим «Автомагистраль». Длина светового пучка – 140 м. Выше обычного направлены лучи фар ближнего света. Так как конфигурация светового потока изменилась, то и водители перестали слепнуть.
Адаптивные фары присутствуют у топовых автомобилей. Если водитель захочет, то сможет прикупить себе такие отдельно, заказав в ближайшем автосалоне. Правда, ему следует помнить об их дороговизне (от 15 тыс. рублей и выше). При движении по ночной трассе без них не обойтись, а поэтому и не стоит экономить!
Как устроены адаптивные фары и в чем их преимущество
Адаптивные фары отличаются от обычных тем, что направляют лучи света в ту сторону, куда поворачивают колеса. Благодаря «умным» фарам, поворот полностью просматривается уже в тот момент, когда водитель только начинает поворачивать руль. Фары, которые буквально «следуют» за поворотом руля, – раньше это казалось фантастикой, а уже сейчас эта дополнительная опция доступна для многих автомобилей.
Устройство и принципы работы адаптивных фар
Система адаптивных фар включает в себя бортовой компьютер, датчики, реагирующие на поворот руля и другие показатели изменения движения автомобиля. Среди них: скорость, положение автомобиля относительно вертикальной оси и даже стеклоочистители. Последние влияют на адаптивные фары следующим образом: при активации стеклоочистителей фонари опускаются, а затем возвращаются на прежний уровень.
Впервые адаптивные фары для подсветки поворота появились на Citroen 2CV 1948 года. Водитель управлял изменением направления света по горизонтали при помощи механического рычага в салоне
Сами фары оснащены шаговым электромотором, который поворачивает их в нужном направлении. При этом он работает сверхточно — угол поворота может быть ничтожно мал, а также может быть разным для правой и левой фары: при повороте направо правая фара поворачивается на максимум (который составляет 15 градусов), тогда как угол поворота левой составляет половину от этого значения. В конструкции AFS используются исключительно биксеноновые лампы. А благодаря тому, что систем компьютеризирована, все ее действия точные и при этом плавные: световые лучи своими перемещениями не будут отвлекать водителя от дороги.
Важной особенностью этой системы является то, что фары могут поворачиваться не только по горизонтали, но и по вертикали. Эта функция особенно полезна при движении по холмистой местности — при подъеме фары опускаются, чтобы не ослепить встречного водителя, а на спуске, наоборот, приподнимаются, освещая таким образом следующий участок дороги.
AFS имеет связь с системой курсовой устойчивости — при срабатывании EPS фары перестают реагировать на движение руля, чтобы избежать лишних манипуляций при хаотичном кручении «баранки». Система вновь активируется, если водитель повернет руль на достаточно большой угол.
Mercedes-Benz предлагает владельцам автомобилей марки систему управления не только ближним, но и дальним светом фар
Еще одна полезная функция этой системы — датчики могут реагировать на свет фар встречного автомобиля при его приближении. В этой ситуации электромотор приводит в движение фары и опускает их вниз на несколько градусов, предотвращая таким образом ослепление водителя впереди. После фары принимают прежнее положение.
Кстати, опущенные вниз адаптивные фары работают аналогично противотуманкам: свет рассеивается в полуметре от поверхности дорожного полотна, не «выхватывая» из воздуха отдельные капли.
BMW, Toyota, Skoda и Opel[ устанавливают систему AFS на свои автомобили с 2003 года
Также адаптивные фары могут работать в нескольких режимах. Первый будет особенно полезен для тех, кто часто оказывается на темных магистралях. Он и получил такое название — магистральный. В этом режиме фонари светят мощно и ярко, опускаясь при приближении встречного автомобиля. Второй режим называется загородным и является аналогом ближнего света. AFS также имеет свой режим для города — его особенностью является расширенное световое пятно. Это весьма эффективно для движения по плохо освещенным улицам — фонари буквально «выхватывают» из темноты обочины и тротуары, а также незаметных пешеходов. Эксперты оценивают систему адаптивных фар как крайне эффективную: по статистике, автомобили, оснащенные AFS или AFL, попадают в ДТП на 40% реже, чем автомобили со стандартными фарами.
Несмотря на то, что эта система является сравнительно новой разработкой, специалисты продолжают еще совершенствовать. Так, не исключается появление адаптивных «стопов» — планируется, что они будут предупреждать едущего позади водителя не только о торможении автомобиля, но и о том, с каким усилием водитель нажимает на педаль тормоза: если водитель применил экстренное торможение, то фары загорятся ярче.
В ближайшем будущем автомобильную оптику могут ожидать еще большие изменения. Не исключено, что вместо двух фонарей автомобили будущего получат светоизлучающую оптоволоконную систему, при помощи которой будут «общаться» бортовые компьютеры встречных машин.
Как это устроено: Адаптивный свет
Первый автомобиль, оснащенный системой адаптивного света, появился в 1968 году. Это был Citroen DS и на нем стоял свет от Cibie. По задумке такие фары должны были помогать водителям вовремя замечать препятствия ночью. Фары, которые поворачиваются вслед за движениями рулевого колеса — вероятно, лучшее изобретение инженеров компании Cibie. В одном из предыдущих постов мы рассказывали, что всего эта французская компания, ныне являющаяся частью концерна Valeo, получила более 400 патентов. Многие из них были прорывными и стали началом целых направлений производства автокомпонентов. К такой инновации относится и уже упомянутое изобретение, положившее начало тому, что мы знаем сегодня как адаптивный свет.
Опыт Cibie пытались повторить и другие компании, но все сталкивались с одной и той же проблемой — из-за жесткой механической связи фары не всегда успевали освещать дорогу, если автомобиль двигался на большой скорости. Долгое время адаптивный свет был скорее игрушкой, чем инновацией. Но, после объединения Cibie и Valeo, усилия инженеров обеих компаний принесли свои плоды. Системы, делавшие ночное вождение безопасным эволюционировали сумасшедшими темпами. Расскажем, как это было. А в конце статьи, как обычно — конкурс. В этот раз, мы разыграем среди подписчиков сувенирную продукцию — кружку, куртку, безрукавку и поло. Чтобы стать участником, поставьте лайк этому посту и напишите в комментариях, почему вам эта статья понравилась.
Поворотный свет AFS
В начале 2000 года под брендом Valeo на рынке появилась система адаптивного головного освещения — AFS. Первая версия системы опиралась на принципы динамического адаптивного света — при повороте рулевого колеса, фары поворачивались на определенный угол. В отличие от первых разработок Cibie, руль не был жестко связан с фарой. При повороте обеспечивалось оптимальное освещение. Во время движения на больших скоростях использовалась функция Fixed Bending Lights (FBL) — фары автомобиля поворачивались на угол до 45 градусов при повороте руля. Первым автомобилем, оснащенным системой FBL был Porsche Cayenne с дополнительным эллиптическим модулем внутри фары.
Система FBL хорошо работала на средних и высоких скоростях, но не обеспечивала должный уровень освещения в городе. Решением проблемы стало новое изобретение инженеров Valeo — систему статичного поворотного света Corner. При повороте руля или включении сигнала поворота на небольшой скорости включался свет в противотуманной фаре — с той стороны, в которую повернули руль. Сегодня подобные световые модули можно встретить в противотуманных фарах — например, в BMW X3, или непосредственно в самой фаре — в Citroën C5.
Тем временем, эволюция продолжалась. При скоростном движении по трассе на помощь водителю пришла функция динамического поворотного света — Dynamic Bending Lights (DBL). Специальный модуль освещения направлял световой луч в сторону в зависимости не только от угла поворота руля, но и от скорости автомобиля. Система DBL помогла увеличить видимость на поворотах в два раза.
Таким образом, первое поколение адаптационных систем позволило улучшить видимость, направляя освещение на дорогу, и небольшими шагами изменяя отклонения луча с помощью электродвигателей с электроприводом.
Поворотный свет с автоматическим переключением Full AFS
Следующий этап эволюции системы адаптивного света — автоматическое переключение между режимами в зависимости от дорожной обстановки и погодных условий. Новая система появилась в 2004 году и называлась Full AFS — она была полностью автоматической. Инженеры Valeo создали конструкцию, которая не ослепляла встречных водителей и обеспечивала комфортное ночное вождение.
Full AFS впервые установили на Audi Q7 2009 года выпуска. Инновация использовалась в полной комплектации автомобиля и проходила под названием Tri-Xenon. Система сочетала в себе функции дальнего света, ближнего света и светодиодные дневные ходовые огни.
Система Full AFS автоматически переключалась в разные режимы в зависимости от местности и погодных условий. «Разные режимы» — это сочетания нескольких типов освещения — ближнего и дальнего света с одновременным поворотом фар в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также автоматическое прицеливание и разделение света.
Система Full AFS непрерывно адаптировала освещение от фар в соответствии с текущей обстановкой. Информацию о внешнем мире она получала с помощью датчиков, которые определяют условия окружающего освещения, уровень света от встречных автомобилей и степень освещенности дороги.
Если скорость автомобиля ниже 55 км/ч и при этом дорога проходит среди зданий, но не имеет уличного освещения, включался «городской режим», который предотвращает ослепление других участников дорожного движения. Кроме этого, расширенное освещение ближнего поля позволяло заблаговременно заметить пешехода на краю дороги.
Если стеклоочиститель работал в течение двух минут, а датчики показывали повышенную влажность, то включается режим плохой погоды. Он помогал избежать «зеркального» эффекта на поверхности асфальта. При этом создавалось более широкое рассеивание света и тем самым улучшалась видимость в условиях дождя, тумана или снега.
Неослепляющий дальний свет GFHB
Система Full AFS помогла обеспечить хорошую видимость ночью и при этом не ослеплять водителей встречных автомобилей, но не была совершенной. Например, если речь шла о скоростном движении на извилистых участках дороги. В таких случаях приходилось вручную переключать дальний свет на ближний, чтобы не ослеплять других водителей.
Для решения этой проблемы инженеры Valeo разработали новое поколение системы адаптивного света — Glare-Free High Beam, что переводится дословно как «неослепляющий дальний свет». Это изобретение стало следующим этапом в развитии адаптивного света.
Новая система состояла из фронтальной камеры, мощного программного обеспечения, а также интеллектуальной светотехники. GFHB могла автоматически затемнять те области на дороге, в которых находятся встречные автомобили. Это было удобно в первую очередь тем, что позволяло всегда использовать дальний свет.
Когда камера обнаруживала другие машины, система автоматически затемняла зону, в которой находились встречные авто. При этом, затемненный сектор не был статичным — он перемещался вслед за встречной машиной. Зона непосредственно перед автомобилем, в свою очередь, постоянно освещалась стандартным ближним светом. Первая версия GFHB под названием BeamAtic® Premium была запущена в 2010 году — для ксеноновых фар.
Вот как это работало: когда камера «ловила» встречный автомобиль, специальный экран внутри фары закрывал часть светового потока. Причем затенялась именно та область на трассе, где находился встречный автомобиль. Этот же алгоритм включался, если автомобиль ехал в одном направлении с вашей машиной. Система Valeo Glare-Free High Beam устанавливается на автомобили Volkswagen c 2010 года.
Следующий этап развития неослепляющего света стал реальным благодаря массовому распространению светодиодов — так называемых, LED-технологий. В таких системах используется не один светодиод, а матрицы — светодиодные блоки, в состав которых входит от 10 элементов. Светодиоды помогли повысить яркость света и срок службы фар. Кроме того, LED-технологии значительно улучшили режимы работы фар на затяжных поворотах — освещение адаптировалось под радиус, и перекрестках — свет становился более рассеянным.
Базовой технологией в адаптивных светодиодных фарах стал многолучевой режим работы — Multibeam. Здесь освещение зависит от вращающегося экрана, который расположен внутри фары. Экран позволяет плавно переводить свет в разные режимы — габаритные, дневные ходовые огни, ближний и дальний свет или автоматический GFHB. Такая система используется на автомобилях Ford в моделях S-Max, Galaxy, Edge.
Еще один модуль GFHB-системы, использующийся уже в ксеноновых фарах это парусный свет — Sail Beam. Изобретение помогло нивелировать существенный недостаток ксеноновой адаптивной системы: для затемнения свое положение меняла сама фара, которая не могла быстро вернуться в исходное положение. В системе Sail Beam в фарах установлены независимые модули света, направленные над уровнем горизонта. Эти модули работают в режиме дальнего света и создают тень для встречного автомобиля, а ближний свет освещает дорогу независимо от них.
Модуль Dynamic Shadow (динамическая тень) оснащен боковым подвижным экраном, который и создает тень. Если экран полностью закрыт — включен обычный режим дальнего света. Если он приоткрывается — появляются затемненные участки. Эта система не связана с ближним светом и работает независимо от него.
Несмотря на использование светодиодов, у модулей, описанных выше все же есть некоторые недостатки. Например, если навстречу движутся два автомобиля, то система затеняет всю область между ними. Из-за экрана, который закрывает свет фары, нельзя создать сразу две темные области. Эту проблему позволил решить инженерный гений Valeo. Так появился модуль Matrix Beam — сегодня его можно увидеть на автомобилях Audi. Здесь конкретный светодиодный модуль отвечает за свою область на дороге. Благодаря тому, что система может автоматически отключать один или несколько чипов, управляющих светодиодными матрицами, появляется возможность затенять сразу несколько участков дороги. Единственное ограничение — количество установленных матриц, а оно, в свою очередь, ограничено объемом фары.
Преодолеть это инженерное препятствие позволил модуль пиксельного света — Pixel Lighting. Луч света здесь формируется с помощью матрицы жидкокристаллического дисплея. В отличие от ксенона, в такой системе нет инфракрасного излучения, что дает возможность в несколько раз увеличить мощность источника света. Пиксельный модуль может генерировать несколько независимых друг от друга затененных областей.
Вершина технологий адаптивного света на сегодняшний день — лазерные фары. Сейчас инженеры ведут активные разработки в этом направлении. Лазерный свет гораздо интенсивнее и ярче благодаря тому, что свет распространяется в виде узкого концентрированного луча. Для сравнения, если светодиоды генерируют свет яркостью 100 лм/Вт, то мощность лазерного освещения превышает 170 лм/Вт. Это значит, что совсем скоро можно ожидать на автомобилях фары, способные светить до 500 метров в режиме дальнего света. Но, естественно, это не предел. Эволюция продолжается.
Ну, теперь, как обычно — конкурс! Кстати, результат прошлого розыгрыша — тормозных колодок — уже опубликован в предыдущем посте. В этот раз, мы разыграем среди подписчиков сувенирную продукцию — кружку, куртку, безрукавку и поло. Чтобы стать участником, поставьте лайк этому посту и напишите в комментариях, почему вам эта статья понравилась.
Что такое адаптивные фары в автомобиле и как они работают?
Стандартного освещения для поездки в ночное время суток или в плохие погодные условия бывает недостаточно. При поворотах свет попадает не на весь участок дороги, что может негативно отразиться на безопасности движения. Для предотвращения подобных ситуаций производители автомобилей начали исследования в сфере оптических систем и разработали адаптивные фары. Они изменяют световые режимы в зависимости от внешних условий, включая погоду, время суток и ситуацию на дороге.
Что такое система адаптивного освещения в автомобиле?
Система адаптивного освещения транспортного средства создана для увеличения безопасности во время движения. Умные фары, установленные на машины, больше не требуют ручной регулировки, поскольку все изменения происходят автоматически. Система интегрирована с различными модулями автомобиля и управляется электронным блоком, который обрабатывает информацию о внешней среде и изменяет режим работы и яркость оптики.
Рассмотрим наиболее распространенные примеры, когда стандартных режимов головного света недостаточно:
Система может адаптировать интенсивность освещения и оптику для поворотов исходя из внешних условий.
Назначение и режимы работы
Адаптивные фары позволяют увеличить безопасность движения при плохих погодных условиях и улучшить видимости пути следования. Это реализовывается благодаря конструктивным особенностям системы и наличию блока электронного управления. Адаптивная оптика, в зависимости от типа автомобиля и установленных датчиков, может обеспечить до шести режимов работы света:
Система определяет и подсвечивает пешеходов на дороге и обочине, что снижает риск возникновения ДТП.
Виды адаптивных систем
Большое количество аварий на дорогах в ночное время суток происходит из-за плохой освещенности. Водители не видят препятствия на дороге, точный радиус поворота, движущихся пешеходов или велосипедистов. Все это приводит к опасным ситуациям и увеличивает вероятность аварии. Чтобы справиться с проблемой, производители разработали умные фары. В зависимости от конструктивных особенностей и принципа работы различают два основных вида решений:
Несмотря на разные названия и конструктивные отличия, оба решения имеют похожий функционал.
Устройство и принцип работы системы AFS
Разработка AFS от Volkswagen — решение для адаптивного и динамического головного освещения, которое изменяет направление светового потока. В автомобиле устанавливаются ксеноновые фары с системой регулировки наклона (LWR), специальный датчик AFS и блок управления, связанный с другими модулями транспортного средства для получения данных и изменения угла освещения. Рассмотрим, как работают штатные адаптивные фары:
Для включения системы AFS необходимо поставить переключатель в режим Auto. Исходя из скорости движения, система будет изменять параметры света.
Блок управления AFS активно распознает повороты, стандартное движение в городских условиях и по трассе, а также анализирует информацию с других модулей автомобиля для распознавания плохих погодных условий.
Устройство и принцип работы системы AFL
Разработка AFL от компании Opel — комбинированный вариант управления освещением, который реагирует на угол поворота руля и включает в работу дополнительные лампочки в фарах. Главная особенность системы заключается в том, что AFL начинает отслеживается угол поворота руля и изменять направление света только на высоких скоростях движения. Во всех остальных случаях маневрирования электронный блок просто включает дополнительную лампочку подсветки.
Критическая скорость движения для изменения угла освещения составляет 70 км/час.
В адаптивных фарах AFL используются специальная оптика, которая обеспечивает одинаковую интенсивность света при дальнем и ближнем режиме работы. К дополнительным свойствам системы необходимо добавить:
Адаптивные фары обеспечивают яркий и интенсивный световой поток и позволяют забыть про ручное управление освещением. Больше не нужно думать о встречных машинах и переключении режима работы света. Главный недостаток AFL — дороговизна и сложность ремонта фар при повреждениях.
Что значит надпись AFS OFF?
Надпись AFS OFF на приборной панели говорит о том, что адаптивная работа фар отключена. Если система намеренно не выключалась, необходимо повторно активировать функцию и уведомление пропадет. Если не помогло, то причины, почему появляется AFS OFF могут быть связаны с неисправностями:
При возникновении подобной неисправности для начала стоит детально изучить инструкцию по эксплуатации автомобиля, если решение не найдено – обратиться в сервис за диагностикой.
Как называются подобные системы у разных производителей?
Производители автомобилей стараются следить за новинками рынка, которые направлены на увеличение безопасности и комфорта вождения. Разработкой систем адаптивного освещения занимаются следующие компании:
Что такое система AFLS?
Техническое решение адаптивных фар от компании Mazda, которое управляет наклоном оптики по вертикали и горизонтали. Система AFLS выполняет следующие функции:
Максимальная компенсация по вертикали составляет 7 градусов. Большие наклоны не допускаются, чтобы не слепить встречных водителей.
В ближайшем будущем оптические системы автомобиля будут кардинально изменяться. Об этом свидетельствуют адаптивные и матричные фары, которые значительно увеличивают безопасность езды и освещение на дороге. Водители смогут сосредоточиться на поездке, не думая о переключении света.
