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夜如無礙晴空 淺談轉向頭燈的演進

2007.07.04  作者:車訊網  

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      現在的汽車是愈來愈安全了,除了日漸普及的DSC、ESP、VDC…等動態控制系統,近來駕駛視線的提昇亦為重點,這當中要以主動轉向頭燈的可看性最高! 

      根據德國聯邦統計局(Federal Statistics Office)所研究的資料,日夜車禍發生比率為6:4,但夜晚的車流量是白天的五分之一,由此可見夜間駕車有多危險!夜間駕車的事故發生率偏高,究其原因視線不良占相當大的比重,而視線的維持,除了靠政府設置的夜間照明設施,更重要的還是車上的照射燈具,頭燈的功效居功厥偉。 

HID技術的運用無疑是汽車照明科技的一大突破,也讓夜間行車安全強化許多。

除了轉向頭燈輔助外,另以霧燈、側燈等輔助燈具運用,補足頭燈照射面積死角範圍縮減至最低。

轉向頭燈的主要好處在於增加彎道中的照明範圍與距離,讓駕駛人能有更充裕的時間反應路況。



      100年前的汽車是沒有頭燈的,首次導入汽車的照明工具只是使用煤油的家用照明器材,直到電力的燈泡技術普及化才有了大幅進步。初期汽車頭燈是由燈殼、燈泡、反射鏡所組成,由於所採用的燈泡為鎢絲燈泡,照明效果差強人意,且需搭配大面積的反射鏡;圓形是反射面積最大的設計,所以當時汽車的頭燈清一色為圓形。而隨著80年代亮度提昇的鹵素燈泡問世,不再需要大型反射鏡,燈具造型的限制不見了,遠光燈、近光燈、方向燈、霧燈均可整合為一,也就形成了我們熟悉的多變造型頭燈。 

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      HID水平調整 AFS靈感來源 

      由於燈泡的發光原理是由電能轉成熱能再轉成光能,只能在燈絲材質、內部灌入的氣體上作文章,亮度因而受限。近代最具革命性的發明是高強度放電HID(High Intensity Discharge),其原理是直接將電能直接轉換成光能,所以HID燈泡內部並沒有燈絲,而是將電流通過一條內含金屬鹵化物與氙氣(Xenon)的封閉石英管,再發出光亮。HID的亮度我們就不再贅述,市面上常見的「蒼白之光」、「太陽之光」、「宇宙之光」等產品名稱就是最好的說明。 

      如此一來,HID不就是比較亮的燈具?與自動轉向頭燈又有什麼關係呢?這是因為HID燈具的亮度實在過高,容易將對向來車的駕駛者雙眼照得張不開,肇禍的駕駛者本身往往不自知,所以這是非常危險的事情。為了免除這項危險,政府單位要求規定,配置HID的新車必須具備水平調整功能,免得「照亮自己,照瞎別人」! 

真實世界中反胎過彎的可能性遠低於零,不過將主動轉向頭燈與其他汽車網路系統結合仍是設計趨勢。



      HID如何做到水平調整?很簡單,就是在燈具內裝上一組步進馬達,以移動燈泡的上下角度。既然可以移動燈泡做出水平調整,聰明的汽車專家馬上想到:「將這組步進馬達修改一下,做出左右移動的功能,頭燈就可以跟著行走的方向轉,照明面積馬上獲得提昇。」 

      這就是轉向頭燈的起頭!事實上,車燈跟著車頭轉並不是什麼新奇的發明,機車騎士必有充分的體驗,筆者在十多年前與同學相約夜奔陽金公路,我們分別騎乘Yamaha FZ與FZR,在剛開始兩旁設有路燈的路段中,FZR仗著低車身與煞車優勢領先FZ,但在兩旁的路燈消失後,FZR的優勢就消失了!這是因為FZR的頭燈是固定在整流罩上,只能筆直往前照射,一到大彎就瞎掉了;FZ的頭燈則是直接裝在龍頭上,車頭轉多少、頭燈就轉多少。轉向頭燈功效如何,這就是最簡易的說明。 

      轉向頭燈非完美 路況複雜難負荷 

      白天的視線充足,完全是太陽的功勞,太陽的體積是地球的130萬倍,因此照射的面積全面、死角少;夜間的視線全靠照明燈具,論照射面積,只不過車頭前方的數十公尺長、十幾公尺寬而已。 

      有了轉向頭燈,前方的照射面積得以增加,我們以M.Benz發表的數據為例,傳統頭燈在一個半徑約190公尺的彎道中,約可提供30公尺的照明距離;轉向頭燈可將範圍往後延伸25公尺,也就是提供駕駛者約55公尺的照明距離。整體來說,轉向頭燈可讓有效照明範圍提昇90%以上。 

      一般見到的轉向頭燈的左右角度,我們查到的數據最多為15度,有些車廠的設計是單邊作動,有的是左右燈具一起轉,甚至是彎內燈具轉得多、彎外燈具轉得少。論技術,自然是後者比較先進,前者是單純運用燈具後方的步進馬達,結合方向盤的轉角訊息,再連動步進馬達與方向盤一起轉,是純粹機械式的設計。 

      然而,世界上的路況合其複雜,並不是方向盤轉到哪裡,駕駛者的視線就是哪裡,比方說,駕駛者面臨急彎會劇烈轉動方向盤,但車身並不見得跟著方向盤的轉角走,這情形尤其在轉向不足時特別明顯。假如駕駛者正處於嚴重推頭、車頭偏離路線的緊急時刻,這所謂的轉向頭燈應該照明車頭的行走方向?還是方向盤的方向呢? 

      又好比甩尾,假如藤原拓海在送豆腐時運用反打技巧過彎,偏偏駕駛的不是古董AE86,而是向朋友借來、配置轉向頭燈的新車,車燈豈不是照耀外側的山壁?這不是危險? 

轉向頭燈大多採機械式設定,其轉向的動力源自HID內建步進馬達,經由馬達與方向盤舵角連動完成轉向動作。

經由燈具進化、照明系統提昇與主動轉向頭燈的運用,汽車大燈將不再是被動無力的充數設計。

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      結合動態控制系統 做出最準確的指示 

      為解除這些缺失,最新的轉向頭燈所依照的參數不只方向盤轉角,更如入了行車速度、偏轉率,及方向盤的轉動速率,也就是所謂的自動轉向頭燈,其中的訊息往返、指令傳送的過程十分複雜,也就是所謂的汽車網路。我們以BMW的新車為例,除了頭燈具備約15度的轉向角度,並可與車速與車況進行連動,在低速行駛時轉向頭燈能透過整合在霧燈或頭燈中的投射燈,強化彎道內側的照明亮度,可在交岔路口或是急彎中,與主要大燈一同配合使用。 

      這裡所說的偏轉率,意思是車輛與其垂直軸心的相對旋轉動作,掌握了該車輛的偏轉率,就等於明確掌握車輛的隨時動態,進而換算出頭燈要轉多少角度,並且是由哪盞燈具負責。 

BMW的轉向頭燈不只是單純的轉向,而是與DSC動態行車資訊整合為一,作動更形完善。


      至此,你一定要問:「要如何感測車輛的偏轉率?」答案很簡單,正是透過車上動態控制系統的感應器,從感測到的加速、減速、側向G值、煞車力道,再加上剛才所說的方向盤轉動角度與速率,將這些訊息送到行車電腦,即可換算此時該要怎麼轉、怎麼照,前途才會光明。 

      這還不是最完美的設計。未來的轉向頭燈將與衛星導航系統結合,即可預知下一個路段的彎角,結合行車速度甚至是對向來車,再做出最妥善的照明。也就是說,一旦你的愛車採用這種先進的的轉向頭燈,除了既有的轉向照射功能,遇上對方來車,也不需要手動從遠光燈切為近光燈,既安全又有禮貌,善哉!善哉!

主動轉向頭燈的未來趨勢將與GPS結合,預先將前方路況經由衛星回傳,讓AFS不只主動、更能預備。

在AFS話題漸熱的情況下,高價進口等級車款享有此一配備的定律將被打破,普及化將是各車商應該且必須努力的方向。

 

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