汽車安全系統(tǒng)技術(shù)研究分析-中文翻譯

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汽車安全系統(tǒng)技術(shù)研究分析一、汽車主動(dòng)安全技術(shù)1ABS 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(Anti-lock Braking System,簡(jiǎn)稱 ABS)由 ABS 電腦、液壓裝置、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)液壓管路及電器配線等組成。ABS 系統(tǒng)對(duì)于汽車在各種行駛條件下的制動(dòng)性能及制動(dòng)安全尤為重要，特是緊急制動(dòng)，能夠充分利用輪胎和路面之間的峰值附著性能，提高汽車抗側(cè)滑性能并縮短制動(dòng)距離，充分發(fā)揮制動(dòng)效能，同時(shí)增加了汽車制動(dòng)過(guò)程中的可控性。從而減少了汽車事故發(fā)生的可能性。 沒(méi)有安裝 ABS 的汽車，如果在行駛中用力踩踏制動(dòng)踏板，車輪會(huì)急速降低轉(zhuǎn)速，最后車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但車身由于慣性依然保持向前滑動(dòng)。這種現(xiàn)象在車輪與路面之間發(fā)生較大的“滑移” ，出現(xiàn)這種狀況時(shí)，汽車輪胎對(duì)路面的側(cè)滑摩差力幾乎消失，于是會(huì)出現(xiàn)下述現(xiàn)象：（1）轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性下降：方向盤(pán)操縱不靈，車輛尾部上翹，嚴(yán)重時(shí)車輛打轉(zhuǎn)或出現(xiàn)折疊現(xiàn)象；（2）操縱性下降：操縱方向盤(pán)而達(dá)不到轉(zhuǎn)向要求；（3）制動(dòng)距離延長(zhǎng)：超過(guò)一般的制動(dòng)距離。所以，可想而知裝設(shè) ABS 系統(tǒng)對(duì)汽車行駛的安全性是非常重要的。2ASR 驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)ABS 用于防止汽車制動(dòng)過(guò)程中車輪抱死，將車輪的滑移率控制在理想的范圍內(nèi)，以縮短制動(dòng)距離，提高汽車制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性，從而提高汽車行駛的安全性。隨著對(duì)汽車性能要求的提高，不僅要求在制動(dòng)過(guò)程中防止車輪抱死，而且要求在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中防止驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，使汽車在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和加速性能都得到提高，因此采用了汽車驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ASR（Accelerations Slip Regulation） 。ASR 是 ABS 的完善和補(bǔ)充，ASR 可單獨(dú)設(shè)置，但大多數(shù)是與 ABS 組合一起，常用 ABS/ASR 表示，稱為防滑控制系統(tǒng)。ASR 主要用來(lái)防止汽車在起步、加速時(shí)車輪的滑轉(zhuǎn)，保證汽車在加速過(guò)程中的穩(wěn)定性并改善在不良路面上的驅(qū)動(dòng)附著條件。它可以使無(wú)差速鎖的汽車在冰雪路面和泥濘道路上起步并改善其通行能力，還可以防止在車速較高并通過(guò)滑溜路面又轉(zhuǎn)彎時(shí)汽車后部的側(cè)滑現(xiàn)象?？傊?，ASR 由于防止了車輪的滑轉(zhuǎn)，便可最大限度地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩，保證汽車有足夠的縱向力、側(cè)向力和操縱力，使汽車在起動(dòng)、轉(zhuǎn)向和加速過(guò)程中，在滑溜和泥濘路面上、在山區(qū)上下坡過(guò)程中都能穩(wěn)定地行駛，既保證了行車安全，減少輪胎磨損和燃油消耗，又改善了汽車的驅(qū)動(dòng)性能。3VDC 系統(tǒng) ABS/ASR 系統(tǒng)成功地解決了汽車在制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性問(wèn)題，但不能解決汽車轉(zhuǎn)向行駛的方向穩(wěn)定性問(wèn)題。例如當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，不可避免地受到側(cè)向和縱向力的作用，只有當(dāng)?shù)孛婺軌蛱峁┏浞值膫?cè)向和縱向力時(shí)，駕駛員才能控制住車輛。如果地面?zhèn)认蚋街芰Ρ容^低，就會(huì)損害汽車按預(yù)定方向行駛的能力。雨天汽車高速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，常常側(cè)向滑出,就是地面?zhèn)认蚋街芰Σ蛔愕木壒?。為解決此問(wèn)題，最近汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家又在 ABS/ASR 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展成汽車動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)（Vehicle Dynamics Control，簡(jiǎn)稱 VDC） 。這個(gè)系統(tǒng)把汽車的制動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向、發(fā)動(dòng)機(jī)等各主要總成的控制系統(tǒng)在功能上、結(jié)構(gòu)上有機(jī)地綜合在一起，可使汽車在各種惡劣工況下，如冰雪路面上、對(duì)開(kāi)路面上、彎道路面上以及采取規(guī)避動(dòng)作移線、制動(dòng)、加速和下坡等工況時(shí)，對(duì)不同承載、不同輪胎氣壓和不同程度的輪胎磨損都有良好的方向穩(wěn)定性，表現(xiàn)出最佳的行駛性能。VDC 的應(yīng)用，在制動(dòng)、加速和轉(zhuǎn)向方面完全解脫對(duì)駕駛員的要求，是汽車的主動(dòng)安全行駛方面的一個(gè)新的里程碑。VDC 系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)向行駛的控制主要是借助于對(duì)各個(gè)車輪的制動(dòng)控制和發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如汽車左轉(zhuǎn)彎時(shí)，若前輪因轉(zhuǎn)向能力不足而趨于滑出彎道，VDC 系統(tǒng)即可測(cè)知側(cè)滑即將發(fā)生，就采取適當(dāng)制動(dòng)左后輪的辦法。若在同一彎道上，因后輪趨于側(cè)向滑出而轉(zhuǎn)向過(guò)多，VDC 系統(tǒng)即采取適當(dāng)制動(dòng)右前輪的辦法，維持車輛的穩(wěn)定行駛。在極端情況下，VDC 系統(tǒng)還可采取降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出的辦法降低行駛車速，減少對(duì)地面?zhèn)认蚋街芰Φ男枨髞?lái)維持車輛的穩(wěn)定行駛。采用 VDC 系統(tǒng)后，汽車在對(duì)開(kāi)路面上或彎道路面上的制動(dòng)距離還可進(jìn)一步縮短。4. CCS 汽車巡航控制系統(tǒng)汽車巡航控制系統(tǒng)（Cruised Control System,縮寫(xiě)為 CCS）就是可使汽車工作在發(fā)動(dòng)機(jī)有利的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，減輕駕駛員的駕駛操縱勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行駛舒適性的汽車自動(dòng)行駛裝置。汽車巡航系統(tǒng)（CCS）的作用是：按司機(jī)所要求的速度閉合開(kāi)關(guān)后，不用踩油門(mén)踏板就可以自動(dòng)地保持車速，使車輛以固定的速度行駛。采用了這種裝置，當(dāng)在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行車后，司機(jī)就不用再去控制油門(mén)踏板，減輕了疲勞，同時(shí)減少了不必要的車速變化，可以減省燃料。汽車巡航控制系統(tǒng)是最早開(kāi)發(fā)的汽車電子控制系統(tǒng)之一。這種系統(tǒng)使用另外的車速傳感器，將車速信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)控制微機(jī)，由微機(jī)控制真空系統(tǒng)工作。這種系統(tǒng)也要使用伺服器、車速控制開(kāi)關(guān)桿和制動(dòng)踏板上的真空解除開(kāi)關(guān)等，其功能和基本系統(tǒng)相同。在這個(gè)系統(tǒng)中，電子控制裝置可根據(jù)行駛阻力的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度，使行駛車速保持恒定。這樣既減少了不必要的車速變化，從而節(jié)省了燃料，同時(shí)也減輕了駕駛員的負(fù)擔(dān)。電子巡航控制系統(tǒng)的方框圖如圖 2 所示。 二、汽車被動(dòng)安全技術(shù)1安全帶汽車安全帶是一種安全裝置，它能在汽車發(fā)生碰撞或急拐彎時(shí)，使乘員盡可能保持原有的位置而不移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，避免與車內(nèi)堅(jiān)硬部件發(fā)生碰撞而造成傷害。安全帶與安全氣囊一樣，都是現(xiàn)代轎車上的安全裝置，但是前者的歷史悠久，普及范圍廣?？此坪?jiǎn)簡(jiǎn)單單的安全帶其實(shí)并不“簡(jiǎn)單” 。一直處在關(guān)注行車安全最前沿的通用汽車公司，通過(guò)分析大量意外事故后發(fā)現(xiàn)：汽車安全帶不但能使人保住性命，更能在超過(guò)半數(shù)的事故中減低甚至消除駕車者、乘車者受傷的機(jī)會(huì)。汽車發(fā)生碰撞或遇到意外緊急制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的巨大慣性作用力，會(huì)使駕駛員、乘客與車內(nèi)的方向盤(pán)、擋風(fēng)玻璃、座椅靠背等物體發(fā)生二次碰撞，極易造成對(duì)駕乘員的嚴(yán)重傷害，甚至將駕乘員拋離座位或拋出車外，而安全帶能將駕乘人員束縛在座位上。發(fā)生意外時(shí)，它能有效防止二次碰撞，并且其緩沖作用能吸收大量動(dòng)能，減輕駕乘人員的傷害程度。系好安全帶也是安全氣囊發(fā)揮作用的一個(gè)重要條件。因?yàn)榘踩珰饽乙l(fā)揮最大作用，對(duì)于駕乘者在撞擊瞬間的身體位置、坐姿以及動(dòng)作有著極為嚴(yán)格的要求。否則，安全氣囊展開(kāi)時(shí)強(qiáng)大的瞬間沖擊力對(duì)于頭部等較為脆弱的部位，可能造成嚴(yán)重的傷害，尤其對(duì)于兒童，這種傷害可能是致命的。即便是最普通的三點(diǎn)試安全帶，在撞車瞬間也可及時(shí)束住駕乘者的上半身，確保駕乘者處于安全氣囊完全展開(kāi)的范圍內(nèi)，使安全氣囊最有效地發(fā)揮功效。因此，千萬(wàn)不要因?yàn)檐囍信鋫淞税踩珰饽叶械礁哒頍o(wú)憂，只有系好了安全帶才能減輕或消除車禍的發(fā)生。2安全氣囊當(dāng)汽車前部發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞時(shí)，由于慣性，駕乘者的身體向前快速移動(dòng)，這時(shí)安全帶便會(huì)盡力“拉住”駕乘者的身體，吸收部分沖擊能量，同時(shí)安全氣囊以“迅雷不及掩耳之勢(shì)”充氣并完全打開(kāi)；接著駕乘者的身體上部便沉向安全氣囊，氣體也開(kāi)始從氣囊的排氣口勻速逸出，并吸收了大部分沖擊能量；隨后，駕乘者身體向后并回到座椅上。以上整個(gè)過(guò)程幾乎都是發(fā)生在一瞬間的，駕乘者完全處于被動(dòng)的局面，在這種情況下，被動(dòng)的依靠輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)是唯一的選擇。安全氣囊的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)就是基于安全帶有限的保護(hù)作用之上的，它們互相配合發(fā)揮對(duì)駕乘者的輔助保護(hù)作用。在乘員使用安全帶的情況下，氣囊有助于減輕胸、頭和面部在碰撞時(shí)受傷的嚴(yán)重性。當(dāng)汽車發(fā)生前碰撞時(shí)，首先是汽車要停止運(yùn)動(dòng)，車內(nèi)乘員的慣性力作用下仍以原速度繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。不系安全帶的乘員將會(huì)與轉(zhuǎn)向盤(pán)、前擋風(fēng)玻璃相碰，因而可能受到嚴(yán)重傷害；系安全帶的乘員可以隨著汽車停止運(yùn)動(dòng)而逐漸停止向前運(yùn)動(dòng)。如果碰撞劇烈，乘員向前運(yùn)動(dòng)更快，即使系了安全帶，在完全停止運(yùn)動(dòng)前，仍會(huì)與車內(nèi)物相碰。如果此時(shí)裝在轉(zhuǎn)向盤(pán)或儀表板內(nèi)的氣囊充氣彈出，它就可以保護(hù)乘員減少其與車內(nèi)物相碰的可能性，更均勻的分散頭、胸的碰撞力，吸收乘員的運(yùn)動(dòng)能量，從而起到補(bǔ)充安全帶效果的作用。除了安全帶和安全氣囊外汽車被動(dòng)安全技術(shù)還包括汽車保險(xiǎn)杠、汽車安全玻璃、安全車身、乘員頭頸保護(hù)系統(tǒng)（WHIPS）等。這些對(duì)提高汽車行駛的安全性能都有著非常重要的貢獻(xiàn)三、汽車主動(dòng)安全新技術(shù)1Eye Car 技Eye Car 技術(shù)可使每位駕駛員的眼睛處于同樣的相對(duì)高度上，保證提供一個(gè)對(duì)路面和周圍車道的無(wú)阻礙視眼和最好的能見(jiàn)度。這一技術(shù)還能提供一個(gè)特定的駕駛環(huán)境。Eye Car 通過(guò)使用電動(dòng)座椅自動(dòng)將不同身材駕駛員的眼睛調(diào)到同一高度來(lái)解決能見(jiàn)度的問(wèn)題，同時(shí)，可對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)、制動(dòng)與加速踏板、地板和中央控制臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，以構(gòu)成各自適應(yīng)的駕駛環(huán)境。同時(shí)對(duì)前立柱進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，將它從駕駛員的視線中移開(kāi)。因?yàn)槠囻{駛員所收到的最關(guān)鍵的信息一般有 90%以上是從車外通過(guò)眼睛觀察獲得的。所以，這一改進(jìn)對(duì)于汽車的安全性具有重要的意義。2Cam Car 技術(shù)Cam Car 技術(shù)旨在幫助提高駕駛員的感知能力。其技術(shù)特點(diǎn)是：（1）安裝在汽車兩側(cè)的前向攝像系統(tǒng)，使駕駛員能夠繞過(guò)大型車輛提前看到隱蔽處的汽車或行人。在典型的行駛情景中，駕駛員在擁擠的車流中左轉(zhuǎn)彎時(shí)可以更容易地查看對(duì)面的車輛。（2）側(cè)置后視攝像機(jī)提供了更廣闊的側(cè)面視野。攝像機(jī)的覆蓋面比傳統(tǒng)的后視鏡要廣，特別是對(duì)于相鄰的車道。（3）安裝在車后、扇面形布置的四個(gè)微型攝像機(jī)可以獲得車后的全景視野。圖像經(jīng)電子合成，具有變焦和 160廣角能力。（4） “夜眼” （Night Eye）攝像機(jī)可在低照度條件下，在汽車處于倒擋時(shí)工作，即使在近乎黑暗的情況下也能提供車后近距離內(nèi)的細(xì)小影像。四、汽車被動(dòng)安全新技術(shù)1未來(lái)安全氣囊（1）可充氣式幕系統(tǒng)。這是一項(xiàng)全新的安全設(shè)計(jì)，其基本原理是為保護(hù)車內(nèi)乘員的頭部，當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)其會(huì)進(jìn)行充氣，充氣后的形狀呈幕狀。（2）管狀充氣結(jié)構(gòu)頭部空氣囊。此套系統(tǒng)為補(bǔ)足目前側(cè)邊防護(hù)系統(tǒng)，仍停留于保護(hù)人的胸部、腹部、臂部，對(duì)于頭部的保護(hù)較不足。它配合車身剛體結(jié)構(gòu)、車門(mén)防護(hù)剛梁、側(cè)邊空氣囊，可構(gòu)成較完整的側(cè)邊安全防護(hù)網(wǎng)，這也將是未來(lái)的安全防護(hù)趨勢(shì)。（3）頭部支撐系統(tǒng)。頭部支撐系統(tǒng)通稱為頭枕，車輛中座椅所配合的頭枕，其實(shí)不只是為了舒適,更重要的是為了安全。車輛如果遇到緊急狀況剎車時(shí)，車身會(huì)有強(qiáng)烈的前后擺動(dòng)，由于慣性原理乘員身軀必然跟著擺動(dòng)，尤其是頸部。如果沒(méi)有頭部的支撐緩沖的頭枕時(shí)，頸部受傷所引起的傷害是非常驚人的。（4）外部安全氣囊。2自適應(yīng)約束技術(shù)系統(tǒng)（ARTS）全新的自適應(yīng)約束技術(shù)系統(tǒng)（ARTS）利用一系列傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)駕駛員座椅位置、安全帶使用情況、前排乘員乘坐質(zhì)量和位置以及發(fā)生碰撞時(shí)的碰撞烈度和碰撞力的方向等信息，再根據(jù)具體的碰撞特點(diǎn)對(duì)每個(gè)前排乘員氣囊的展開(kāi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可進(jìn)一步減少由于氣囊展開(kāi)不當(dāng)對(duì)乘員造成的傷害，特別是對(duì)于身材較小的前排乘員。3汽車吸能方向管柱汽車吸能方向管柱通過(guò)在汽車發(fā)生碰撞時(shí)重新分配傳到方向盤(pán)上的沖擊力，將沖擊力路徑迅速分流，使得傳遞到方向盤(pán)上的載荷最小。轉(zhuǎn)向管柱由空心管和轉(zhuǎn)向軸承構(gòu)成。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向管柱的空心管和轉(zhuǎn)向軸承是整體式的，轉(zhuǎn)向軸上端和方向盤(pán)連接,下端與方向器連接。而吸能方向管柱的特點(diǎn)是將整體式轉(zhuǎn)向管柱一分為二，分為上轉(zhuǎn)向管柱和下轉(zhuǎn)向管柱兩部分；里面的轉(zhuǎn)向軸也分為兩截，它們之間用外向節(jié)機(jī)構(gòu)連接。一旦發(fā)生碰撞令方向機(jī)構(gòu)產(chǎn)生位移，外向節(jié)下端特制的轉(zhuǎn)向軸會(huì)折疊，上轉(zhuǎn)向管柱移入下轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)“縮進(jìn)” ，從而擴(kuò)大空間減低傷害。