《汽车标准与法规概论》第七章_汽车安全技术

汽车主动安全技术车轮滑移现象—制动开始后，车轮角速度减小，在车体速度与车轮转速之间产生一个速度差。车速与轮速之间存在着速度差这一现象称为滑移现象。图特性稳定域不稳定域Oopt100%bmaxbss,b滑移率:6)(2100%vrv式中：v—汽车车体速度；r—车轮滚动半径；—车轮角速度。ABS防抱死制动系统防抱死制动系统（ABS—Anti-lockBrakingSystem）制动时车体运动分析图2-12汽车直线制动抱死情况图2-15弯道制动全轮抱死情况图2-13汽车弯道制动前轮抱死情况图2-14汽车弯道制动后轮抱死情况无ABS制动系统制动时现象：丧失转向能力/方向操纵性能下降：操纵方向盘而达不到转向要求ABS定义：通过将制动器制动力调节到适应轮胎—路面所能提供的附着力，达到防止车轮在紧急制动期间抱死的目的。1.ABS基本原理制动时车体与车轮速度关系：图2-17制动时车体与车轮速度根据行驶中的轮胎与路面间的附着系数对各车轮给予最佳制动力，通常采用控制车轮的制动压力的方法来实现。ABS系统的工作原理①常规制动（升压）过程轮缸柱塞电控单元电动机液压泵主缸线圈电磁阀轮速传感器②轮缸减压过程③轮缸保压过程④轮缸增压过程2.ABS的效果效果：有、无ABS制动距离实测值对比：确保车辆制动时的方向稳定性取得最佳制动力表2-3：直线行驶紧急制动时实测距离比较值（制动初速度80km/h）驱动车轮的滑移率式中vc是车轮圆周速度；v是车身瞬时速度。滑移率与纵向附着系数的关系由图可以看出：%100vvvSccdASR驱动防滑控制系统驱动防滑系统ASR(Anti-SkiddingRestraint)——防止汽车在起步、加速，特别是在非对称路面或转弯时产生驱动轮滑转，以提高汽车在驱动过程中的方向稳定性、转向控制能力和加速性能。1ASR可行的控制方案：对发动机输出转矩进行控制方式：合理的控制发动机输出的驱动扭矩，以抑制驱动轮滑转。控制手段主要有：调节燃油喷油量：如减小或中断供油；调节点火时间：如减小点火提前角或停止点火；调节进气量：如调节节气门开度。对驱动轮进行制动方式：对发生滑转的驱动轮直接加以制动对可变锁止差速器进行控制方式：对电子控制限滑差速器（LSD），在其向驱动轮输出端的多片离合器上，以增加液压实现进行锁止控制。调整离合器的分离程度和传动系的速比方式：对离合器和变速器等进行控制，实用中多是通过控制变速器的换挡特性改变传动比来实现。在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度。2、ASR的使用效果ASR无ASR有ASR有ASR无ASR无ASR有驱动力图2-34有无ASR的驱动对比冰压雪深雪冰、雪路面驱动力对比左、右轮不同附着系数路面加速性对比ASR无ASR有ASR有ASR无ASR无ASR有加速性图2-35不匀附着路面有无ASR加速性对比夏用轮胎水平道路冬用轮胎水平道路冬用轮胎6%坡路实例:三菱公司车距控制装置1-转向角传感器2-停车灯开关3-节气门执行机构4-电动负压泵5-节气门位置传感器(TPS)(内装怠速开关)(不装TCS的车辆)6-激光雷达7-自动变速器防手动换挡开关8-车速传感器9-发动机和自动变速器ECU10-ABS用ECU11-加速踏板位置传感器(内装怠速开关)(装TCS的车辆)12-预检车速控制用ECU13-报警蜂鸣器14-视频摄像图2-42三菱公司车距控制装置构成30m扫描式激光雷达照相机车道车辆识别车道车辆识别、与先行车的距离方向识别计算与本车处于同一车道内先行车位置车速传感器转向角传感器图2-43车距报警装置控制框图稳定行驶控制、车距控制报警控制发动机自动变速器蜂鸣显示节气门控制换低挡变速报警输出车距控制系统减速控制工况：按照该工况下车速、车距、相对速度大小进行节气门全关和自动变速器作低挡变速两个阶段进行减速.报警工况：与相对速度大的先行车接近或当先行车进行紧急制动时，本车转入减速控制工况并同时报警稳定控制工况：当没有先行车时，与原巡航控制相同，控制节气门以保持设定的车速控制取消工况：当驾驶者操作控制取消开关或关闭主电源开关，或进行制动操作时，应转到“控制取消工况”。表2-7车距控制系统的显示功能显示功能设定车速显示在没有先行车时，显示稳定行驶的车速有先行车时，显示车距控制时的车速上限值车距控制状态显示显示本车与先行车之间的距离显示是否在进行车距控制报警灯当与先行车过分接近时灯亮系统发生故障时灯亮激光雷达污染时灯亮巡航控制显示灯稳定行驶时或在进行车距控制时灯亮（组合仪表内）轮胎气压报警装置原理：根据轮胎气压与轮胎弹性之间存在的相关性原理，当轮胎气压下降时，轮胎弹性下降，计算来自ABS使用的车轮传感器获得轮胎的转速信号变化情况，并由此测算轮胎弹性，从而可随时监测轮胎的气压。作用：检测轮胎气压，并在仪表盘上装有报警灯，当轮胎气压出现异常时会立即向驾驶员报警，使驾驶员可及早发现轮胎破裂情况，及时防止操纵稳定性和燃油经济性下降。表2-8利用轮胎气压报警装置获得的效果轮胎气压低情况下，继续行驶的影响利用轮胎气压报警装置获得的效果经济性轮胎转动时行驶阻力增加，燃油经济性下降可防止燃油经济性下降轮胎单边磨损加剧，缩短轮胎寿命可延长轮胎寿命安全性由于轮胎爆胎，会引发交通事故危险性防止交通事故发生轮辋偏位，引发事故危险性降低操纵稳定性轮胎泄气或爆裂在高速公路上调换轮胎汽车被动安全对策乘员的伤害原因1碰撞使汽车结构发生变形，汽车构件侵入乘员空间；2由于汽车结构破损，乘员身体暴露到汽车外；3乘员由于惯性与车内部件发生碰撞。提高被动安全性的措施1.提高汽车结构安全性a增大塑性变形，吸收更多的能量。b保证乘员生存空间2.使用乘员保护系统a安全带b安全气囊c安全转向柱设计原则1车身前部构件尽量吸收撞击能量，缓解乘员受到的冲击。2增大乘员室刚度，确保乘员的有效生存空间，同时还必须保证碰撞后乘员易于逃脱和容易进行救护；3碰撞发生后，结构允许破坏，但要严格控制破坏后的变形，防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入驾驶室。车身结构安全性设计低速碰撞安全对策1目的a保护行人安全、降低对行人的伤害b保护汽车重要部件免遭损害，降低维修费用2减轻一次碰撞伤害——能量吸收式保险杠利用泡沫材料作为能量吸收体蜂窝状能量吸收体3减轻二次碰撞伤害a原因:行人头部与发动机罩和风窗玻璃及风窗玻璃框架的碰撞b措施:软化风窗玻璃框架安全带概述汽车座椅安全带是重要的乘员保护约束系统设施之一，在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要的作用；1968年美国FMVSS208要求所有轿车的前方座位处必须有安全带；统计数据表明，佩戴安全带使碰撞事故中乘员伤亡率减少15%～30%；我国强制使用安全带条例于1993年7月开始实施。作用：为了减轻乘员在二次碰撞中受到的伤害，利用安全带将乘员身体与坐席牵制在一起，减少冲击时身体位移，能有效防止乘员身体与车内构造物相碰，从而起到一定的保护作用。类型1、按固定方式分按固定方式不同，安全带可分为两点式、三点式、四点式等3种，2、按智能化程度分按智能化程度来分，安全带分为被动式安全带与自动式安全带。（1）被动式安全带需要乘员的操作才能起作用，即需要乘员自得佩戴。目前大部分汽车所装配的都是被动式安全带。（2）自动安全带是一种自动约束驾驶员或乘客的安全带。在汽车起动时，不需驾驶员或乘客操作就能自动提供保护，而且乘客上下车时也不需要任何操纵动作。安全带主要构件及其作用1织带：是构成安全带的本体，是一种由化学纤维编制而成的带子，宽度一般在48mm左右，厚约1.1～1.2mm。2卷收器：用于收卷、存储部分或全部织带的装置。这种卷收器装置使佩带者不必随时调节织带长度。自锁式卷收器：紧急锁止式卷收器：3带扣a既能把乘员约束在安全带内，又能使乘员迅速解脱。b避免乘员肘部误碰时带扣开启理想的安全带作用过程是：首先，及时收紧，在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人按在座椅上。然后，适度放松，待冲击力峰值过去，或人已能受到气囊的保护时，即适当放松安全带。避免因拉力过大而使人肋骨受伤。最先进的安全带都带有预收紧装置和拉力限制器.安全气囊概述气囊系统是辅助约束系统SRS(SupplementalRestraintSystem)中能起到缓冲作用的一种装置，是安全带的辅助装置。功用：在汽车发生碰撞后，乘员与车内构件碰撞前，迅速的在二者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员“扑”在气垫上，利用气囊的阻尼作用缓和冲击并吸收碰撞能量，从而达到减轻乘员伤害程度的目的。安全气囊的分类按点火系统分：电子式、机械式按气囊数目：一个，二个，四个，八个，16个按乘员位置：驾驶员气囊，副驾驶气囊，其它乘员气囊按碰撞方式：正碰气囊，侧碰气囊，其它气囊气囊系统的动作过程碰撞约10ms后，引爆碰撞约40ms后，气囊充满，驾驶员向前移动，安全带收紧，部分冲击能量已被吸收碰撞约60ms后，驾驶员压向气囊,气囊排气，吸收碰撞能量碰撞约110ms后，大部分气体已排出，驾驶员上身回到靠背上碰撞约120ms后，碰撞结束，车速为0气袋刚张开气袋完全张开气袋泄气吸收能量气袋泄气碰撞结束气袋张开、吸收能量，保护乘员过程安全气囊系统构造如图所示，安全气囊系统主要由四部分组成：碰撞传感器、SRS指示灯、安全气囊组件、安全气囊控制装置（SRS电脑）。气囊系统工作原理（1）传感器：碰撞烈度传感器：监测碰撞激烈程度。防护碰撞传感器：防止气袋误爆炸。（2）电子控制系统ECU（ElectronicControlUnit）监测汽车纵向减速度或惯性力，经过数学计算或逻辑判断确定是否发生碰撞，从而控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。（3）气袋:气袋一般采用尼龙6、尼龙66等材料，采用机器缝制。有些气袋在缝制的时还采用粘接技术。一般留有排气孔的气袋都采用密闭性涂层。涂层材料主要有两种，一种是广泛采用的氯丁橡胶涂层，另一种是耐用性高的硅酮涂层。（4）气体发生器1.火药式：它由火箭燃料NaN3及FeO2（或CuO2）等组成，点火后发生如下反应：2NaN3+FeO(CuO)→3N2+Fe(Cu)+Na2ONa2O+H2O→2NaOH该种发生器点火后发生爆炸反应，产生的气体温度比较高，容易对人体产生灼伤。另外，当汽车报废后，气体发生器是一个危险源，NaN3有毒，易造成环境污染。2.压缩气体式发生器：采用氩气作为压缩气体，点火爆炸后压缩气体从储气罐中冲出，充满气袋。由于该种发生器克服了第一种发生器的一些缺点，因此正在得到广泛采用。这种发生器的缺点是压缩气体膨胀时吸收大量热量，容易造成结霜，气体温度降低，膨胀效果不太理想。为解决这一问题，须采用气体加热装置进行加热。3.混合式气体发生器：将氢和氧混合压缩。点燃后产生的热量使压缩气体迅速膨胀充满气袋。安全带与安全气囊的比较优点缺点安全带避免身体翻滚，摔出车外或与车内物体二次碰撞、多次碰撞不能保护头部、颈部气囊无需有意识地完成“佩带”这一动作只对正碰、侧碰有作用，而在倾斜、翻滚时不能保护乘员。能量吸收式转向柱对交通事故的研究表明，在正面碰撞事故中，头部与方向盘的冲撞是导致驾驶员受伤最主要的原因之一。吸能式转向机构是一种能够在正面碰撞事故中通过机构变形的方法，吸收碰撞能量确保驾驶员有足够的生存空间，并减轻驾驶员与方向盘的冲撞强度的一种被动保护装置。吸能式转向机构的作用1吸能式转向机构可增大生存空间，便于安全带和安全气囊发挥作用。2在汽车前碰撞事故中，对于无安全带约束的驾驶员，吸能式转向机构可使其伤害降低60%，其中对胸部和腹部的伤害可降低80%。3可减轻驾驶员与车身内部的刚性突出物发生二次碰撞。类型：网格状管柱段开式座椅及头枕主要作用1就汽车系统控制和驾驶视野等为驾驶员定位;2为乘客提供安全舒适的环境,以减少受到颠簸路面的影响;3汽车在发生碰撞事故时，可抑制乘员头部后倾，以防止或减轻对颈部的损伤。构成：座椅由骨架、