汽車行駛安全性控制系統(tǒng)第十一章主要內(nèi)容11.1汽車防滑控制系統(tǒng)11.2汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）11.3汽車防/避撞控制系統(tǒng)11.4安全氣囊和安全帶11.5汽車行駛記錄系統(tǒng)簡(jiǎn)介11.1汽車防滑控制系統(tǒng)ABS和ASR

汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-lockBrakingSystem，縮寫ABS）是汽車的一種主動(dòng)安全裝置，附加于原來的制動(dòng)系統(tǒng)。汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）是ABS的延伸，也是對(duì)ABS的完善和補(bǔ)充。

11.1.1汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）

ABS在任何情況下都能使緊急制動(dòng)的車輪保持在最佳的制動(dòng)狀態(tài)，獲得最佳的制動(dòng)效果。具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）保持汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。（2）保持汽車制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向能力。（3）縮短制動(dòng)距離。（4）減少制動(dòng)時(shí)輪胎的磨損，ABS能防止輪胎在制動(dòng)過程中產(chǎn)生劇烈地拖痕，提高輪胎使用壽命。（5）減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度（特別是汽車制動(dòng)時(shí)的緊張情緒）。1.汽車ABS的理論依據(jù)在駕駛員、汽車和環(huán)境三者所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，汽車與路面之間的聯(lián)系是輪胎與路面之間的作用力。輪胎與路面之間的附著力遵循摩擦定律，附著力取決于其間的垂直載荷和附著系數(shù)，其關(guān)系如下：Fμ=FNμ(11-1)式中Fμ——輪胎與路面間的附著力，單位為N；

FN——輪胎與路面間的垂直載荷，單位為N；

μ——輪胎與路面間的附著系數(shù)。

由式（11-1）可知，要提高地面制動(dòng)力，改善汽車的制動(dòng)效果，則須提高路面附著系數(shù)。由于汽車行駛過程中的制動(dòng)，其路面附著系數(shù)并非是一個(gè)常數(shù)，它是一個(gè)與車輪滑移程度即滑移率有關(guān)的變量?；萍礊槠囍苿?dòng)時(shí)，出現(xiàn)車輪速度小于汽車車身速度而導(dǎo)致車輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)的現(xiàn)象。車輪的滑移率定義為：式中VV——汽車行駛（平移）的瞬時(shí)速度；

Vω——車輪的瞬時(shí)線速度；

ω——車輪旋轉(zhuǎn)的角速度；

R——車輪有效滾動(dòng)半徑。（11-2）

汽車制動(dòng)效能的高低也主要反映在對(duì)地面最大附著系數(shù)的利用率上。附著系數(shù)與滑移率之間的變化關(guān)系如圖11-1所示。附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系隨路面的性質(zhì)和狀況不同而不盡相同，圖11-2所示為幾種典型路面附著系數(shù)隨滑移率變化的曲線。2.汽車ABS的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與分類(1)汽車ABS的結(jié)構(gòu)組成與控制部件的安裝位置目前，ABS的形式與結(jié)構(gòu)不盡相同，一般來說它都是在常規(guī)制動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上，增設(shè)車輪速度傳感器、電子控制單元（ECU）、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和ABS警告燈等構(gòu)成。ABS的結(jié)構(gòu)組成如圖11-3所示。ABS控制部件的安裝位置如圖11-4所示。ABSECU與基本輸入/輸出信號(hào)如圖11-5所示。

車輪轉(zhuǎn)速傳感器車輪速度傳感器通常是電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器，目前也有霍爾效應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器。功用是檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)速并把速度信號(hào)送到ECU。它安裝在隨車輪或驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的齒圈處，并與齒圈對(duì)準(zhǔn)，如圖11-6所示。①電磁感應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器A.兩種安裝形式B.電磁感應(yīng)頭的組成部分由永磁鐵、磁極和線圈組成。傳感器齒圈是由磁阻較小的鐵磁性材料組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖11-9所示。②霍爾傳感器霍爾效應(yīng)式車輪轉(zhuǎn)速傳感器的基本原理如圖11-10所示。永磁鐵的磁力線穿過霍爾元件，通向齒輪，這時(shí)齒輪的作用相當(dāng)于一個(gè)集磁器。當(dāng)齒輪處于圖11-10a狀態(tài)時(shí)，磁力線分散，穿過霍爾元件的磁場(chǎng)相對(duì)較弱。當(dāng)齒輪處于圖11-10b狀態(tài)時(shí)，磁力線密集，穿過霍爾元件的磁場(chǎng)較強(qiáng)，引起霍爾電壓的變化。通過齒輪的運(yùn)動(dòng)，霍爾元件輸出mV級(jí)的準(zhǔn)正弦波電壓。若要將它變換成標(biāo)準(zhǔn)TTL脈沖電壓，需通過放大、整形電路來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)放大整形后的轉(zhuǎn)速信號(hào)波形如圖11-11所示。減速度傳感器減速度傳感器（也稱G傳感器）能測(cè)出汽車制動(dòng)時(shí)的減速度，識(shí)別是否為雪路、冰路等易滑路面。目前使用的減速度傳感器有：①差動(dòng)變壓器式傳感器②水銀開關(guān)式傳感器③光電式傳感器

①差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器通常是利用差動(dòng)變壓器獲得減速度信號(hào)，其動(dòng)作原理如圖11-12、11-13所示。

汽車在正常行使時(shí)，差動(dòng)變壓器線圈內(nèi)的鐵芯處于線圈中部位置，當(dāng)汽車制動(dòng)減速時(shí)，鐵芯受慣性力（其慣性力與汽車的加、減速度的大小成正比，而方向相反）作用前后移動(dòng)，從而使差動(dòng)變壓器線圈內(nèi)的感應(yīng)電流發(fā)生變化，轉(zhuǎn)換為電壓作為輸出信號(hào)。慣性力不同，鐵芯在線圈內(nèi)所處的位置隨之不同，輸出電壓信號(hào)值的大小也不同。②水銀開關(guān)式傳感器圖11-14所示是采用水銀開關(guān)的G傳感器的剖面圖。如A-A剖面所示，水銀開關(guān)與水平面有一定的夾角，汽車處于水平位置時(shí)開關(guān)處在“開”狀態(tài)?？勺R(shí)別出路面的附著系數(shù)信息并傳送到電子控制單元（ECU）。③光電式傳感器

光電式減速度傳感器由兩只發(fā)光二極管LED、兩只光電三極管、一塊透光板和信號(hào)處理電路等組成，結(jié)構(gòu)如圖11-15a所示。另外還有采用霍爾元件的模擬方式的G傳感器。電子控制單元（ECU）

ECU是ABS的控制中樞，其作用是接受從各個(gè)車輪速度傳感器送來的信號(hào)，經(jīng)整形放大變換為同頻率的方波脈沖信號(hào)，經(jīng)計(jì)算電路計(jì)算汽車參考車速、各車輪速度和減速度（或加速度），并對(duì)計(jì)算結(jié)果與設(shè)定的基準(zhǔn)值加以比較，發(fā)出控制指令信號(hào)，經(jīng)功率放大器放大，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的電磁閥動(dòng)作，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置

制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置種類較多，其結(jié)構(gòu)和工作原理也有較大的差異?？梢愿鶕?jù)動(dòng)力來源、調(diào)壓方式或總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。主要介紹液壓式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器。液壓式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器主要用于小轎車和輕型載貨車，氣壓式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器主要用于大型客車和載重車。液壓式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器通常配置于制動(dòng)主缸和車輪制動(dòng)缸之間，其作用是接受從ECU的控制命令，驅(qū)動(dòng)電磁閥或電機(jī)，直接或間接地調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。液壓式（ABS/ASR）制動(dòng)調(diào)節(jié)裝置主要由電磁閥、電動(dòng)泵、儲(chǔ)液器等元件構(gòu)成。①電磁閥主要有二位二通電磁閥、二位三通電磁閥、三位三通電磁閥。A.二位二通電磁閥電磁閥在電磁線圈中沒有電流通過時(shí)處于開啟狀態(tài)，故稱為二位二通常開電磁閥。B.二位三通電磁閥二位三通電磁閥中銜鐵只有兩個(gè)動(dòng)作位置，即一個(gè)位置是電磁線圈的斷電位置（圖11-19中所示位置），另一個(gè)是電磁線圈的通電位置，工作時(shí)二位三通電磁閥穿梭于兩個(gè)位置，只要ECU控制線圈電流通斷的占空比，就可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的三態(tài)調(diào)整。

C.三位三通電磁閥

有三個(gè)液壓孔和三種工作狀態(tài)。它在制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸和制動(dòng)液回路之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)液壓力升高、壓力保持和壓力降低的主要功能，其動(dòng)作如圖11-21所示。②電動(dòng)泵由永磁式直流電動(dòng)機(jī)與柱塞泵組成。電動(dòng)機(jī)根據(jù)ABSECU的控制指令，通過凸輪驅(qū)動(dòng)柱塞在泵套內(nèi)上、下運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生壓力。③儲(chǔ)液器儲(chǔ)液器可根據(jù)其壓力范圍分為低壓儲(chǔ)液器和高壓儲(chǔ)液器，分別與不同型式的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器配用。為了區(qū)分這兩種儲(chǔ)液器，一般將高壓儲(chǔ)液器稱為儲(chǔ)能器，而將低壓儲(chǔ)液器稱為儲(chǔ)液器。低壓儲(chǔ)液器主要用于ABS減壓過程中從制動(dòng)分泵流回的制動(dòng)液，同時(shí)衰減匯流制動(dòng)液的壓力波動(dòng)。高壓儲(chǔ)液器通常用于儲(chǔ)存制動(dòng)時(shí)所需的高壓制動(dòng)液。電動(dòng)泵的運(yùn)動(dòng)與儲(chǔ)能器的關(guān)系如圖11-22所示。(2)ABS工作原理

汽車ABS工作原理與工作過程通過如圖11-23所示。普通制動(dòng)（ABS系統(tǒng)不工作狀態(tài)）在制動(dòng)力較小、車輪未出現(xiàn)滑移或車速較低時(shí)，ABS系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)，即ABS的ECU無指令給液壓調(diào)節(jié)器的電磁線圈，閥體在回位彈簧力的作用下，打開A孔，關(guān)閉B孔，來自主缸的制動(dòng)液通過A孔、B孔進(jìn)入輪缸，產(chǎn)生制動(dòng)效果；解除制動(dòng)時(shí)，輪缸的制動(dòng)液經(jīng)B孔、A孔及單向閥流回主缸。此時(shí)電動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)也處于不工作狀態(tài)。緊急制動(dòng)（ABS系統(tǒng)工作）1）減壓狀態(tài)當(dāng)車輪要抱死時(shí)，ABS的ECU發(fā)出控制指令，給液壓調(diào)節(jié)器的電磁線圈提供較大電流，電磁線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁吸力吸引閥體，閥體克服回位彈簧力將A孔關(guān)閉，切斷了主缸的進(jìn)液通路。同時(shí)打開C孔，輪缸內(nèi)的制動(dòng)液從B孔經(jīng)C孔進(jìn)入儲(chǔ)液器，電動(dòng)泵在這時(shí)也接受ABS的ECU的指令開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將儲(chǔ)液器中的制動(dòng)液泵回主缸，由于輪缸制動(dòng)液經(jīng)上述回路返回主缸，壓力下降，防止車輪抱死，至于液壓降低的程度，由ABS的ECU根據(jù)車輪速度傳感器的信號(hào)進(jìn)行控制。

2）保持狀態(tài)輪缸減壓后，如果車輪處于最佳滑移率的范圍之內(nèi)，ABS的ECU會(huì)根據(jù)傳感器的信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)指令，使液壓調(diào)節(jié)器的電磁線圈通較小的電流，使閥體保持在中間位置，此時(shí)正好是關(guān)閉A孔和C孔，使輪缸處于保持壓力狀態(tài)。3）增壓狀態(tài)

當(dāng)車輪制動(dòng)器制動(dòng)力不足時(shí)，通過車輪速度傳感器檢測(cè)信號(hào)，ABS的ECU便停止向液壓調(diào)節(jié)器的電磁線圈供電，閥體在彈簧力作用下回位打開A孔，關(guān)閉C孔，主管路中的高壓制動(dòng)液便可通過A孔、B孔到達(dá)輪缸，使其輪缸液壓升高，加大制動(dòng)力。(3)汽車ABS的分類A.按系統(tǒng)構(gòu)造分類根據(jù)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器與制動(dòng)總泵的結(jié)構(gòu)關(guān)系分為分離式和整體式（也稱ATE式）兩大類。

分離式ABS中的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器自成一體，通過制動(dòng)管路與制動(dòng)總泵和制動(dòng)輪缸相連，具有很強(qiáng)的布置靈活性，更適合于將ABS作為選擇裝備時(shí)采用。

整體式ABS中的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器與制動(dòng)總泵和液壓制動(dòng)助力器組合為一個(gè)整體，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省安裝空間，一般都作為汽車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。B.按系統(tǒng)控制方案分類根據(jù)系統(tǒng)控制方案，ABS可分為“軸控制”與“輪控制”，軸控制還可分為低選控制（SL）和高選控制（SH）。

軸控制是指僅根據(jù)一個(gè)速度（輪速或軸速）信號(hào)共同控制同一根軸上的兩輪。此方案多用于載貨汽車的后軸控制。

輪控制通常是指相關(guān)的兩個(gè)或四個(gè)車輪全都按照各自的加、減速度（控制參數(shù)）分別進(jìn)行單獨(dú)控制。輪控制也稱單輪控制（IC）。

C.按控制通道與傳感器數(shù)量分類按照控制通道與車輪速度傳感器數(shù)量多少，ABS的布置可分為五類7種方式，如圖11-24所示。具體是：3.ABS的控制技術(shù)根據(jù)現(xiàn)代控制理論以及控制參數(shù)的不同，可提出多種控制方案，如車輪滑移率控制方式、邏輯門限值控制方式、最優(yōu)化控制方式、滑模動(dòng)態(tài)變結(jié)構(gòu)控制方式、模糊控制方式等等，但其中歷史最長(zhǎng)和經(jīng)常使用的，應(yīng)屬邏輯門限值控制方式。(1)對(duì)ABS控制質(zhì)量的要求高性能的ABS必須滿足下列控制質(zhì)量的要求：汽車在各種路況下制動(dòng)時(shí)，車輪應(yīng)獲得盡可能大的側(cè)向力，以保持汽車在制動(dòng)過程中的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向能力。制動(dòng)調(diào)節(jié)必須很快的適應(yīng)路面附著系數(shù)的變化。充分利用輪胎與道路的附著力，以取得最佳的車輛減速度，縮短制動(dòng)距離。保證所控制的制動(dòng)力矩變化幅度較低，以防止傳動(dòng)裝置的振動(dòng)（如軸的共振）。系統(tǒng)必須具備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，一旦發(fā)現(xiàn)有損制動(dòng)性能的故障，ABS系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，且常規(guī)制動(dòng)起作用，通過指示燈告知駕駛員ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障。(2)控制方式和控制參數(shù)A.車輪滑移率控制方式要實(shí)現(xiàn)滑移率控制，需要準(zhǔn)確測(cè)量車身速度VV和車輪速度Vω

，車輪速度Vω的測(cè)量容易，準(zhǔn)確測(cè)定車身速度VV較困難，解決的辦法是利用多普勒（Doppler）雷達(dá)，根據(jù)多普勒效應(yīng)測(cè)定車身速度。制動(dòng)時(shí)，將多普勒雷達(dá)測(cè)得的車身速度信號(hào)和車輪速度傳感器測(cè)得的車輪速度信號(hào)同時(shí)送入電路，即采用雙信息輸入，形成差動(dòng)控制，控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。這種ABS又稱為多普勒雷達(dá)式ABS。

多普勒雷達(dá)的工作原理如圖11-25所示。振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅振蕩連續(xù)波（頻率大約為幾十千MHz），經(jīng)轉(zhuǎn)換器送至天線，再以一定傾角向地面發(fā)射。當(dāng)汽車行駛時(shí)，雷達(dá)天線接收到的地面反射波頻率f2與發(fā)射波頻率f1之間將有一差值f1-f2，其數(shù)值為：式中FD——多普勒頻率；

VV——汽車的車身速度；

λ’——發(fā)射波的波長(zhǎng)；

θ——天線相對(duì)地平面的發(fā)射傾角。B.邏輯門限值控制方式C.最優(yōu)化控制方式D.滑模動(dòng)態(tài)變結(jié)構(gòu)控制方式E.模糊控制方式4.ABS的控制過程

在制動(dòng)的初始階段，車輪制動(dòng)壓力升高，車輪減速度增加，在第一階段末，車輪減速度達(dá)到設(shè)定的門限值（-a），使相關(guān)的電磁閥轉(zhuǎn)換到“保持壓力”的狀態(tài)，以使車輪充分制動(dòng)，控制過程進(jìn)入到第2階段。此時(shí)尚不需要降低制動(dòng)壓力，因?yàn)槌^（-a）門限值時(shí)，制動(dòng)過程還處在μ—λ曲線的穩(wěn)定區(qū)，滑移率還偏小（λ<λ1）；同時(shí)車身參考速度VRef只能沿著給定的斜率（車身減速度-j）減小，直到制動(dòng)滑移率大于參考滑移率門限，即λ>λ1(任一時(shí)刻的參考滑移率可由車身參考速度計(jì)算得出)，確保車輪進(jìn)入μ—λ曲線峰值附近的不穩(wěn)定區(qū)域。之后，電磁閥即轉(zhuǎn)換到“壓力降低”位置，控制進(jìn)入到第3階段。

由于減壓，車輪在汽車慣性作用下加速，車輪減速度回升，當(dāng)車輪減速度高于門限（-a）時(shí)，電磁閥開啟至“壓力保持”位置，控制進(jìn)入第4階段。在這段時(shí)間內(nèi)由于制動(dòng)系統(tǒng)的慣性作用，車輪繼續(xù)加速，減速度由負(fù)值增加到正直，直到超過加速度門限值（+a），制動(dòng)壓力繼續(xù)保持不變。在階段4結(jié)束時(shí)，車輪加速度若由于路面附著系數(shù)突然增大而超過設(shè)定的較大加速度門限值（+A）時(shí)，應(yīng)進(jìn)行一次增壓，以適應(yīng)附著系數(shù)的增加，直至加速度低于（+A）門限，再次保壓至低于（+a）門限。車輪加速度低于（+a）門限值，說明車輪行使在μ—λ曲線的穩(wěn)定區(qū)，并稍有制動(dòng)不足。

由于μ—λ曲線峰值附近的附著系數(shù)比較大，要使在這一區(qū)域內(nèi)的制動(dòng)時(shí)間盡量延長(zhǎng)，因此在階段7制動(dòng)壓力采用小的上升梯度，電磁閥以增壓和保壓的方式不斷切換，直到車輪減速度再次超過（-a）門限，此時(shí)制動(dòng)壓力降低，不再考慮滑移率門限，進(jìn)入下一循環(huán)的防抱死制動(dòng)，即該循環(huán)的防抱死控制結(jié)束。5.電子控制制動(dòng)力分配（EBD）

EBD的英文全稱是ElectricBrakeForceDistribution。

EBD可依據(jù)車輛的重量和路面條件來控制制動(dòng)過程,自動(dòng)以前輪為基準(zhǔn)去比較后輪輪胎的滑移率,如發(fā)覺前、后車輪有差異，且差異程度變大達(dá)到必須調(diào)整時(shí)，EBD自動(dòng)調(diào)整汽車制動(dòng)液壓系統(tǒng)，使前、后輪的制動(dòng)管壓接近理想制動(dòng)力的分配。

6.ABS的試驗(yàn)

對(duì)ABS進(jìn)行試驗(yàn)有兩個(gè)目的，即保證產(chǎn)品使用的安全性、保證設(shè)計(jì)開發(fā)的優(yōu)越性和可靠性。ABS試驗(yàn)包括試驗(yàn)室試驗(yàn)和道路試驗(yàn)，一項(xiàng)新的ABS研究和制造都要經(jīng)過大量的試驗(yàn)與驗(yàn)證。原則上各項(xiàng)試驗(yàn)的方法、試驗(yàn)項(xiàng)目等應(yīng)按制訂的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求進(jìn)行。A.試驗(yàn)室試驗(yàn)包含液壓和電氣部件兩方面的試驗(yàn)。其中液壓部件試驗(yàn)主要包括功能試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、鹽霧劑潮濕試驗(yàn)、高低溫交替及室溫耐久性試驗(yàn)；電氣部件試驗(yàn)主要包括功能試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、鹽霧劑潮濕試驗(yàn)、高低溫交替及室溫耐久性試驗(yàn)、電磁波干擾和射頻干擾試驗(yàn)等。B.道路試驗(yàn)①試車場(chǎng)道路條件試驗(yàn)道路應(yīng)包括：1）附著系數(shù)為0.08～0.95的各種平整路面；2）附著系數(shù)由低到高或由高到低的過渡性路面；3）砂礫路面（壓實(shí)的、松軟的、搓板狀的、豌豆?fàn)畹牧Ｊ?）瀝青/砂礫組合路面；5）崎嶇不平的路面（凸起鵝卵石、砂礫凹坑等）；6）路軌交叉；7）0%～30%的坡道（上坡和下坡）路面；8）不同半徑（R<50m）的彎道路面。除這些路面以外，還要結(jié)合氣候條件和電磁波干擾/射頻干擾環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)。②道路試驗(yàn)與評(píng)價(jià)道路試驗(yàn)要求車輛在不同的路面條件，如圖11-28所示，以不同的初始車速（如30km/h，80km/h等）按要求進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)出輪速、車速、壓力、閥工作指令、制動(dòng)距離、側(cè)滑或跑偏、方向盤轉(zhuǎn)角和操縱穩(wěn)定性有關(guān)的數(shù)據(jù)。

直道上的制動(dòng)試驗(yàn)彎道上的制動(dòng)試驗(yàn)C.ABS教學(xué)實(shí)驗(yàn)在針對(duì)ABS的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，有結(jié)構(gòu)性的實(shí)驗(yàn)和性能實(shí)驗(yàn)。性能實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行的一般基本實(shí)驗(yàn)主要是ABS起作用和ABS不起作用兩種情況下的比較實(shí)驗(yàn)，通過比較反映出裝有ABS的優(yōu)越性。除了能夠觀察抱死和不抱死的現(xiàn)象外，最好還可以測(cè)量相關(guān)的一些性能參數(shù)、曲線，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

例：未裝ABS和裝ABS后的汽車制動(dòng)基本性能實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹苯佑^察裝有ABS的汽車制動(dòng)過程；比較未裝ABS與裝有ABS的汽車基本制動(dòng)性能；掌握裝有ABS的汽車在駕駛過程中的制動(dòng)方法；學(xué)習(xí)對(duì)裝有ABS汽車的基本制動(dòng)性能的評(píng)定。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材汽車ABS教學(xué)試驗(yàn)臺(tái)（含動(dòng)力驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)總成、傳感器安裝與支架總成、底架總成、操縱機(jī)構(gòu)、防護(hù)罩等幾部分）如圖11-29所示，各參量測(cè)試傳感器，預(yù)處理接口扳、微機(jī)系統(tǒng)一套，+5V直流電源、連接導(dǎo)線若干等等。（3）實(shí)驗(yàn)依據(jù)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999《汽車制動(dòng)性能試驗(yàn)方法》。制動(dòng)初速度V0=30km/h或V0=65km/h，對(duì)于最高車速Umax>100km/h的汽車，可以將制動(dòng)初速度增加到V0=80km/h。根據(jù)課程的要求，需要測(cè)試的參數(shù)有：汽車制動(dòng)初速度、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離、制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)過程中的滑移率、制動(dòng)管路油壓變化曲線和油壓波動(dòng)的頻率、制動(dòng)扭矩變化曲線等。測(cè)試系統(tǒng)框圖如圖11-30所示。（4）實(shí)驗(yàn)方法與步驟7.ABS的故障檢測(cè)與診斷裝有ABS的車輛啟動(dòng)時(shí)能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的故障檢測(cè)和診斷。發(fā)現(xiàn)故障即向駕駛員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，要求進(jìn)行維修保養(yǎng)，并能自行退出防抱死控制，恢復(fù)常規(guī)制動(dòng)或補(bǔ)償功能。同時(shí)，ABS設(shè)計(jì)必須設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)的故障診斷通訊接口。ABS的故障檢測(cè)與診斷可分為自診斷和維修診斷。ABS/ASR系統(tǒng)故障自診斷方法：1)切斷點(diǎn)火開關(guān)。

2)把LED測(cè)試燈跨接到端子38診斷座的端子3和6上，然后把短接線的一端接到端子6上，另一端備用(用于搭鐵)，如圖11-31所示。3)接通點(diǎn)火開關(guān)，并把“ASR”開關(guān)接通，開關(guān)上的燈點(diǎn)亮。4)把短接線一端搭鐵4s后拿開，這時(shí)即可通過LED測(cè)試燈的閃爍規(guī)律讀取故障碼。

5)在一故障碼顯示結(jié)束后，等4s左右，再將短接線一端搭鐵，8s后拿開。

6)重復(fù)上一步，可以讀取全部故障碼。

7)根據(jù)表11-2查取故障碼內(nèi)容，并視情況排除故障。8)將點(diǎn)火開關(guān)切斷30s以上，即可清除故障碼。圖11-31診斷座形狀及連接方法圖11-31診斷座形狀及連接方法表11-2奔馳汽車ABS／ASR故障碼故障碼內(nèi)容故障碼內(nèi)容1系統(tǒng)正常14側(cè)向加速傳感器線路不良2左前車速傳感器線路不良15主電腦不良3右前車速傳感器線路不良16車速傳感器信號(hào)不穩(wěn)定4左后(或后輪)車速傳感器線路不良17電磁閥電源電壓太低5左后車速傳感器線路不良25左前車速傳感器信號(hào)不良6左前液壓控制電磁閥不良26右前車速傳感器信號(hào)不良7右前液壓控制電磁閥不良27左后車速傳感器信號(hào)不良8左后液壓控制電磁閥不良28右后車速傳感器信號(hào)不良9右后液壓控制電磁閥不良29側(cè)向加速傳感器信號(hào)不良10回油泵或繼電器回路不良30與電子節(jié)氣門電腦CAN(信息傳送線路)連線不良11電磁閥繼電器不良31與發(fā)動(dòng)機(jī)電腦CAN連線不良12制動(dòng)總泵液壓開關(guān)不良32與點(diǎn)火電腦CAN連線不良13制動(dòng)燈開關(guān)不良33CAN線路斷路或短路B.ABS檢修注意事項(xiàng)拆卸液壓調(diào)節(jié)器之前，必須斷開蓄電池搭鐵線。在汽車上使用電焊機(jī)作業(yè)時(shí)，必須拔下電子控制器線束插頭。在汽車上進(jìn)行噴漆作業(yè)時(shí)，注意ECU不能過熱。ECU在短時(shí)間內(nèi)能夠承受的最高溫度為90℃，在2小時(shí)內(nèi)可承受85℃。檢修ABS之前，應(yīng)該讀取故障代碼，以便縮小故障范圍。連接上故障檢測(cè)儀之后，汽車不得行駛。拆卸電氣連接器插頭之前，必須斷開點(diǎn)火開關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)制動(dòng)效果不佳，而ABS指示燈又未發(fā)亮報(bào)警時(shí)，可能是制動(dòng)系統(tǒng)放氣不凈或常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)有故障。當(dāng)更換制動(dòng)管路、液壓調(diào)節(jié)器等總成部件時(shí)，必須使用故障檢測(cè)儀測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的功能。制動(dòng)液必須絕對(duì)清潔，決不要使用含有礦物油（如機(jī)油或油脂）的物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)使用DOT4制動(dòng)液。更換零件必須使用原廠配件。

11.1.2汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）1.驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）功用

在車輪開始滑轉(zhuǎn)時(shí)，采取降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或控制制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力等方法來減小傳遞給驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力，防止驅(qū)動(dòng)力超過輪胎與路面之間的附著力而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，提高車輛的通過性，改善車輛的方向操縱性和行駛穩(wěn)定性。2.ASR實(shí)現(xiàn)防滑控制的理論依據(jù)

ABS和ASR它們?cè)诶忙?λ曲線的性質(zhì)，并把滑轉(zhuǎn)/滑移率控制在某一范圍，兩者是一致的；兩者的控制區(qū)間相反，其中，ABS控制的是滑移率，而ASR控制的是車輪的滑轉(zhuǎn)率，如圖11-32所示。表11-3峰值附著系數(shù)和滑動(dòng)附著系數(shù)的平均值路面種類及狀況峰值附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù)瀝青路面和水泥路面(干)0．8～0．90．75瀝青路面(濕)0．5～0．90．45~0．6水泥路面(濕)0．80．7路面種類及狀況峰值附著系數(shù)滑動(dòng)附著系數(shù)石子路0．60．55土路(干)0．680．65土路(濕)0．550．45~0．5雪(壓實(shí))0．20．15冰0．10．073.防滑控制系統(tǒng)對(duì)汽車行駛性能的影響由于ASR系統(tǒng)能夠使被控制的車輪獲得較大的縱向和橫向附著力，從而改善了汽車的行使性能。提高行駛方向穩(wěn)定性保持轉(zhuǎn)向操縱能力提高加速性能和爬坡能力圖11-33后輪被首先制動(dòng)抱死時(shí)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)4.防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的控制方式

防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)ASR采用的控制方式主要有控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、控制驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力以及控制防滑轉(zhuǎn)差速器的鎖止程度等三種情況。

控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩控制驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力控制差速器鎖止的程度電子控制差速鎖(EDS)控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩

(1)使用電子加速踏板根據(jù)加速踏板行程大小，通過調(diào)節(jié)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵拉桿位置，使進(jìn)氣量或供油量改變來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。

(2)采用電子點(diǎn)火系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率大小，改變點(diǎn)火提前角來調(diào)節(jié)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。

(3)采用電子控制燃油噴射系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率大小，控制節(jié)氣門開度或燃油噴射量等調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。

1)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度或柴油機(jī)噴油泵供油量控制采用電子加速踏板控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的方法如圖11-34所示，駕駛員操縱加速踏板時(shí)，加速踏板的行程信號(hào)由傳感器輸入防滑轉(zhuǎn)電控單元ASRECU，ASRECU根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度等信號(hào)確定伺服電動(dòng)機(jī)(步進(jìn)電動(dòng)機(jī))的控制電壓或電流大小，再由伺服電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度或噴油泵拉桿位置，通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量或供油量來調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩。2)點(diǎn)火系統(tǒng)參數(shù)控制現(xiàn)代汽車電子點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火時(shí)刻是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷以及冷卻液溫度等信號(hào)確定的。圖11-34發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩控制控制驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力圖11-35作用在驅(qū)動(dòng)輪上的縱向力示意圖圖11-36豐田汽車ABS／ASR控制系統(tǒng)組成框圖

1—ASR關(guān)閉指示燈2—ASR指示燈3—發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器ECU4—ABS／ASRECU5—ASR斷開開關(guān)

6—左前輪轉(zhuǎn)速傳感器7—主節(jié)氣門位置傳感器8—副節(jié)氣門位置傳感器9—步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

10—ABS執(zhí)行器11—右前輪轉(zhuǎn)速傳感器12—制動(dòng)總泵13—比例閥與旁通閥

14—ASR執(zhí)行器15—右后輪轉(zhuǎn)速傳感器16—左后輪轉(zhuǎn)速傳感器控制差速器鎖止的程度圖11-37防滑轉(zhuǎn)差速器鎖止控制示意圖

1—防滑轉(zhuǎn)差速器2，7—車輪轉(zhuǎn)速傳感器

3—蓄能器4—電磁閥5—ASRECU6—壓力傳感器電子控制差速鎖（EDS）電子差速鎖的英文全稱為ElectronicDifferentialSystem，縮寫為EDS，又稱為EDL英文為ElectronicDifferentialLockingTractionControl，即電子差速鎖驅(qū)動(dòng)控制，是ABS的一種擴(kuò)展功能。EDS的工作原理

在汽車加速過程中，當(dāng)電子控制單元根據(jù)輪速信號(hào)判斷出某一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，EDS自動(dòng)開始工作，通過液壓控制單元對(duì)該車輪進(jìn)行適當(dāng)強(qiáng)度的制動(dòng)，從而提高另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的附著利用率，提高車輛的通過能力。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，電子差速鎖即停止工作。圖11-38采用LSD的ASR系統(tǒng)圖11-39LSD控制的液壓回路5.實(shí)現(xiàn)ASR不同方式的性能比較

ASR系統(tǒng)的本質(zhì)是：（1）控制作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩；（2）在非對(duì)稱路面，對(duì)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)最佳分配，從而改善汽車的加速性、方向穩(wěn)定性和操縱性。

ASR控制和ABS控制在非對(duì)稱路面提高驅(qū)動(dòng)力與方向穩(wěn)定性方面是矛盾的，最大限度地利用高附著系數(shù)路面一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力，必然降低車輛的方向穩(wěn)定性。

11.2汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）電子控制制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱EBS或ELB，它是近幾年在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）與防滑系統(tǒng)（ASR）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要用于改善載貨車的制動(dòng)性能。1.EBS系統(tǒng)的基本原理駕駛員的制動(dòng)愿望通過踏板傳感器將信號(hào)送入調(diào)節(jié)模塊的控制器。控制器根據(jù)信號(hào)的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的制動(dòng)壓力要求，這一壓力作為基準(zhǔn)壓力，用壓力傳感器測(cè)得回路中壓力，當(dāng)它與基準(zhǔn)壓力有偏差時(shí)，控制器則根據(jù)這個(gè)偏差進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。圖11-40單輪壓力調(diào)節(jié)模塊

1—壓力傳感器2—制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)回路3—踏板狀態(tài)傳

感器4—控制器5—壓力調(diào)節(jié)閥6—車輪轉(zhuǎn)速傳感器2.EBS系統(tǒng)的功能特點(diǎn)及潛能（1）減少壓力建立和釋放的響應(yīng)時(shí)間，縮短制動(dòng)距離。主車和掛車的制動(dòng)壓力可以同步上升，大大降低制動(dòng)初期它們之間的撞擊、改善制動(dòng)穩(wěn)定性，避免交通事故。（2）改善各輪制動(dòng)襯片的磨損。由于制動(dòng)時(shí)軸荷的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移使得前軸制動(dòng)器磨損較嚴(yán)重。后軸僅為前軸的40％，通過EBS可以控制制動(dòng)壓力均勻分布，使各輪襯片達(dá)到均勻磨損，從而延長(zhǎng)制動(dòng)襯片的使用壽命。利用EBS中的襯片磨損傳感器來監(jiān)測(cè)并顯示襯片的磨損情況，駕駛員可以預(yù)先知道襯片的壽命，以便及時(shí)更換。（3）使用軸荷及壓力傳感器，進(jìn)一步改善ABS/ASR功能。根據(jù)軸荷情況進(jìn)行制動(dòng)力匹配，通過踏板傳感器信號(hào)知道駕駛員的制動(dòng)意圖，據(jù)此可以合理利用不同的制動(dòng)系統(tǒng)（如行車制動(dòng)、連續(xù)制動(dòng)），盡可能合理利用連續(xù)制動(dòng)以減少制動(dòng)襯片的磨損。（4）EBS是從ABS/ASR系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，許多零部件是通用的，在ABS基礎(chǔ)上可以投入比較少的附加成本得到EBS系統(tǒng)，使用EBS也可節(jié)省維修費(fèi)用。

（5）改善掛車與牽引車制動(dòng)時(shí)的相容性。EBS可以使?fàn)恳嚺c掛車制動(dòng)力與壓力關(guān)系曲線十分接近，使連接處有很小的作用力，從而減少了連接處的磨損及折疊和側(cè)滑的不安全情況。EBS的下一步發(fā)展將是牽引車和掛車耦合力控制，即使連接處的作用力為零。（6）EBS可以成為一種標(biāo)準(zhǔn)的電子裝置，ABS作為它的一種功能。通過CAN網(wǎng)絡(luò)與其它各種電子系統(tǒng)建立聯(lián)系，由統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)管理，更協(xié)調(diào)地實(shí)現(xiàn)更多的功能。3.電子感應(yīng)制動(dòng)系統(tǒng)

電子感應(yīng)制動(dòng)系統(tǒng)（SensotronicBrakeControl，縮寫SBC）是EBS進(jìn)入實(shí)用階段的代表性產(chǎn)品，已由德國(guó)Bosch公司和Daimer-Chrysler公司聯(lián)合開發(fā)成功，裝在奔馳SL500上試用。由于SBC是新系統(tǒng)，為照顧大多數(shù)駕駛者的習(xí)慣，在踏板感覺上與傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)并沒有太大的區(qū)別，僅僅在車子即將停住的一瞬間，細(xì)心的駕駛者才能體會(huì)到二者的不同之處：該系統(tǒng)的“軟停車”功能徹底避免了車子停止瞬間的沖擊。(1)汽車SBC的工作原理汽車SBC系統(tǒng)在正常的制動(dòng)過程中，其工作原理如圖所示。

圖11-41汽車SBC的工作原理(2)汽車SBC的特點(diǎn)SBC系統(tǒng)與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)相比，可在短時(shí)間內(nèi)給制動(dòng)系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的車輪制動(dòng)力，使制動(dòng)更迅速，如圖11-42所示。圖11-42SBC制動(dòng)與傳統(tǒng)液壓制動(dòng)比較1)SBC采用電子控制功能取代傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)踏板與車輪制動(dòng)器之間的機(jī)械及液壓連接，使用制動(dòng)踏板行程模擬器［集中兩個(gè)傳感器(行程傳感器和壓力傳感器)感應(yīng)駕駛者施加在制動(dòng)踏板上力的速度和強(qiáng)度］；SBC沒有長(zhǎng)長(zhǎng)的制動(dòng)管路及較多的制動(dòng)閥門，減少了制動(dòng)遲滯時(shí)間和制動(dòng)系統(tǒng)的故障，改善了各車輪之問制動(dòng)時(shí)的協(xié)調(diào)性，增強(qiáng)了車輛行駛安全性。2)SBC中包含汽車防抱死制動(dòng)功能或防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)。3)SBC還具有車輛行駛工況監(jiān)控作用，在汽車起步及加速行駛過程中，電子控制器監(jiān)視各車輪的速度或加速度，一旦發(fā)現(xiàn)某車輪有打滑趨勢(shì)，便對(duì)打滑車輪實(shí)施制動(dòng)，使其他車輪獲得更大的驅(qū)動(dòng)力矩，以順利起步或加速，即改善(或具有)牽引力監(jiān)控系統(tǒng)(ASR)的功能。4)改善各車輪制動(dòng)襯片的磨損狀況。5)SBC系統(tǒng)能夠通過軟件將電子穩(wěn)定性程序ESP及輔助制動(dòng)BAS等功能集成其中，進(jìn)一步提高車輛制動(dòng)的安全性及舒適性。6)與傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)不同，電液制動(dòng)系統(tǒng)是靠電信號(hào)來控制制動(dòng)元件的動(dòng)作，它的響應(yīng)速度和精確性更高。11.3汽車防/避撞控制系統(tǒng)

推動(dòng)車輛檢測(cè)系統(tǒng)、碰撞報(bào)警、汽車防/避撞控制系統(tǒng)、自動(dòng)行駛系統(tǒng)（ACC）等汽車主動(dòng)安全性產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展因素主要有三個(gè)方面：（1）消費(fèi)者對(duì)安全性的要求（2）最新安全法規(guī)的制定（3）有些新技術(shù)在汽車上的應(yīng)用使駕駛員越來越分心1.傳感測(cè)距距裝置（1）能區(qū)分前面的車輛或其它路障或路標(biāo)。（2）能夠確定前面或兩邊車輛的方位和速度。（3）能夠識(shí)辨彎道和車道分隔線。（4）能夠辨別同一行車道上的車輛還是鄰近車道上的車輛，尤其是在彎道上的時(shí)候。（5）在各種天氣和道路條件下工作可靠。（6）主動(dòng)系統(tǒng)要求對(duì)車輛/物體的探測(cè)更可靠、更精確。（7）相適應(yīng)的系統(tǒng)敏感度。

傳感測(cè)距裝置是汽車碰撞報(bào)警/避免系統(tǒng)中重要的部件，對(duì)其基本要求如下：目前，傳感測(cè)距裝置大致有：紅外線傳感系統(tǒng)測(cè)距；超聲波障礙物距離傳感器；遠(yuǎn)距離雷達(dá)式傳感系統(tǒng)；激光測(cè)距；攝像設(shè)備和圖像處理系統(tǒng)超聲波障礙物距離傳感器簡(jiǎn)介

超聲波障礙物距離傳感器利用超聲波檢測(cè)車輛前后的障礙物距離，并利用指示燈及蜂鳴器等把車輛到障礙物的距離及位置等通知駕駛員，起到保護(hù)作用，或?qū)⑵湫盘?hào)傳到汽車電控單元，自動(dòng)控制車輛減速、加速、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或傳給SRS系統(tǒng)控制器，以便于SRS的迅速展開。超聲波障礙物距離傳感器的工作原理是利用聲納原理（回音），向車輛前方或后方發(fā)射超聲波，測(cè)定該超聲波遇到障礙折回的時(shí)間，并把這一時(shí)間轉(zhuǎn)換成距離并加以顯示。

圖11-46倒車聲吶系統(tǒng)的構(gòu)成

1—主開關(guān)2—顯示部分3—電腦

4—接收信號(hào)傳感器5—發(fā)出信號(hào)傳感器圖11-47倒車聲吶的功能圖11-48超聲波障礙物距離傳感器的檢測(cè)范圍

當(dāng)該系統(tǒng)探測(cè)到有可能與其周圍的車輛/物體出現(xiàn)碰撞危險(xiǎn)時(shí)，它就向駕駛員發(fā)出報(bào)警，從而使駕駛員有時(shí)間作出相應(yīng)的反應(yīng)，以避免車禍的發(fā)生。該系統(tǒng)只會(huì)報(bào)警，不會(huì)自動(dòng)減速或轉(zhuǎn)向以達(dá)到避免事故的目的。報(bào)警可以通過聲音或圖像信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度隨緊急程度而變。2.碰撞報(bào)警與避免系統(tǒng)常見的碰撞報(bào)警和避免系統(tǒng)（1）夜間目標(biāo)檢測(cè)和警報(bào)系統(tǒng)（2）車輛檢測(cè)與警報(bào)系統(tǒng)（3）車距警報(bào)系統(tǒng)（4）車輛行駛路線改變的事故避免系統(tǒng)（5）行駛路線偏離警報(bào)系統(tǒng)（6）調(diào)節(jié)車輛位置的速度控制系統(tǒng)（7）碰撞自動(dòng)監(jiān)測(cè)與防護(hù)系統(tǒng)（8）轉(zhuǎn)彎減速調(diào)節(jié)系統(tǒng)（9）自動(dòng)停止警報(bào)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)3.雷達(dá)新型防撞系統(tǒng)

由IVHS（智能汽車公路系統(tǒng)）技術(shù)公司——圣地亞哥安全系統(tǒng)公司所開發(fā)的VORAD（車裝雷達(dá)）車輛碰撞警告系統(tǒng)有以下功能：（1）前車是否離本車不足5s的最小距離；（2）是否正在超越一輛過快的車輛；（3）前車是否在突然減速或停車；（4）右側(cè)車道內(nèi)的盲區(qū)內(nèi)是否有車輛；（5）裝備有1個(gè)綜合式記錄儀，它能顯示怠速時(shí)間、車速（平均車速和最高車速）、離尾隨車的平均距離、未先報(bào)警的次數(shù)和行駛距離、還有1個(gè)記錄最后10min的行車狀況的“黑匣子”。圖11-49車裝雷達(dá)防撞系統(tǒng)示意圖

1—盲區(qū)雷達(dá)探測(cè)器2—盲區(qū)燈光顯示3—揚(yáng)聲器

4—電控裝置5—無線發(fā)射/接收器總成6—制動(dòng)傳感器

7—轉(zhuǎn)向傳感器8—車速里程表接頭9—駕駛控制顯示裝置4.其它碰撞報(bào)警、自動(dòng)行駛和碰撞避免系統(tǒng)的簡(jiǎn)介TRW的自動(dòng)行駛系統(tǒng)Denso公司的LexusLS430Delphi公司的ForewarnACCEATON公司的VORADValeoSA公司的盲區(qū)探測(cè)系統(tǒng)11.4安全氣囊和安全帶

安全氣囊（英文名稱為SupplementalRestraintSystm或SupplementalRestraintSafeAirBagSystem，縮寫SRS，即輔助防護(hù)系統(tǒng)或輔助防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)，）是一種被動(dòng)安全系統(tǒng)，是美國(guó)機(jī)械工程師約翰·赫綴克（JohnW.hertrick）1953年發(fā)明的。從20世紀(jì)70年代開始采用座椅安全帶和駕駛員正面氣囊以來，已經(jīng)挽救成千上萬人的生命。

安全氣囊系統(tǒng)（SRS）是座椅安全帶的輔助裝置，當(dāng)汽車遭受碰撞導(dǎo)致減速度急劇變化時(shí)，氣囊迅速膨脹，在駕駛員、乘員與車內(nèi)構(gòu)件之間迅速鋪墊一個(gè)氣墊，利用氣囊排氣節(jié)流的阻尼作用來吸收人體慣性力產(chǎn)生的動(dòng)能，從而減輕人體遭受傷害的程度。

11.4.1安全氣囊系統(tǒng)功用與類型1.安全氣囊系統(tǒng)的功用2.安全氣囊系統(tǒng)分類按其總體結(jié)構(gòu)可分為：機(jī)械式SRS：不需要使用電源，沒有電子電路和電路配線，全部零件組裝在方向盤裝飾蓋板下面。檢測(cè)碰撞動(dòng)作和引爆點(diǎn)火劑都是利用機(jī)械裝置動(dòng)作來完成。電子式SRS：是機(jī)械式SRS和電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。11.4.2安全氣囊系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與工作原理1.安全氣囊系統(tǒng)的組成

SRS主要由碰撞傳感器、安全氣囊系統(tǒng)控制組件（SRSECU）、安全氣囊系統(tǒng)指示燈（SRS指示燈）等組成。圖11-52SRS電路組成框圖

1—點(diǎn)火開關(guān)2—蓄電池3—SRSECU4—前碰撞傳感器

5—SRS氣囊6—螺旋線束7—TDCL8—檢修插頭9—SRS指示燈（1）碰撞傳感器

相當(dāng)于一只控制開關(guān)，其工作狀態(tài)取決于汽車碰撞時(shí)的減速度大小，可分為碰撞信號(hào)傳感器和碰撞防護(hù)傳感器兩類。1)滾球式碰撞傳感器又稱為偏壓磁鐵式(BiasMagnetType)碰撞傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖11-53所示，主要由鐵質(zhì)滾球1、永久磁鐵2、導(dǎo)缸3、固定觸點(diǎn)4和殼體5組成。圖11-54滾球式傳感器工作原理

a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)圖11-53滾球式傳感器結(jié)構(gòu)

1—滾球2—磁鐵3—導(dǎo)缸4—觸點(diǎn)5—?dú)んw2)滾軸式碰撞傳感器滾軸式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖11-55所示，主要由止動(dòng)銷1、滾軸2、滾動(dòng)觸點(diǎn)3、固定觸點(diǎn)4、底座5和片狀彈簧6組成。圖11-55滾軸式傳感器結(jié)構(gòu)原理

a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)

1—止動(dòng)銷2—滾軸3—滾動(dòng)觸點(diǎn)4—固定觸點(diǎn)5—底座6—片狀彈簧3)偏心錘式碰撞傳感器

又稱為偏心轉(zhuǎn)子式碰撞傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖11-56所示，主要由偏心錘1和8、偏心錘臂2和15、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂3和11、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)6和13、固定觸點(diǎn)10和16、回位彈簧19、擋塊9、殼體4和12等組成。圖11-56偏心錘式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)

1，8—偏心錘2，15—偏心錘臂3，11—轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂4，12—?dú)んw5，7，14，17—固定觸點(diǎn)引線端子

6，13—轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)9—擋塊10，16一固定觸點(diǎn)18—傳感器軸19—回位彈簧圖11-57偏心錘式碰撞傳感器工作原理

a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)

1—回位彈簧2—偏心錘3—擋塊4—固定觸點(diǎn)5—轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)4)水銀開關(guān)式碰撞傳感器利用水銀具有良好的導(dǎo)電特性而制成，其結(jié)構(gòu)原理如圖11-58所示，主要由水銀、殼體、密封圈、電極和密封螺塞組成。圖11-58水銀開關(guān)式傳感器結(jié)構(gòu)

a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)

1—水銀(靜態(tài)位置)2—?dú)んw3—水銀(動(dòng)態(tài)位置)

4—密封圈5—電極(接點(diǎn)火器)6—電極(接電源)7—密封螺塞

—水銀運(yùn)動(dòng)方向分力—慣性力α—水銀運(yùn)動(dòng)方向與水平方向之間的夾角5)電子式碰撞傳感器常用的電子式碰撞傳感器有壓阻效應(yīng)式和壓電效應(yīng)式兩種，分別利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)和壓電效應(yīng)制成。

圖11-59LincolnCity轎車SRSECU的結(jié)構(gòu)

1—能量?jī)?chǔ)存裝置(電容器)2—碰撞防護(hù)傳感器總成3—傳感器觸點(diǎn)

4—傳感器滾軸5—四端子插座6—專用CPU7—SRSECU插座圖11-59LincolnCity轎車SRSECU的結(jié)構(gòu)1—能量?jī)?chǔ)存裝置(電容器)2—碰撞防護(hù)傳感器總成3—傳感器觸點(diǎn)

4—傳感器滾軸5—四端子插座6—專用CPU7—SRSECU插座（2）SRS電控單元ECU

SRSECU是安全氣囊系統(tǒng)的核心部件，其安裝位置依車型而異。當(dāng)防護(hù)傳感器與SRSECU組裝在一起時(shí)，SRSECU應(yīng)當(dāng)安裝在汽車縱向軸線上，當(dāng)碰撞防護(hù)傳感器與SRSECU分開安裝時(shí)，SRSECU安裝位置則依車型而異圖11-60SRSECU電路框圖1)專用CPU由模／數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模(D／A)轉(zhuǎn)換器、串行輸入/輸出(I／O)接口、ROM、RAM、電可擦除程序存儲(chǔ)器EEPROM和定時(shí)器等組成，其主要功用是監(jiān)測(cè)汽車縱向減速度是否達(dá)到設(shè)定值，控制氣囊點(diǎn)火器引爆電路。2)信號(hào)處理電路主要由放大器和濾波器組成，其功用是對(duì)傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大整形和濾波處理，以便SRSECU能夠接收與識(shí)別。3)備用電源電路SRS有兩個(gè)電源，一個(gè)是汽車電源(蓄電池和交流發(fā)電機(jī))；另一個(gè)是備用電源。4)穩(wěn)壓保護(hù)電路在汽車電器系統(tǒng)中，許多電器部件帶有電感線圈，電器開關(guān)琳瑯滿目，電器負(fù)載變化頻繁。（3）SRS指示燈

SRS指示燈又稱為SRS警告燈或SRS警示燈，安裝在駕駛室儀表盤面膜下面，并在面膜表面相應(yīng)位置制作有氣囊動(dòng)作圖形或“SRS”、“AIRBAG”等字樣表示。

（4）SRS氣囊組件

SRS氣囊組件按功能分為正面SRS氣囊組件和側(cè)面SRS氣囊組件兩大類。按安裝位置分為駕駛席、前排乘員席（副駕駛席）、后排乘員席氣囊組件和側(cè)面氣囊組件四種。圖11-61BOSCH公司駕駛席與乘員席氣囊組件安裝位置圖11-62BOSCH公司駕駛席氣囊組件結(jié)構(gòu)

1—飾蓋撕印2—?dú)饽绎椛w3—SRS氣囊4—?dú)怏w發(fā)生器5—點(diǎn)火器引線1)氣囊

氣囊用聚酰胺織物(如尼龍)制成，內(nèi)層涂有聚氯丁二烯，用以密閉氣體。2)氣體發(fā)生器又稱為充氣器，用專用螺栓與螺母固定在轉(zhuǎn)向盤上的氣囊支架上，其結(jié)構(gòu)如圖11-63所示，由上蓋1、下蓋3、充氣劑4和金屬濾網(wǎng)6等組成，其功用是在點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑時(shí)，產(chǎn)生氣體向SRS氣囊充氣，使氣囊膨開。圖11-63氣囊氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

1—上蓋2—充氣孔3—下蓋4—充氣劑

5—點(diǎn)火器藥筒6—金屬濾網(wǎng)7—電熱絲8—引爆炸藥3)點(diǎn)火器

氣囊點(diǎn)火器外包鋁箔，安裝在氣體發(fā)生器內(nèi)部中央位置，其功用是根據(jù)SRSECU的指令引爆點(diǎn)火劑，產(chǎn)生熱量使充氣劑分解。圖11-64點(diǎn)火器零部件組成

1—引爆炸藥2—藥筒3—引藥4—電熱絲5—陶瓷片6—永久磁鐵

7—引出導(dǎo)線8—絕緣套管9—絕緣墊片10—電極11—電熱頭12—藥托(5)防止誤爆機(jī)構(gòu)及線束連接器SRS工作可靠與否，直接關(guān)系到人身安全。圖11-65豐田COROLLA轎車SRS線束連接器示意圖

1，2，3—SRSECU連接器4—SRS電源連接器5—螺旋線束與SRSECU之間的中間線束連接器

6—螺旋線束7—右碰撞傳感器連接器8—SRS氣囊點(diǎn)火器與螺旋線束之間的連接器

9—左碰撞傳感器連接器10—左前碰撞傳感器11—SRS氣囊點(diǎn)火器12—右前碰撞傳感器序號(hào)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)名稱連接器代號(hào)序號(hào)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)名稱連接器代號(hào)1防止氣囊誤爆機(jī)構(gòu)2、5、83連接器雙重鎖定機(jī)構(gòu)5、82電路連接診斷機(jī)構(gòu)1、3、7、94端子雙重鎖定機(jī)構(gòu)1、2、3、4、5、7、8、9表11-6豐田COROLLA轎車SRS連接器保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)采用情況2.安全氣囊系統(tǒng)工作原理（1）安全氣囊控制原理

當(dāng)汽車遭受正面碰撞或側(cè)面碰撞時(shí)，SRS的工作原理完全相同。（2）安全氣囊動(dòng)作過程

根據(jù)德國(guó)Bosch公司在Audi轎車上的試驗(yàn)研究表明：當(dāng)汽車以車速50km／h與前方障礙物碰撞時(shí)，SRS的動(dòng)作時(shí)序如圖11-67所示。

1)碰撞約10ms后，SRS達(dá)到引爆極限，點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑并產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑(疊氮化鈉固體藥片)受熱分解，駕駛員尚未動(dòng)作，如圖11-67a所示。2)碰撞約40ms后，氣囊安全充滿，體積最大，駕駛員向前移動(dòng)，安全帶斜系在駕駛員身上并拉緊，部分沖擊能量已被吸收，如圖11-67b所示。3)碰撞約60ms后，駕駛員頭部及身體上部壓向氣囊，氣囊在人體慣性力作用下產(chǎn)生變形和節(jié)流作用，從而吸收人體與氣囊之間彈性碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能，如圖11-67c所示。4)碰撞約110ms后，大部分氣體已從氣囊中逸出，駕駛員身體上部回到座椅靠背上，汽車前方恢復(fù)視野，如圖11-67d所示。

5)碰撞約120ms后，碰撞危害解除，車速降低直至為零。汽車遭受側(cè)面碰撞超過斜前方±30°角時(shí)；汽車遭受橫向碰撞時(shí)；汽車遭受后方碰撞時(shí)；汽車發(fā)生繞縱向軸線側(cè)翻時(shí)；縱向減速度未達(dá)到設(shè)定閥值時(shí)；防護(hù)傳感器未接通或所有前碰撞傳感器都未接通時(shí)；汽車正常行駛、正常制動(dòng)或路面

不平的道路條件下行駛時(shí)。（3）安全氣囊有效范圍

SRS并非在所有碰撞情況下都能起作用，如下列情形，SRS不會(huì)引爆氣囊充氣。（4）減速度閾值的設(shè)定減速度閾值根據(jù)SRS的性能設(shè)定，不同車型SRS的減速度閾值有所不同。在美國(guó)，因?yàn)镾RS是按照駕駛員不配戴座椅安全帶來設(shè)計(jì)，氣囊體積大、充氣時(shí)間長(zhǎng)，所以SRS應(yīng)在較低的減速度閥值時(shí)引爆氣囊，即汽車以較低車速（20km/h左右）行駛而發(fā)生碰撞時(shí)，SRS就應(yīng)引爆。在日本和歐洲，由于SRS是按照駕駛員佩戴座椅安全帶來設(shè)計(jì)，氣囊體積小、充氣時(shí)間短，所以設(shè)定的減速度閥值較高，汽車以較高車速（30km/h左右）行駛而發(fā)生碰撞時(shí)，SRS才能引爆氣囊充氣。11.4.3SRS檢查注意事項(xiàng)

SRS是一個(gè)可靠性要求極高的控制系統(tǒng)，在SRSECU中專門設(shè)計(jì)有自診斷系統(tǒng)，在氣囊控制電路中還設(shè)有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)。SRS一旦發(fā)生故障，自診斷電路就能診斷出來，并控制儀表盤上的SRS指示燈閃亮報(bào)警，同時(shí)將故障編成代碼存入SRSECU的存儲(chǔ)器（RAM）中，以供檢測(cè)維修調(diào)用。利用專用測(cè)試儀器或特殊方式，便可通過診斷插座進(jìn)行自診斷測(cè)試，以便盡快查到故障部位。

在進(jìn)行檢查之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀制造廠家提供的《使用維修手冊(cè)》。

1)安全氣囊系統(tǒng)的故障很難確認(rèn)，自診斷系統(tǒng)保留在存儲(chǔ)器中的故障碼是排除故障的重要信息來源。2)檢查工作務(wù)必在點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)到鎖止(LOCK)位置，并將蓄電池負(fù)極電纜端子拆下20s或更長(zhǎng)一些時(shí)間之后才能開始。3)檢查SRS時(shí)，應(yīng)對(duì)前碰撞傳感器、駕駛席SRS氣囊組件、乘員席SRS氣囊組件、座椅安全帶收緊器進(jìn)行檢查，即使發(fā)生的是輕微碰撞，SRS氣囊也不會(huì)膨開。4)SRS對(duì)零部件的工作可靠性要求極高，所有零部件均為一次性使用部件，不要修復(fù)碰撞傳感器、SRS氣囊組件、SRSECU、座椅安全帶收緊器等部件重復(fù)使用。5)在檢修汽車其他零部件時(shí)，如有可能對(duì)SRS的傳感器產(chǎn)生沖擊，則應(yīng)在檢修工作開始之前，先將碰撞傳感器拆下，以防氣囊誤膨開。6)碰撞防護(hù)傳感器采用了水銀開關(guān)式傳感器，因水銀有劇毒，換下或報(bào)廢的舊傳感器不能隨意毀掉，應(yīng)作為有害廢物處理。7)當(dāng)前碰撞傳感器、SRSECU或SRS氣囊組件摔碰之后或其殼體、支架、連接器有裂紋、凹陷時(shí)，應(yīng)予更換新品。8)前碰撞傳感器、SRSECU或SRS氣囊組件不能曝曬或接近火源。9)不能檢測(cè)點(diǎn)火器的電阻值，否則可能導(dǎo)致氣囊引爆。10)在SRS各個(gè)總成或零部件的表面上，均標(biāo)有說明標(biāo)牌或注意事項(xiàng)，使用與檢查時(shí)必須按照其說明執(zhí)行。11)當(dāng)SRS的檢查工作完成之后，需對(duì)SRS指示燈進(jìn)行檢查。12)碰撞傳感器的動(dòng)作具有方向性。13)拆卸或搬運(yùn)SRS氣囊組件時(shí)，氣囊裝飾蓋帶有撕縫的一面應(yīng)當(dāng)朝上。14)氣囊組件應(yīng)當(dāng)存放在環(huán)境溫度低于93℃、濕度不大、遠(yuǎn)離電場(chǎng)干擾的地方。15)當(dāng)需用電弧焊修理汽車車身時(shí)，應(yīng)在進(jìn)行電焊作業(yè)之前將氣囊組件與螺旋線束之間的連接器拔開。16)在報(bào)廢汽車整車或報(bào)廢SRS氣囊組件時(shí)，應(yīng)在報(bào)廢之前用專用維修工具SST(SpecialServiceToll)將氣囊引爆。圖11-69車下引爆SRS氣囊的方法

1—固定輪胎的繩子2—未拆輪輞的輪胎3—拆掉輪輞的輪胎

4，8—12V蓄電池5—SRS氣囊組件6—引爆器7—引爆開關(guān)11.4.4智能型安全氣囊智能型安全氣囊就是在車身內(nèi)部裝上多個(gè)傳感器，能夠隨時(shí)測(cè)出車內(nèi)座椅上有沒有乘員、乘員的重量和尺寸、乘員是否處于離位狀態(tài)，從而判斷在車輛碰撞時(shí)用不用打開氣囊、對(duì)氣囊弱充氣、還是強(qiáng)充氣，從而自動(dòng)適應(yīng)不同乘員在不同乘坐狀態(tài)時(shí)的保護(hù)需求，最大限度地起到保護(hù)乘員作用。11.4.5座椅安全帶控制系統(tǒng)1.座椅安全帶控制系統(tǒng)的功用與結(jié)構(gòu)組成

安全帶控制系統(tǒng)僅在安全氣囊系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了防護(hù)傳感器和左、右座椅安全帶收緊器，由碰撞防護(hù)傳感器、中心碰撞傳感器、前碰撞傳感器、電控單元ECU和安全帶收緊器組成，其中安全帶收緊器為執(zhí)行器。圖11-70凌志LS400型轎車輔助防護(hù)系統(tǒng)零部件位置

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