汽車行駛安全性控制系統(tǒng)

汽車行駛安全性控制系統(tǒng)知識(shí)要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識(shí)工作過程分為常規(guī)制動(dòng)、制動(dòng)壓力降低、制動(dòng)壓力保持和制動(dòng)壓力升高等四個(gè)階段掌握汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的作用、組成、控制技術(shù)及工作過程汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）車輪滑轉(zhuǎn)率與地面附著系數(shù)；ASR傳感器、控制器及制度壓力調(diào)節(jié)器掌握汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）的作用、組成、控制方式及工作過程汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)力分配的要求；差速器的鎖止和分離掌握電子控制制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）組成及工作原理；掌握電子差速鎖（EDS）的作用及工作原理電子控制制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）；電子差速鎖（EDS）EBS還具有監(jiān)控功能，故障自診斷功能掌握電子制動(dòng)系統(tǒng)EBS的結(jié)構(gòu)組成和工作原理電子制動(dòng)系（EBS）安全氣囊的結(jié)構(gòu)與分類掌握安全氣囊的結(jié)構(gòu)與分類安全氣囊工作原理裝備安全帶收緊器的安全氣囊系統(tǒng)理解安全帶與安全氣囊共同作用的基本原理安全帶汽車防避撞系統(tǒng)了解汽車防避撞系統(tǒng)的基本原理倒車?yán)走_(dá)工作原理汽車行駛記錄系統(tǒng)的作用與分類掌握汽車行駛記錄系統(tǒng)的作用與分類行駛記錄儀的功能

汽車的行駛安全性分為主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性兩大類。所謂行駛主動(dòng)安全性是指汽車避免發(fā)生意外事故的能力；而被動(dòng)安全性，則是指汽車在發(fā)生意外事故時(shí)對(duì)乘員進(jìn)行有效保護(hù)的能力。除了通過一定的法律法規(guī)保證汽車行駛的秩序，減少交通事故之外，在汽車上也必須具備相關(guān)的裝置或機(jī)構(gòu)(比如汽車的制動(dòng)系統(tǒng)、安全氣囊等)來保證汽車的行駛安全性。

電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用對(duì)改善和提高汽車行駛安全性起到了前所未有的作用?，F(xiàn)代汽車上普遍裝備有能夠改善和提升汽車行駛主動(dòng)安全性和被動(dòng)安全性的電子控制系統(tǒng)有：汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)、制動(dòng)力分配與差速鎖的電子控制系統(tǒng)、安全氣囊、安全帶、防/避撞系統(tǒng)等等。

汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-lockBrakingSystem）簡(jiǎn)稱ABS，它最早應(yīng)用于20世紀(jì)30年代以前的火車上，到40年代，為防止飛機(jī)著陸后制動(dòng)跑偏、甩尾，縮短滑行距離，開發(fā)了飛機(jī)用ABS。50年代中期，福特汽車公司開了ABS應(yīng)用于汽車的先河，之后，ABS在汽車上的應(yīng)用和發(fā)展迅速進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，ABS的發(fā)展和應(yīng)用非常迅速。

汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（AntiSlipRegulation）簡(jiǎn)稱ASR，是ABS的延伸，也是對(duì)ABS的完善和補(bǔ)充。ABS可保證汽車制動(dòng)過程中方向的穩(wěn)定性、操縱性并縮短制動(dòng)距離；ASR則可保證汽車行駛過程中（如起步、加速時(shí)，特別是在非對(duì)稱路面或在轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪空轉(zhuǎn)）的方向穩(wěn)定性、操縱性和最佳驅(qū)動(dòng)力。ASR也可獨(dú)立裝車使用，不受ABS的限制。11.1

概述

汽車主動(dòng)安全性，是指汽車本身防止或減少道路交通事故發(fā)生的性能。主要取決于汽車的總體尺寸、制動(dòng)性、行駛穩(wěn)定性、操縱性、信息性以及駕駛員工作條件。汽車被動(dòng)安全性，是指交通事故發(fā)生后，汽車本身減輕人員傷害和貨物損失的能力。11.1.1汽車防滑控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

汽車防滑控制系統(tǒng)就是制動(dòng)防抱死系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)的統(tǒng)稱。它們的作用都是將被控制車輪的滑動(dòng)率控制在一定范圍內(nèi)，使被控車輪獲得盡可能大的縱向附著力和較大的橫向附著力。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(Anti-lockBrakesystem)，簡(jiǎn)稱ABS系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)(AcceleratingSlipRegulatingSystem)，簡(jiǎn)稱ASR。11.1.2汽車防滑控制系統(tǒng)基本理論

汽車在行駛過程中，駕駛員對(duì)汽車的控制，實(shí)質(zhì)上是在控制車輪與路面之間的作用力。汽車制動(dòng)時(shí)，當(dāng)附著力對(duì)車輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不足以克服制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，車輪就會(huì)發(fā)生制動(dòng)抱死；汽車在驅(qū)動(dòng)過程中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力在驅(qū)動(dòng)車輪上產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩大于附著力對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩時(shí)，驅(qū)動(dòng)車輪就會(huì)相對(duì)于路面發(fā)生滑轉(zhuǎn)。

為了使汽車在行駛過程中獲得良好的行駛性能，就要充分合理地利用輪胎與路面之間的附著力，附著力的大小取決于輪胎與路面之間的垂直載荷和附著系數(shù)，即：

式中：——附著力，N；——垂直載荷，N；——附著系數(shù)。

在汽車實(shí)際行駛過程中，車輪在路面上的縱向運(yùn)動(dòng)可以區(qū)分為兩種形式——滾動(dòng)和滑動(dòng)。車輪相對(duì)于路面的滑動(dòng)又可區(qū)分為滑移和滑轉(zhuǎn)兩種形式。

汽車在制動(dòng)過程中，制動(dòng)車輪可能相對(duì)于路面發(fā)生滑移，滑移成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例可以由滑移率SB來表征；汽車在驅(qū)動(dòng)過程中，驅(qū)動(dòng)車輪可能相對(duì)于路面發(fā)生滑轉(zhuǎn)，滑轉(zhuǎn)成分在車輪縱向運(yùn)動(dòng)中所占的比例可由滑轉(zhuǎn)率SA來表征。其值可表示為：式中：SA——車輪的滑轉(zhuǎn)率；

SB——車輪的滑移率；

v——實(shí)際車速，m/s；

vw——車輪速度，m/s；r——車輪半徑；

w——車輪角速度。當(dāng)車輪滑移時(shí)：當(dāng)車輪滑轉(zhuǎn)時(shí)：當(dāng)車輪自由滾動(dòng)時(shí)：SA=SB=0

按照上述定義可知，車輪運(yùn)動(dòng)特征可由滑動(dòng)率來表征：

當(dāng)車輪在路面上自由滾動(dòng)時(shí)，車輪中心的縱向速度完全是由于車輪滾動(dòng)產(chǎn)生的。此時(shí)，υ＝rω。因此，滑移率SB＝0，滑轉(zhuǎn)率SA＝0。

汽車在制動(dòng)過程中，當(dāng)車輪被制動(dòng)到完全抱死在路面上進(jìn)行純粹地滑移時(shí)，車輪中心的縱向速度則完全是由于車輪滑移產(chǎn)生的，此時(shí)ω＝0，因此，滑移率SB＝－100％；當(dāng)車輪在路面上一邊滾動(dòng)一邊滑移時(shí)，車輪中心縱向速度的一部分是由于車輪滾動(dòng)產(chǎn)生的，另一部分則是由于車輪滑移產(chǎn)生的，此時(shí)，rω＜υ，因此，－100％＜SB＜0。在車輪中心縱向速度中，車輪滑移所占的比例越大，滑移率SB的數(shù)值就越大。

汽車在驅(qū)動(dòng)過程中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪在路面上完全滑轉(zhuǎn)時(shí)，車輪中心的縱向速度SA＝0，因此，滑轉(zhuǎn)率(正滑動(dòng)率)SA＝100％；當(dāng)車輪在路面上一邊滾動(dòng)一邊滑動(dòng)時(shí)，rω＞υ，因此，0＜SA＜100％。在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)中，滑轉(zhuǎn)所占的比例越大，車輪滑轉(zhuǎn)率SA的數(shù)值也就越大。

控制車輪的滑動(dòng)率是通過控制作用于車輪上的力矩(制動(dòng)力矩或驅(qū)動(dòng)力矩)實(shí)現(xiàn)的，使作用于車輪上的力矩與車輪所能獲得的最大縱向附著力相適應(yīng)。為了控制車輪的滑動(dòng)率，就要對(duì)作用于車輪上的力矩進(jìn)行實(shí)時(shí)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，即要求防滑控制系統(tǒng)具有足夠快的反應(yīng)速度和足夠高的調(diào)節(jié)精度；否則，就難以將車輪的滑動(dòng)率控制在理想的范圍內(nèi)。

制動(dòng)防抱死系統(tǒng)就是在制動(dòng)過程中通過調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸(或制動(dòng)氣室)的制動(dòng)壓力使作用于車輪的制動(dòng)力矩受到控制。驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)過程中通?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩、傳動(dòng)系的傳動(dòng)比、差速器的鎖緊系數(shù)等，控制作用于驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩，以及調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)輪缸(或制動(dòng)氣室)的制動(dòng)力矩，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力矩的控制。

制動(dòng)防抱死系統(tǒng)在制動(dòng)過程中，通常將車輪的滑動(dòng)率控制在10％~20％；驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)過程中，通常將驅(qū)動(dòng)車輪的滑動(dòng)率控制在5％~15％。11.1.3附著系數(shù)和滑動(dòng)率的關(guān)系（1）附著系數(shù)和滑移率的關(guān)系車輪滑移率的大小對(duì)車輪與地面間的附著系數(shù)有很大影響。圖11.1附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系

從圖中可以看出，附著系數(shù)隨路面性質(zhì)不同呈大幅度變化，干燥路面附著系數(shù)大，潮濕路面附著系數(shù)較小，冰雪路面附著系數(shù)更小。車輪縱向附著系數(shù)隨車輪滑移率的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。車輪的橫向附著系數(shù)隨車輪滑移率的增加呈下降的趨勢(shì)，附著系數(shù)趨近于0時(shí)，車輪無法獲得地面橫向摩擦力。

若這種情況出現(xiàn)在前輪上，會(huì)導(dǎo)致前輪無法獲得地面?zhèn)认蚰Σ亮?，喪失轉(zhuǎn)向能力；若這種狀況出現(xiàn)在后輪上，則會(huì)導(dǎo)致后輪抱死，此時(shí)，后軸極易產(chǎn)生劇烈的側(cè)滑，使汽車處于危險(xiǎn)的失控狀態(tài)圖11.2干燥硬實(shí)路面上附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系

從圖中可以看出，當(dāng)滑移率在10%～30%的范圍時(shí)，附著系數(shù)有最大值，即峰值附著系數(shù)?；坡试?0%時(shí)達(dá)到峰值附著系數(shù)，此時(shí)的車輪與路面間獲得最大地面制動(dòng)力，具有最佳的制動(dòng)效果，稱此時(shí)的滑移率為理想滑移率。當(dāng)滑移率超過理想滑移率時(shí)，附著力和地面制動(dòng)力逐漸減小，制動(dòng)性能變差、制動(dòng)距離增長(zhǎng)，把從理想滑移率到車輪抱死完全滑動(dòng)段稱為非穩(wěn)定區(qū)。綜上所述，理想制動(dòng)系統(tǒng)的特性應(yīng)當(dāng)是：當(dāng)汽車制動(dòng)時(shí)，將車輪滑移率S控制在峰值系數(shù)滑移率（即S＝20％）附近，這樣既能使汽車獲得較高的制動(dòng)效能，又可保證它在制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。（2）附著系數(shù)和滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系車輪滑移率和滑轉(zhuǎn)率與縱向附著系數(shù)的關(guān)系如圖11.3所示。如圖11.4所示為輪胎與各種路面間的滑動(dòng)特性。

圖11.3滑移率和滑轉(zhuǎn)率與附著系數(shù)的關(guān)系圖1-濕磚石路；2-濕混凝土路；3-干瀝青路圖11.4輪胎與路面間的滑動(dòng)特性圖11.3滑移率和滑轉(zhuǎn)率與附著系數(shù)的關(guān)系圖1-濕磚石路；2-濕混凝土路；3-干瀝青路圖11.4輪胎與路面間的滑動(dòng)特性

從圖中可以看出，附著系數(shù)受路面性質(zhì)的影響很大，它隨路面性質(zhì)的不同而大幅度地變化；在各種路面上附著系數(shù)都隨滑轉(zhuǎn)率的變化而變化，并且在各種路面上都是當(dāng)滑轉(zhuǎn)率在10％～30％時(shí)附著系數(shù)達(dá)到最大值。當(dāng)滑轉(zhuǎn)率為100％時(shí)，縱向附著系數(shù)變小，橫向附著系數(shù)幾乎為零，此時(shí)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力最小，對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)的汽車會(huì)失去方向穩(wěn)定性，對(duì)于前輪驅(qū)動(dòng)的汽車會(huì)失去轉(zhuǎn)向控制能力。

四輪驅(qū)動(dòng)汽車在每一個(gè)輪胎受到的驅(qū)動(dòng)力是二輪驅(qū)動(dòng)汽車的一半，驅(qū)動(dòng)輪的打滑幾乎很難發(fā)生，穩(wěn)定性良好。對(duì)于前置前驅(qū)動(dòng)的汽車，驅(qū)動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向輪是統(tǒng)一的，與前置后驅(qū)汽車相比，汽車狀態(tài)穩(wěn)定，有利于控制滑轉(zhuǎn)率和提高轉(zhuǎn)向性。11.2

汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）11.2.1防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的組成

汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用是在制動(dòng)過程中根據(jù)車輪滑轉(zhuǎn)程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)作用在車輪上的制動(dòng)力矩，控制制動(dòng)器制動(dòng)力的大小，使車輪滑移率保持在理想的滑移率附近（20%左右），以保證車輪與地面有良好的附著力，防止車輪抱死，從而獲得最佳制動(dòng)性能。ABS具有的優(yōu)點(diǎn)如下：④減少了制動(dòng)踏板的踏力，駕駛員無需頻繁地踩制動(dòng)踏板，降低了駕駛員的疲勞強(qiáng)度。①充分利用輪胎與路面之間的附著力，有效地縮短制動(dòng)距離，提高汽車制動(dòng)的安全可靠性，有效避免各種因制動(dòng)引起的事故；②消除制動(dòng)過程中的側(cè)滑、跑偏、喪失轉(zhuǎn)向能力等非穩(wěn)定狀態(tài)，保持汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性；③避免了因制動(dòng)車輪抱死而造成輪胎局部異常磨損，延長(zhǎng)了輪胎的使用壽命；

一般來說，帶有ABS的汽車制動(dòng)系統(tǒng)由基本制動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)兩部分組成，前者是制動(dòng)主缸、制動(dòng)輪缸和制動(dòng)管路等構(gòu)成的普通制動(dòng)系統(tǒng)，用來實(shí)現(xiàn)汽車的常規(guī)制動(dòng)；而后者是由傳感器、電子控制單元（ECU）、執(zhí)行器等組成的壓力調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，如圖11.4所示，在制動(dòng)過程中用來確保車輪始終不抱死，車輪滑移率處于理想范圍內(nèi)。1-車輪轉(zhuǎn)速傳感器；2-右前制動(dòng)器；3-制動(dòng)主缸；4-儲(chǔ)液室；5-真空助力器；6-電子控制裝置（ECU）；7-右后制動(dòng)器；8-左后制動(dòng)器；9-比例閥；10-ABS警示燈；11-儲(chǔ)液器；12-調(diào)壓電磁閥總成；13-電動(dòng)泵總成；14-左前制動(dòng)器（1）ABS的傳感器ABS采用的傳感器有車速傳感器、車輪速度傳感器和減速度傳感器。車速傳感器給ECU提供車速信號(hào)，用于計(jì)算車輪滑移率。

車輪速度傳感器又稱為車輪轉(zhuǎn)速傳感器或輪速傳感器，其功用是檢測(cè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將車輪轉(zhuǎn)速變換為電信號(hào)輸入ABS的ECU，一個(gè)ABS設(shè)有2～4個(gè)車輪速度傳感器。

減速度傳感器又分為縱向減速度傳感器和橫向減速度傳感器。減速度傳感器僅在控制精度較高的ABS中采用，其功用是檢測(cè)汽車車身的減速度，以便ABSECU判別是否是冰雪等易滑路面，一般只用于四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。ABS的電子控制單元ECU的主要功用是接收車速、輪速、減速等傳感器的信號(hào)，計(jì)算汽車的車速、輪速、減速度和滑移率，并將這些信號(hào)加以分析、判別、放大，由輸出級(jí)輸出控制指令，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器等執(zhí)行元件工作。ABSECU還具有失效保護(hù)和故障自診斷功能。當(dāng)發(fā)現(xiàn)ABS故障時(shí)，將終止ABS工作，恢復(fù)常規(guī)制動(dòng)。同時(shí)將控制ABS故障指示燈發(fā)亮，提醒駕駛員及時(shí)進(jìn)行修理。（2）ABS的電子控制單元（ECU）電磁閥繼電器ABS警示燈電磁閥繼電器泵電機(jī)繼電器繼電器電源圖11.5三通道四傳感器ABSECU電路框圖CPUCPU電磁閥控制電路電磁閥控制電路電源監(jiān)控電路故障診斷電路ABS燈驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)輸出信號(hào)輪速傳感器FLRRFRRL輸入電路輸入電路監(jiān)視信號(hào)外部信號(hào)泵電機(jī)監(jiān)視制動(dòng)開關(guān)電源左前輪電磁閥右前輪電磁閥后輪電磁閥驅(qū)動(dòng)電路右后輪電磁閥輸入級(jí)電路：由低通濾波、整形、放大、A／D轉(zhuǎn)換等電路組成的輸入放大電路，用于對(duì)車輪轉(zhuǎn)速傳感器的交流信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送人運(yùn)算電路(CPU)。輸入放大電路同時(shí)傳送ECU對(duì)各輪速傳感器的監(jiān)測(cè)信號(hào)，并將反饋信號(hào)送回CPU。輸入電路還接收點(diǎn)火開關(guān)、制動(dòng)開關(guān)、制動(dòng)液位開關(guān)等開關(guān)信號(hào)和電磁閥繼電器、油泵繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路的反饋信號(hào)，經(jīng)處理后送入CPU。

運(yùn)算電路：運(yùn)算電路主要由微處理器構(gòu)成，是ABSECU的核心。運(yùn)算電路根據(jù)傳感器等輸入的信號(hào)，按照設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，形成相應(yīng)的控制指令。運(yùn)算電路通常由兩個(gè)微處理器（CPU）組成，以確保系統(tǒng)工作的可靠性。兩個(gè)微處理器同時(shí)接收輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，并進(jìn)行交互式通訊來比較，如果處理結(jié)果不一致，微處理器就立即使ABS停止工作，以防止系統(tǒng)因發(fā)生故降而導(dǎo)致錯(cuò)誤的控制。運(yùn)算電路在監(jiān)測(cè)到傳感器、執(zhí)行器等外部電路有故障時(shí)，同樣也立即向安全保護(hù)電路輸出停止ABS系統(tǒng)工作的指令。輸出級(jí)電路：輸出級(jí)電路內(nèi)電磁閥控制電路、油泵電動(dòng)機(jī)控制電路等組成，其作用是將運(yùn)算電路的控制指令(如制動(dòng)壓力的增壓、保持、減壓及油泵的工作、停止等)轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)，并通過功率放大器向執(zhí)行器提供控制電流。安全保護(hù)電路：安全保護(hù)電路由電源控制、故障記憶、繼電器控制、ABS警告燈控制等電路組成。安全保護(hù)電路的主要功能是對(duì)汽車電源電壓進(jìn)行監(jiān)控，并向ECU提供工作所需的5V標(biāo)準(zhǔn)電壓；當(dāng)ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能根據(jù)CPU的指令，切斷ABS繼電器電路，使ABS停止工作，恢復(fù)普通制動(dòng)功能，同時(shí)使ABS警告燈亮起；故障記憶電路將ABS系統(tǒng)出現(xiàn)的故障以故障碼的形式儲(chǔ)存起來。（3）ABS的執(zhí)行器

制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是ABS的主要執(zhí)行元件，其功用是接受ECU的指令，驅(qū)動(dòng)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)回液泵電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)等，使制動(dòng)壓力“升高”、“保持”或“降低”，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，使車輛處于理想的滑移率狀態(tài)。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的種類很多，根據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力傳遞介質(zhì)的不同制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器有氣壓式和液壓式兩種。液壓式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器按調(diào)壓的方式不同分為循環(huán)流通式和變?nèi)莘e式兩種；按與制動(dòng)主缸的結(jié)構(gòu)關(guān)系可分為整體式和分體式兩種。11.2.2防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的分類（1）按系統(tǒng)控制方案不同分1）軸控式ABS軸控式分為“低選控制(SL)”“高選控制（SH)”兩種。2）輪控式ABS輪控式也稱單輪控制，即每個(gè)車輪均根據(jù)各自車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行控制。3）混合式ABS混合式ABS是指系統(tǒng)中同時(shí)采用軸控式和輪控式兩種控制方式。ECU根據(jù)車速傳感器和車輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)計(jì)算車輪的滑移率，作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。（2）按控制器所依據(jù)的控制參數(shù)不同分1）以車輪滑移率S為控制參數(shù)的ABS

以車輪角減速度和滑移率為控制參數(shù)的ABS其控制精度較高，制動(dòng)時(shí)車輪在最佳轉(zhuǎn)速值上下波動(dòng)的范圍小。2）以車輪角減速度為控制參數(shù)的ABSECU根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)計(jì)算車輪的角加速度，作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。3）以車輪角減速度和滑移率為控制參數(shù)的ABS（3）按控制通道和傳感器數(shù)不同分ABS系統(tǒng)中的控制通道是指能獨(dú)立進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的制動(dòng)管路，按控制通道數(shù)分為單通道、雙通道、三通道和四通道四種形式。如圖11.6、11.7、11.8、11.9所示。圖11.6單通道式ABSa)單通道一傳感器；b)單通道二傳感器圖11.6單通道式ABSa)單通道一傳感器；b)單通道二傳感器c)d)圖11.7雙通道式ABSa)二通道三傳感器；b)二通道二傳感器；c)二通道四傳感器；d)二通道二傳感器a)b)a)b)c)圖11.8三通道式ABSa)三通道四傳感器（雙管路前后布置）b)三通道三傳感器c)三通道四傳感器（雙管路對(duì)角布置）a)b)

圖11.9四通道式ABSa)四通道四傳感器（雙管路前后布置）b)四通道四傳感器（雙管路對(duì)角布置）11.2.3防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的控制技術(shù)（1）ABS的控制方法

使ABS達(dá)到理想控制效果的控制方法主要有邏輯門限值控制、最優(yōu)控制、滑動(dòng)模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制和魯棒控制等，由于可靠性、結(jié)構(gòu)及成本方面的原因，目前大量采用的是邏輯門限值控制方式。

邏輯門限值控制方式通常都是將車輪的減速度(或角減速度)和加速度(或角加速度)作為制動(dòng)壓力主要控制門限，而將車輪滑移率作為輔助控制門限。采用其中任何一種門限作為控制都存在著較大的局限性，如僅以車輪的加、減速度作為控制門限時(shí)，當(dāng)汽車在濕滑路面上高速行駛過程中進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，當(dāng)車輪的滑移率離開穩(wěn)定區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)，車輪的減速度就可能達(dá)到控制門限值。如僅以車輪的滑移率作為控制門限值時(shí)，由于路面情況不同，最佳滑移率的變化范圍較大(8%～30%)，因此僅以固定的滑移率門限值作為控制門限，就不能使ABS在各種路面的條件下都能獲得最佳的制動(dòng)效果。而將車輪加、減速度和滑移率控制門限結(jié)合起來，可使系統(tǒng)能辨識(shí)路況，提高系統(tǒng)的自適應(yīng)控制能力。

控制系統(tǒng)中，車輪加速度或減速度信號(hào)可以由ECU根據(jù)輪速傳感器輸入的信號(hào)經(jīng)過計(jì)算確定。在確定實(shí)際的滑移率時(shí)，通常由ECU根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號(hào)按一定的邏輯確定汽車的參考速度，再計(jì)算出車輪的參考滑移率，此值與實(shí)際滑移率存在一定的差異。邏輯門限值控制方法中的車輪加速度、減速度、參考滑移率等控制門限值都是通過反復(fù)試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)。不同類型、不同的ABS一般不具有通用性。（2）ABS的控制過程ABS的控制過程一般分為高附著系數(shù)路面和低附著系數(shù)路面控制兩種形式，下面以BOSCH公司的ABS為例，說明采用邏輯門限值控制方法進(jìn)行ABS的控制過程。1）高附著系數(shù)路面上的制動(dòng)控制過程在高附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，為了避免沖擊干擾引起的車橋的共振，制動(dòng)壓力的升高速度應(yīng)設(shè)為沒有裝制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)的1/5～1/10。高附著系數(shù)路面上的制動(dòng)控制過程（圖11.10）分為8個(gè)階段：圖11.10高附著系數(shù)路面的制動(dòng)防抱死控制過程－車速+a、+A－車輪加速度門限值－參考車速－車輪減速度門限值－車輪速度S1－滑移率門限值第1階段：在制動(dòng)的初始階段，隨著制動(dòng)分泵內(nèi)制動(dòng)壓力的上升，車輪速度下降，車輪的減速度減小。第2階段：當(dāng)車輪減速度達(dá)到或小于門限值-a時(shí)，為了避免車輪仍處于穩(wěn)定區(qū)域的滑移率范圍內(nèi)進(jìn)入車輪制動(dòng)壓力“減小”階段，此時(shí)需要對(duì)車輪的參考滑移率與設(shè)定的滑移率門限值進(jìn)行比較。計(jì)算得到的參考滑移率未達(dá)到門限值，說明車輪滑移率偏小，則進(jìn)入制動(dòng)壓力“保持”階段(第2階段)，以使車輪充分地進(jìn)行制動(dòng)。第3階段：當(dāng)車輪參考滑移率大于門限值時(shí)，則進(jìn)入減壓階段。隨著制動(dòng)壓力的減小，車輪在慣性力的作用下開始加速。第4階段：當(dāng)車輪的減速度減小至門限值-a時(shí)，又進(jìn)入保壓階段。此階段由于汽車慣性的作用，車輪仍然在加速。直至超過設(shè)定的第一個(gè)加速度控制門限值+a，為了適應(yīng)可能出現(xiàn)的路面附著系數(shù)突然增大的情況，設(shè)定了第二個(gè)加速度控制門限值+A。第5階段：當(dāng)車輪加速度超過第二門限值+A，再次增大制動(dòng)壓力。隨著制動(dòng)壓力的增大，車輪加速度下降。第6階段：直至車輪加速度低于控制門限值+A，然后再進(jìn)入保壓階段。第7階段：車輪加速度降至以下時(shí)，壓力稍有不足，為了使車輪在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)處于穩(wěn)定區(qū)域且靠近理想滑移率附近，將對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行“增大”和“保持”的快速轉(zhuǎn)換。第8階段：當(dāng)車輪減速度再次超過控制門限值-a時(shí)，又開始進(jìn)入減壓階段。此時(shí)制動(dòng)壓力降低，不再考慮參考滑移率是否超過控制門限值，進(jìn)入下一個(gè)控制循環(huán)過程。

與在高附著系數(shù)路面上不同，汽車在低附著系數(shù)路面上進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)踏板只有輕微的壓力，就足以使車輪抱死，而且需要更長(zhǎng)的時(shí)間加速才能走出高滑移率區(qū)。在低附著系數(shù)路面，車速低于20km/h的情況下，由于車輪角減速度較小，這時(shí)應(yīng)以滑移率門限值作為主要控制門限，而以車輪的角減速度和角加速度作為輔助控制門限。2）低附著系數(shù)路面上的制動(dòng)控制過程11.2.4防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的工作過程

防抱死電子控制系統(tǒng)由傳感器監(jiān)測(cè)汽車制動(dòng)時(shí)車輪是否抱死，在車輪不會(huì)被抱死的普通制動(dòng)過程中，控制器無控制信號(hào)輸出，汽車的制動(dòng)力完全由駕駛員踩在制動(dòng)踏板上的力量來控制。在車輪會(huì)被抱死(如緊急制動(dòng)或是在松滑路面行駛中制動(dòng))的情況上，控制器就會(huì)根據(jù)傳感器反映制動(dòng)車輪抱死情況的信號(hào)迅速做出反應(yīng)，及時(shí)輸出控制信號(hào)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)(制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器)對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)整，使車輪不被抱死。圖11.11制動(dòng)防抱死系統(tǒng)工作示意圖1－制動(dòng)總泵；2、5、11－單向閥；3－液壓泵和電動(dòng)機(jī)總成；4－ECU；6－儲(chǔ)液罐；7－前輪輪速傳感器；8－盤式制動(dòng)分泵；9－回位彈簧；10－磁化線圈；12－三位三通電磁換向閥制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的工作過程如圖11.11所示，它可以分為常規(guī)制動(dòng)、制動(dòng)壓力降低、制動(dòng)壓力保持和制動(dòng)壓力升高四個(gè)階段。11.3汽車驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)（ASR）11.3.1

概述

汽車防滑轉(zhuǎn)電子控制系統(tǒng)（ASR）是當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時(shí)，通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出或?qū)D(zhuǎn)車輪施以制動(dòng)力來減小傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力，防止在起步、加速和滑溜路面行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪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)，提高汽車的通過性，改善汽車的方向操縱性和行駛穩(wěn)定性。這種防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)也被稱為牽引力控制(TractionControl)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱TRC。（1）汽車驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)（ASR）的作用

當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)而車身不動(dòng)或是汽車的移動(dòng)速度低于轉(zhuǎn)動(dòng)車輪的輪緣速度時(shí)，車輪胎面與地面之間就有相對(duì)的滑動(dòng)。汽車車輪“打滑”有兩種情況：一是汽車制動(dòng)時(shí)車輪抱死滑移，二是汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)車輪滑轉(zhuǎn)。ABS是防止車輪在制動(dòng)時(shí)抱死而滑移，ASR是防止驅(qū)動(dòng)車輪原地不動(dòng)地滑轉(zhuǎn)。由于防滑轉(zhuǎn)控制裝置(ASR)可使車輪保持最大的附著力，與不裝備ASR的汽車相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1）汽車在起步、行駛過程中可獲得最佳的驅(qū)動(dòng)力，提高了汽車的動(dòng)力性。尤其在附著系數(shù)小的路面，汽車起步、加速及爬坡能力的提高就更加顯著。2）汽車的行駛穩(wěn)定性得以提高，前輪驅(qū)動(dòng)汽車的方向控制能力也能改善。路面的附著系數(shù)超低，其行駛穩(wěn)定性能提高就越是明顯。3）減少了輪胎的磨損，降低汽車的燃油消耗。（2）防車輪滑轉(zhuǎn)的控制方式1）發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率控制當(dāng)汽車出現(xiàn)兩邊的驅(qū)動(dòng)車輪都沿轉(zhuǎn)的情況時(shí)，ASR控制器輸出控制信號(hào)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，以抑制驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)。2）驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)控制當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪單邊滑轉(zhuǎn)時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)，對(duì)滑轉(zhuǎn)車輪施以制動(dòng)力，使車輪的滑轉(zhuǎn)串控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。3）發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)綜合控制汽車在行駛過程中，綜合控制系統(tǒng)將根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況和車輪滑轉(zhuǎn)的實(shí)際情況采取相應(yīng)的控制。當(dāng)一邊的驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)或兩邊的驅(qū)動(dòng)車輪有不同程度的滑轉(zhuǎn)時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)，通過液壓控制裝置調(diào)節(jié)差速器的鎖止程度，以提高汽車的驅(qū)動(dòng)力和行駛穩(wěn)定性。4）防滑差速器鎖止控制這種控制方式包括控制傳動(dòng)比和離合器。離合器控制式在驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生過多打滑時(shí)，減弱離合器的結(jié)合程度，使離合器主、從動(dòng)盤出現(xiàn)部分相對(duì)滑移，從而減小傳遞到輪軸的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。5）控制發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間的轉(zhuǎn)矩匹配11.3.2ASR的基本組成與工作過程

目前在汽車上廣泛使用的ASR多為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)綜合控制，該系統(tǒng)主要由傳感器、控制器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和副節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)裝置組成。如圖11.12所示。這是一種發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)與驅(qū)動(dòng)輪制動(dòng)力矩控制綜合應(yīng)用的ASR系統(tǒng)。該系統(tǒng)與ABS共用輪速傳感器、液壓驅(qū)動(dòng)元件等，擴(kuò)展了ECU功能，增設(shè)了ASR制動(dòng)執(zhí)行器、節(jié)氣門執(zhí)行器、ASR工作指示燈及ASR診斷系統(tǒng)等。圖11.12典型ASR系統(tǒng)示意圖（1）ASR傳感器ASR系統(tǒng)的傳感器主要是車輪轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器。車輪轉(zhuǎn)速傳感器與ABS系統(tǒng)共用，而節(jié)氣門開度傳感器則與發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)共用。ASR專用的信號(hào)輸入裝置是ASR選擇開關(guān)，將ASR選擇開關(guān)斷開，ASR系統(tǒng)就不起作用。（2）ASR控制器ASR控制器（ECU）以微處理器為核心，配以輸入輸出電路及電源等組成。ECU根據(jù)前后輪速傳感器傳遞的信號(hào)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器的電子控制單元中節(jié)氣門開度信號(hào)來判斷汽車的行駛條件，經(jīng)過分析判斷，對(duì)副節(jié)氣門執(zhí)行器、ASR制動(dòng)執(zhí)行器發(fā)出指令，執(zhí)行器完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)或點(diǎn)火時(shí)刻的控制，或?qū)χ苿?dòng)壓力進(jìn)行調(diào)整。ASR控制器組成如圖11.13所示。圖11.13ASR控制器組成圖11.13ASR控制器組成ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器執(zhí)行ASR控制器的指令對(duì)滑轉(zhuǎn)車輪施加制動(dòng)力和控制制動(dòng)力的大小，以便滑轉(zhuǎn)車輪的滑轉(zhuǎn)率在目標(biāo)范圍之內(nèi)。ASR制動(dòng)壓力源是蓄壓器，通過電磁閥來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)壓力的大小。（3）ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器在結(jié)構(gòu)上各自分開，通過液壓管路互相連接。圖11.14所示。在ASR不起作用電磁閥不通電時(shí)，閥在左位，調(diào)壓缸的右腔與儲(chǔ)液器相通而壓力低，調(diào)壓缸的活塞被回位彈簧推至右邊極限位置。這時(shí)，調(diào)壓缸活塞左端中央的通液孔將ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器與車輪制動(dòng)分泵構(gòu)通，因此在ASR不起作用時(shí)，對(duì)ABS無任何影響。1）單獨(dú)方式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器圖11.14ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器1－ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器2－ASR制動(dòng)調(diào)節(jié)器3－調(diào)壓缸4－三位三通電磁閥5－蓄壓器6－壓力開關(guān)7－驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)器8－調(diào)壓缸活塞9－活塞通液孔圖11.14ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器1－ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器2－ASR制動(dòng)調(diào)節(jié)器3－調(diào)壓缸4－三位三通電磁閥5－蓄壓器6－壓力開關(guān)7－驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)器8－調(diào)壓缸活塞9－活塞通液孔當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)而需要對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪實(shí)施制動(dòng)時(shí)，ASR控制器輸出控制信號(hào)，使電磁閥通電而移至右位。調(diào)壓缸右腔與儲(chǔ)液器隔斷而與蓄壓器接通，蓄壓器具有一定壓力的制動(dòng)液推動(dòng)調(diào)壓缸的活塞左移，ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器與車輪分泵的通道被封閉，調(diào)壓缸左腔的壓力隨活塞的左移而增大、驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)分泵的制動(dòng)壓力上升。

當(dāng)需要保持驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)壓力時(shí)，控制器使電磁閥半通電，閥處于中位，使調(diào)壓缸與儲(chǔ)液器和蓄壓器都隔斷，調(diào)壓缸活塞保持原位不動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)分泵的制動(dòng)壓力不變；當(dāng)需要減小驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)壓力時(shí)，控制器使電磁閥斷電，閥在其回位彈簧力的作用下回到左位，使調(diào)壓缸右腔與蓄壓器隔斷而與儲(chǔ)液器接通。調(diào)壓缸右腔壓力下降，活塞右移，使驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)分泵的制動(dòng)壓力下降。將車輪滑轉(zhuǎn)率控制在目標(biāo)范圍內(nèi)。采用三位三通電磁閥、循環(huán)流動(dòng)式ASR／ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的實(shí)例如圖11.15所示。在ASR不起作用時(shí)，電磁閥I不通電。汽車在制動(dòng)過程中如果車輪出現(xiàn)抱死，ABS起作用，通過控制電磁閥Ⅱ和電磁閥Ⅲ來調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。2）組合方式的ASR制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器圖11.15ASR/ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器1－輸液泵2－ASR/ABS制動(dòng)調(diào)節(jié)器3－電磁閥I4－蓄壓器5－壓力開關(guān)6－循環(huán)泵7－儲(chǔ)液器8－電磁閥II9－電磁閥III10、11－驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)器圖11.15ASR/ABS制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器1－輸液泵2－ASR/ABS制動(dòng)調(diào)節(jié)器3－電磁閥I4－蓄壓器5－壓力開關(guān)6－循環(huán)泵7－儲(chǔ)液器8－電磁閥II9－電磁閥III10、11－驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)器

當(dāng)驅(qū)動(dòng)車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時(shí)，ASRECU使電磁閥I通電，閥移至右位，電磁閥Ⅱ和電磁閥III不通電，閥仍在左位，蓄壓器的壓力油通入驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)泵，制動(dòng)壓力增大；當(dāng)需要保持驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)壓力時(shí)，ASRECU使電磁閥I半通電，閥移至中位，隔斷了蓄壓器及制動(dòng)總泵的通路，驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)分泵的制動(dòng)壓力保持不變；當(dāng)需要減小驅(qū)動(dòng)車輪的制動(dòng)壓力時(shí)，ASRECU使電磁閥II和電磁閥III通電，閥II和閥III移至右位，將驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)分泵與儲(chǔ)液器接通，制動(dòng)壓力下降。

輔助節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)裝置一般由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖11.16所示。在ASR不起作用時(shí)，輔助節(jié)氣門處于全開的位置。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，需要減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)根據(jù)ASRECU輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)定的轉(zhuǎn)角，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)輔助節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)，改變輔助節(jié)氣門的開度，從而達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、抑制驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)的目的。（4）輔助節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)裝置圖11.16安裝輔助節(jié)氣門的節(jié)氣門體總成1－輔助節(jié)氣門；2－步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；3－節(jié)氣門體；4－主節(jié)氣門位置傳感器；5－輔助節(jié)氣門位置傳感器圖11.16安裝輔助節(jié)氣門的節(jié)氣門體總成1－輔助節(jié)氣門；2－步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；3－節(jié)氣門體；4－主節(jié)氣門位置傳感器；5－輔助節(jié)氣門位置傳感器圖11.16安裝輔助節(jié)氣門的節(jié)氣門體總成1－輔助節(jié)氣門；2－步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；3－節(jié)氣門體；4－主節(jié)氣門位置傳感器；5－輔助節(jié)氣門位置傳感器ASR系統(tǒng)除具備以上基本功能外，還有另外兩種功能：一是ASR系統(tǒng)只有在車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)時(shí)才能工作，在其余的時(shí)間內(nèi)，ASR系統(tǒng)只是處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)，不干預(yù)常規(guī)駕駛；另一種功能是，如果ASR系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)自動(dòng)切斷所有相關(guān)信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)恢復(fù)到?jīng)]有裝備ASR系統(tǒng)的模式下工作，并在儀表板上通過ASR故障指示燈提醒駕駛員ASR系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。11.4

電子控制動(dòng)力分配與電子差速鎖（EBD/EDS）

電子控制制動(dòng)力分配（ElectronicControlBrake-ForceDistribution，EBD）系統(tǒng)用來輔助防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)ABS完成最佳制動(dòng)過程。它的作用有兩個(gè)，一個(gè)是保證汽車的四個(gè)輪胎在不同的路面上制動(dòng)力均衡；另一個(gè)是保證汽車在高速行駛中緊急制動(dòng)時(shí)，車后部不甩尾。11.4.1

電子控制動(dòng)力分配（EBD）即使ABS失效，EBD也能保證車輛不出現(xiàn)因甩尾而導(dǎo)致翻車等惡性事件的發(fā)生。EBD是在ABS的基礎(chǔ)上添加限壓閥、比例閥、感載比例閥或減速度傳感器比例閥等硬件裝置，并編制相應(yīng)的制動(dòng)力分配軟件程序，根據(jù)制動(dòng)減速度和車輪載荷的變化，來自動(dòng)改變前、后制動(dòng)器制動(dòng)力的比值，使之接近于理想制動(dòng)力分配曲線，從而縮短制動(dòng)距離和提高行駛穩(wěn)定性。帶有EBD的ABS，通常會(huì)用“ABS+”來表示，相當(dāng)于ABS的軟件升級(jí)版。

前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力具有固定比值的汽車在制動(dòng)過程中，為了防止后軸抱死，汽車制動(dòng)系實(shí)際的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配線（β線）應(yīng)當(dāng)控制在理想的前、后輪制動(dòng)器制動(dòng)力分配線（I線）的下方；為了減少制動(dòng)時(shí)前輪抱死并提高附著效率，兩線應(yīng)盡可能靠近。為了防止后輪抱死，前軸利用附著系數(shù)曲線應(yīng)當(dāng)控制在45o對(duì)角線上方，同時(shí)還應(yīng)盡可能靠近利用附著系數(shù)曲線。（1）對(duì)制動(dòng)力分配的要求

為了保證制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性和有足夠的制動(dòng)效率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）制定了ECER13制動(dòng)法規(guī)，對(duì)雙軸汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力提出了明確的要求。法規(guī)規(guī)定：對(duì)于附著系數(shù)之間的各種車輛，要求制動(dòng)強(qiáng)度

為了保證制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性和有足夠的制動(dòng)效率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）制定了ECER13制動(dòng)法規(guī)，對(duì)雙軸汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力提出了明確的要求。法規(guī)規(guī)定：對(duì)于附著系數(shù)之間的各種車輛，要求制動(dòng)強(qiáng)度

為了保證制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性和有足夠的制動(dòng)效率，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）制定了ECER13制動(dòng)法規(guī)，對(duì)雙軸汽車前、后輪制動(dòng)器的制動(dòng)力提出了明確的要求。法規(guī)規(guī)定：對(duì)于附著系數(shù)之間的各種車輛，要求制動(dòng)強(qiáng)度車輛在各種載荷狀態(tài)下，前軸利用附著系數(shù)曲線應(yīng)在后軸利用附著系數(shù)曲線之上。

對(duì)于最大總質(zhì)量大于3.5t的貨車，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度z在0.15~0.3之間時(shí)，每根軸的利用附著系數(shù)曲線位于的兩條平行于理想附著系數(shù)直線的平行線之間；當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，若后軸的利用附著系數(shù)滿足關(guān)系式，則認(rèn)為也滿足了法規(guī)要求，如圖11.17。對(duì)于轎車，當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度z在0.3~0.4之間時(shí)，在后軸利用附著系數(shù)曲線不超過直線的條件下，允許后軸利用附著系數(shù)曲線在前軸的上方，如圖11.18。

圖11.18ECE法規(guī)對(duì)轎車的制動(dòng)力分配的要求圖11.17ECE法規(guī)對(duì)貨車的制動(dòng)力分配的要求

在汽車制動(dòng)時(shí)，EBD將根據(jù)前后輪載荷的變化及車輪抱死情況，通過制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)前后車輪的制動(dòng)力。實(shí)際制動(dòng)力分配曲線是兼顧制動(dòng)穩(wěn)定性和最短制動(dòng)距離并優(yōu)先考慮穩(wěn)定性的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但是，制動(dòng)力分配曲線實(shí)際轉(zhuǎn)折點(diǎn)的選取是復(fù)雜的，I曲線是簡(jiǎn)單的直線制動(dòng)情況，實(shí)際的制動(dòng)工況會(huì)使I曲線發(fā)生改變。所以，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的選取一般低于I曲線，以保證有一定的穩(wěn)定性余地。圖11.19所示。圖11.19各種裝置調(diào)節(jié)的制動(dòng)力分配曲線圖11.19各種裝置調(diào)節(jié)的制動(dòng)力分配曲線圖11.19a)

為設(shè)置限壓閥的制動(dòng)力分配曲線，在其轉(zhuǎn)折點(diǎn)后，后輪液壓不變是一水平線。雖然分配線對(duì)空載基本合適，但仍有一小段是非穩(wěn)定區(qū)，且滿載時(shí)效率偏低。圖11.19b)所示為設(shè)置限壓閥的制動(dòng)力分配曲線，在其轉(zhuǎn)折點(diǎn)后是一條斜線，且與空載I曲線的交點(diǎn)超過了0.82,既消除了不穩(wěn)定區(qū)又提高了制動(dòng)效率；但是，滿載時(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)下移會(huì)增加和I曲線的距離，降低制動(dòng)效率。圖11.19c)所示為設(shè)置感載比例閥的制動(dòng)力分配曲線，滿載時(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上移與滿載I曲線靠近，提高了制動(dòng)效率。圖11.19d)所示為設(shè)置感載射線閥的制動(dòng)力分配曲線。圖11.19e)所示為根據(jù)ECE法規(guī)要求計(jì)算得到的轎車制動(dòng)力分配要求的范圍?？梢?，采用減速度傳感比例閥能夠滿足ECE法規(guī)要求。

電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）由轉(zhuǎn)速傳感器、電子控制器和液壓執(zhí)行器三部分組成。電磁感應(yīng)式傳感器安裝在4個(gè)車輪上，檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速。液壓執(zhí)行器主要由控制前后輪壓力的常開閥、常閉閥和低壓蓄能器組成，如圖11.20所示。低壓蓄能器的作用是暫存降壓時(shí)所排出的制動(dòng)液。（2）EBD系統(tǒng)基本組成及工作原理輪速信號(hào)送至電子控制器，電子控制器根據(jù)這些信號(hào)計(jì)算汽車參考車速、車輪的轉(zhuǎn)速及前后輪的滑移率之差，并按一定的控制規(guī)律向液壓執(zhí)行器中的電磁閥發(fā)出信號(hào)，對(duì)車輪實(shí)行保壓、減壓和加壓的循環(huán)控制，使前后輪趨于同步抱死。在制動(dòng)結(jié)束后，制動(dòng)踏板松開，制動(dòng)主缸內(nèi)的制動(dòng)壓力為0，此時(shí)再次打開常閉閥，低壓蓄能器中的制動(dòng)液經(jīng)常閉閥、常開閥返回制動(dòng)主缸，低壓蓄能器排空，為下次電子制動(dòng)力分配調(diào)節(jié)做好準(zhǔn)備。EBD的前、后輪制動(dòng)力分配關(guān)系如圖11.21所示，當(dāng)汽車載荷發(fā)生變化時(shí)，理想的前后輪制動(dòng)力分配關(guān)系會(huì)隨之發(fā)生改變。如果制動(dòng)系統(tǒng)安裝了機(jī)械式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥，雖然可以避免出現(xiàn)后輪先抱死，但制動(dòng)力調(diào)節(jié)曲線與理想的制動(dòng)力分配曲線相差較大，導(dǎo)致制動(dòng)效率不高。如果制動(dòng)系統(tǒng)安裝了電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)，其制動(dòng)力調(diào)節(jié)曲線在各種載荷下均能與理想的制動(dòng)力分配曲線靠近，獲得較高的制動(dòng)效率。圖11.20電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)原理圖圖11.21前、后輪制動(dòng)力分配關(guān)系圖11.20電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)原理圖圖11.21前、后輪制動(dòng)力分配關(guān)系圖11.20電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)原理圖圖11.21前、后輪制動(dòng)力分配關(guān)系圖11.20電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)原理圖除此之外，當(dāng)汽車在彎道行駛時(shí)，EBDECU還可根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)，對(duì)左、右車輪制動(dòng)力的分配進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖11.22所示，圖中箭頭長(zhǎng)短表示制動(dòng)力的大小，為了保證汽車在彎道行駛時(shí)制動(dòng)的穩(wěn)定性，EBDECU分配給外側(cè)車輪的制動(dòng)力明顯大于內(nèi)側(cè)車輪的制動(dòng)力，從而保證汽車沿彎道行駛的穩(wěn)定性。11.22左、右輪制動(dòng)力大小示意圖制動(dòng)力11.4.2電子差速鎖（EDS）

電子差速鎖（ElectronicDifferentialSystem）簡(jiǎn)稱EDS，它是ABS的一種擴(kuò)展功能，用于鑒別汽車的車輪是不是失去著地摩擦力，從而對(duì)汽車的加速打滑進(jìn)行控制。電子差速鎖自動(dòng)控制系統(tǒng)通過差速鎖止機(jī)構(gòu)直接對(duì)差速器鎖止和分離，可傳遞100%扭矩，適用于重型載重和越野汽車，且在各種速度范圍內(nèi)均有效，其克服了防滑控制系統(tǒng)（ASR）不能傳遞大扭矩缺點(diǎn)。（1）電子差速鎖（EDS）的作用汽車加速過程中，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就自動(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。同普通車輛相比，帶有EDS的車輛可以更好地利用地面附著力，來提高車輛的運(yùn)行性。（2）電子差速鎖（EDS）的工作原理

當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)軸的兩個(gè)車輪分別在不同附著系數(shù)的路面起步時(shí)，例如一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在干燥的柏油路面上，另一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在冰面上，EDS電子差速鎖則通過ABS系統(tǒng)的傳感器會(huì)自動(dòng)探測(cè)到左右車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，當(dāng)由于車輪打滑而產(chǎn)生兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，EDS系統(tǒng)就會(huì)通過ABS系統(tǒng)對(duì)打滑一側(cè)的車輪進(jìn)行制動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)力有效地作用到非打滑側(cè)的車輪，保證汽車平穩(wěn)起步。

當(dāng)車輛在單邊滑溜路面或坡道上起步加速時(shí)，地面附著系數(shù)較低一側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪也易打滑。此時(shí)，EDS自動(dòng)對(duì)該驅(qū)動(dòng)輪施加調(diào)節(jié)制動(dòng)來降低其驅(qū)動(dòng)力。由于差速器的差扭作用，另一側(cè)車輪的驅(qū)動(dòng)力迅速提高，防止驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)，結(jié)果是兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪均獲得了與路面條件相適應(yīng)的牽引力，明顯改善了車輛在惡劣行駛工況下起步和加速性能。一旦車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，電子差速鎖即停止作用。11.5汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）11.5.1

汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）概述電子制動(dòng)系統(tǒng)（Electric

Braking

System）簡(jiǎn)稱EBS，是在ABS的基礎(chǔ)上，用電子控制取代了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)來控制制動(dòng)系統(tǒng)，以達(dá)到良好的制動(dòng)效果，增加了汽車的制動(dòng)安全性。EBS系統(tǒng)比ABS系統(tǒng)增加了各種傳感器，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)踏板位置信號(hào)傳給電控制單元（ECU），同時(shí)傳感器把載荷、地面附著力和制動(dòng)氣信號(hào)傳給電控單元。由電控單元自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，形成閉環(huán)控制。該系統(tǒng)用電子控制取代機(jī)械制動(dòng)，減少制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的滯后，縮短制動(dòng)距離，在低等強(qiáng)度時(shí)使摩擦片磨損最少；中等強(qiáng)度時(shí)，利用ABS達(dá)到最佳的道路附著系數(shù)利用率；高強(qiáng)度時(shí)施加最大制動(dòng)壓力，從而獲得最佳的控制制動(dòng)力。（1）提高舒適性、操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)安全性。（2）提高經(jīng)濟(jì)性和維修方便性。（3）補(bǔ)償常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)的缺陷。（4）制動(dòng)管理功能。（5）主車與掛車的制動(dòng)協(xié)調(diào)性。（6）基于EBS系統(tǒng)可以拓展針對(duì)主掛車的中央制動(dòng)控制功能，還可拓展電子穩(wěn)定性控制，自適應(yīng)巡航控制和進(jìn)一步的駕駛員輔助系統(tǒng)。

電子控制制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：11.5.2EBS的組成及工作原理

WABCO公司開發(fā)的EBS系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，其配置和結(jié)構(gòu)為汽車生產(chǎn)廠提供了非常大的靈活性，基本的EBS系統(tǒng)包括制動(dòng)信號(hào)傳感器、中央控制器(ECU)、比例繼動(dòng)閥、后橋調(diào)節(jié)器、ABS電磁閥、掛車控制閥、車輪速度傳感器和制動(dòng)襯片磨損傳感器等。系統(tǒng)中各主要部件的功能如下：（1）EBS的組成5)中央控制器(ECU)：用于制動(dòng)管理，控制前后橋和掛車的制動(dòng)壓力，評(píng)價(jià)傳感器信號(hào)并與車上其他系統(tǒng)的ECU進(jìn)行通信交流。1)制動(dòng)信號(hào)傳輸器：用于根據(jù)駕駛員踩踏板的力而計(jì)算出的制動(dòng)要求值轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳遞出去。2)比例繼動(dòng)閥：用于控制前橋的控制壓力。3)后橋調(diào)節(jié)器：用于控制后橋的控制壓力。4)掛車控制閥：由電—?dú)饪刂?，用于控制掛車的作用壓力。EBS實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)系統(tǒng)的電子控制。當(dāng)踩踏板時(shí)，制動(dòng)信號(hào)傳感器將獲得的踏板行程信號(hào)傳輸給電控單元，來識(shí)別車輛制動(dòng)要求，同時(shí)從速度傳感器和磨損傳感器獲得輪速信號(hào)和摩擦片磨損狀態(tài)信號(hào)，電控單元通過處理接收到的信號(hào)，然后根據(jù)相應(yīng)的控制策略進(jìn)行計(jì)算并輸出一定的指標(biāo)壓力值，通過控制比例繼動(dòng)閥，ABS電磁閥，備壓閥和后橋調(diào)節(jié)器，從而控制前后橋執(zhí)行制動(dòng)。（2）EBS的工作原理用于前橋的指標(biāo)壓力值與實(shí)際值相比，其差值通過比例繼動(dòng)閥來平衡。對(duì)于ABS、ASR功能，當(dāng)車輛趨于抱死時(shí)，中央控制器通過調(diào)節(jié)制動(dòng)氣室壓力開始循環(huán)控制，使滑移率保持最佳值。同時(shí)中央控制器可以與后橋調(diào)節(jié)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并且可通過CAN總線與其它電子系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)控制、緩速器等）進(jìn)行通訊（見圖11.23）。圖11.23EBS系統(tǒng)原理圖11.6

安全氣囊和安全帶11.6.1安全氣囊的分類

根據(jù)碰撞類型的不同，安全氣囊可分為正面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)、側(cè)面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)和頂部碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)。正面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)在歐美轎車的駕駛員和副駕駛員處有較高的裝車串。實(shí)際表明，安全氣囊與三點(diǎn)式安全帶配合使用，對(duì)正而碰撞事故中的乘員具有更好的保護(hù)效果。側(cè)面碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)和頂部碰撞防護(hù)安全氣囊系統(tǒng)也將逐漸普及。（1）按碰撞類型分按照安全氣囊的觸發(fā)機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械式、電子式和智能型三種。（2）按照安全氣囊安裝數(shù)目分按照安全氣囊安裝數(shù)目可分為單氣囊系統(tǒng)(只裝在駕駛員側(cè))和雙氣囊系統(tǒng)(駕駛員側(cè)和副駕駛員側(cè)各有一個(gè)安全氣囊)兩種。（3）按照安全氣囊的觸發(fā)機(jī)構(gòu)分11.6.2

安全氣囊的系統(tǒng)構(gòu)成安全氣囊系統(tǒng)主要由碰撞傳感器、安全氣囊ECU和充氣元件與氣囊三部分組成。

傳感器按其功能可分為碰撞傳感器和保險(xiǎn)傳感器兩種。碰撞傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)碰撞的激烈程度；保險(xiǎn)傳感器，也稱觸發(fā)傳感器，防止因碰撞傳感器短路而造成誤膨開。傳感器按其結(jié)構(gòu)可分為全機(jī)械式、電子式和智能型三種。（1）碰撞傳感器

機(jī)械式前氣囊傳感器的結(jié)構(gòu)可以是如圖11.24所示的粘性阻尼式傳感器，也可以是圖11.25所示的慣性機(jī)械開關(guān)式傳感器。粘性阻尼式傳感器在結(jié)構(gòu)上以永久磁鐵、滾筒、鋼球和觸點(diǎn)等組成。當(dāng)汽車受到一定強(qiáng)度的碰撞，鋼球在慣性的作用下可以克服永久磁鐵的吸力和球體與滾筒之間空氣的粘性阻力，迅速向滾筒外端移動(dòng)。最終使傳感器內(nèi)的電路觸點(diǎn)閉合，發(fā)出碰撞信號(hào)。1）機(jī)械式碰撞傳感器圖11.24粘性阻尼式碰撞傳感器1-傳感器；2—O型密封圈；3—鋼球；4—永久磁鐵；5—固定板；6—電氣觸點(diǎn)；7-永久磁鐵；8-觸點(diǎn)；9-滾筒；10-鋼球

慣性機(jī)械開關(guān)式傳感器由傳感器殼體、偏心轉(zhuǎn)子、偏心塊、固定觸點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)觸點(diǎn)等構(gòu)成。如圖11.25所示。在傳感器外還設(shè)置了—個(gè)電阻R，用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢測(cè)，檢測(cè)SRS的ECU與的傳感器之間的聯(lián)系是否正常。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，由于偏心塊的慣性作用，偏心轉(zhuǎn)盤將克服回位彈簧力的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。足夠大的碰撞強(qiáng)度產(chǎn)生的這種旋轉(zhuǎn)會(huì)使旋轉(zhuǎn)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)閉合，傳感器便向ECU送去開關(guān)信號(hào)。圖11.25慣性機(jī)械開關(guān)式傳感器1-固定觸點(diǎn)；2-旋轉(zhuǎn)觸點(diǎn)；3-偏心塊；4-游絲；5-偏心轉(zhuǎn)盤；6-殼體；7-傳感器觸點(diǎn)；8-活動(dòng)觸點(diǎn)

電子式碰撞傳感器主要由加速度傳感器芯片代替普通的機(jī)械式傳感器，發(fā)出碰撞信號(hào)。圖11.26a）顯示了加速度傳感器芯片的結(jié)構(gòu)。在N型硅電路板上擴(kuò)散了P型硅層，形成測(cè)量電阻的半導(dǎo)體壓電電阻。在懸臂上施加減速度，懸臂因其質(zhì)量而撓曲時(shí)，測(cè)量電阻發(fā)生變化，電阻橋式電路的輸出也發(fā)生變化。2）電子式碰撞傳感器在硅電路板上，壓電電阻、預(yù)放大器、旁路過濾器、主放大器的信號(hào)處理電路由雙極IC集成為一體，傳感器輸出可以不受噪聲等的影響。這種集成化的G傳感器芯片，如圖11.26b）所示，收存在密封的桶殼中，內(nèi)部充滿硅油。圖11.26c）是傳感器信號(hào)處理電路。來自主放大器的輸出電壓與施加在懸臂上的加速度成正比，對(duì)懸臂的折斷和放大電路有無異常具有自我檢測(cè)功能。點(diǎn)火開關(guān)接通后，從ECU的故障診斷電路發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，向電阻橋式電路施加矩形波電壓，作為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前檢測(cè)。如果所有都正常，從主放大器輸出微分波形。另外，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)，例如，在懸臂折斷的情況下，因橋式電路失真，主放大器的輸出固定為“Hi”或“Lo”，所以可以實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)異常。圖11.26電子式傳感器a）加速度傳感器芯片；b）G傳感器組裝件；c)傳感器信號(hào)處理電路1-集成電路；2-懸架；3-測(cè)量電阻；4-桶殼；5-G傳感器（加速度傳感器芯片）；6-接線頭圖11.26電子式傳感器a）加速度傳感器芯片；b）G傳感器組裝件；c)傳感器信號(hào)處理電路1-集成電路；2-懸架；3-測(cè)量電阻；4-桶殼；5-G傳感器（加速度傳感器芯片）；6-接線頭

智能安全氣囊系統(tǒng)未來的發(fā)展，將使其能夠根據(jù)事故的類型和乘員位置分多級(jí)充氣，或者按順序控制充氣。使用超聲波或紅外線汽車乘員傳感器（AOS）可以增強(qiáng)這一系統(tǒng)的功能，這一裝置可以檢測(cè)到座位上是否有人，是否是兒童，還能夠檢測(cè)到乘員是否在特殊位置，比如說腳放在了儀表板上。3）智能型碰撞傳感系統(tǒng)

安全氣囊的電子控制裝置（ECU）是安全氣囊系統(tǒng)的控制中心，它接受來自前傳感器的輸人信號(hào)，對(duì)引爆條件加以判斷，控制充氣裝置點(diǎn)火電路的通斷，同時(shí)還兼有對(duì)系統(tǒng)裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)故障進(jìn)行診斷的功能?？刂蒲b置一般由中央安全氣囊傳感器、點(diǎn)火控制驅(qū)動(dòng)電路、安全傳感器、備用電源、診斷電路、記憶電路和安全電路等組成（圖11.27）。（2）安全氣囊ECU圖11.27雙安全氣囊系統(tǒng)ECU結(jié)構(gòu)框圖圖11.27雙安全氣囊系統(tǒng)ECU結(jié)構(gòu)框圖1）專用中央處理器CPU

專用中央處理器CPU由模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換（D/A）器、串行輸入輸出接口（I/O）、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器和定時(shí)器等組成，其主要功用是檢測(cè)汽車縱向和橫向減速度是否達(dá)到設(shè)定閥值。

信號(hào)處理電路主要由放大器和濾波器組成，用于對(duì)傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行整形、放大和濾波，以便安全氣囊ECU能夠接收、識(shí)別和處理。2）信號(hào)處理電路

安全氣囊系統(tǒng)有兩個(gè)電源：一個(gè)是汽車電源；另一個(gè)是備用電源。備用電源又稱為后備電源或緊急備用電源。備用電源電路由電源控制電路和2個(gè)電容器組成。在單安全氣囊系統(tǒng)的控制組件中，設(shè)有一個(gè)邏輯備用電源和一個(gè)點(diǎn)火備用電源。在雙安全氣囊系統(tǒng)的控制模塊中，設(shè)有一個(gè)邏輯備用電源和兩個(gè)點(diǎn)火備用電源，即兩條點(diǎn)火電路各設(shè)一個(gè)備用電源。3）備用電源電路

備用電源用于當(dāng)汽車電源與安全氣囊邏輯之間的電路切斷后，在一定時(shí)間內(nèi)維持安全氣囊系統(tǒng)供電，保持安全氣囊系統(tǒng)的正常功能。當(dāng)汽車遭受碰撞而導(dǎo)致蓄電池和交流發(fā)電機(jī)與安全氣囊ECU之間的電路切斷時(shí)，邏輯備用電源能在6s內(nèi)向ECU供給電能，保持ECU能測(cè)出碰撞、發(fā)出點(diǎn)火指令等正常功能。點(diǎn)火備用電源能在6s內(nèi)向點(diǎn)火器供給足夠的點(diǎn)火能量引爆點(diǎn)火劑，使充氣劑受熱分解給氣囊充氣。

在汽車電器系統(tǒng)中，許多電器部件有電感線圈，電器開關(guān)多，電器負(fù)載變化頻繁。當(dāng)線圈電流接通或切斷、開關(guān)接通或斷開、負(fù)載電流突然變化時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖電壓即過電壓。為了防止安全氣囊系統(tǒng)元件遭受損害，安全氣囊ECU中必須設(shè)置保護(hù)電路。同時(shí)，為了保證汽車電源電壓變化時(shí)，安全氣囊系統(tǒng)能夠正常工作，還必須設(shè)置穩(wěn)壓電路。

4）保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路氣囊組件主要由氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器、氣囊、飾蓋和底板組成。駕駛員側(cè)氣囊組件位于方向盤中心處，乘客側(cè)氣囊組件位于儀表板右側(cè)手套盒的上方。如圖11.28所示。（3）氣囊組件圖11.28充氣裝置和氣囊結(jié)構(gòu)1-轉(zhuǎn)向盤2-氣囊3-氣體發(fā)生物4-點(diǎn)火藥粉5-引爆管6-濾網(wǎng)7-轉(zhuǎn)向盤襯蓋8-巡航控制開關(guān)9-螺旋電纜充氣元件與氣囊不可分開。駕駛員安全氣囊組件安裝在方向盤上，與方向盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電爆管與ECU之間的導(dǎo)線連接是靠螺旋導(dǎo)線（游絲）來連接的。導(dǎo)線長(zhǎng)約5m左右，螺旋狀纏繞在殼體內(nèi)，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子由中間位置向正反兩個(gè)方向各轉(zhuǎn)2.5圈時(shí)，也不會(huì)影響導(dǎo)線連接。1）氣體發(fā)生器

氣體發(fā)生器又稱充氣器，用于在點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑時(shí)，產(chǎn)生氣體向氣囊充氣．使氣囊膨開。氣體發(fā)生器用專用螺栓和專用螺母固定在氣囊支架上，裝配時(shí)只能用專用工具進(jìn)行裝配。氣體發(fā)生器由上蓋、下蓋、充氣劑和金屬濾網(wǎng)組成，如圖11.29所示。圖11.29氣體發(fā)生器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—引爆炸藥圖11.29氣體發(fā)生器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

上蓋有若干個(gè)充氣孔，充氣孔有長(zhǎng)方孔和圓孔兩種。下蓋上有安裝孔，以便將氣體發(fā)生器安裝到氣囊支架上。上蓋與下蓋用冷壓工藝壓裝成一體，殼體內(nèi)裝充氣劑、濾網(wǎng)和點(diǎn)火器。金屬濾網(wǎng)安裝在氣體發(fā)生器的內(nèi)表面，用以過濾充氣劑和點(diǎn)火劑燃燒后的渣粒。在點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑的瞬間，點(diǎn)火劑會(huì)產(chǎn)生大量熱量，氮化鈉受熱立即分解釋放氮?dú)猓某錃饪壮淙霘饽摇?）點(diǎn)火器

點(diǎn)火器外包鋁箔，安裝在氣體發(fā)生器內(nèi)部中央位置，其結(jié)構(gòu)如圖11.30所示。圖11.30點(diǎn)火器分解圖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

點(diǎn)火劑包括引爆炸藥和引藥，引出導(dǎo)線與氣囊連接器插頭連接，連接器中沒有短路片(銅質(zhì)彈簧片)。當(dāng)連接器插頭拔下或插頭與連接器未完全結(jié)合時(shí)，短路片將兩根引線短接，防止靜電或?qū)щ妼㈦姛峤z電路接通而造成氣囊誤膨開。當(dāng)安全氣囊ECU發(fā)出點(diǎn)火指令時(shí)，電熱絲電路接通，電熱絲迅速紅熱引爆引藥，引爆炸藥瞬間爆炸產(chǎn)生熱量，藥筒內(nèi)溫度和壓力急劇升高并沖破藥簡(jiǎn)，使充氣劑受熱分解釋放氮?dú)獬淙霘饽摇?/p>

安全氣囊是用聚酰胺織物制成，內(nèi)層涂有聚氯丁二烯，用以密閉氣體。氣囊在靜止時(shí)像降落傘一樣折疊成包，安放在氣體發(fā)生器上部與氣囊飾蓋之間。氣囊開口一側(cè)固定在氣囊的安裝支架上，先用金屬墊圈與氣囊支架的座圈夾緊，然后用鉚釘鉚接。此外，固定氣體發(fā)生器的專用螺栓也穿過金屬墊圈和支架座圈將氣體發(fā)生器固定在一起，以便承受氣體的沖擊。3）氣囊

氣囊一般在汽車遭受碰撞后10ms內(nèi)開始充氣，從開始充氣到完全膨脹開的整個(gè)時(shí)間約為30ms，沿轉(zhuǎn)向柱偏擋風(fēng)玻璃方向膨開。氣囊背面或頂部有2～4個(gè)排氣孔，當(dāng)駕駛員在慣性力的作用下壓到氣囊上時(shí)，氣囊便從排氣孔排氣，持續(xù)時(shí)間不到1s，從而吸收駕駛員與氣囊碰撞的動(dòng)能。進(jìn)來研制出一種新的可呼吸氣囊，它并沒有排氣孔。有的氣囊內(nèi)設(shè)拉繩，用以控制其脹開的形狀。11.6.3

安全帶

目前采用單氣囊系統(tǒng)或雙氣囊系統(tǒng)的轎車越來越多。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，氣褒系統(tǒng)對(duì)防止駕駛員和乘員遭受傷害十分有效。汽車安全氣囊系統(tǒng)屬于一次性使用裝備，而且造價(jià)較高。為了保護(hù)駕駛員和乘員安全、降低耗費(fèi)，部分中高檔轎車裝備了帶座楊安全帶收緊器的安全系統(tǒng)。帶有收緊器的三點(diǎn)式座椅安全帶是當(dāng)今汽車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。（1）裝備安全帶收緊器安全氣囊系統(tǒng)的基本組成

當(dāng)前市場(chǎng)上大部分中高檔轎車都裝備了帶安全帶收緊器的雙安全氣囊系統(tǒng)，該系統(tǒng)在雙安全氣囊系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了前排左、右兩個(gè)座椅安全帶收緊器，系統(tǒng)零部件在車上的布置如圖11.31所示。圖11.31裝備安全帶收緊器安全氣囊的零部件位置1—安全氣囊提示燈；2—右前碰撞傳感器；3—成員席安全氣囊組件；4—安全氣囊ECU；5—右座椅安全帶收緊器；6—左座椅安全帶收緊器；7—駕駛席安全氣囊組件；8—螺旋型線束；9—左前碰撞傳感器圖11.31裝備安全帶收緊器安全氣囊的零部件位置1—安全氣囊提示燈；2—右前碰撞傳感器；3—成員席安全氣囊組件；4—安全氣囊ECU；5—右座椅安全帶收緊器；6—左座椅安全帶收緊器；7—駕駛席安全氣囊組件；8—螺旋型線束；9—左前碰撞傳感器

座椅安全帶收緊器安裝在前排座椅左、右兩側(cè)或前左、右車門立柱旁邊。安全帶收緊器由氣體發(fā)生器、帶輪、離合器、導(dǎo)管、自動(dòng)安全帶卷筒、活塞、纜繩等組成。氣體發(fā)生器由充氣器和點(diǎn)火器組成，結(jié)構(gòu)原理與氣囊組件的氣體發(fā)生器基本相同。安全帶纏繞在卷筒上?；钊惭b在導(dǎo)管內(nèi)，纜繩一端纏繞在帶輪上，另一端固定在活塞上。裝備座椅安全帶收緊器的安全氣囊系統(tǒng)工作原理如圖11.32所示。前左、右碰撞傳感器9、10與安裝在安全氣囊ECU中的中心傳感器相互并聯(lián)，駕駛席氣囊點(diǎn)火器7與乘員席氣囊點(diǎn)火器8并聯(lián)，左、右安全帶收緊器點(diǎn)火器5、6并聯(lián)。（2）裝備安全帶收緊囂安全氣囊系統(tǒng)的工作原理1）收緊器工作原理圖11.32裝備安全帶收緊器安全氣囊系統(tǒng)工作原理

在安全氣囊中，設(shè)有兩只相互并聯(lián)的保險(xiǎn)傳感器，其中一只與收緊器5、6和安全氣囊ECU中的驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成回路，收緊器的點(diǎn)火器受控于安全氣囊ECU。另一只保險(xiǎn)傳感器與氣囊點(diǎn)火器7、8和碰撞傳感器9、10構(gòu)成回路，氣囊點(diǎn)火器7、8也受控于安全氣囊ECU。座椅安全帶收緊器的工作原理與安全氣囊ECU氣體發(fā)生器的工作原理相似。

在汽車行駛過程中，保險(xiǎn)傳感器、中心傳感器和前碰撞傳感器隨時(shí)檢測(cè)車速變化信號(hào)，并將信號(hào)送到安全氣囊ECU。在安全氣囊ECU中，預(yù)先編制的程序經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷后，再向收緊器點(diǎn)火器或安全氣囊點(diǎn)火器發(fā)生點(diǎn)火指令，使安全帶收緊器動(dòng)作或收緊器與安全氣囊同時(shí)作用。2）控制系統(tǒng)工作原理

當(dāng)汽車行駛速度低于30km/h時(shí)，碰撞產(chǎn)生的減速度和慣性力較小，保險(xiǎn)傳感器和中心傳感器將此信號(hào)送到安全氣囊ECU，ECU判斷結(jié)果為不引爆安全氣囊，僅引爆座椅安全帶收緊器的點(diǎn)火器；與此同時(shí)，向左、右安全帶收緊器點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令使安全帶收緊，防止駕駛員和乘員遭受傷害。

當(dāng)汽車行駛速度高于30km/h時(shí)，碰撞產(chǎn)生的減速度和慣性力較大，保險(xiǎn)傳感器、中心傳感器和碰撞傳感器將此信號(hào)送到安全氣囊ECU，ECU判斷結(jié)果為需要安全氣囊和收緊器共同作用來保護(hù)駕駛員和乘員。與此同時(shí)，向收緊器點(diǎn)火器和氣囊點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令，引爆所有點(diǎn)火器，在座椅安全帶收緊的同時(shí)，駕駛席氣囊與乘員席氣囊同時(shí)膨開，吸收碰撞產(chǎn)生動(dòng)能。達(dá)到保護(hù)駕駛員和乘員的目的。11.7汽車?yán)走_(dá)防碰撞系統(tǒng)

汽車的自動(dòng)防撞主要是指在行駛過程中防止汽車發(fā)生追尾事故和在倒車過程中防止碰撞后面障礙物現(xiàn)象的發(fā)生。11.7.1汽車?yán)走_(dá)防追尾碰撞系統(tǒng)

常見的自動(dòng)防碰撞裝置具有以下幾種功能，即：環(huán)境監(jiān)測(cè)，防碰撞判定和車輛控制，例如馬自達(dá)公司研制并推出的自動(dòng)控制防追尾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理是：當(dāng)車輛行駛接近前車車尾時(shí)，防碰撞系統(tǒng)立即發(fā)出警告；在發(fā)出警告后，若駕駛員沒有采取制動(dòng)、減速等措施，則防碰撞系統(tǒng)便起動(dòng)緊急制動(dòng)裝置使車輛減速，以免發(fā)生追尾事故。

汽車?yán)走_(dá)防追尾碰撞系統(tǒng)的基本原理是通過雷達(dá)測(cè)量車距和前車方位，然后與道路狀況一起輸入電子控制單元ECU，ECU將車輛與前車距離、方位以及道路狀況與存儲(chǔ)在ECU內(nèi)部的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)ECU判定超出相應(yīng)的預(yù)定值時(shí)，汽車?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)立即啟動(dòng)，進(jìn)行報(bào)警以至自動(dòng)采取減速措施，使車輛處于安全狀態(tài)。圖11.33所示是一汽車?yán)走_(dá)防追尾碰撞系統(tǒng)的基本工作原理框圖。圖11.33汽車?yán)走_(dá)防追尾碰撞系統(tǒng)圖11.33汽車?yán)走_(dá)防追尾碰撞系統(tǒng)

在汽車?yán)走_(dá)防碰撞裝置中，測(cè)定汽車行駛中安全距離的方法有超聲波測(cè)定、激光測(cè)定和雷達(dá)測(cè)定等。

汽車激光掃描雷達(dá)防撞系統(tǒng)主要由激光掃描雷達(dá)、各種車輛狀況傳感器、電子控制單元ECU以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、報(bào)警裝置等組成，如圖11.34所示。（1）汽車激光掃描雷達(dá)防撞系統(tǒng)圖11.34激光掃描雷達(dá)防碰撞控制系統(tǒng)工作流程

激光掃描雷達(dá)安裝在汽車前端的中央位置，它的掃描角和視域如圖11.35所示。激光束的視域窄并呈肩形，即在水平面上較簿，在垂直面上呈肩形；激光束可在較寬的范圍內(nèi)快速掃描，并通過激光束的能量密度消除因車輛顛簸引起的誤差。通常激光掃描雷達(dá)監(jiān)測(cè)范圍在5~120m，以保證在潮濕路面上后車減速制動(dòng)后，不致碰撞前面暫停車輛。圖11.35激光掃描雷達(dá)的掃描角和視域圖11.35激光掃描雷達(dá)的掃描角和視域

激光掃描雷達(dá)防碰撞系統(tǒng)電子控制單元ECU對(duì)防碰撞的判斷過程是：ECU從激光掃描雷達(dá)所獲車距與方位的數(shù)據(jù)組中抽取有用的數(shù)據(jù)，然后依據(jù)后車的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行車輛路徑的估算。行車路徑估算的半徑是根據(jù)車速和轉(zhuǎn)角第一次估算的半徑R1與根據(jù)車速和橫向擺動(dòng)速率第二次估算的半徑R2來確定的，具體計(jì)算方法如下：式中：A——穩(wěn)定系數(shù)；v0——車速；l——車距；n——轉(zhuǎn)向機(jī)傳動(dòng)比；θ——轉(zhuǎn)向角；r——橫向擺動(dòng)速率。

ECU選用估算值R1和R2中的較小值，在進(jìn)行追尾碰撞危險(xiǎn)程度的判定時(shí)，還要依據(jù)路面干濕情況，計(jì)算出后車車速及相對(duì)車速的臨界車距l(xiāng)0，計(jì)算方法如下：

式中：v——相對(duì)車速；a1——自動(dòng)控制系統(tǒng)減速度；a2——前面車輛的減速度；t1——減速時(shí)間；t2——延遲時(shí)間；d——車間允許的距離(后車停車時(shí)對(duì)前車最小車距)。ECU在計(jì)算出臨界車距l(xiāng)0后，就可以與實(shí)測(cè)車距進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)測(cè)車距接近臨界車距時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警觸發(fā)信號(hào)；當(dāng)計(jì)算出的臨界車距等于或大于實(shí)測(cè)車距時(shí)，雷達(dá)防撞系統(tǒng)便立即起動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)，在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)采取減速措施，以使車輛不至于發(fā)生追尾事故。

圖11.36所示為汽車電磁波雷達(dá)防撞系統(tǒng)的組成框圖。2）汽車電磁波雷達(dá)防撞系統(tǒng)

汽車電磁波雷達(dá)防撞系統(tǒng)是利用電磁波發(fā)射后遇到障礙物反射的回波，對(duì)其不斷檢測(cè)和計(jì)算與前方或后方障礙目標(biāo)的相對(duì)速度和距離，控制單元經(jīng)分析判斷后，對(duì)構(gòu)成危險(xiǎn)的目標(biāo)按程度不同進(jìn)行報(bào)警或控制車輛自動(dòng)減速或進(jìn)行制動(dòng)。圖11.36

汽車電磁波雷達(dá)防撞系統(tǒng)的組成1）雷達(dá)系統(tǒng)

圖11.37所示為雷達(dá)簡(jiǎn)單工作原理圖，其工作原理為：由定時(shí)器觸發(fā)調(diào)制器，產(chǎn)生調(diào)制脈沖，使振蕩器產(chǎn)生大功率脈沖信號(hào)串，經(jīng)天線向空間輻射電磁波（它的傳播速度就是光速）。天線波束在天線控制系統(tǒng)的作用下，按規(guī)定的方式在空間掃描。當(dāng)電磁波遇到目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)反射回來的回波信號(hào)經(jīng)天線送入接收機(jī)，再經(jīng)信號(hào)處理后，送到終端設(shè)備，得到目標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。圖11.37雷達(dá)簡(jiǎn)單工作原理圖①雷達(dá)的工作頻率：雷達(dá)的工作頻率從3MHz到300GHz范圍內(nèi)，其對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為100m到1mm，計(jì)算公式為：式中：λ——波長(zhǎng)；f——波率；圖11.38雷達(dá)對(duì)目標(biāo)位置的測(cè)量c——光速；②雷達(dá)對(duì)目標(biāo)位置的測(cè)量：任一空間目標(biāo)P的位置必須由三個(gè)坐標(biāo)來表示，即斜距R、方位角α，仰角β或高度H，如圖11.38所示。

斜距R的測(cè)量：雷達(dá)經(jīng)天線向空間發(fā)射一定重復(fù)周期的高脈沖，如果遇到目標(biāo)，由目標(biāo)反射回來的回波將滯后于發(fā)射的高頻脈沖一個(gè)時(shí)間tr，即：式中：R——目標(biāo)到雷達(dá)的單程距離(m)；tr——電波往返于目標(biāo)與雷達(dá)之間的時(shí)間間隔(s)；C——光速，3×108m/s。圖11.38雷達(dá)對(duì)目標(biāo)位置的測(cè)量

方位角α的測(cè)量：雷達(dá)天線在方位角方向轉(zhuǎn)動(dòng)，天線波束的指向就是目標(biāo)的方位角。

仰角β的測(cè)量：雷達(dá)天線在仰角方向轉(zhuǎn)動(dòng)，按測(cè)方位角同樣的原理測(cè)量