简述汽车的安全性知识

汽车设计网 Automotive 汽车有价可以复制，生命无价不可复生，现代汽车必须讲究安全性。 汽车的安全性分为两大类，一类叫做“主动安全性”，又称“积极安全性”，所谓主动可理解为防范于未然。 重点是将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度，尽量提高汽车行驶的稳定性和舒服性，减少行车 时所产生的偏差。例如安装制动防抱死装置 ABS 以提高制动性能防止甩尾现象，安装驱动防滑装置 ASR 防止汽车产生侧滑，采用转向动力辅助减轻驾驶者的疲劳程度，采用新式光源提高照明射程，等等。另一 类叫做“被动安全性”，又称“消极安全性”，顾名思义就是一旦事故发生时，汽车保护内部乘员及外部人 员的安全程度。 特别要指出的是，目前很多报刊资料介绍这方面的知识时，大都忽略了现代汽车对外部人员（指行人、自 行车和摩托车乘员）的保护措施，以为汽车的安全性能里里外外都是为汽车乘员考虑的，甚至连某些汽车 厂的设计人员也这样看，这是很不全面的。一旦发生汽车撞人事故，车内车外都是同等无价的生命。因此 被动安全性必须要考虑两方面的问题；一个是汽车外部安全性，它包括一切旨在减轻事故中汽车对外部人 员的伤害而专门设计与汽车有关的措施。例如塑性保险杠、凹进式流水槽，内藏式门把手，减少凸出物体 物体外形采用园弧形，增大点接触面，等等。另一个就是生产厂家十分强调的汽车内部安全性，它包括一 切旨在减少在事故中作用于车内乘员的冲击力，事故发生后能提供足够的生存空间而专门设计的防范措施。 例如车厢的变形程度，乘员的生存空间尺寸，约束装置（安全带）、转向装置，乘员的解救等。其中车厢的 变形程度是重中之重点，设计者要分析当汽车受到撞击时冲击力的分解走向，车厢各部件的承受强度。因 此当汽车造出来后，就要进行一系列撞击试验以验证其安全性能。 据分析在汽车碰撞事故中，发生正面碰撞的约占 64%，侧面碰撞占 20%，尾部碰撞占 6%，因此汽车撞击 试验重点是正面碰撞，考虑到汽车正面碰撞中以左侧为多，因此有些车厂在车前左侧进行偏差迎面撞击试 验。按照欧洲试验方法，就是规定被检验汽车以48.3 公里/小时的速度驶向一个刚性障碍物所得出的结果， 正面碰撞测试的目的是检查冲击动能被保险杠、车厢前部前围板区域所吸收的程度及车厢结构强度，而侧 面碰撞测试的目的是检查车侧支柱、顶底支柱联结和门联结等结构强度。 碰撞测试过程需要高度仿真的假人，假人头部、四肢和身体各部位安装传感器，电脑输入各个传感器在瞬 间碰撞过程中反馈的数据，从而判断出碰撞对车内乘员的伤害程度。最近，欧洲专门独立测试汽车安全性 的权威组织Euro NCAP对奔驰E200、宝马520i、欧宝欧米茄、绅宝9-5、富豪S70和丰田佳美等轿车进 行了撞击试验。详情请阅本网汽车栏目的“汽车碰撞试验报告 汽车安全带是一种安全装置，它能在汽车发生碰撞或急拐弯时，约束乘员尽可能保持原有的位置而不移动 和转动，避免与车内坚硬部件发生碰撞而造成伤害。安全带与安全气囊一样，都是现代轿车上的安全装置， 但是前者的历史悠久，范围普及。 早在一百年前，在欧美国家的马车座位上已经有了安全带，防止乘客从马车上颠下来。1922年，赛车场上 的跑车开始使用安全带；1955 年，美国福特汽车装用了安全带；1968 年，美国规定轿车面向前方的座位 均要安装安全带。从此世界轿车兴起了安全带，欧洲和日本等发达国家都相继制定了汽车乘员必须要佩带 安全带的规定，我国公安部也于1992年11月15日颁布了通告，规定从1993年7月1日起，所有小客 车（包括轿车、吉普车、面包车、微型车）在行驶时，驾驶员和前排座乘车人都必须使用安全带。 轿车上使用的安全带，按固定方式分为两点式安全带和三点式安全带两种。两点式安全带与车体或座椅构 架仅有两个固定点，软带从腰的两侧挂到腹部，形似腰带，在碰撞事故中可以防止乘员身体前移或从车内 甩出，优点是使用方便，容易解脱，缺点是乘员上体容易前倾，前座乘员头部会撞到仪表板或挡风玻璃上 所以这种安全带主要用在轿车后排座位上。三点式安全带是弥补两点式安全带缺点的一种安全带，它在两 点式安全带的基础上增加了肩带，在靠近肩部的车体上有一个固定点，可同时防止乘员躯体前移和防止上 半身前倾，增强了乘员的安全性，是目前使用最普遍的一种安全带。 轿车的安全带都由织带、安装固定件和卷收器等部件组成。织带是构成安全带的主体，多用尼龙、聚脂、 维尼纶等合成纤维原丝纺编织成宽约50毫米，厚约1.5毫米的带子，具有足够的强度、延伸性能和吸收能 量的性能。对于织带的技术性能指标，各国都有明确的规定，要符合规定才能使用。安装固定件是与车体 或座椅构件相连接的耳片、插件和螺栓等，它们的安装位置和牢固性，直接影响到安全带的保护效果和乘 员的舒适感。因此各国对于安全固定件的安装位置和安装标准也有明确的规定，以防意外。卷收器的作用 是贮存织带和锁止织带拉出，它是安全带系统中最复杂的机械件。早在 70 年代初期，卷收器里面就有棘轮 机构，当织带从卷收器连续拉出过程一旦停止，棘轮机构就会作锁紧动作，阻止拉出织带，使安全带不会 自动放松。70 年代中期又出现了车辆遇到紧急状态时可将织带自动锁紧，而在正常情况下乘员可以在座椅 上自由运动的卷收器。由于这种卷收器内的敏感元件按敏感对象不同，又分为车感型、带感型和兼之前面 二者的双感型等三种类型。车感型卷收器的锁紧装置是由车身加速度传感控制的；带感型卷收器的锁紧装 置是由织带拉出加速度传感控制的；双感型卷收器的锁紧装置是由车身加速度和织带拉出加速度的双重传 感控制的。这些传感器都适用于三点式安全带。80 年代末期，人们又开发出一种自动安全带，只要乘员上 车关上车门，安全带就能自动佩带在乘员身上，不需要乘员做任何动作，大大提高了使用的便利性 随着世界各国环境保护的措施越来越严格，替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃 料电池汽车、混合动力汽车等。但目前最有实用性价值并巳有商业化运转的模式，只有混合动力汽车。混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展， 混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合 动力总成系统。混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。 串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联的方式组成 SHEV 的动力 单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽 车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处启动、 加速、爬坡工况时，发动机-电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的 工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通 过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了 发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传 动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能 够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既 可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通 过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较 广泛的应用。混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同， 它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源； 以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构 比较复杂。丰田的 Prius 属于以电机为主的形式。它的混合动力总成包括两个动力源，发动机与电动机。还有包含了 发电机、电动机、内置动力分离装置的混合动力专用变速器、镍氢电池组和动力控制总成。丰田 Pruis 混 合动力系统有一个特点，就是采用行星齿轮变速结构，变速器内置动力分离装置，行星齿轮机构巧妙地将 减速器、发电机和电动机等动力部件偶合在一起，同时行星齿轮又起到无级变速器的功能，结构十分紧凑， 形成一个集成化混合动力总成系统（图 1）。力控制总成电动机动力分离装渥合动力用变速器电迪组绘动机发电图1电池组动机7織图2启动以及中速以下行驶，此时发动机效率低下，因此 Prius 的发动机关闭，仅由大功率电动机驱动车辆（图2,箭头A）。在常规行驶时，发动机作主动力源，由动力分离装置将动力分成两路，一路驱动发电机 进行发电，产生的电力驱动电动机运转（图3,箭头B）,另一路则直接驱动车轮（图3,箭头A），系统会 自动对两条路径的动力进行最佳分配，以达到效率的最大化。，电机发动电动机减速、切力控制总成图3图4当要加速时，电池组会加进来为电动机供电，增强电动机输出功率（图 4）。当减速或制动时，则由车轮的惯性力驱动电动机。这时电动机变成了发电机，车辆制动能量转换成了电 能（图5,箭头D）。嵬电机电动机减速器,境动机电池组.珊控制图5图6电池组电量保持在一个恒定水平。当系统发现电池组电量下降会启动发动机驱动发电机发电,向电池组 充电（图 6,箭头 E）。混合动力系统除了丰田Pruis这种形式，还有一种采用薄形电机的混合动力系统，电机厚度只有80毫米 左右。由于电机体积小,因此容易在现行底盘上实现混合动力发动机总成与传统发动机总成的互换。当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占 80以上的道路条件下，一辆普通轿车 仅利用了动力潜能的 40，在市区还会跌至 25，更为严重的是污染环境。而混合动力汽车则针对不同 的道路环境实施不同的供能方案，能大大降低排放污染程度。例如在城市运行时，当交通堵塞或遇到红灯 时发动机会关闭，当车队移动时或信号灯转为绿灯时驾驶者只要轻踩加速踏板，电动机就能驱动汽车前进。 在市区内当汽车发动机无效率空转或车辆移动缓慢时，使用电动机作动力源不但对环境有利，而且还减少 了噪音。因此，越是在交通日益拥挤的大城市使用混合动力汽车，就越能够显示出它的节能、环保、适应 能力广的优越性。