解析汽车安全性措施

中央电大毕 业 论 文解析汽车安全性措施姓 名 学 号 专 业 班 级 指导教师 年 月 日目录中文摘要与关键词1目录11汽车主动安全技术 11.1 ABS防抱死制动系统1 1.2 ASR驱动防滑控制系统2 1.3 VDC系统2 2. 汽车被动安全技术 32.1 安全带 32.2 安全气囊 32.2.1 安全气囊系统组成 32.2.2 安全气囊的工作原理43.新技术43.1 Eye Car技术43.2 Cam Car技术53.3 汽车吸能方向管柱54 汽车安全配置分析5参考文献6摘要 随着汽车的现代化和绝对数量的急剧增长,汽车安全性越来越受到汽车厂家和消费者的关注。本文主要从汽车的主动安全技术和被动安全技术两方面阐述了改善汽车安全性的措施,并以沃尔沃S80为例对汽车的安全配置进行了分析。关键词汽车安全性；主动安全技术；被动安全技术；安全新技术；安全配置解析汽车安全性措施随着交通工具的现代化和绝对数量的急剧增长,车祸也不断增加。汽车交通事故已成为严峻的全球性社会问题。毋庸置疑,先进的汽车安全设施是行车安全不可缺少的保障。所以,我们要从技术上入手,努力研究开发高性能、高安全性的汽车,同时也要加强对在用汽车的定期检查,以便及时维修调查,使汽车经常处于良好的技术状况,以提高汽车行驶的安全性能。这里我们重点介绍汽车主动安全技术和汽车被动安全技术。1汽车主动安全技术在交通事故发生之前采取安全措施,特别当即将发生危险状态时,驾驶者操纵方向盘避让或者紧急制动以避免交通事故发生。汽车在通常的行驶中,为确保驾驶者的基本操纵稳定性,对周围环境的视认性和确保汽车本身的基本行驶性能,开发了防抱死制动系统(ABS)、防滑驱动系统(ASR)、主动悬架、动力转向、四轮驱动(4WD)、四轮转向(4WS)、灯光照明系统、刮水器、后视镜、防止车辆追尾的车距报警系统和激光雷达等。这些安全装置和技术称为主动安全系统,也可称为预防安全系统。1.1ABS防抱死制动系统防抱死制动系统(Anti-lock Braking System,简称ABS)由ABS电脑、液压装置、车轮转速传感器、制动液压管路及电器配线等组成。ABS统对于汽车在各种行驶条件下的制动性能及制动安全尤为重要，特是紧急制动，能够充分利用轮胎和路面之间的峰值附着性能，提高汽车抗侧滑性能并缩短制动距离，充分发挥制动效能，同时增加了汽车制动过程中的可控性。从而减少了汽车事故发生的可能性。没有安装ABS的汽车，如果在行驶中用力踩踏制动踏板，车轮会急速降低转速，最后车轮停止转动，但车身由于惯性依然保持向前滑动。这种现象在车轮与路面之间发生较大的“滑移”，出现这种状况时，汽车轮胎对路面的侧滑摩差力几乎消失，于是会出现下述现象：（1）转向稳定性下降：方向盘操纵不灵，车辆尾部上翘，严重时车辆打转或出现折叠现象；（2）操纵性下降：操纵方向盘而达不到转向要求；（3）制动距离延长：超过一般的制动距离。所以，可想而知有无装设ABS系统对汽车行驶的安全性是非常重要的。1.2ASR驱动防滑控制系统ABS用于防止汽车制动过程中车轮抱死，将车轮的滑移率控制在理想的范围内，以缩短制动距离，提高汽车制动时方向稳定性和转向操纵性，从而提高汽车行驶的安全性。随着对汽车性能要求的提高，不仅要求在制动过程中防止车轮抱死，而且要求在驱动过程中防止驱动轮滑转，使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都得到提高，因此采用了汽车驱动防滑转向系统ASR（Aceeleration Slip Regulation）。ASR是ABS的完善和补充，ASR可单独设置，但大多数是与ABS组合一起，常用ABS/ASR表示，称为防滑控制系统。ASR主要用来防止汽车在起步、加速时车轮的滑转，保证汽车在加速过程中的稳定性并改善在不良路面上的驱动附着条件。它可以使无差速锁的汽车在冰雪路面和泥泞道路上起步并改善其通行能力，还可以防止在车速较高并通过滑溜路面又转弯时汽车后部的侧滑现象。总之，ASR由于防止了车轮的滑转，便可最大限度地利用发动机的驱动力矩，保证汽车有足够的纵向力、侧向力和操纵力，使汽车在起动、转向和加速过程中，在滑溜和泥泞路面上、在山区上下坡过程中都能稳定地行驶，既保证了行车安全，减少轮胎磨损和燃油消耗，又改善了汽车的驱动性能。1.3VDC系统ABS/ASR系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶的方向稳定性问题。例如当汽车转向行驶时，不可避免地受到侧向和纵向力的作用，只有当地面能够提供充分的侧向和纵向力时，驾驶员才能控制住车辆。如果地面侧向附着能力比较低，就会损害汽车按预定方向行驶的能力。雨天汽车高速转向行驶时，常常侧向滑出,就是地面侧向附着能力不足的缘故。为解决此问题，最近汽车工业发达国家又在 ABS/ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统（Vehicle Dynamics Control，简称VDC）。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机地综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取规避动作移线、制动、加速和下坡等工况时，对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。VDC的应用，在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的要求，是汽车的主动安全行驶方面的一个新的里程碑。VDC系统对转向行驶的控制主要是借助于对各个车轮的制动控制和发动机功率输出控制来实现的。例如汽车左转弯时，若前轮因转向能力不足而趋于滑出弯道，VDC系统即可测知侧滑即将发生，就采取适当制动左后轮的办法。若在同一弯道上，因后轮趋于侧向滑出而转向过多，VDC系统即采取适当制动右前轮的办法，维持车辆的稳定行驶。在极端情况下，VDC系统还可采取降低发动机功率输出的办法降低行驶车速，减少对地面侧向附着能力的需求来维持车辆的稳定行驶。采用VDC系统后，汽车在对开路面上或弯道路面上的制动距离还可进一步缩短。2汽车被动安全技术为了尽量减少交通事故和司乘人员直接受害程度,保证司乘人员和行人的安全,称这种安全性为被动安全,也可称为冲突安全。2.1安全带 1959年，Volvo发明了三点式安全带，至今已拯救了数百万人的生命。根据卷收器种类的不同，安全带分为：紧急锁止式安全带、预紧式安全带、燃爆式安全带等等。紧急锁止式安全带是最普通的一种安全带，紧急锁止式安全带对车内成员起到不错的保护作用，但还不是最完美的。首先这种纯机械装置虽然能够快速锁止，但在碰撞的一瞬间还是会有小幅度前移，在碰撞事故中车内乘员的生命往往就在一线之间，另外安全带和乘客的身体多少还是会有一点间隙，这也会导致乘客位移加长。因此为了更好的保护乘客人们开发出预紧式安全带。预紧式安全带是指在发生撞击的一瞬间，卷收器会自动将安全带往回拉一段距离，以消除安全带与身体之间的间隙，减小乘员的位移。很多预紧式安全带都采用燃爆原理，即所谓的燃爆式安全带。燃爆式安全带的卷收机构中有一套爆炸装置，触发时借助爆炸的能量推动卷收器转动，从而实现收紧的作用。现在装备这种安全带的车型已经越来越多，从雅力士、POLO、到迈腾、新君威等中型车都使用燃爆式安全带。这种安全带通常跟安全气囊配合使用。2.2安全气囊2.2.1安全气囊系统组成 驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。2.2.2安全气囊的工作原理典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。需要特别说明的是，传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速公里至公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑，电脑在经过分析确认之后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。3新技术3.1Eye Car技术Eye Car技术可使每位驾驶员的眼睛处于同样的相对高度上，保证提供一个对路面和周围车道的无阻碍视眼和最好的能见度。这一技术还能提供一个特定的驾驶环境。Eye Car通过使用电动座椅自动将不同身材驾驶员的眼睛调到同一高度来解决能见度的问题，同时，可对转向盘、制动与加速踏板、地板和中央控制台进行调整，以构成各自适应的驾驶环境。同时对前立柱进行了重新的设计，将它从驾驶员的视线中移开。因为汽车驾驶员所收到的最关键的信息一般有90%以上是从车外通过眼睛观察获得的。所以，这一改进对于汽车的安全性具有重要的意义。3.2Cam Car技术Cam Car技术旨在帮助提高驾驶员的感知能力。其技术特点是：（1）安装在汽车两侧的前向摄像系统，使驾驶员能够绕过大型车辆提前看到隐蔽处的汽车或行人。在典型的行驶情景中，驾驶员在拥挤的车流中左转弯时可以更容易地查看对面的车辆。（2）侧置后视摄像机提供了更广阔的侧面视野。摄像机的覆盖面比传统的后视镜要广，特别是对于相邻的车道。（3）安装在车后、扇面形布置的四个微型摄像机可以获得车后的全景视野。图像经电子合成，具有变焦和160广角能力。（4）“夜眼”（NightEye）摄像机可在低照度条件下，在汽车处于倒挡时工作，即使在近乎黑暗的情况下也能提供车后近距离内的细小影像。3.3汽车吸能方向管柱汽车吸能方向管柱通过在汽车发生碰撞时重新分配传到方向盘上的冲击力，将冲击力路径迅速分流，使得传递到方向盘上的载荷最小。转向管柱由空心管和转向轴承构成。传统转向管柱的空心管和转向轴承是整体式的，转向轴上端和方向盘连接,下端与方向器连接。而吸能方向管柱的特点是将整体式转向管柱一分为二，分为上转向管柱和下转向管柱两部分；里面的转向轴也分为两截，它们之间用外向节机构连接。一旦发生碰撞令方向机构产生位移，外向节下端特制的转向轴会折叠，上转向管柱移入下转向管柱内，实现“缩进”，从而扩大空间减低伤害。 4汽车安全配置分析以Volvo S80为例。衡量汽车安全，除了看车体结构外，还要看装配配置，这两方面决定了汽车安全性能的质量。无论什么车型，顾客总是把Volvo看成是安全的代名词。Volvo汽车公司非常明确其所肩负的使命，即始终保持在安全方面的领先地位。新款S80 2.5T便是其中杰出的代表。行车中，新款S80 2.5T的车身给人固若金汤的感觉，它的车身在任何情况下都没有半点杂音，加上身边众多的气囊保护，安全感使新款S80 2.5T给人留下了深刻的印象。新款S80 2.5T汽车包含一系列最佳的首创安全措施，其中的佼佼者当属驾驶员和前座乘员座位前、带双级增强型控制系统(SRS)的安全气囊。这些气囊与带限力器的三点式安全带同步启动，共同发挥安全作用。这套“智能化”系统根据传感器记录的撞击力程度而调整气囊的充气量，并可与座位安全带协调动作。一旦发生严重撞车事故，气囊会立即充满，同时座位安全带的限力器使安全带自动拉紧。接着安全带稍微“松开”一些，在安全气囊充分发挥作用之前温和地保护乘员。在撞击并不严重时(但仍足以导致伤害)，气囊则分两个阶段充气：先充70%的量，1/10秒后再全部充满。所有乘员，尤其是坐在靠近车轮或仪表板的乘员，气囊充气时所承受的冲击力较小。车速较慢而系统又感知有一位乘客没系安全带时，气囊也会分阶段充气。在主动安全设计上，全新的STC稳定循迹控制系统与DSTC动态稳定循迹控制系统，提高了恶劣路面下的安全程度；ABS刹车附有电子刹车分配系统，会主动调节前后轮的刹车分配，以达到最佳效果；速度感应式助力方向盘会随着车速的改变自动调整辅助动力的大小；多角连杆后轮悬吊系统和麦克弗逊式前轮悬吊系统，加强了行车安全与舒适性；甚至车一发动，车侧标示灯就点亮，让侧面的来车能一清二楚。在被动安全设计上新款S80 2.5T同样出色：前文提到的前座双安全气囊；五座均有的可调节的带限力器的三点式安全带；WHIPS头部和颈部防护系统，降低了追尾事故中受伤的危险；IC充气防护帘是Volvo侧撞防护系统的第三代，在侧撞发生时它可在千分之二十五秒内膨胀并下落，吸收75%的撞击力，以减少对头部的伤害。汽车的安全性不仅仅只是局限于ABS、安全气囊等配置，而是一个需要从车身设计、材料选择等方面综合考虑的系统，也就是说，综合安全性才是汽车安全性真正的衡量标准。只有全面认识汽车的安全性，才能在购车时可以货比三家，买到安全性更好的汽车，更为重要的是可以帮助驾驶者培养安全驾驶意识，在关键时刻保护车内与车外的人身安全。参考文献1 汽车安全检测技术.夏长高、曾发林、丁华 编著.化学工业出版社.2 现代汽车安全技术.钱宇彬、胡宁 编著.上海交通大学出版社.3 汽车安全与保养.崔俊杰、张保成、续彦芳编著.冶金工业出版社.4 汽车电子控制装置与应用. 王旭东主编. 机械工业出版社.5 白原新, 魏学颜. 汽车主动安全性概述J. 世界汽车 , 1996,(03).