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自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

時(shí)間：2009-05-21 09:42:02

關(guān)鍵字：自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 安全系統(tǒng) 汽車安全 ECU

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[導(dǎo)讀]自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研究和人們的日常生活中，并起到越來越重要的作用，成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的一項(xiàng)必不可少的重要基礎(chǔ)技術(shù)。本文闡述了汽車

自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、科學(xué)研究和人們的日常生活中，并起到越來越重要的作用，成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的一項(xiàng)必不可少的重要基礎(chǔ)技術(shù)。本文闡述了汽車用傳感器的檢測(cè)對(duì)象和檢測(cè)原理，并詳細(xì)介紹了汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)中相關(guān)傳感器的具體應(yīng)用。

1 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)

隨著新交法實(shí)施，交通安全越來越受到各方的重視，同時(shí)國家也開始頒布一系列強(qiáng)制實(shí)行的法規(guī)與國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車安全性能進(jìn)行嚴(yán)格的限制。汽車安全裝備最基本的主動(dòng)安全裝置——ABS防止車輪抱死機(jī)械裝置，已經(jīng)開始強(qiáng)制安裝在規(guī)定的汽車上。世界上第一臺(tái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS(the Anti-lock Brake System)于1950年問世，首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機(jī)上。從1968年才開始研究在汽車上應(yīng)用，這是自20世紀(jì)80年代后期以來汽車技術(shù)的最大成就之一。

ABS是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)，既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車領(lǐng)域最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。

ABS由傳感器、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器和電子控制器三大部分組成。電子控制器又叫電控單元(ElectronicControl Unit，ECU)。測(cè)試車輪轉(zhuǎn)數(shù)的傳感器以及調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)的控制儀是實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)必不可少的元件，這是車用ABS系統(tǒng)研制的重要理論依據(jù)。汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

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傳感器主要是安裝在車輪上的轉(zhuǎn)速傳感器，其作用是對(duì)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，獲取車輪轉(zhuǎn)速(速度)信號(hào)，發(fā)出車輪將被抱死的信號(hào)；ECU的主要作用是接受車輪轉(zhuǎn)速傳感器送來的脈沖信號(hào)，計(jì)算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率等，并進(jìn)行判斷、輸出控制指令送給執(zhí)行器；制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是執(zhí)行器，在接受了電控單元ECU的指令后，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)器中的電磁閥動(dòng)作，調(diào)節(jié)制動(dòng)器的壓力，使之增大、保持或減小，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的控制功能，使各車輪的制動(dòng)力滿足少量滑動(dòng)但接近抱死的制動(dòng)狀態(tài)，以使車輛在緊急剎車時(shí)不致失去方向性和穩(wěn)定性。通過控制指令調(diào)節(jié)器降低該車輪制動(dòng)缸的油壓，減小制動(dòng)力矩，經(jīng)一定時(shí)間后，再恢復(fù)原有的油壓，不斷的這樣循環(huán)(可達(dá)5～10次／s)，始終使車輪處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)而又有最大的制動(dòng)力矩。

1.2 安全氣囊系統(tǒng)

安全氣囊由美國人約翰?赫特里特(John Hotrich)發(fā)明。1952年，在遭遇一次事故后，他萌發(fā)了設(shè)計(jì)撞車安全裝置的想法。安全氣囊主要由碰撞傳感器、安全氣囊控制組件(SRS ECU)、安全氣囊組件、安全氣囊系統(tǒng)指示燈等主要部件組成。

碰撞傳感器安全氣囊的關(guān)鍵部分是碰撞傳感器，傳感器的作用是檢測(cè)出車輛發(fā)生碰撞時(shí)的沖擊或減速度值，再把信號(hào)傳遞給電子控制系統(tǒng)，判斷是否需要打開安全氣囊。

ECU 其作用是接收碰撞傳感器及其他各傳感器輸入的信號(hào)，判斷是否點(diǎn)火引爆氣囊，并對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行自診斷。

安全氣囊組件主要由氣囊、螺旋彈簧、氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器等組成。氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹。

SRS指示燈用于指示安全氣囊的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，指示燈自動(dòng)發(fā)亮、報(bào)警。

安全氣囊的基本原理是當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，控制器根據(jù)碰撞沖擊速度(減速度)信號(hào)，識(shí)別和判斷碰撞的強(qiáng)度，當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定條件時(shí)，引爆氣囊的傳感器迅速觸動(dòng)點(diǎn)火器引爆氮?dú)夤虘B(tài)粒子，形成迅速膨脹的氣袋，以緩沖駕駛員所遭受的沖擊力度。

汽車安全氣囊有機(jī)械式和電子式兩大類型。全機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)的氣囊、充氣泵、傳感器等部件集中裝在轉(zhuǎn)向盤內(nèi)，安全氣囊的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在電子式安全氣囊系統(tǒng)中，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，根據(jù)傳感器感應(yīng)碰撞的程度，并將感應(yīng)信號(hào)送至電控單元ECU，由ECU對(duì)碰撞信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。若是輕度碰撞，氣囊不動(dòng)作；若屬于中度至嚴(yán)重程度的碰撞時(shí)，ECU則會(huì)發(fā)出點(diǎn)火器點(diǎn)火的信號(hào)，使氣囊在極短時(shí)間內(nèi)充氣，以保護(hù)駕乘人員。電子式安全氣囊系統(tǒng)具體工作過程如圖3所示。

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在電子式安全氣囊系統(tǒng)中，采用雙動(dòng)作雙氣囊和雙安全帶預(yù)緊器的控制程序框圖如圖4所示。

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其工作過程的步驟是：首先汽車點(diǎn)火起動(dòng)，氣囊開始工作，CPU等電子電路復(fù)位，做好工作準(zhǔn)備，然后自檢。在碰撞發(fā)生后，經(jīng)CPU判斷碰撞速度的大小，并發(fā)出不同的控制指令。當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，控制器根據(jù)傳感器發(fā)出的加速度信號(hào)，識(shí)別和判斷碰撞的強(qiáng)度，當(dāng)碰撞強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)條件的要求時(shí)，引爆氣囊的傳感器迅速觸動(dòng)點(diǎn)火器引爆氮?dú)夤虘B(tài)粒子，形成迅速膨脹的氣袋，以緩沖前排乘客所遭受的沖擊力度，主要保護(hù)其頭部不受傷害。當(dāng)然不必緊張，傳感器會(huì)自動(dòng)計(jì)算所受到碰撞的強(qiáng)烈程度，不會(huì)因駕駛員操作不當(dāng)或汽車遇到小的障礙及較輕的碰撞而導(dǎo)致氣囊錯(cuò)誤起爆。

2 結(jié) 語

隨著轎車的迅速發(fā)展，汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，有更多的廠家研制和生產(chǎn)汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)，其技術(shù)越來越先進(jìn)。需要指出的是，ABS只是制動(dòng)的輔助系統(tǒng)，可以在制動(dòng)時(shí)幫助駕駛者控制車輛狀態(tài)，防止車輛在制動(dòng)中失去轉(zhuǎn)向能力，其中主要操控仍是駕駛者，所以超速駕駛?cè)詴?huì)引發(fā)事故，而且需要強(qiáng)調(diào)的是，系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護(hù)作用的一個(gè)重要條件。

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