现代汽车安全技术分析.docx

现代汽车安全技术分析.docx

《现代汽车安全技术分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代汽车安全技术分析.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

现代汽车安全技术分析

摘要

要学习更多有关现代汽车安全技术的知识。

汽车构造也在原有的基础上日益复杂，但是最基本的各大系统的安全是仍然需要我们去学习的。

汽车安全方面也应从汽车的各个部分学起。

我们必须懂得更多理论知识，把理论与实践相结合，才能更好的分析汽车的安全汽车技术。

因此本文主要是针对现代汽车安全技术的常见安全故障进行分析、检测及排除。

关键词：

主动安全；被动安全；安全故障；检测与排除

Modernautomotivesafetytechnologyanalysis

Abstract

Author:

JiangXiaoyan

Tutor:

GongTao

withtherapiddevelopmentofautomobileindustry,carpopularityraterisesconsiderably.Trafficproblemhasbecomeapublichazard,sotheautomobilesafetyproblemalsocausespeople'sattentionmoreandmore.Soweshouldlearnmoreabouttheknowledgeofmodernautomotivesafetytechnology.Automobilestructureisonthebasisoftheoriginalcomplexdaybyday,butthemostbasicofthesystemsecurityisstillneedustolearn.Automotivesafetyshouldalsolearnthevariouspartsofthecar.Wemustknowthemoretheoreticalknowledge,combinetheorywithpractice,inordertobetteranalysisofautomotivesafetytechnologyofautomobile.Thispaperismainlydirectedagainstthemodernvehiclesafetytechnologyofcommonsecurityfaultanalysis,detectionandelimination.

Keywords:

activesafety;safety;safetyfaultdetectionandexclusio

目录

1前言1

2现代汽车安全技术简介2

3汽车主动安全技术分析3

3.1ABS（防抱死制动系统）3

3.2EBD（电子制动力分配系）6

3.3汽车夜视安全系统9

3.4车距监测与倒车报警安全系统10

4汽车被动安全技术分析13

4.1碰撞安全技术13

4.2碰撞后伤害减轻与防护技术14

5汽车常见的安全故障检测与排除16

5.1ABS的常见安全故障检测与排除16

5.2汽车安全气囊常见的故障的检测与排除17

6汽车安全的日常维护20

6.1司机日常维护内容20

6.2汽车保养和行驶的注意事项20

总结21

致谢22

参考文献23

1前言

从18世纪汽车诞生以来，汽车安全问题就随之产生了。

目前，全球道路安全形势十分严峻，全世界每年死于车祸的人数达120万人，伤残5000万人，直接经济损失5000多亿美元。

据预测，到2020年，道路交通死亡人数将达234万人，道路交通伤害在人类死亡和致病原因中排名第三。

加强道路交通系统和汽车安全的研究，预防交通事故，是需要全社会共同关注和迫切改善的重要课题。

而且随着社会的发展，交通安全问题越来越凸显，传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化，传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法并不能有效解决交通事故的发生，随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。

抓好汽车安全，降低交通事故，减少财产损失及人员伤亡。

是我们现在迫切需要关注的问题，因此本文就现代汽车安全技术进行分析及常见故障进行检测和排除。

2现代汽车安全技术简介

汽车安全历来是人们最为关心的问题之一，它直接关系到人民生命的安全和财产的损失。

汽车发展的历史同时也是汽车安全性能不断提高的历史。

目前，各国都在努力降低交通事故的伤亡率，并且已经取得了显著效果。

随着社会的发展，科技的进步，汽车的安全性能在不断的提高。

现代汽车的安全设计都在从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶者避免事故的发生。

现代汽车的安全技术分为主动安全技术和被动安全技术。

过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。

现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，使汽车能够自己“思考”，主动采取措施，避免事故的发生。

在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在车身各部位的防撞雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进行控制。

在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶者提供车体周围必要的信息，并可自动采取措施，有效防止事故发生。

另外在计算机的存储器内还可储大量有关驾驶者和车辆的各种信息，对驾驶者和车辆进行监测控制。

因此，汽车的安全技术在不断的更新和完善。

汽车的主动安全技术主要包括ABS、EBD、TCS、LDWS等的应用，汽车的被动安全主要包括安全气囊的应用和碰撞安全技术等。

汽车主动安全技术和汽车被动安全技术的完美结合，才能有效的保证汽车乘员安全。

3汽车主动安全技术分析

为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计，如ABS，EBD，TCS，LDWS等都是主动安全设计。

它们的特点是提高汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。

其它像高位刹车灯，前后雾灯，后窗除雾等也是主动安全设计。

目前安全技术逐渐在完善，有更多的安全技术将被开发并得到应用。

3.1ABS（防抱死制动系统）

3.1.1ABS的基本工作原理

 控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。

       在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。

电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。

制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。

制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

       ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持制动压力减小和制动压力增大等阶段。

在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

 在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。

例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。

       ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。

制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。

在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。

       尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。

图3-1ABS运用于汽车

3.1.2ABS的作用及优点

它通过传感器侦测到的各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，由此了解车轮是否已抱死，再命令执行机构调整制动压力，使车轮处于理想的制动状态（快抱死但未完全抱死）。

对ABS功能的正确认识：

能在紧急刹车状况下，保持车辆不被抱死而失控，维持转向能力，避开障碍物。

在一般状况下，它并不能缩短刹车距离。

 ABS与常规的液压制动系统相比有四个显著的扰点：

①加强对车辆的控制。

装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。

而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。

②减少浮滑现象。

没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。

而ABS由于减少了车轮抱死的机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。

③有效缩短制动距离。

在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例占20％左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。

普通的制动系统无法做到这一点。

④减轻了轮胎的磨损。

使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。

大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。

3.2EBD（电子制动力分配系）

3.2.1EBD的工作原理

EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS提高制动稳定性。

汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。

EBD的工作原理恰恰就是用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应和计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不保持调整，使制动力与摩擦力相匹配，从而保证车辆的平稳。

实际调整前后轮时，它可依据车辆的重量和路面条件来控制制动过程,自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率（即车辆的实际车速和车轮的圆周线速度之差与车辆实际车速之比）,如发

觉前后车轮有差异，而且差异程度必须被调整时，它就会调整汽车制动液压系统，使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布。

可以说在ABS动作启动之前，EBD巳经平衡了每一个轮的有效地面抓地力,防止出现后轮先抱死的情况，改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离。

当紧急刹车车轮抱死的情况下，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力，可以防止出现甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。

从工作原理来讲，它是ABS的一个附加作用系统，可以提高ABS的效用，共同为行车安全添筹加码。

所以在安全指标上，汽车的性能又多了“ABS+EBD”。

值得一提的是，即使车载ABS失效，EBD也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生。

同时它还能较大地减少ABS工作时的振噪感，不需要增加任何的硬件配置，成本比较低，不少专业人士更是直观地称之为“更安全、更舒适的ABS”。

在车轮轻微制动时，电子制动力分配（EBD）功能就起作用，转弯时尤其如此，速度传感器记录4个车轮的转速信息，电子控制单元计算车轮的转速。

如果后轮滑移率增大，则调节制动压力，使后轮制动压力降低。

电子制动力分配（EBD）功能保证了较高的侧向力和合理的制动力分。

EBD使用特殊的ECU（中央处理器）功能来分配前轴和后轴之间的制动力。

当汽车制动时，中央处理器根据接收到的轮速信号、载荷信号、踏板行程信号以及发动机等有关信号，经处理后向电磁阀和轴荷调节器发出控制指令，使各轴的制动力得到合理分配。

EBD在汽车制动时即开始控制制动力，而ABS则是在车轮有抱死倾向时开始工作。

3.2.2EBD的作用及优点

EBD的优点在于在不同的路面上都可以获得最佳制动效果，缩短制动距离，提高制动灵敏度和协调性，改善制动的舒适性。

它必须配合ABS使用，在汽车制动的瞬间，分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出摩擦力数值，根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力，避免因各轮刹车力不同而导致的打滑，倾斜和侧翻等危险根据AndyW.Smith的调查报告：

载员

启用EBD制动距离

停用EBD制动距离

1

39米

41米

2

40米

43米

3

40米

49米

4

39米

55米

5

41米

57米

图3-2EBD运用于汽车

根据KahBintang的调查报告：

测试条件：

左侧为砂石路面，右侧为沥青路面。

载员

启用EBD侧滑角度

停用EBD侧滑角度

1

+4

+13

2

+3

+19

3

+7

+35

4

+10

+67

5

+14

+92

因此。

EBD运用于汽车上，大大提高了汽车行驶时的安全性。

3.3汽车夜视安全系统

3.3.1汽车夜视安全系统的工作原理

汽车夜视系统，利用红外线技术能将黑暗变得如同白昼，使驾驶员在黑夜里看得更远更清楚。

夜视系统的结构由2部分组成:

一部分是红外线摄像机，另一部分是挡风玻璃上的光显示系统。

系统发出人眼看不到的短程红外线光束。

因此，这种主动发射红外线光束在任何交通状况下都可以始终保持开启，即使对面来车也是如此。

由一个红外感应摄像头记录交通状况并将该信息发送至控制单元。

控制单元对视频图像进行处理，然后发送到仪表盘上的8寸显示屏，驾驶员可以通过显示屏看到一个灰度图像，相当于在远光开启时通过风挡玻璃观察车辆前方。

图3-3夜视安全系统运用于车上

3.3.2汽车夜间安全系统的作用及优点

汽车夜视的作用及优点是装上这种夜行器后，司机通过光显示系统可像白天一样看清路况。

当两车交会时，它可以大大降低前方汽车灯强光对司机视觉的不良刺激，还可以提高司机在雾中行车的辨别能力。

①在夜晚驾驶时减轻驾驶员压力，提高交通安全性。

②能够持续提供“电子”远距离图像。

③改善夜间行车视野。

④显示屏不会因来车造成眩目。

⑤驾驶员能够看得更远。

⑥更容易看清路线。

⑦更容易发现障碍物。

在不良视野状况下能够更舒适地驾驶。

3.4车距监测与倒车报警安全系统

3.4.1车距监测与倒车报警安全系统的工作原理

一组超声波发射器，接收器并排置于车前方，另一组置于车后方。

当电源打开，系统就可以发射超声波开始正常工作。

测距系统测。

距电路系统中得反射式超声波传感器采用UCM40的电压陶瓷传感器，它的工作电源是40KHz的脉冲串，经脉冲变压器生压驱动超声波发送器，并由p1.0口以疏密波形形式向外传播。

下面是由定时器产生的40KHz振荡频率的脉冲信号经p1.0口输出的子程序：

ORG0000H

SIMPSTART

ORG000BH

SJMPTIMO-SVR

START:

MOVTMOD,01H

MOVTH0,﹟3CH

MOVTL0,﹟0B0H

SETBEA

SETBTRO

TIMO-SVR:

MOVTH0,﹟3CH

MOVTLO,﹟0B0H

CPLP1.1

.RETI

接收与处理接。

收头采用与发射头配对的UCM40R，发送器发出的超声波遇到障碍物后反射回来，被超声波接收器40R收到并转换为电压信号，该信号经放大整形后输出的波形，比发射时的波形有一段延迟的时间，这段时间是超声波在空气中传播的时间。

根据声速可求出超声波传播的距离，此距离为两车距离的两倍。

因此，只要将测量出的时间间隔（△t）乘以声速就等于被测距离的两倍（2t）。

被测距离为：

L=ｖ△t／2

式子中L是目标到达传感器的单程距离,m；

△t是超声波往返于目标与传感器之间的时间间隔,s；

ｖ是光速

前方测距电路中的超声波接收器接单片机INT0端口，中断优先级高，后方测距电路接INT1端口，中断优先级次之。

在启动发射电路的同事启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。

当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，存贮结果。

从存贮单元中读出的数据，一方面送到锁存器，通过锁存器将数据送到七段LED显示数据；另一方面与ROM中事先存贮的安全距离值比对；如果没有超过安全距离，就跳到中断INT01发下一个脉冲，继续监控；如果超出安全距离如xm就执行中断服务子程序启动声光报警，从声音报警可以知道有不安全隐患，从而及时调整。

监测本车与后面车的工作原理和监测前面车是一样的。

车子在倒车或后方有车子紧随着时，系统也可以探测到障碍物或后方的车辆，在距离小于预定值比如2~5m，就执行中断服务子程序，开启报警：

“请注意后方有物体”。

3.4.2车距监测与倒车报警安全系统的作用及优点

解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

4汽车被动安全技术分析

汽车被动安全技术是指一旦事故发生时，保护车辆内部乘员及外部人员使直接损失降到最小的技术。

被动安全技术主要包括安全气囊的应用和碰撞安全技术、碰撞后伤害减轻与防护技术等。

4.1碰撞安全技术

①吸能车身当汽车受到撞击时，车身在吸收一定撞击能量的同时减缓车内乘员的移动程度，对于保证乘员有足够的生存空间非常重要。

在驾驶室中，驾驶员部位最容易受到伤害，因此将转向柱设计为可缩进式，碰撞时能折叠一定的距离，为驾驶员留下生存空间；前、后保险杠能吸收动能;车门要求有一定的刚度，受撞击后车门要易于打开；车顶要有一定的刚度，保证翻车后不能被压扁等。

图4-1吸能车身图

②安全带安全带的历史悠久，它的作用是当汽车发生急转弯或正面碰撞、后面碰撞、有角度碰撞以及翻车事故时，约束乘员尽可能保持原有的位置不动，避免与车内坚硬部件发生碰撞并防止乘员从座椅上甩出而造成伤害。

汽车上使用的安全带，按固定方式分为两点式、斜挂式、三点式和四点式4种，由织带、安装固定件、卷收器和调节件等部件组成。

安全带在交通事故中，对驾驶员和乘员有着重要的保护作用，特别是在高速公路上行车时，其作用更加明显。

研究表明，使用安全带能够减少乘员在碰撞事故中50％的死亡率。

③安全气囊安全气囊的研究起步于20世纪80年代后期，90年代开始得到迅速发展。

安全气囊的装车使用大大降低了碰撞中乘员受伤的危险。

安全气囊主要由传感器、气体发生器、气囊系统等3部分组成。

传感器的功能是检测、判断车体所经受的撞击信号，决定是否启动安全气囊；气体发生器的功能是在传感

器的控制下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，使气囊迅速膨胀展开保护乘员；气囊一般装在转向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50～90L，气囊的材料要求具有很高的抗拉强度，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，避免乘客挤压受伤。

安全气囊所用的充气气体多是氮气或一氧化碳。

图4-2安全气囊运用于汽车

传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时避免车内乘员的头部、颈部和胸部强烈撞击在仪表盘、方向盘或挡风玻璃上。

在后面碰撞、翻车或大多数侧面碰撞的情况下，它不会被引发。

随着技术的发展，安全气囊的保护范围将进一步扩大，从现在的前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面以及车外行人。

侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等产品不断推出。

同时，安全气囊已易受更大伤害。

出现智能化，能识别乘员席有无乘员有无逆向儿童座椅以及乘员身材大小重量，坐姿、是否系戴安全带等，并根据上述信息调整动作，以求最大限度地减少失误和保护乘员。

④安全头枕随着高速公路的迅速增加，车辆高速运行的情况不断增多，高速公路上发生最多的事故是追尾撞车。

发生追尾事故时，即使车速较低，也会对驾驶员的背部和颈部造成损伤。

安全头枕的主要作用是在汽车发生碰撞事故（尤其是受追尾碰撞）时，抑制驾乘人员头部后倾，以防止或减轻对颈部的损伤。

⑤安全玻璃汽车发生碰撞事故时，挡风玻璃的性能如何对高速行驶的汽车安全性影响较大。

汽车安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果，另一方面能防止碰撞时乘员从窗中飞出时，玻璃不对其头颈部位造成较严重伤害。

安全玻璃包括强化玻璃和夹层玻璃。

⑥儿童安全装置儿童安全装置主要指儿童安全带和以必须对儿童用安全带和儿童安全座椅进行特殊设计，以保证儿童的安全。

试验结果显示，在发生撞击时，一个体重20kg的儿童其质量可达2t，是根本抱不住的。

在我国随处可见儿童不加限制地坐在成人坐位上，在发生碰撞时是相当危险的。

据研究，正确使用儿童安全带和儿童座椅可使0～1岁的幼儿在事故中的死亡率减少69％，1～4岁的儿童死亡率减少47％，5岁以上儿童死亡率减少45％，减少中到重伤50％。

4.2碰撞后伤害减轻与防护技术

紧急门锁释放机构当车辆发生碰撞后，为使乘员容易从被撞车辆中出来，车门应容易打开。

紧急门锁释放机构的特点是，当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统会立即自动地释放门锁。

事故自动报警系统事故自动报警系统将是今后汽车必备的安全系统，它是在汽车后视镜内安装了一个与移动电话和撞车传感器相连的微型摄像机，与智能汽

车交通系统和全球卫星自动定位系统相配合，一旦汽车发生事故，将自动向有关安全管理部门和医疗急救部门报警，提供汽车所在位置、事故严重程度、车载人员数、系安全带人数和人员受伤的大致程度等信息，并保持联络，使事故车中的人员得到及时救护。

5汽车常见的安全故障检测与排除

5.1ABS的常见安全故障检测与排除

5.1.1ABS的检修的注意事项

1.ABS的常见故障；紧急制动时，车轮被抱，制动效果不，警告灯亮起，ABS出现不正常现象。

2.制动不良时，区分是故障类型；鉴别方法：

让汽车以常规制动方式工作，如