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自動檢測技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

時間：2009-05-21 09:42:02

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

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[導讀]自動檢測技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、科學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)濟發(fā)展和社會進步的一項必不可少的重要基礎(chǔ)技術(shù)。本文闡述了汽車

自動檢測技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護、科學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)濟發(fā)展和社會進步的一項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對象和檢測原理，并詳細介紹了汽車防抱死制動系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)中相關(guān)傳感器的具體應(yīng)用。

1 自動檢測技術(shù)在汽車安全系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)

隨著新交法實施，交通安全越來越受到各方的重視，同時國家也開始頒布一系列強制實行的法規(guī)與國家標準對汽車安全性能進行嚴格的限制。汽車安全裝備最基本的主動安全裝置——ABS防止車輪抱死機械裝置，已經(jīng)開始強制安裝在規(guī)定的汽車上。世界上第一臺防抱死制動系統(tǒng)ABS(the Anti-lock Brake System)于1950年問世，首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機上。從1968年才開始研究在汽車上應(yīng)用，這是自20世紀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)點的汽車安全控制系統(tǒng)，既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(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、制動效果最佳的制動裝置。

ABS由傳感器、制動壓力調(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)的控制儀是實現(xiàn)控制目標必不可少的元件，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，其作用是對車輪的運動狀態(tài)進行檢測，獲取車輪轉(zhuǎn)速(速度)信號，發(fā)出車輪將被抱死的信號；ECU的主要作用是接受車輪轉(zhuǎn)速傳感器送來的脈沖信號，計算出輪速、參考車速、車輪減速度、滑移率等，并進行判斷、輸出控制指令送給執(zhí)行器；制動壓力調(diào)節(jié)器是執(zhí)行器，在接受了電控單元ECU的指令后，驅(qū)動調(diào)節(jié)器中的電磁閥動作，調(diào)節(jié)制動器的壓力，使之增大、保持或減小，實現(xiàn)制動壓力的控制功能，使各車輪的制動力滿足少量滑動但接近抱死的制動狀態(tài)，以使車輛在緊急剎車時不致失去方向性和穩(wěn)定性。通過控制指令調(diào)節(jié)器降低該車輪制動缸的油壓，減小制動力矩，經(jīng)一定時間后，再恢復原有的油壓，不斷的這樣循環(huán)(可達5～10次／s)，始終使車輪處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)而又有最大的制動力矩。

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出車輛發(fā)生碰撞時的沖擊或減速度值，再把信號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，判斷是否點火引爆氣囊，并對系統(tǒng)故障進行自診斷。

安全氣囊組件主要由氣囊、螺旋彈簧、氣體發(fā)生器、點火器等組成。氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點火動作，點燃固態(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)，當發(fā)生異常時，指示燈自動發(fā)亮、報警。

安全氣囊的基本原理是當碰撞發(fā)生時，控制器根據(jù)碰撞沖擊速度(減速度)信號，識別和判斷碰撞的強度，當碰撞強度達到設(shè)定條件時，引爆氣囊的傳感器迅速觸動點火器引爆氮氣固態(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。

汽車安全氣囊有機械式和電子式兩大類型。全機械式安全氣囊系統(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，當汽車發(fā)生碰撞時，根據(jù)傳感器感應(yīng)碰撞的程度，并將感應(yīng)信號送至電控單元ECU，由ECU對碰撞信號進行識別。若是輕度碰撞，氣囊不動作；若屬于中度至嚴重程度的碰撞時，ECU則會發(fā)出點火器點火的信號，使氣囊在極短時間內(nèi)充氣，以保護駕乘人員。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，采用雙動作雙氣囊和雙安全帶預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：首先汽車點火起動，氣囊開始工作，CPU等電子電路復位，做好工作準備，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。當碰撞發(fā)生時，控制器根據(jù)傳感器發(fā)出的加速度信號，識別和判斷碰撞的強度，當碰撞強度達到設(shè)計條件的要求時，引爆氣囊的傳感器迅速觸動點火器引爆氮氣固態(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，主要保護其頭部不受傷害。當然不必緊張，傳感器會自動計算所受到碰撞的強烈程度，不會因駕駛員操作不當或汽車遇到小的障礙及較輕的碰撞而導致氣囊錯誤起爆。

2 結(jié) 語

隨著轎車的迅速發(fā)展，汽車防抱死制動系統(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)汽車防抱死制動系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng)，其技術(shù)越來越先進。需要指出的是，ABS只是制動的輔助系統(tǒng)，可以在制動時幫助駕駛者控制車輛狀態(tài)，防止車輛在制動中失去轉(zhuǎn)向能力，其中主要操控仍是駕駛者，所以超速駕駛?cè)詴l(fā)事故，而且需要強調(diào)的是，系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護作用的一個重要條件。

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