自動檢測技術在汽車安全系統中的應用

摘 要：隨著交通事故的不斷增加，以及用戶安全意識的提高，為了減少汽車發生碰撞時對駕駛員和乘員的傷害，現代汽車的防抱死制動系統和安全氣囊系統越來越普及。闡述了汽車運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和安全氣囊系統中相關傳感器的具體應用。

關鍵詞：傳感器;制動;汽車安全;自動檢測；ABS；SRS

中圖分類號：TH715 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1713702

Application of Automatic Detection Technology in Auto Safety System

ZI Guichang 1，LIU Yinxia1，GE Hua2

(1.Vocational Polytechnical College，Liaoning Engineering Technical University，Fuxin，123000，China;2.Fuxin Kehui Electronic Co.Ltd.，Fuxin，123000，China)

Abstract：Along with continuous increase of traffic accident and the improvement of users′ safe consciousness，in order to decrease injury to drivers and passengers due to a tremendous force，in modern automobile，the Anti-lock Brake System(ABS)and the Supplemental Restraint System (SRS) is more and more popular. This article introduces the examination object and the examination principle of the automobile sensor. And introduces the concrete application of sensor in the ABS and the SRS in a detail.

Keywords：sensor;anti-lock brake;auto safety;automatic detection;ABS;SRS

自動檢測技術已廣泛地應用于工農業生產、國防建設、交通運輸、醫療衛生、環境保護、科學研究和人們的日常生活中，并起到越來越重要的作用，成為國民經濟發展和社會進步的一項必不可少的重要基礎技術。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和安全氣囊系統中相關傳感器的具體應用。

1 自動檢測技術在汽車安全系統中的應用

1.1 汽車防抱死制動系統(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，已經開始強制安裝在規定的汽車上。世界上第一臺防抱死制動系統ABS(the Anti-lock Brake System)于1950 年問世，首先被應用在航空領域的飛機上。從1968 年才開始研究在汽車上應用，這是自20世紀80年代后期以來汽車技術的最大成就之一。

ABS是一種具有防滑、防鎖死等優點的汽車安全控制系統，既有普通制動系統的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態下仍能轉向，保證汽車的制動方向穩定性，防止產生側滑和跑偏，是目前汽車領域最先進、制動效果最佳的制動裝置。

ABS由傳感器、制動壓力調節器和電子控制器三大部分組成。電子控制器又叫電控單元(Electronic Control Unit，ECU)。測試車輪轉數的傳感器以及調節轉數的控制儀是實現控制目標必不可少的元件，這是車用ABS系統研制的重要理論依據。汽車防抱死制動系統的工作原理如圖1所示。

傳感器主要是安裝在車輪上的轉速傳感器，其作用是對車輪的運動狀態進行檢測，獲取車輪轉速(速度)信號，發出車輪將被抱死的信號；ECU的主要作用是接受車輪轉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行器；制動壓力調節器是執行器，在接受了電控單元ECU的指令后，驅動調節器中的電磁閥動作，調節制動器的壓力，使之增大、保持或減小，實現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，以使車輛在緊急剎車時不致失去方向性和穩定性。通過控制指令調節器降低該車輪制動缸的油壓，減小制動力矩，經一定時間后，再恢復原有的油壓，不斷的這樣循環(可達5~10次/s)，始終使車輪處于轉動狀態而又有最大的制動力矩。

1.2 安全氣囊系統

安全氣囊由美國人約翰·赫特里特(John·Hotrich)發明。1952年，在遭遇一次事故后，他萌發了設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、安全氣囊系統指示燈等主要部件組成。

碰撞傳感器 安全氣囊的關鍵部分是碰撞傳感器，傳感器的作用是檢測出車輛發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，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、氣體發生器、點火器等組成。氣體發生器根據信號指示產生點火動作，點燃固態燃料并產生氣體向氣囊充氣， 使氣囊迅速膨脹。

SRS指示燈 用于指示安全氣囊的工作狀態，當發生異常時，指示燈自動發亮、報警。

安全氣囊的基本原理是當碰撞發生時，控制器根據碰撞沖擊速度(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的氣囊、充氣泵、傳感器等部件集中裝在轉向盤內，安全氣囊的結構如圖2所示。

在電子式安全氣囊系統中，當汽車發生碰撞時，根據傳感器感應碰撞的程度，并將感應信號送至電控單元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則會發出點火器點火的信號，使氣囊在極短時間內充氣，以保護駕乘人員。電子式安全氣囊系統具體工作過程如圖3所示。

在電子式安全氣囊系統中，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。

圖4 電子式安全氣囊系統程序框圖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。在碰撞發生后，經CPU判斷碰撞速度的大小，并發出不同的控制指令。當碰撞發生時，控制器根據傳感器發出的加速度信號，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 語

隨著轎車的迅速發展，汽車防抱死制動系統和安全氣囊系統發揮著重要的作用，有更多的廠家研制和生產汽車防抱死制動系統和安全氣囊系統，其技術越來越先進。需要指出的是，ABS只是制動的輔助系統，可以在制動時幫助駕駛者控制車輛狀態，防止車輛在制動中失去轉向能力，其中主要操控仍是駕駛者，所以超速駕駛仍會引發事故，而且需要強調的是，系好安全帶是安全氣囊發揮保護作用的一個重要條件。

參 考 文 獻

［1］孟立凡.傳感器原理及應用.北京：國防工業出版社，2005.

［2］劉偉.傳感器原理及實用技術.北京：電子工業出版社，2006.

［3］何希才.傳感器及其應用電路.北京：電子工業出版社，2001.

［4］王遂雙.電子控制系統的原理與檢修.北京：北京理工大學出版社，2004.

［5］黃凌.安全氣囊系統維修從入門到精通.北京： 國防工業出版社，2005.

作者簡介 訾貴昌 男，1952年出生，遼寧阜新人，副教授。從事工業自動控制方面的教學與研究，公開發表科技論文12篇。