現(xiàn)代汽車新技術(shù)概論（第3版）-田晉躍課件 第9章 汽車安全技術(shù)簡介

第9章

汽車安全技術(shù)簡介上一頁下一頁發(fā)生交通事故的慘劇汽車發(fā)生碰撞事故隨著汽車綜合性能的提高，汽車的安全裝置越來越重要，，在汽車安全保護領(lǐng)域出現(xiàn)了大量的新技術(shù)。傳統(tǒng)的安全氣囊和安全帶已經(jīng)發(fā)展成為先進的智能保護系統(tǒng)，它可以在事故中更有效地保護乘客的生命。汽車的安全裝置分為主動安全和被動安全兩種，主動安全裝置(如ABS、ASR等)是指汽車防止發(fā)生事故的能力，被動安全裝置是指汽車一旦發(fā)生事故，汽車保護乘員的能力。汽車發(fā)生事故時，對乘員的傷害是在瞬間發(fā)生的，例如，以車速50km/h進行正面撞車時，其發(fā)生時間只有十分之一秒左右。為了在這樣短暫的時間中防止或減小對乘員的傷害，目前汽車主要裝有安全帶、防撞式車身和安全氣囊防護系統(tǒng)(SRS是英文SupplementalRestraintSystem的縮寫)等。9.1汽車安全保護系統(tǒng)的發(fā)展1．汽車的安全性能2．汽車的安全措施3．汽車的安全裝置9.2安全氣囊及電子控制系統(tǒng)1．汽車安全氣囊發(fā)展2．安全氣囊結(jié)構(gòu)及工作原理3．汽車安全氣囊的工作過程4．氣囊關(guān)鍵技術(shù)9.3預(yù)緊安全帶1．安全帶分類9.4輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS1．輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)簡介2．TPMS系統(tǒng)的特性上一頁下一頁9.1汽車安全保護系統(tǒng)的發(fā)展1．汽車的安全性能

汽車的安全性功能，包括主動安全性和被動安全性兩個方面，前者包括制動性、操縱穩(wěn)定性等，后者包括車身鈑金、安全帶、安全氣囊、座椅、防火等安全措施。

汽車要達到很高的安全性能，必須要有很好的安全技術(shù)作保障，隨著安全技術(shù)的不斷提高發(fā)展，應(yīng)運而生了眾多的汽車安全措施和安全裝置，從而來保證駕乘人員的安全。上一頁下一頁返回2.汽車的安全措施1）汽車新的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)代汽車，在設(shè)計之初就充分考慮到提高汽車安全性能，因此創(chuàng)造了很多新型的安全結(jié)構(gòu)。(1)碰撞緩沖區(qū)碰撞緩沖區(qū)的概念是梅塞德斯?奔馳在20世紀60年代首次提出來的。其設(shè)計為在該區(qū)發(fā)生撞擊時車身發(fā)生逐漸變形，以吸附事故中產(chǎn)生的絕大部分(如果不是全部)的撞擊能量。車身改為這種可以變形的設(shè)計后，乘員所承受的強烈的撞擊力就可以大大減小。現(xiàn)代的撞擊緩沖區(qū)設(shè)計不僅僅可以吸附撞擊能量，而且還可以使撞擊能量發(fā)生偏轉(zhuǎn)。比如某些車身前部的組件可以在發(fā)生前后撞擊時乘客座艙下部向后移動，從而進一步減小乘員可能需要承受的撞擊能量。(2)潰縮式轉(zhuǎn)向柱

轉(zhuǎn)向柱有一個特殊的裝置，它可以讓轉(zhuǎn)向柱移離駕駛員以在撞擊中吸附更多的能量。(3)懸浮發(fā)動機防撞保護裝置在車輛受到正面的劇烈撞擊時使發(fā)動機自動下沉，整個發(fā)動機艙瞬間變成了大空間的前部吸能區(qū)吸收撞擊能量，而且可以防止發(fā)動機自身受損或擠入駕駛艙傷及乘客。上一頁下一頁返回2）汽車新工藝、新材料的應(yīng)用(1)液壓沖壓整體成型工藝液壓沖壓整體成型工藝的應(yīng)用，有效的增加車身的強度，減少車身焊接點，使車身更加牢固抗擠壓，耐腐蝕，從而達到安全目的。(2)激光焊接工藝激光焊接工藝的引入，是汽車安全技術(shù)的一個里程碑，它加熱范圍小，焊縫和熱影響區(qū)窄，接頭性能優(yōu)良；殘余應(yīng)力和焊接變形小，可以實現(xiàn)高精度焊接；可對高熔點、高熱導率，熱敏感材料及非金屬進行焊接，增加了車身的強度，使內(nèi)部駕乘者得到有效保護。(3)高強度鋼板和各種合金的大范圍應(yīng)用現(xiàn)代汽車在鋼板變薄的同時鋼板的強度卻在不斷加大，這得益于新材料的發(fā)展和應(yīng)用，同時各種鋁合金、鋁鎂合金也開始應(yīng)用在汽車的關(guān)鍵位置上，鋁鎂合金材質(zhì)與普通鋼板相比，重量更輕，延展性更強，這些新材料，使車身更牢固，有效地保護駕乘人員免受傷害。上一頁下一頁返回3．汽車的安全裝置1）主動安全裝置主動安全裝置就是在危險或事故發(fā)生預(yù)期前，通過汽車上的一些裝置控制和預(yù)防動作發(fā)生，因此最大限度地支持駕車者一系列的駕駛操作，使車輛遠離危險狀況的裝置。(1)ABS（制動防抱死系統(tǒng)）制止車輪滑動，作為主動安全裝置，ABS可在汽車制動過程中，對車輪的運動狀態(tài)進行迅速、準確又有效的控制，使車輪盡可能地處于最佳運動狀況，可以有效防止側(cè)滑并能在剎車踩死的狀況下，打方向避開障礙物，從而提高車輛行駛的安全性。(2)EBD（電子制動力分配系統(tǒng)）ABS的輔助系統(tǒng)，在ABS動作之前就已經(jīng)平衡了每一個車輪的有效抓地力，使4只輪胎的制動裝置根據(jù)不同情況采用不同的方式和力量制動，從而保證車輛的平穩(wěn)。(3)ESP（電子穩(wěn)定程序）是當前汽車防滑裝置的最高級形式，它不需要駕駛者進行操作，而是根據(jù)實際情況做出反應(yīng)。ESP可以監(jiān)控汽車行駛狀態(tài)，并自動向一個或多個車輪施加制動力，以保持車子在正常的車道上運行。同時，它對過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向特別敏感，對汽車側(cè)滑有很好的預(yù)防作用。上一頁下一頁返回(4)TCS（牽引力控制系統(tǒng)）是在ABS基礎(chǔ)上新發(fā)展起來的一種系統(tǒng)。ABS控制4個輪，TCS只控制驅(qū)動輪。沒有TCS的汽車加速時驅(qū)動輪容易打滑，如果是后驅(qū)車就可能甩尾，要是前驅(qū)車則容易方向失控。有了TCS，汽車在加速時就能夠減輕這種現(xiàn)象。(5)EBA（電子控制剎車輔助系統(tǒng)）對于正常情況下的剎車，EBA不會發(fā)生作用，但如果是緊急剎車，EBA會馬上自動指示剎車系統(tǒng)產(chǎn)生更高的油壓，使ABS發(fā)揮作用，增大剎車效果。不僅如此，其施壓的速度也遠遠快于駕駛者，這能大大地縮短剎車距離，增強安全性。(6)VSC（車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)）VSC是控制車輛轉(zhuǎn)彎過程的循跡穩(wěn)定性。它能快速的將車輛在轉(zhuǎn)彎過程中轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象修正到原有正常路徑的循跡行駛，避免車輛脫離正常行駛道路或發(fā)生側(cè)翻，此套系統(tǒng)由方向盤轉(zhuǎn)角感測器、減速度感測器、車身偏擺角速度感測器，剎車油壓感測器以及輪速感測器所組成。上一頁下一頁返回2）被動安全裝置所謂被動安全裝置，就是在危險發(fā)生時和過程中，對乘員進行有效保護的裝置。主要有安全帶和安全氣囊兩種。(1)安全帶安全帶是所有的車輛安全系統(tǒng)中最基本的。根據(jù)一項調(diào)查表明高速公路上車禍的受害者有55%沒有系安全帶。安全帶的作用就是把乘員固定在座位上，避免高速撞擊時，乘員飛出車外，以保護乘員安全。安全帶的技術(shù)進步包括預(yù)緊器、力道限制器以及三點式或四點式的組合等。在撞擊的時候預(yù)緊器可以把安全帶拉緊防止由于松懈而帶來會造成身體傷害的位移。撞擊結(jié)束后，力道限制器可以使安全帶略微松弛以減輕對車內(nèi)乘員的壓力。(2)安全氣囊

安全氣囊是現(xiàn)代轎車上重要的技術(shù)裝置。一旦車前端發(fā)生了強烈的碰撞，安全氣囊就會瞬間從方向盤（或其他位置）內(nèi)“蹦”出來墊在方向盤與駕駛者之間防止駕駛者的頭部和胸部撞擊到方向盤或儀表板等硬物上安全氣囊面世以來已經(jīng)挽救了許多人的性命。除了駕駛員側(cè)有安全氣囊外有些轎車前排也安裝了乘客用的安全氣囊(即雙安全氣囊規(guī)格)，乘客用的與駕車者用的相似只是氣囊的體積要大些所需的氣體也多一些而已。另外，有些轎車還在座位側(cè)面靠門一側(cè)安裝了側(cè)面安全氣囊。上一頁下一頁返回

汽車發(fā)生碰撞事故時，在慣性的作用下，司機和乘客會高速撞向方向盤等車內(nèi)部件，受到傷害。在汽車上安裝安全帶和安全氣囊等保護系統(tǒng)，可以在撞車時把乘客約束在座椅上，限制乘客頭部、胸部的移動距離，避免與車內(nèi)部件發(fā)生劇烈碰撞，從而起到保護作用。所以也把這種保護系統(tǒng)叫做乘員約束系統(tǒng)。上一頁下一頁返回9.2安全氣囊及電子控制系統(tǒng)碰撞發(fā)生時氣囊的作用1．汽車安全氣囊發(fā)展安全氣囊是1958年由美國人約翰?赫綴克發(fā)明的。1973年日本本田汽車公司引進安全氣囊技術(shù)進行實車應(yīng)用。經(jīng)過了30多年的漫長歷程，直至1984年，汽車碰撞安全標準FMVSS208在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認可并開始實施，其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊，同時還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認了安全氣囊的作用。

從1970年到1990年的20年間，歐美關(guān)于安全氣囊方面的專利只有106項，而從1990年到1994年4月，有專利464項。在美國，到1995年，前排乘員的氣囊安裝率已超過60％。法規(guī)規(guī)定在1997年9月1日后出廠的轎車中100％安裝司機側(cè)和前排乘員側(cè)氣囊。安全氣囊的保護作用是十分顯著的，安全氣囊同時也有副作用。上一頁下一頁返回2.安全氣囊結(jié)構(gòu)及工作原理目前汽車采用的安全氣囊系統(tǒng)普遍都是電子式安全氣囊系統(tǒng)。電子式安全氣囊系統(tǒng)主要由碰撞傳感器、微處理器(SRSECU)、輔助防護系統(tǒng)指示燈(SRS指示燈)、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成。碰撞傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號，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。氣囊裝在方向盤轂內(nèi)緊靠緩沖墊處，其容量約50至90升不等，做氣囊的布料具有很高的抗拉強度，多以尼龍材質(zhì)制成,折疊起來的表面附有干粉，以防安全氣囊粘著在一起爆發(fā)時被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時氣囊設(shè)有安全閥,當充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時會自動泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷，氣囊中所用的氣體多為氮氣。上一頁下一頁返回上一頁下一頁返回汽車安全氣囊系統(tǒng)的組成1）傳感器目前主要有機械式、機電式、電子式等幾種。其中電子集成式集成度高，其內(nèi)部集成有加速度傳感，低通濾波器，溫度補償?shù)饶K；接口簡單，可靠性高；具有自測試功能，可及時發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，是目前廣泛應(yīng)用的一種。

上一頁下一頁返回電子式傳感器

傳感方式有多點式和單點式。目前正在使用的多點傳感式安全氣囊系統(tǒng)的典型配置，共有三個傳感器：一個機電式左檔板傳感器，一個機電式右檔板傳感器和診斷模塊中的一個電子傳感器。司機側(cè)和乘客側(cè)各有一個氣囊。兩個檔板傳感器中只要有一個閉合，診斷模塊就對電子傳感器送來的信號進行處理和判斷，當認為有必要點火時，就發(fā)出點火信號使氣囊充氣。單點傳感式安全氣囊系統(tǒng)采用單個電子式傳感器，并且傳感器和點火控制模塊以及診斷模塊都集成在一起。目前，由于點爆控制算法越來越完善，單點傳感式氣囊系統(tǒng)正在逐步取代多點傳感式氣囊系統(tǒng)。2）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是氣囊系統(tǒng)的核心部件，其控制機理是各生產(chǎn)廠家嚴格保密的核心技術(shù)。氣囊控制系統(tǒng)要能準確判斷出正撞、偏撞、斜撞、撞樹等各種復(fù)雜情況的碰撞強度，并準時點爆氣囊?？刂葡到y(tǒng)主要有機械式、模擬電子式、智能式幾種。機械式控制系統(tǒng)主要用于低成本的氣囊系統(tǒng)，應(yīng)用正在減少?，F(xiàn)在大部分都采用帶微處理器的智能控制系統(tǒng)，對電子式傳感器測量得到的信號進行處理，輸出點爆信號。智能式控制系統(tǒng)原理框圖3）氣囊控制器氣囊控制器的基本要求：在不影響系統(tǒng)可靠性的前提下，盡量采用集成元件，元器件的個數(shù)應(yīng)盡量少。元件及電路應(yīng)為可在線測試的。減少耗電，使系統(tǒng)在主電源掉電情況下可繼續(xù)工作。儲存故障代號，以備事后診斷。氣囊控制器4）氣囊

氣囊的形式有兩種：一種體積比較大，即使乘客不系安全帶也能起到良好的保護作用，主要在美國市場，因為美國法規(guī)對安全帶的佩戴沒有強制性。

一種體積較小，與安全帶配合使用，是將安全氣囊與三點式安全帶共同組成一個乘員保護系統(tǒng)使之達到最佳的乘員保護效果。這種氣囊主要在歐洲市場應(yīng)用，因為歐洲對安全帶的佩戴有強制性要求。氣囊如圖9.8所示。圖9.8氣囊5）氣體發(fā)生器氣體發(fā)生器有壓縮氣體式(冷式)、燃燒式(熱式)、混合式三種。①壓縮氣體式。主要與機械式傳感器及控制器連用。由于其產(chǎn)氣量少、充氣速度慢等缺點，應(yīng)用較少。②燃燒式。通過燃燒劑燃燒產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)氣量大，容易控制，應(yīng)用較多。燃燒劑有疊氮化鈉等種類。疊氮化鈉燃燒產(chǎn)生無害的氮氣，但產(chǎn)生大量的熱量和固體顆粒，所以要采取降溫、過濾等相應(yīng)措施。為防止火藥產(chǎn)生的熱量對乘員造成傷害，有些氣囊內(nèi)部涂有隔熱涂層。疊氮化鈉融于水后有毒，對環(huán)保不利。各氣囊生產(chǎn)廠家都在發(fā)展新型的燃燒劑?？扇細怏w式是其中的一種，它將氫氣和氧氣按一定比例混合加壓儲存在儲氣瓶中。它燃燒后產(chǎn)生水，沒有固體顆粒，燃燒前也沒有害，是一種理想燃燒劑。③混合式。是用少量的燃燒物質(zhì)產(chǎn)生足夠的熱量，使得壓縮氣體迅速膨脹而充滿氣囊。其產(chǎn)氣量大，而產(chǎn)生的熱量少，是今后的發(fā)展方向?；旌蠚怏w發(fā)生器3.汽車安全氣囊的工作過程汽車在行駛中發(fā)生一定強度碰撞后，傳感器開關(guān)啟動,控制線路即開始處于工作狀態(tài),并接通監(jiān)測回路來判斷是否真有碰撞發(fā)生。如果訊號是同時來自兩個傳感器的話才會使安全氣囊開始作用。由于汽車的發(fā)電機及蓄電池通常都處于車頭易受損的部位，因此，安全氣囊的控制系統(tǒng)皆具有自備的電源以確保作用的發(fā)揮。在判定施放安全氣囊的條件正確之后，控制回路便會將電流送至點火器，接著瞬時快速加熱，將內(nèi)含的氮化鈉推進劑點燃。氣囊工作過程1)將從碰撞傳感器接收的電信號傳給充氣器的引爆劑。2)引爆劑像根“電火柴”通電后著火，然后再點燃充氣器組件內(nèi)的擴爆劑，擴爆劑又稱為引爆管。3)擴爆劑點燃后,點燃主裝藥-主推進劑。傳統(tǒng)的主推進劑由氮化鈉+氧化劑組成，也有些使用壓縮氮氣或氬氣,還有兩種混合應(yīng)用。4)推進劑燃燒生成氮氣流。5)迅速膨脹的氣體經(jīng)過過濾進入折囊墊,形成安全氣囊雛形。6)充氣器使充入安全氣囊的氣體壓力增高，并開始推壓安全氣囊飾罩。7)安全氣囊飾罩上的壓力不斷上升，飾罩材料延伸變形和撕裂薄弱區(qū)的接縫。8)隨著裂縫的出現(xiàn)，飾罩門開啟，為充氣安全氣囊的噴出提供最佳通路。9)氣體壓力繼續(xù)增長，安全氣囊張開至織物繃緊。10)乘員接觸和壓迫安全氣囊，實現(xiàn)安全保護；通過氣體的粘性阻尼作用，乘員前移能量被吸收和耗散，安全氣囊中過壓氣體經(jīng)過安全氣囊通氣孔排出而不致傷害乘員。

正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的0.01s內(nèi)微處理器開始工作，0.03s內(nèi)點火裝置啟動，0.05s內(nèi)高壓氣體進入氣囊，0.08s內(nèi)氣囊向外膨脹，0.11s內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會撞上氣囊。4.氣囊關(guān)鍵技術(shù)1）碰撞判斷準確汽車的碰撞形式是各式各樣的，其碰撞強度、減速度波形、車體變形等都是不一樣的，但都要求氣囊系統(tǒng)能準確地判斷出強度如何，并能準確控制氣囊點爆。目前氣囊系統(tǒng)有兩種形式，一種是與安全帶配合使用，當?shù)退倥鲎矔r，主要是安全帶對乘員起保護作用，當發(fā)生高速碰撞時，才啟動氣囊對人進行保護，此時氣囊主要保護人的面部，又稱之為“面袋”。第二種是單獨起保護作用，發(fā)生碰撞時，氣囊要保護人的頭部和胸部。第二種氣囊的體積較大(對司機側(cè)氣囊為60升以上)，充氣時間長，充氣量大，啟動氣囊的碰撞車速較低，造價高。第一種氣囊的體積較小，(對司機側(cè)氣囊為40升左右)，充氣量小，充氣時間短，啟動氣囊的碰撞車速高，造價低。就我國情況看，第一種氣囊更適合我國國情。2）點火時刻準確以司機側(cè)氣囊為例。氣囊點爆后，氣體發(fā)生器的充氣時間約是30毫秒。對處于正常位置的50百分位假人，最佳情況下是發(fā)生碰撞時，氣囊剛剛充滿氣體后，人的頭部即與氣囊接觸，這樣保護作用最好。如果人頭部接觸到氣囊時，氣囊尚未充氣完畢(遲點火)，則氣囊不僅不能起到緩沖吸能作用，巨大的爆炸力反而會將人打傷。如果氣囊充氣完畢后很長時間人的頭部才與氣囊接觸(早點火)，由于氣囊節(jié)流小孔的排氣作用，氣囊中沒有足夠的氣體壓力，同樣會影響對人的保護作用。

如果乘員乘坐位置偏離了正常位置，如司機離方向盤過近或過遠，稱為離位乘員。氣囊對離位乘員具有較強的傷害作用。以司機側(cè)氣囊為例，根據(jù)美國有關(guān)機構(gòu)的尸體試驗結(jié)果，如果氣囊點爆時尸體胸部靠在方向盤上，氣囊會將其肋骨打斷；如果胳膊靠在方向盤上，氣囊會使得胳膊骨折。氣囊對離位兒童乘員的傷害尤為嚴重。因此美國在推行低能量氣囊，即延長氣囊的充氣時間，減少氣囊爆出時的侵略性。此時氣囊的充氣時間大于30ms，氣囊的點爆時間要提前。

3）抗粗糙路面干擾能力強氣囊系統(tǒng)是一次性使用的安全防護系統(tǒng)，若意外點爆，除了會造成經(jīng)濟損失，由于氣囊點爆時的巨大聲響和體積，會對乘員造成驚嚇，可能會引發(fā)不必要的事故。因此必須具有高的抗粗糙路面干擾能力。當汽車以20～60km/h的速度通過下述路面時，氣囊不應(yīng)點爆：上下110毫米高的臺階、鐵路鐵軌、270毫米深的坑及國標路面，計有扭曲路面、坑洼路面、石塊路面、搓板路面、卵石路面等。這些情況都會產(chǎn)生較大的汽車減速度，氣囊系統(tǒng)必須能識別出此種狀況，氣囊不能點爆。4）高可靠性與工作穩(wěn)定性由于汽車的工作環(huán)境比較復(fù)雜，氣囊必須有較高的工作可靠性和穩(wěn)定性。如汽車在雨中工作；汽車在高溫氣候中行駛；汽車在寒冷的地區(qū)使用；汽車在高海拔的地區(qū)使用；汽車在強電磁干擾環(huán)境中等。這些環(huán)境都不能引起氣囊系統(tǒng)的失效。另外，某些時候汽車上的電瓶電壓可能偏低；在發(fā)生碰撞時，可能在碰撞的最初時刻即將電瓶破壞，使氣囊系統(tǒng)失去電源。因此氣囊系統(tǒng)要有很寬的工作電源范圍，并且當電源失掉后，應(yīng)能有數(shù)百毫秒的持續(xù)工作能力。預(yù)緊式安全帶是近年來發(fā)展的一種安全帶。一般，為了乘員的舒適，安全帶的預(yù)緊力不能太大，安全帶與人體之間總有一定的間隙，當乘員衣服較厚時，此間隙會較大。在碰撞時，這個間隙將減小安全帶的有效作用范圍，降低安全帶的效能。安全帶使用預(yù)緊器后，可在碰撞達到一定強度時，啟動預(yù)緊器，帶動鎖扣回縮或卷收器回轉(zhuǎn)，使得安全帶縮短一定距離，有效消除間隙，可以提高安全帶的作用。預(yù)緊式安全帶是在普通安全帶上增加預(yù)緊器構(gòu)成的。預(yù)緊器可以與鎖扣結(jié)合在一起(鎖扣預(yù)緊器)，也可以與卷收器結(jié)合在一起(卷收器預(yù)緊器)。上一頁下一頁返回9.3預(yù)緊安全帶1.安全帶分類1）鎖扣預(yù)緊器。使用火藥作為動力。鎖扣上面與織帶相連，下面由鋼絲繩與預(yù)緊器內(nèi)的活塞相連。發(fā)生碰撞時，通過點火設(shè)備點爆安裝在預(yù)緊器上的火藥，火藥燃燒產(chǎn)生氣體充入氣室內(nèi)。活塞在氣體的壓力下向右移動，通過鋼絲繩將鎖扣向下拉回約80mm，消除安全帶與乘員間的間隙。在活塞中安裝有鋼球，使得活塞只能向右移動，防止在安全帶的拉力下活塞向左移動。。鎖扣預(yù)緊器2）卷收器預(yù)緊器。安裝在卷收器的側(cè)面，使用火藥作為動力。發(fā)生事故時，點燃火藥，推動齒條移動，從而帶動卷收器回卷。卷收器預(yù)緊器安全帶可以有效地減少事故傷害

安全帶可以有效地控制發(fā)生事故時駕駛者的位置，避免與車體發(fā)生碰撞。汽車駕駛員使用安全帶負傷率可降低43-52%，副駕駛員負傷率可降低37-45%，負傷率降低幅度大小還與車速有關(guān)。

車速為45km/h時，有、無安全帶的駕駛員身體運動狀態(tài)。從圖中可以看出有安全帶的約束作用，可以防止駕駛員頭部與風窗玻璃碰撞和減輕胸部與方向盤碰撞，從而減輕傷害程度。

在車速低于95km/h的情況下，駕駛員使用安全帶，遇有交通事故，一般可避免死亡災(zāi)難。如不使用安全帶，即使車速低于25km/h，也有可能造成人員死亡事故。有無安全帶的比較近年來，車輛的爆胎事故驟然增多。輪胎氣壓是正確使用輪胎的最重要一環(huán)，氣壓過高或過低都會縮短輪胎使用壽命，甚至造成行駛中爆破而釀成大事故。只要我們能合理選用、正確使用輪胎，并采用相應(yīng)的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)保護措施，相信爆胎事故一定會大大減少。TPMS由于能夠保持標準的車胎氣壓行駛，并及時發(fā)現(xiàn)輪胎漏氣，因而能夠防止爆胎，防止發(fā)生突發(fā)性、惡性安全事故。同時采用TPMS可延長輪胎使用壽命。實驗表明，車輪氣壓比正常值下降10%，輪胎壽命將減少15%；輪胎氣壓低于標準氣壓值30%，油耗將上升10%。本文主要介紹TPMS系統(tǒng)組成及系統(tǒng)的壓力傳感器的技術(shù)參數(shù)和使用特性。上一頁下一頁返回9.4輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS1．輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)簡介

當車輛行駛時，輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng)接收車輛每個車輪轉(zhuǎn)速傳感器的車輪轉(zhuǎn)速信號，進行綜合分析。當某一個輪胎的氣壓太高或不足時，輪胎的直徑就會變大或變小，車輪的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)產(chǎn)生變化。監(jiān)視系統(tǒng)將車輪轉(zhuǎn)速的變化情況同預(yù)先儲存的標準值比較，就可得出輪胎氣壓太高或不足，從而點亮LOWTIRE報警燈。完整的TPMS包含以下3個部分：1）置于輪胎內(nèi)的測量裝置，即輪胎壓力測量模塊（TPMM）；2）顯示輪胎狀態(tài)的監(jiān)視器（MON）；3）TPMM維護與配置用低頻控制裝置(LFctrl)。TPMS的傳感器在車輪上的安裝示意圖

輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)視器輪胎壓力測量模塊安置在汽車各個輪胎內(nèi)部，是輪胎壓力和溫度適時監(jiān)測的主要部件。它可以通過低頻控制系統(tǒng)進行配置，系統(tǒng)運行所測到的結(jié)果數(shù)據(jù)由射頻發(fā)送到監(jiān)視器。系統(tǒng)的每個模塊都有單獨唯一的識別編號，可適時測量輪胎壓力和溫度，將實際測量結(jié)果射頻發(fā)射到監(jiān)視器單元（MU）系統(tǒng)工作條件環(huán)境溫度范圍達-40℃—125℃，電源裝置壽命大約10年。監(jiān)視器系統(tǒng)安裝于汽車的儀表盤處，如圖9.15所示。駕駛員可以清楚看到輪胎的工作狀態(tài)。當輪胎的壓力低于允許的最小值或大于允許的最大值時或輪胎壓力異常驟降時，監(jiān)視器發(fā)出警報。輪胎溫度超過了一個極限的時候，監(jiān)視器單元同樣也會發(fā)出警報。

低頻控制裝置系統(tǒng)即所謂的配置輪胎模塊的手動控制裝置，它通過一個低頻磁力來調(diào)節(jié)輪胎模塊。TPMM模塊的結(jié)果通過射頻傳輸回來。TPMM內(nèi)的設(shè)置參數(shù)包括：1）輪胎位置（ＦＬ，ＦＲ，ＢＬ，ＢＲ）；2）運行中的壓力最小最大值；3）

運行中的溫度最小最大值。2．TPMS系統(tǒng)的特性1)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)

輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵單元TPMM的電路原理如圖9.16所示，其主要部分包括：①帶有數(shù)據(jù)傳輸用434MHz射頻發(fā)射器的微控制器，轉(zhuǎn)換溫度壓力測量結(jié)果的10位AD轉(zhuǎn)換器，以及6個I/O插腳；②連接壓力傳感器和帶有LMV341運算放大器AD轉(zhuǎn)換器的簡單接口；③電源電壓檢查BVS小功率二極管電路

；④用于校準和指令設(shè)置的低頻感應(yīng)器和晶體管。2)壓力/溫度測量法

壓力和溫度值均可以由壓力傳感器電橋直接測量得到，傳感器輸出電壓的微小波動，并通過轉(zhuǎn)換器放大，可測量輪胎的壓力，圖9.17為系統(tǒng)測量與傳感器的非線性特性；傳感器橋電路溫度變化引起電阻改變，并電路將變化的信號轉(zhuǎn)換后，可測量輪胎溫度的改變量。

為了節(jié)省電量耗費，傳感器只在很短的時間工作。當不測量的時候，所有IO端口都處在低電壓輸出狀態(tài)，關(guān)閉傳感器和放大器。壓力測量過程中微控制器的IO插腳處在以下狀態(tài)：壓力測量過程中微控制器的IO插腳處在以下狀態(tài)：①GP1輸出插頭把電橋連接到電源（電壓Vdd）。同時把GP1作為AD轉(zhuǎn)換參考。當GP1沒有把電橋連到電源（電壓Vdd），微控制器內(nèi)部電阻就不會過多影響AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)果。②GP2輸出插頭，通過帶有AD轉(zhuǎn)換器的前置放大器來測量差別壓力的電壓。前置放大器的增益選擇有一個最大極限，確保信號不會隨著傳感器處理變化（壓力和溫度變化）而達到飽和狀態(tài)。③GP4插頭用于斷開溫度測量電阻，避免電流通過R9，R9在壓力測量時不工作。GP4插頭還用于激活LMV341運算放大器。TPMM的電路原理圖溫度測量過程中微控制器的IO插腳處于以下狀態(tài)：①GP4斷開連接串聯(lián)電阻R9的傳感器。傳感器電橋和R9組成一個阻抗，隨著溫度而變化，其溫度系數(shù)相當大（3000ppm/℃）。②GP1作為AD轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端。這時，電源電壓Vdd等