安全护卫 ESP(防侧滑稳定程序)功效原理大揭密

rong · 发表于 2007-10-28 08:00:14

我们这次是乘坐装有ESP系统的奥迪A4　1.8T轿车来直接感受ESP系统的功效的。首先，在测试的场地上摆好“雪糕桶”，并浇上水来营造湿滑路面的情况。第一次，我们先关闭了ESP系统，然后，先在直线段将车速加速到90km/h，车辆进入了湿滑路段，按预先设定的路线，出现了一处左右组合急弯位，当驾驶员向右急打方向盘时，车头急速右转，此时因地面湿滑，轮胎明显失去了足够的抓地力，车身发生了左倾，整辆车发生了严重的侧滑，将标示路线的“雪糕桶”撞飞，然后冲出预设路线，车辆右转了90度才停了下来。幸好这是一次“有预谋的意外”，整个试车场地是块大平地才没有真正发生“事故”。 　　随后，我们将A4轿车的ESP系统打开，重走原来的路线，来考察ESP系统的功效。同样地，先将A4加速到90km/h驶入湿滑的路面，但在上次车辆发生侧滑的弯位，驾驶员先左后右地转动方向盘时，ESP系统自动介入，通过对每个车轮施以大小不同的制动力，完全避免了车辆侧滑的发生，轿车如同在干燥良好的路面上行驶，车随人愿地准确过弯，不知不觉中，一场“意外”无声无息地被化解了。 关于ESP：ESP，有效避免车辆侧滑的电子稳定程序。 随着现代轿车技术的发展，车辆的主动安全性也大有提高。自博世公司在1978年开发出世界上首套ABS系统开始，目前新生产的车辆多数已经配备了ABS系统。据统计，2004年欧盟生产的新车ABS装备率已达85％，而欧洲汽车生产协会更保证2004年7月起生产的新车100％装备ABS系统。今年中国生产的新车ABS系统装备率也达到了66％，可以预计在不久的将来，中国生产的新车ABS装备率也将提高到100％。 虽然ABS系统能有效防止车轮抱死，避免了车辆在紧急制动时因车轮抱死而导致失控的现象，有效地提高了车辆制动安全性能，但ABS系统并不能解决车辆在湿滑路面起步或加速时出现的车轮打滑问题，更不能避免车辆发生侧滑，因此，在ABS系统的基础上，近一步发展出了牵引力控制系统（TCS），及包括了ABS和TCS功能，并有效避免车辆侧滑的电子稳定程序（ESP）。 牵引力控制系统（TCS）能防止车轮打滑，在车辆启动与加速时，保证良好的牵引性能，同时照顾车辆的稳定性和操控性。轮速传感器不断监视着每个车轮。如果某个车轮表现出打滑的趋势，TCS会调整驱动扭矩并且迅速干预制动系统和发动机的运行。车辆因此能够安全地启动或加速。 电子稳定程序（ESP）是一项主动安全系统，它包含了ABS和TCS，因此它能防止车轮在制动时抱死（ABS），在启动时打滑（TCS）。ESP系统按照每秒25次的频率检测驾驶员的行驶意图和车辆的实际行驶情况。如果发现有紧急情况，它迅速反应，通过液压调节器，调节每个车轮的制动压力，如有可能，还会干预发动机和传动系统。ESP能降低车辆侧滑的危险，从而降低事故的发生。据统计，有25％导致严重人员伤亡的交通事故是由侧滑引起的，而更有60％的致命交通事故是因侧面撞击而引起的，其主要原因就是车辆发生了侧滑，因此，能有效降低车辆侧滑危险的ESP系统能显著降低交通事故的数量从而拯救生命。 2004年，中国新车的ESP系统装备率还只有3％，而同期，欧盟地区的新车ESP装备率已达35％，随着人们对车辆安全性的要求日益提高，相信ESP将如同今日的ABS系统一样，成为车辆的标准装备。 什么是光触媒 光触媒[PHOTOCATALYSIS]是光 [Photo=Light] + 触媒(催化剂)[catalyst]的合成词。光触媒是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，光触媒是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的 OH - 及 O 2 - 自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。最具代表性的例子为植物的"光合作用"，吸收对动物有毒之二氧化碳，利用光能转化为氧气及水。 光触媒于1967年被当时还是东京大学研究生的藤岛昭教授发现。在一次试验中对放入水中的氧化钛单结晶进行了光线照射，结果发现水被分解成了氧和氢。这一效果作为 “ 本多．藤岛效果 ” （Honda-Fujishima Effect）而闻名于世，该名称组合了藤岛教授和当时他的指导教师----东京工艺大学校长本多健一的名字。 由于是借助光的力量促进氧化分解反应，因此后来将这一现象中的氧化钛称作光触媒。这种现象相当于将光能转变为化学能，以当时正值石油危机的背景，世人对寻找新能源的期待甚为殷切，因此这一技术作为从水中提取氢的划时代方法受到了瞩目，但由于很难在短时间内提取大量的氢气，所以利用于新能源的开发终究无法实现，因此在轰动一时后迅速降温。 1992年第一次二氧化钛光触媒国际研讨会在加拿大举行，日本的研究机构发表许多关于光触媒的新观念，并提出应用于氮氧化物净化的研究成果。因此二氧化钛相关的专利数目亦最多，其它触媒关连技术则涵盖触媒调配的制程、触媒构造、触媒担体、触媒固定法、触媒性能测试等。以此为契机，光触媒应用于抗菌、防污、空气净化等领域的相关研究急剧增加，从1971年至2000年6月总共有10,717件光触媒的相关专利提出申请。二氧化钛 TiO 2 光触媒的广泛应用，将为人们带来清洁的环境、健康的身体。 物体之长度为10 -6 米称为微米(Micrometer; mm)，10 -9 米称为纳米(Nanometer; nm)。各种应用材料也将由微米逐渐进入纳米时代。纳米材料由晶粒1~100nm大小的粒子所组成。粒径极为微细，具有极大的比表面积，且随着粒径的减少，表面原子百分比提高。在表面上由于大量原子配位的不完全而引起高表面能的现象。表面能量占全能量的比例大幅提高，使纳米材料具吸附、光吸收、熔点变化等特性。利用纳米超微粒子技术与特性，研发出材料本身在反应时完全不参与作用，却可促进并提高反应能量，以催化目标反应的触媒技术已运用于环境清洁作用上，促使有害或有毒物质加速反应成为稳定而无害物质，达到环保效果。 此主题相关图片如下： <a href="http://61.144.211.84/kbs/UploadFile/2005-4/2005415123353346.jpg" target="_blank"></a>VDC车辆动态控制 驱动轮与抓地力的关系 道路在雨后会因为路面的不平整或是排水系统不良，而在路面出现一滩滩的积水。为了到山林之中吸收大量的芬多精，而必需通过蜿蜒的山路。以上的路况都有机会使车辆发生难以控制的状况。为了让驾驶者能够在难以控制车辆的慌乱情况之下把车辆安全的带离危险地带，以及将处于失控边缘的车辆给安全的带回到正常的行驶路线，或是预防车辆在极度操控时达到失控状况，因此能够主动控制车辆动态表现的「VDC车辆动态控制系统」于是因应而生。 为了让VDC车辆动态控制系统能够主动控制车辆的动态表现，因此VDC车辆动态控制系统就必须结合ABS防死锁煞车系统、TCS循迹控制系统、BLSD煞车式防滑差速器等系统的功能，以控制四个车轮的转动速度来改变车辆在行驶中的姿态，并且使车辆在道路上以更佳的路线去行驶。藉由VDC的控制让以非直线状态行驶的车辆能够有最佳的行驶路线，这样就能够提升车辆在行驶中的稳定性，尤其是当车辆在湿滑路面或是在过弯时，因而在提升车辆稳定性的同时也大大的增加了车辆在行驶当中的安全性。 Nissan汽车是全球汽车制造厂中少数具有能力开发车身稳定系统的厂商，Nissan汽车的VDC车辆动态控制系统更是其中的翘楚。Nissan的VDC最早是配置在****年的Cima车型(日规Infiniti Q45)，之后陆续配置在Nissan与Infiniti品牌的车型之上，现今的Infiniti Q45、M45、G35、FX35等车型，更是将VDC列为标准配备。 当车辆在过弯时发生了转向不足或是转向过度的情况时，VDC系统会适时的利用ABS、TCS、BLSD的功能以介入控制车辆在行驶中的车身姿态。一辆行驶中的汽车，其车上的「VDC统合控制计算机」会随时的接受「G值感知器」、「方向盘角度感知器」、「车轮速度感知器」等等感知器的讯号，当「VDC统合控制计算机」判定出车辆正处于转向不足或是转向过度的不稳定状态时，VDC系统会利用ABS系统去控制煞车系统进行煞车的动作，透过BLSD系统的控制去针对单一个或是多个车轮进行煞车的动作，再辅以TCS适当的降低引擎的扭力输出，来调整汽车于变换车道或在过弯时的车身姿态，使汽车在变换车道或是过弯时能够更加的平稳而安全。 车轮与驱动及转向的关系 驾驶者在扭转方向盘之后车轮就随着这个动作而产生转动，并且使车辆在道路上转弯。为什么车辆会转弯呢？车轮又是如何的转动呢？。 汽车的驱动方式分别有前轮驱动、后轮驱动、四轮驱动这三种模式。 前轮驱动：前轮要同时担负驱动及转向的工作。 后轮驱动：前轮负责转向，后轮负责驱动。 四轮驱动：前轮要同时担负驱动及转向的工作，后轮也要负担部份的驱动工作。 驱动轮与抓地力的关系 前轮驱动与后轮驱动的全部动力是经由二个驱动轮将引擎的扭力转换成牵引力之后，并且将牵引力传递到地面使得车辆能够前进。这种动力传递的方式使动力输出强大的车辆在以大扭力进行起步及过弯时，容易使驱动轮与地面发生打滑，而影响到车辆的性能表现 在前轮驱动车型的前车轮上面除了有牵引力之外，还有转向的阻力；而在后轮驱动车型的后车轮上面则是有牵引力以及外滑的阻力；驱动轮的轮胎在受到这些力量的影响之后，一旦受力的总合大于轮胎与地面之间的摩擦力时，就会发生抓地力不足并使车轮产生滑移的情况，在这样的情况下轻者仅是使车辆轻微的滑移或是转向不足，严重者会使车辆冲出路面或是在车道上面旋转。此一情形在多种的控制系统被研发出来之后已经逐渐的被改善了；尤其是在安装VDC车辆动态控制系统之后，让汽车在不减损动力性能的表现之下，又能够保持车辆在行驶当中的安全性以及舒适性。 四轮驱动的全部动力是被分散到四个驱动轮上面，在每一个驱动轮都仅需要负担少许的扭力的情形下，轮胎就不会因为引擎强大的动力输出而发生打滑的情况，使得四轮驱动的车辆在转向时会呈现出较为中性化的转向特性。但是四轮驱动的车辆在转向过度或是不足的情况发生时，就必须要进行较为复杂的操控动作，才能够将车身的动态给修正到安全的范围。此一情形在研发出多种的控制系统之后已经被改善了许多；尤其是在安装VDC车辆动态控制系统之后，在车辆濒临失控的边缘时，让驾驶者不须要再进行复杂的操控动作，就能够安全的驾驶车辆，并且很舒服的往目的地前进。 VDC的伙伴－ ABS防死锁煞车系统 当汽车在道路上做紧急煞车的时候，或是在湿滑路面上进行煞车时，如果有一个车轮发生打滑的情形，轻者会使车身发生晃动，重者则会使车身发生转动与滑移。如果二个前轮同时发生死锁的情形，则汽车将无法变换前进的方向，导致汽车循着原来前进的方向直冲过去，并使汽车冲出弯道或是撞上前方的车辆，而发生令人难以想象的危险。 ABS利用油压泵的做用使煞车油管内的油压能够快速的降低，并且又迅速的让油压回复到原来的程度；这种有如快速的重复踩踏煞车的动作，使车轮不至于发生被死锁的情形。ABS让汽车在车轮可能发生死锁的紧急状况下，还能够顺利的改变前进方向以避免发生危险。目前几乎所有的车型都有装备ABS，而且ABS在汽车上经过多年的应用及改进之后，现在的ABS已经进入到四轮均可独立控制的四回路型ABS系统。 VDC的伙伴－ TCS循迹控制系统 当汽车以大扭力做快速起步的动作时，驱动轮会因为车轮的牵引力过大，而导致轮胎与地面之间发生打滑，并且使轮胎发出尖锐叫声；这种经常在电视画面出现的情况相信大家并不陌生。然而汽车在加速与减速的过程中以及过弯的时，偶尔也会发生车轮打滑的现象，这种情形尤其会发生在激烈操控车辆的情况下。当驱动轮发生打滑时，会使车轮产生不平顺的行驶轨迹；情况轻者让车身产生晃动，而重者会让车身产生旋转。 TCS可以在侦测到驱动轮发生打滑现象时，TCS会立即控制ABS对打滑的车轮进行煞车的动作，同时也会透过ECM的控制使引擎降低输出动力，以降低驱动轮的牵引力，并且防止驱动轮发生打滑的情况。 VDC的伙伴－ BLSD煞车式防滑差速器 车辆行经低摩擦路面时，BLSD系统会对因为打滑而转速过快的车轮进行煞车，让行驶中的车辆不至于发生摇摆的现象，而能够在低摩擦路面上平稳的做直线行驶，或是以顺畅的弧形路线通过弯道。 当左、右驱动轮的其中之一陷入沙地等低摩擦力的路面时，位于低摩擦力路面的那一个车轮就会获得较多的动力，而使车辆的行驶产生困难。万一车轮是陷落到水沟时，则陷落到水沟的车轮就会获得全部的动力，而使车辆停在原地动弹不得。BLSD系统能够利用ABS煞车的作用降低位于低摩擦力路面或是水沟的车轮所获得的动力，而让停留在正常路面上的车轮获得较多的动力，于是汽车的行驶就不再发生困难，或是让受困的车辆得以脱离困境。 VDC对车身动态的修正－转向过度 当车辆在过弯时发生了转向过度的情况，VDC系统会依照「G值感知器」、「方向盘角度感知器」、「车轮速度感知器」等等感知器传来的讯号做计算，然后利用BLSD控制ABS对于弯外侧的前车轮与后车轮进行煞车的动作。前车轮与后车轮的转速被降低了以后，车身前后方向的轴线会逐渐往弯外侧旋转，同时也将重心的位置往弯外侧移动。于是汽车的行进路线便会往弯外侧滑移，使车辆的行进路线从转向过度转变成转向中性，让汽车得以平稳且安全的通过弯道。 VDC对车身动态的修正－转向不足 当车辆在过弯时发生转向不足的倾向时，VDC系统会依照「G值感知器」、「方向盘角度感知器」、「车轮速度感知器」等等感知器传来的讯号做计算，然后利用BLSD控制ABS对弯内侧的后车轮进行煞车的动作，以降低弯内侧后车轮的转速，车身前后方向的轴线会逐渐往弯内侧旋转，同时也将重心的位置往弯内侧移动。让汽车的车身往弯内侧偏滑，而使车辆的行进路线移往弯内侧，最后车辆的行进路线就会从转向不足变成转向中性，于是车辆便得以平稳且安全的通过弯道。 当车辆在过弯的时发生转向不足的情况，这时候由于车身需要修正的方向和转弯的方一致，因此VDC在利用ABS对车轮进行煞车时，只需要针对弯内侧的后轮做煞车动作，就可以让车身获得足够的转向力矩去改变车身在行驶中的动态，以避免车辆发生过度修正的情形而发生驾驶上的困扰与车身的晃动。所以在发生转向不足时VDC只对弯内侧的后轮做煞车，就是为了要在迅速调整车身动态的同时，让车辆仍然保有优良的乘坐舒适性。

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