100 МГц (данный импульс может быть использован
для вычислении расстояния и для запуска
развертки дисплея).
Азимут, если требуется, определяется из относительного
положения цели на экране дисплея. Радар
для использования в автомобиле должен удовлетворять
следующим общим требованиям:
♦ дальность действия должна быть, по крайней
мере, 300 м при плохой погоде. Это
дает возможность получить предупреждение
о препятствии за приблизительно 7 с на ско-
росnи 160 км/ч (100 миль/ч);
♦ размер обнаруживаемых объектов — от 0.1 м2;
♦ обновление данных чаще, чем раз в секунду;
♦ ширина луча приблизительно 15° по горизонтали
и вертикали;
♦ дисплей не должен чрезмерно привлекать
внимание водителя, он должен использоваться только в целях предупреждения.
Тип индикации, или выходной сигнал, который
может быть использован в автомобиле - от звукового
предупреждения до светового индикатора или
ряда огней и, возможно, экрана дисплея.
Предупреждение о падении давления в шинах
Взгляд на приборную панель должен быть достаточно
информативным, чтобы подсказать водителю,
что давление в шинах является правильным.
Компания Bosch разработала электронную систему
контроля давления в шинах. Каждому колесу
соответствует собственная индикаторная лампа,
которая загорается, если давление падает ниже заданного
значения. Плохо надутые шины вызывают
потерю управления и увеличивают потребление
топлива. Идея заключается в том, чтобы предупредить
водителя о снижении давления — мгновенная
утечка воздуха, вообще говоря, сразу становится
очевидной водителю!
В этой системе имеются три основных компонента.
На ободе колеса установлен выключатель,
управляемый давлением в шине, контакты которого
замыкаются, когда давление начинает падать.
Это опознается высокочастотным датчиком, мимо
которого движется выключатель. Касание датчика
при этом не происходит, поскольку колесо вращается.
Высокочастотный датчик передает соответствующий
импульс электронному компаратору.
Если давление снижается ниже заданного значения,
тогда контакты выключателя размыкаются,
заставляя высокочастотный датчик прерывать его
поток импульсов на схему компаратора, и зажигается
индикатор предупреждения. Система измеряет
давление шины с точностью до ±50 мбар.
Конструкция выключателя такова, что изменения
температуры воздуха в шине не будут вызывать
ложных срабатывании.
Если система предупреждения о падении давления
в шинах будет использоваться в сочетании
с колесами, оборудованными мягкими шинами,
то она напомнит водителю об использовании
мягкого режима шин.
Компания Bosch разрабатывает и другую систему
предупреждения о падении давления в шинах,
использующую активные аналоговые датчики
в шине и беспроводную передачу сигнала от колеса
до шасси. Преимущество этой системы состоит
в том, что абсолютные значения давления и температуры
в шинах измеряются непрерывно, даже
когда автомобиль находится в состоянии покоя.
Система способна учитывать в расчетах такие величины,
как скорость транспортного средства и загрузку автомобиля.
Управление шумом
Принцип активного подавления шума состоит в использования звука, который является идентичным по форме и несовпадающим по фазе на 180° с источником шума. Звуковой сигнал, находящийся
в противофазе, сводит на нет действие оригинального источника шума. На рис. 16.40 показаны три сигнала: сигнал оригинального шума, противофазный сигнал подавления шума и остаточный шумовой сигнал.
Микрофон воспринимает оригинальный шум. Далее сигнал шума инвертируется и усиливается и затем воспроизводится соответствующим образом размешенным динамиком. Эта система эффективно подавляет шум. Хотя в теории все выглядит просто,
до недавнего времени не существовало подходящего метода, который бы годился для использования в автомашине. Это обусловлено широким частотным диапазоном создаваемых шумов и малым временем, которое необходимо для того, чтобы ответ системы привел к приемлемым результатам. Шум низкой частоты (<200 Гц), который вызывает «бухание» в автомобиле, очень трудно уменьшить обычными методами.
В процессе разработки методов сокращсшт уровня туш в салоне было потрачено много времени и денег. Диапазон возможных решений простирается от простого использования звукопоглощающих материалов до специальной конструкции крепления двигателя, систем выхлопа и использования в двигателе балансирующих валов, Но даже при этом все еше существует потребность уменьшать и далее уровень шума, что становится все более дорогим процессом.
Сегодня в пассажирском салоне большинства транспортных средств присутствует небольшой уровень низкочастотного шума, даже когда используется большое количество звуконоглошаюшего материала. Тенденция производить более легкие автомобили. используя более тонкие листы металла, в еше большей степени усиливает проблему. Обычные методы решают проблему на определенных частотах, не во веем диапазоне.
Применить адаптивную систему управления шумом в автомобиле позволяет развитие быстродействующих цифровых процессоров, а также детальное понимание динамики происхождения шума в транспортном средстве. Типичный двигатель с четырьмя цилиндрами, работающий на оборотах
между 600 и 6000 об/мин, имеет частоту искрообразования приблизетельно 20-200 Гц. Есть несколько критических скоростей, на которых в автомобиле появляются неприятные иа слух шумы.
Низкопрофильные шины и жесткая подвеска также создают значительный низкочастотный шум.
Компания Lotus Engineering разработала систему, которая для измерения образцов шума использует восемь микрофонов, установленных на транспортном средстве. Цифровой процессор измеряет среднюю энергию звукового давления по всей кабине и регулирует фазу и амплитуду противошумовых сигналов. Они воспроизводятся через находящуюся внутри автомобиля систему динамиков, регулировка осуществляется до тех пор, пока при измерении сигнала шума от микрофонов не будет достигнут минимальный уровень шума. Максимально активный шумовой контроль может быть достигнут приблизительно за 70 мс. Необходима качественная система динамиков, способная воспроизвести до 40 Вт эффективной мощности а каждом канале. Это требование нереально на многих ICE-системах. На рис. 16.41 показана типичная компоновка адаптивной системы управления
шумом. Самые лучшие результаты получены в малоразмерных транспортных средствах, где достигнуто снижение шума на 80%.
Примеры для изучения
Безопасность автомобилей Volvo
Нижеследующая информация взята из описания особенностей модели Volvo S80. Она иллюстрирует ясное понимание изготовителями, и, в частности, компанией Volvo, своих обязательств относительно разработки систем безопасности.
Безопасность занимает большое место в мировоззрении
компании Volvo, и в результате она всегда присутствует в ее моделях (как заявляет компания). Безопасность- неотъемлемая часть первой фазы проектировании и жизненно важная составляющая на каждой стадии процесса разработки автомобиля.
Суть активной безопасности - и активном предотвращении несчастных случаев, а пассивную безопасность можно суммировать в трех словах: приоритет защиты пассажира. Одна из предпосылок
компании Volvo заключается в том, что каждый новый автомобиль с именем Volvo должен быть более безопасным, чем предыдущий. На рис. 16.42 показаны воздушные полушки в модели S8Q.
Модель Volvo S80 прекрасно иллюстрирует концепцию безопасности компании. Одна из целей при проектировании модели S80 как раз и состояла в том, чтобы усилить будушее позиционирование компании Volvo как мирового лидера в сфере защиты пассажира. Эта цель была реализована. Благодаря двум новым и важным техническим особенностям, уровень защиты пассажира поднялся на сше одну степень выше. Возможно, не будет особым преувеличением сказать, что Vblvo S80 — самый безопасный легковой автомобиль на рынке и момент сознания данной книги. И хотя разработки средств безопасности в автомобильной промышленности в последние годы стремительно прогрессировали, все еше есть некоторая доля правды п утверждении, что большой автомобиль более безопасен, чем маленький. Размер связан с безопасностью. Это — следствие законов природы. Более тяжелый автомобиль и с большими размерами подвержен наименьшему ущербу в столкновении с меньшим, более лежим автомобилем, обеспечивая таким образом лучшую защиту для его обитателей. Буфернъте зоны и зоны поглощения энергии - два параметра, важных для сохранения
жизни - могут быть более эффективно сконструированы, если в автомобиле больше пространства. Хорошо сконструированная, жесткая структура кузова - прекрасная основа, чтобы строить систему защиты.
Компания Volvo всегда утверждала, что наиболее важная мера зашиты в автомобиле, — это привязной ремень. Volvo S80 имеет ремни с тремя точками опоры на всех пяти посадочных местах;
все они оборудованы пиротехническими устройствами натяження с предварительной фиксацией. Устройства с предварительной фиксацией автоматически затягивают ремни в момент крушения,
устраняя слабину, которая обычно присутствует в ремнях. Кроме того, передние привязные ремни оборудованы офаничителнми силы, которые управляют и регулируют скорость вращения катушки с ремнем и обеспечивают более мягкую сопротивляемость
ремня. Передние привязные ремни дополнительно имеют автоматические регуляторы высоты крепления для оптимальной геометрии ремня, Система ремней безопасности была интегрирована с системами воздушных полушек, так как
эти системы работают взаимосвязано.
Воздушная пояушка пассажира незаметно спрятана под верхней частью приборном панели и разработала так, чтобы быть активизированной «дружественным» способом с целью зашитить пассажира, вместо того чтобы стать элементом риска. Датчик ремня показывает, действительно ли пассажир спереди налоя привязной ремень, и соответственно адаптирует уровень спусковою механизма воздушной подушки. Это означает, что необходима большая энергия крушения, чтобы развернуть подушку, если пассажир надел привязной ремень, чем тогда, когда он не пристегнут.
В 1997 г. Автомобильная Корпорация Volvo представила «Отчет о защите от «эффекта хлыста» (WHIPS), который был,
по сути, отчетом по научной и конструкторской работе, нацеленной на создание сидений, которые уменьшают риск хлыстовых травм шеи при ударах в заднюю часть автомобиля (рис. 16.43). И хотя
такие травмы случаются чаше всего при низких скоростях и относительно незначительном числе аварий, хлыстовые травмы чрезвычайно болезненны и физически, и психически лля людей, которые подверглись им; кроме того, их трудно обнаружить и охарактеризовать. Возможно, они являются также одной из самых дороюсгояших травм в страховых полисах.
Так как столкновения сзади чаще происходят в условиях городского движения, система WHIPS оптимизирована так. чтобы быть наиболее аффективной на скоростях в пределах 15— 30 км/ч. Система состоит из двух элементов. Первый элемент системы WHIPS — совершенно новое устройство, которое регулирует угол между подушкой кресла и спинкой. Система активизируется в две стадии:
1. Спинке сидения разрешается переместиться назад вместе с пассажиртш, уменьшая силы инерции.
2. Угол наклона спинки назад увеличивается на 15°, эффективно «ловя» тело и предотвращая эффект катапульты.
Второй элемент системы WHIPS — шесть модифицированных
пружин в спинкс с ограничителями, которые обеспечивают даже поддержку спинного хребта, когда тело вдавливается в сидение.
Фиксированный подголовник, который остается близко к голове, минимизирует движение головы и уменьшает усилие на шею. Следовательно, вся спина вжимается в спинку сидения под контролем системы, Тесгы, приведенные компанией Volvo в
ходе разработки системы, показывают, что система WHIPS может уменьшить действие силы ускорения на шею приблизительно на 50%.
Защита пассажира при боковых столкновениях является, возможно, самой трудной областью при разработке средств безопасности из-за нехватки пространства и минимальной буферной зоны, всего 25- 30 см. Пассажиры сидят очень близко к точке удара. Этот недостаток нужно компенсировать тем или
иным способом. Система защиты от боковою удара (Side Impact Protection System — SIPS) была экстенсивно модернизирована. Ее взаимосвязанные компоненты состоят из энерпопоглошаюших элементов в нижних порогах, стойках, поперечных перекладинах.
крыше и сидениях плюс эмергопо глощающих материалов в дверях. Дополнительные накладки из материала с высокими поглощающими характеристиками крепятся на стойки и по краю крыши. Этот материал на ошупь кажется твердым, но «мягко»
поглощает энергию, когда подвергается удару при столкновении. Вторым шагом в непрерывном развитии системы SIPS было введение боковых подушек с 1994 г. и по настоящий момент как стандартной единицы оборудования на всех автомобилях компании
Volvo.
Боковая воздушная подушка Volvo (рис. 16.44) расположена с внешней части спинки сидений и поэтому всегда находится в оптимальном положении с точки зрения защиты пассажира. Система SIPS в значительной степени уменьшает риск серьезных повреждений груди и таза, поскольку ее функция состоит в том, чтобы отделить пассажира от боковой стороны автомобиля. Боковые воздушные подушки запускаются электронными датчиками, один из которых находится в боковой стойке и один позади задней двери. Их положение позволяет получить очень малое время реакции с момента удара до запуска подушки – фактор, жизненно важный при боковых столкновениях. Однако дополнительные накладки и боковые воздушные подушки не могут полностью воспрепятствовать тому, что может случиться с головой, когда автомобиль подвергнут удару с боку.
Надувные занавески (Inflatable Curtain - 1C)
были представлены вместе с системой WHIPS и отчетом в 1997г., и, как утверждают их создатели, являются первой технической системой для данного типа зашиты. Цель системы (рис. 16.45) состоит в том, чтобы еще в большей степени уменьшить повреждения при боковых столкновениях, защищая голову и шею находящихся в машине людей, как на передних, так и на задних сидениях. Занавески, по одной на каждой стороне, ткут одним куском и скрывают в углублении на линии крыши. Они покрывают верхнюю часть интерьера, от передней стойки до зал пей боковой стойки. Те же самые датчики, которые используется с SIPS-подушками, активируют систему IC. Датчики дополняют центральный датчик, который определяет, куда пришелся улар и какая сумка должна быть активирована, чтобы защитить людей.
Как только задний датчик подвергается ударному воздействию, активируются надувные занавески, но не боковые подушки. Занавески заполняются в пределах 2,5 мс, и пребывают к надутом состоя мни приблизительно три секунды, чтобы обеспечить
максимальную защиту в тяжелых столкновениях. Надувные трубочки не покрывают всю поверхность занавески, а концентрируются в областях, в которых наиболее вероятно соприкосновение корпуса с головами людей в машине. В результате потребность в тазе ограничивается, а время активации IC уменьшается до минимума. Трубочки действуют как основные
управляемые ограничители и препятствуют удару головы о внутреннюю поверхность автомобиля. Занавески также предотвращают удар о голову при столкновениях с препятствиями типа фонарных столбов. Кроме того, габариты занавески обеспечивают своего рода поддержку: они удерживают
в автомобиле пассажиров, которые в противном случае могли бы быть выброшенными, хота бы частично, через боковые окна.
Защитная способность IC остается неизменной независимо от того, открыто ли окно или закрыто. Когда занавеска активирована, она едва касается бокового окна, зато расширяется внутрь салона,
приближаясь ближе к головам людей.
Чтобы стала возможной установка детского кресла к обратном положении на сидение переднего пассажира, воздушная подушка пассажира может быть включена с помощью выключателя. Этот выключатель, который может быть установлен только дилером компании Volvo, работает от ключа зажигания. Когда зажигание включено, лампа индикатора на выключателе загорается и показывает, действительно ли активизирована воздушная полушка
пассажира. Если выключатель индицирует отказ электронных средств, загорается лампа дополнительной системы безопасности (SRS) точно так же, как это происходит при любом другом дефекте в системе SRS.