投稿類別 : 工程技術類 篇名 : 作者 : 藍奕森 國立彰化師範大學附屬高級工業職業學校 汽車三忠周鑫夆 國立彰化師範大學附屬高級工業職業學校 汽車三忠林鈺翔 國立彰化師範大學附屬高級工業職業學校 汽車三忠 指導老師 : 吳建鋒老師李國信老師
壹 前言 在現今社會, 許多駕駛在行駛的過程中, 時常會遇到一些緊急狀況, 因而使駕駛緊急煞車, 加上不良的轉向, 而導致車身失控發生車禍而釀成悲劇, 所以現今汽車的安全配備中, 往往都會配備安全裝置, 透過安全配備能使發生車禍時所造成的傷害降到最低 一 研究動機 為了更了解有關車身動態穩定控制系統 VSA(Vehicle Stability Assist) 防鎖死煞車系統 ABS(Antilock Brake System) 及循跡防滑系統 TCS(Traction Control System), 我們為了更了解這些安全配備的詳情與作用, 撰寫這篇論文, 並探討其作用方式及相關資訊, 下圖是有關 VSA 的作用好處 圖一紅色車代表沒有加裝 VSA 綠色車代表有加裝 VSA 二 研究過程 在研究和撰寫本論文的過程中, 首先擬定了我們要研討的主題, 經過組員和老師的討論後, 確定了此主題, 在撰寫論文前, 我們藉由圖書館的相關書籍和詢問老師或相關專業人員後, 蒐集了有關本主題的相關資訊, 在經由組員的討論和整理資料後, 開始撰寫本論文, 下圖是有關本論文的流程圖 : 尋找主題研究探討蒐集資料組員討論 修改資料 撰寫論文 圖二研究流程圖 1
貳 正文 一 介紹 VSA(Vehicle Stability Assist) 車身動態穩定控制系統又稱 VSC(Vehicle Stability Control) VDC(Vehicle Dynamics Control) ESP(Electronic Stability Program) 只要電腦的訊號感覺到車身有而未依軌跡失控的情況下, 就會主動啟動此系統, 強烈警示駕駛, 透過不斷的修正及差速調整讓車輛行駛回正常路線 若透過車輪速度感知器 轉向角度感知器等各轉向系統感知器偵測到偏離軌道,VSA 便會將煞車力施加至一個或兩個車輪, 降低引擎扭力的輸出以導正偏離 新一代的 VSA 會採用車輛減速的策略來改善各種意外發生的可能 VSA 是屬於失控後的防護系統, 底盤的好壞與輪胎的大小也將關係到車子失控的可能性 表 1:VSA 的別稱 英文簡稱 ( 英文全名 ) 中文全名 ( 使用廠牌 ) ESP(Electronic Stability Program) AHS(Active Handling System) DSC(Dynamic Stability Control) PSM(Porsche Stability Management) VDC(Vehicle Dynamics Control) VSC(Vehicle Stability Control) 電子穩定控制系統 (Skoda Audi VW FORD Mercedes) 主動式控制系統 (Chevrolet) 動態穩定性控制系統 (BMW) 保持捷穩定性管理系統 (Porsche) 車輛動態控制系統 (Subaru) 車輛穩定性控制系統 (Lexus) 二 VSA 車身動態穩定系統的夥伴 VSA 是 TCS( 或稱 TCL) 循跡防滑系統的升級 TCS 又是 ABS 防鎖死煞車系統 跟 EBD 電子煞車力分配系統的升級, 讓我們來認識這些緊緊相關的系統 ( 一 )ABS 防鎖死煞車系統 (Antilock Brake System) 在積極性行車安全的保護上,ABS 是近年來相當重要的發明, 通常當駕 2
駛者發生緊急狀況時, 大多駕駛人會將煞車踏板用力踩到底, 並且會依其所掌握的狀況轉動方向盤來避開危險, 但實際上, 往往在很多時候依煞車力會過大而使車輪鎖死, 導致打轉或方向無法操控的情形發生 若汽車在行駛當中緊急煞車, 或是在濕滑的路面上煞車, 有一個輪胎打滑, 輕者則車身晃動, 重者則車身產生轉動與滑移 如果前面兩個輪胎同時發生鎖死, 駕駛則無法變換前進方向而發生意外 ABS 利用油壓泵的作用使煞車油管內的油壓可以快速下降, 迅速讓油壓恢復正常使車輪不至於被鎖死 此系統可以讓駕駛在緊急狀況下, 順利改變行車方向, 避免許多不必要的危險 目前的車幾乎都裝有此配備, 而且此系統在多年的改進之後, 現今已經可以四輪獨立的控制 以下就 ABS 系統各類及功能說明如下 : 圖三 ABS 裝置的組成 1.ABS 系統分類 :( 註一 2008) (1)ATE 式 元件為整體式構造, 煞車總泵與蓄壓器 液壓閥等組合, 可明顯看 到一顆黑色圓球之蓄壓器, 無真空輔助液壓元件 早期 Ford 車系 GM 車系及 SAAB 車系皆有採用此系統 (2)Bosch 式 元件為分離式構造, 煞車總泵與液壓閥門不成一體, 其總泵構造及 真空輔助液壓元件仍採傳統式裝置, 無一顆黑色圓球之蓄壓器 GM 車 系 Alfa 車系 Volvo 車系 Chrysler 車系及 BMW 車系皆採用此系統 3
2. 加裝 ABS 防鎖死煞車系統的功能 :( 註一 2010) (1) 縮短剎車距離 (2) 維持方向操控性 (3) 避免輪胎篇磨耗 (4) 減少駕駛者恐慌 (5) 增進行車安全性 ABS 圖四有無配備 ABS 比較 ( 二 )TCS 循跡防滑系統 (Traction Control System) 當車子以大扭力作快速起步時, 驅動輪會因為車輪的牽引過大, 產生輪胎與地面間的打滑, 在汽車加速 減速 過彎時, 偶爾也會發生打滑的現象, 會使車輛行駛不平順, 若嚴重的打滑車將會產生旋轉 TCS 可以在偵測到打滑時, 立刻的控制 ABS 對打滑的車輪進行煞車, 同時透過 ECM 降低輸出扭力, 降低驅動輪的牽引力, 並防止打滑情況 圖五 TCS 裝置的組成 4
( 三 )EBD 電子煞車力分配系統 (Electronic Brake Distributing) 1.EBD 系統的功能 EBD 的功能係在踩煞車時,ABS 或 EBD 的行車電腦 (ECU) 依車輛前後負載的變化, 及前後輪的轉速差, 將控制信號送至調壓器, 以調節前 後輪適當的煞車力分配 以防止後輪鎖住打滑失控, 減少輪胎及煞車片的磨損, 及獲得最佳的煞車效率 ( 註三 2009) 圖六 EBD 系統的作用 2.EBD 系統的作用 踩煞車減速時, 後輪轉速低於前輪, 進油電磁閥 ON( 關 ), 油壓在保持 一定的狀態 ; 若後輪轉速再降低, 回郵電磁閥就會短暫打開, 以減少後輪煞 車的壓力 ; 後輪轉速恢復時, 進油電磁閥則打開, 以增加煞車壓力 三 以下情形發生時,VSA 車身動態穩定系統不作用 : 1. 當拉起手剎車時 2. 當剎車正在作用時 3. 當進氣溫度過高時 4. 當引擎冷卻水溫度過高時 5. 當觸媒轉換器溫度過高時 四 社會大眾對 VSA 車身動態穩定系統的謬誤 ( 註四 2009) 5
( 一 ) 有加裝 VSA 的車比沒加裝的安全 : VSA 只是輔助底盤加強對應失控的能力, 功能並非想像中的好 底盤不行, 也不用奢望 VSA 可以帶來太大的幫助 ( 二 )VSA 在碰撞中會帶來幫助 : 但事實上 VSA 對碰撞和擦撞的情況中並無法有效幫助穩定車身, 還有可能幫倒忙 不過 VSA 的確對 SUV 非碰撞的事故, 還是有些微挽 救的效果 ( 三 )VSA 可以控制打滑 : 可以, 但不是全部 VSA 可以應付突發性的路面捉地利差異, 例 如突然行經積水 在冰天雪地路面無捉地力的情況下,VSA 只會讓車 身失控的更徹底 五 相關報導 根據博世 Bosch 車禍事故研究報告表示, 加裝 ABS 系統可預防四分之一以上摩托車騎乘人員傷亡事故, 自 2016 年起, 歐盟地區將防鎖死煞車系統 (ABS) 列為與日俱增的摩托車之標準配備 三月初歐盟通過立法, 目的在於進一步減少車禍事故 僅以 2011 年一年為例, 約有 5 千名歐洲的摩托車騎士因車禍死亡 提升各種摩托車款的行車安全依據歐盟新的立法規定, 凡是引擎排氣量大於 125 cc 的摩托車必須配備防鎖死煞車系統 ( 註五 2013) 圖七 新聞相關照片 6
参 結論 經過這次的小論文研究, 讓我體會到現今汽車的先進, 為了讓駕駛者擁有更高的行車安全, 更研發出各種行車安全裝置 我們的小論文主題 VSA 車身動態穩定系統, 就是和行車安全息息相關的裝置, 配備 VSA 裝置能使車輛在高速緊急剎車轉向時, 車輛能保持一定的打滑方向, 使來車或自身車輛不至於發生事故, 雖然此裝置在台灣作用不大, 因為台灣道路狹小, 車輛打滑及處於極高速的情況不大, 但是在歐美國家此裝置在行車安全可算是必需品, 當車輛鄉間小路高速行駛時, 忽然有動物突然衝出來, 透過 VSA 能使車輛安全打滑, 不至於撞到動物, 更能保障自身安全 此系統已經將車子的安全性提高了許多, 雖然有些廠牌可能受到地形 品質的因素有些不穩定, 還需要再提升, 但未來在安全性這方面一定會越來越進步, 也能減少許多交通事故 藉此系統的認識, 更為自己對於汽車方面的了解更上一層樓 所以 VSA 雖然有用, 但部份人對 VSA 的功能有太多的想像 基本上, 以現在的底盤技術的穩定性, 其極限都已經很高了 以台灣的路況, 只要還算把交通規則放在眼裡的, 在絕大部分的情況下 VSA 都沒有作動的必要 我們反倒是認識幾個以為有 VSA 就不怕失控的朋友恣意去挑戰車子底盤的極限, 反而樂極生悲的情況 肆 引註資料 一 文獻資料 註一 : 趙志勇 楊成宗 (2008) 汽車煞車系統 ABS 理論與實際 ( 修訂版 ) 新北市: 全華圖書 註二 : 汪國禎 (2010) 汽車學 II( 底盤 ) 台南市: 復文圖書 註三 : 黃靖雄 賴瑞海 (2009) 現代汽車新科技裝備 新北市: 全華圖書 註四 :Mondeo 的 ESP 車身動態穩定控制系統, 取自 : http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=260&t=1097853&p=1 註五 :2016 年起歐盟將 ABS 列為強制配備 台灣博世新聞, 取自 : http://www.bosch.com.tw/zh_tw/tw/newsroom_10/news_10/news-detail-page_15744.php 7
二 圖片來源 圖一 : 紅色車代表沒加裝 VSA 綠色車代表加裝 VSA 取自: http://cool3c.incar.tw/article/6770 圖二 : 研究流程圖圖三 : 黃靖雄 賴瑞海 (2009) 現代汽車新科技裝備 新北市: 全華圖書 圖四 : 有無配置 ABS 比較 取自 : http://www.car-safety.org.tw/desktopdefault.aspx?tabid=121&itemid=110 圖五 : 黃靖雄 賴瑞海 (2009) 現代汽車新科技裝備 新北市: 全華圖書 圖六 : 黃靖雄 賴瑞海 (2009) 現代汽車新科技裝備 新北市: 全華圖書 圖七 : 新聞相關照片, 取自 : http://www.bosch.com.tw/zh_tw/tw/newsroom_10/news_10/news-detail-page_15744.php 8