越野改装知识：越野防火墙

断肠人

图为越野防火墙图解　　

主动安全
　　所谓主动安全是指通过各种设计和配备让汽车尽可能地避免事故的发生。而我们熟悉的安全气囊、安全车身都是在发生碰撞以后起到尽可能保护车内乘员不受伤害的作用，所以它们属于被动安全装备，而ABS、ESP翟烩些通过电子设备的介入避免车辆失控的安全装备才属于主动安全装备。在上世纪90年代的老三样时代，ABS这种现在看来很普通的主动安全装备，在国内生产的车型上，还属于稀罕物件，几乎所有在国内生产的汽车都没有装备。而到了如今，林林总总的各种缩写的主动电子安全装备，已经在越来越多的国产车型上装配了，它们有着各种各样令人眼花缭乱的缩写称谓，除了大家常见的ABS、EBD、ESP等等，还有TCS、ASR、VSC、VSA、VDC等等，它们到底是起什么作用的呢？首先要说的是ABS，这不仅仅是因为ABS是最早的电子主动安全设备，更因为之后的ESP等更为先进的电子安全设备，都是基于ABS的基本原理开发的。 　　ABS
　　ABS是Anti-LockBrake System的英文缩写，翻译成中文，很多人都知道，叫做防抱死制动装置。没有装配ABS的汽车，在紧急情况下，驾驶员出于本能大力踩下刹车踏板的时候，刹车系统仍然会忠实地将这种强大的刹车意图传递给车轮，其结果自然是让车轮停止转动，也就是我们俗称的“抱死”。我们知道，汽车在正常行驶的时候，车轮与地面发生的是滚动摩擦，而依靠车轮与地面之间的静摩擦来维持车辆的运行轨迹，比如说转弯。而一旦车轮发生抱死，滚动摩擦将不再存在，此时车辆将无法按照驾驶员的意图来保持运行轨迹，其后果可想而知—车辆将不再受驾驶员的控制，躲避危险自然无从谈起。ABS的主要作用就是接近这个问题，它可以让车辆在驾驶员做出不利于车辆运行的刹车举动时，通过电脑来阻止驾驶员这一举动，让车轮在抱死与不抱死的临界点运转，以获得最佳的刹车效果。注意，这里说的刹车效果不是指制动距离，而是踩下刹车达到的能够规避危险的最佳效果。
　　这个原理许多熟悉ABS的车友可能都知道，但ABS的基本原理到底是什么呢？它到底是怎样实现这一神奇的功能的呢？有一点大家都知道，就是带ABS的车在紧急刹车的时候，刹车卡钳会以脉冲式的方式施加刹车力，防止车轮抱死。但这种脉冲并不是随机的，也不是完全固定频率的，而是按照电脑的意图在施加。电脑是如何知道的呢？这种脉冲式的刹车方式又是如何实现的呢？
　　驾驶员向刹车踏板施加的压力，加上助力泵增加的助力一同通过液压油管路传递给刹车卡钳，达到刹车的效果。在没有装配ABS的车上，这个管路是直通的，也就是说，驾驶员施加了多少力，就会通过助力泵放大以后完全施加在刹车卡钳上，如果这个力度过大，车轮抱死就无法避免。ABS是怎样解决这个问题的呢？实际上，核心的东西就是安装在这个管路上的电磁阀。要弄清楚诸多电子安全设备的原理，首先要将这个电磁阀的基本原理弄清楚。电脑通过对这个电磁阀的控制来实现对刹车卡钳的控制，这种电磁阀分二位电磁阀和三位电磁阀两种，从名称我们也可以看出来，后者的功能更强大，成本也更高。事实上，在仅仅装备ABS的车型上，采用的大多是二位电磁阀，因为普通的二位电磁阀就能实现这一功能。而装配三位电磁阀的车型，往往是作为ESP之类的电子稳定程序的基础的，因为只有通过三位电磁阀，才能实现这些功能。
　　当驾驶员刹车力度过大，导致车轮抱死时，才是电磁阀真正作用的时候。在装有ABS的车轮上，装有速度传感器，用以检测每个车轮的转速，并将这些数据传递给ECU。当某个车轮有抱死趋向发生时，它的转速会低于其他车轮，这个信号会传递给ECU，ECU在将信号处理后，给电磁阀的线圈通电，产生的电磁力会让上下两个阀门向上运动，从而关闭上端阀门，打开下端阀门，液压油会从下端的阀门口流出。这一现象称作回流，而电磁阀此时的工况被称作“减压”状态。可以想象，此时对于该通道的刹车力度会减弱，从而让车轮恢复转动，避免抱死。与此同时，恢复转动的车轮转速将与其他车轮趋向一致，同样速度传感器会将信号传递给ECU，ECU则会发出信号，给电磁阀的线圈接通反向电流，导致上下两个阀门向下运动，从而将刹车力度重新传递给车轮，如此往复，形成了前面所说的脉冲式刹车。我们在这里描述的过程听上去很复杂，实际上在整个过程中的速度是很快的，每秒钟会重复很多次，从而产生这种刹车效果，让车轮在趋于抱死又不会抱死的临界点运转，从而在尽可能大的保证刹车效果的同时，保证车轮的转动，维持正常转向。
　　大家可能会发现，这一过程中只有平衡和减压两种状态，而没有加压状态。事实上，在装配了ABS的车型上，只存在这两种状态，因此一般只装配了ABS的车型上配的二位电磁阀，就只有这两种工况。至于加压的工况，在后面的ESP部分会详细分析。
　　细心的车友会发现，过去比较老款的车型，即使装配了ABS，也只称作ABS。而现在许多车的配置单上往往还会增加一项配置，就是EBD。这两个看上去像两种技术的装备越来越如影随形地装配在越来越多的新款车上，甚至发现仿佛带ABS的车不带EBD的已经很少了。这是为什么呢？EBD到底与ABS有什么关系呢？
　　这要从ABS技术的发展说起。早期的ABS被称作单通道ABS，它的作用只能防止一组车轮抱死。通过上面的分析我们知道，ABS是通过通道上的电磁阀来实现车轮防抱死的。上面的分析是基于现在的四通道ABS说明的，也就是说，在每个车轮的刹车油通道上，都有一个电磁阀进行控制。而早期的单通道ABS仅仅是用来防止后轮抱死的，因为我们知道，在车辆进行刹车的时候，重心会前移，一般情况下后轮会先于前轮抱死。如果后轮抱死，失去应有的附着力，车轮就很容易侧滑。这种单通道ABS对于前轮的抱死是起不到作用的，而它施加的脉冲刹车信号，也仅仅以单一信号传递给两个后轮。也就是说，当后轮有一个趋向于抱死的时候，ABS会对两个车轮同时作用，而这种情况对于并没有趋于抱死的车轮来说，作用显然是负面的，它减小了刹车力度。
　　之后随着发展，开始出现两通道ABS，一组通道用以控制前轮，一组通道用以控制后轮。但这种ABS仍然存在上面所说的问题，就是在仅仅是一侧车轮发生趋于抱死的时候，制动力还是按照一组车轮来分配，也就是说，左侧车轮与右侧车轮的力度是一样的，在左右车轮附着力不一样的时候，这种ABS无法合理地分配制动力，从而很难精准控制两侧车轮的转速。
　　而到了现在的四通道ABS情况就好多了，每组车轮都由一个通道控制，ECU可以通过传感器传递的信息精准地控制每个车轮的制动力度，实现制动力的准确分配，让每个车轮保持相同的转速。实际上，这就是EBD。EBD是Electric Brakeforce Distribution的英文缩写，中文名叫做“电子制动力自动分配”，也就是四通道ABS的功能。事实上，只要是四通道ABS，就具备了EBD功能，而现在的车型上，四通道ABS越来越普及，自然越来越多的ABS车型上也同时具备EBD功能就不奇怪了。
　　ESP
　　下面开始分析现在越来越被人注重的ESP。ESP是英文Electronic Stabilty Program的缩写，一般翻译为电子稳定程序。熟悉ESP的车友都知道，它是博世公司基于ABS基础上开发出来的主动安全控制技术，早在1992年就已经诞生，现在已经发展了多个版本。过去，这种能够主动防止车辆侧滑的装置，只在一些高端车型上配备，随着汽车科技的发展和普及，现在的ESP就像当年的ABS一样，在越来越多的普及型车上配备了。像售价仅10多万的雪铁龙凯旋和大众速腾，都全系列标配了ESP。
　　即便如此，ESP相对于ABS来说，还是稀罕的，真正熟悉它的作用和原理的人并不多。那ESP到底有什么作用呢？其实，从它的中文名字就能看出来，ESP是用来维持车辆稳定、不发生侧滑和漂移的。之前的ABS只是在车辆制动的时候起作用，但实际上，在车辆急速转弯的时候，如果突破了车辆的转弯极限，车辆会发生侧滑，从而失去控制。即使驾驶员的驾驶技术很高，也很难保证在紧急情况下能控制车辆。正如博世的广告片中描述的，当在雨天湿滑路面驾驶时，一旦遇到突发事件(像广告片中的大树倒塌)需要避让时，绝大多数的驾驶员都会出于恐惧做出错误的动作—紧急刹车的同时大幅度打方向。此时即使有ABS防止车轮抱死，但后轮的附着力仍然会明显小于前轮，此时紧急转弯，后轮将失去抓地，车辆会发生侧滑，甚至原地转圈，完全失去控制。或者滑向对面车道，或者滑下路边的悬崖峭壁，后果可想而知……如果此时车辆装配了ESP，就能避免这一情况的发生，电脑会“自动”地防止车辆侧滑，让它在驾驶员的意图范围内行驶。这种主动防止车辆发生碰撞和翻车的装置，比装配安全气囊更能有效减小车主的损失。那它是如何实现的呢？它的基本原理是怎样的？它和ABS到底有什么关系又有哪些区别呢？
　　如果说ABS是在驾驶员主动刹车时，由于趋于抱死的车轮转速低，通过被动减小刹车力度来防止刹车抱死的话，ESP则有些相反的意思。ESP是在车轮的转速趋于过高的时候，在驾驶员并没有刹车的情况下，主动向转速趋于过高的车轮施加制动力，让它与其他车轮的转速保持一致。
　　我们先来看看ECU是如何判断车辆是否趋向于侧滑的。事实上，与紧急刹车的时候车轮趋向于抱死，车轮转速小于当前车速应匹配的转速相反，在车辆转弯时，如果有某个车轮可能突破正常的运行轨迹，向既定的轨迹之外发生漂移时，车轮的转速实际上是高于此时车速应匹配的转速的。例如，当车辆以80公里/小时的车速紧急转向时，车辆沿这个弯角圆周弧线的速度是80公里/小时，当车辆发生侧滑的时候，此时的时速肯定要低于80公里/小时，而此时车轮的转速并没有降低，特别是驱动轮，还有可能增加。此时实际车速与车轮转速就不匹配了。ECU正是基于这个原理来判断车辆是否有发生侧滑倾向的。在装配有ESP的车型上，都装有一个方向转角传感器，这个传感器能够感知此时车辆转弯的方向以及角度，同时每个车轮都装有轮速传感器，它能感知车轮转动的速度。同时，在出厂前，厂家会事先将车辆的轮距、轴距等信息输入到ECU，有了这些数据，ECU就能精确计算出此时车辆的每个车轮的轮速和车速是否匹配，一旦有某个车轮突破了允许的范围(比理论计算值要大)，ECU就会判断这个车轮有侧滑的倾向，从而立即采取措施，避免侧滑的发生。那它是采用了什么措施来避免侧滑的呢？它的基本原理是怎样的呢？
　　要弄清楚它的基本原理，我们又得回到前面分析ABS的那个电磁阀。ECU仍然是通过这个三位电磁阀来实现对车辆的主动控制的。我们可以想象，当某个车轮有侧滑倾向时，最有效的办法就是让这个车轮的转速回到正常值的范围来。那么对这个车轮实施单独制动(如果这个车轮是驱动轮，还需要减小它的驱动力，这个在后文详述)，让它的速度减慢到与车速匹配，就能防止侧滑的产生。前文说到，盘式刹车的真空助力泵，不仅仅在踩下刹车的时候起到助力效果，还能在没有踩下刹车的时候，通过ECU主动给车轮施加制动力。在助力泵不与进气管相连的那个空腔装有一个电磁阀，当这个阀门打开时，这个空腔就会与大气相连，从而与另外一个空腔产生压力差，这个压力差会推动分隔两个空腔弹性装置向压力小的方向移动，从而推动液压油像车轮施加制动力。当ECU感知到某个车轮转速有偏快的趋势时，助力泵上的电磁阀就会打开，从而主动产生一个制动力。在没有踩下刹车的时候制动？那岂不是自动刹车？会将制动力分配给每个车轮吗？当然不会，因为制动液的动力到达刹车卡钳之前，都是要经过各自通道的三位电磁阀的。ECU会给每个电磁阀发送指令，对于转速正常的车轮，电磁阀的上端阀门将会是封闭的，液压油无法通过这个电磁阀，自然也就无法将制动力施加给这些车轮。而对于趋向打滑的车轮，它这个通道上电磁阀上端的阀门将打开，而下端的阀门仍然处于封闭状态，此时液压油将通过电磁阀，将制动力分配到这个车轮上，从而达到降低这个车轮转速的目的。当制动力足以让这个车轮的转速趋向正常值的时候，ECU会同样发出指令，让制动力减弱；相反，如果车轮又有打滑趋向时，制动力又会增强。如此往复，就会有一个最佳的制动力，让车辆在这个临界值的制动作用下，维持其应有的转速，避免侧滑的发生。
　　在紧急情况下，驾驶员任何非理性的做法都有可能发生，甚至把油门当做刹车。此时如果趋向于打滑的车轮是驱动轮，但靠主动制动是不够的，特别是动力比较大的大排量汽车，驱动力甚至会超过制动力。因此对于驱动轮，ESP还有另一套程序，就是减小驱动轮的驱动力。电脑是如何实现对于驱动力的减小的呢？在这里，需要简单地解释一下电子节气门的概念。我们发现，现在越来越多的新款车型上开始装配电子节气门。与传统的拉线式节气门通过踩下加速踏板产生的拉力，通过一根拉线来控制节气门的开度不同，电子节气门是通过电机来控制节气门的开度的。驾驶员踩下的加速踏板，仅仅是一个信号传感器，向ECU传递驾驶员想要加速的一个信号。ECU在获得这个信号以后，会根据发动机的工况，发出指令让节气门以最合适的开度打开。这种电子节气门除了能更精准控制节气门开度、保证燃烧更合理以外，还有一个很重要的作用，就是ECU可以通过它，来主动控制节气门的开度。当车辆的驱动轮的轮速有过快趋向时，ECU在向其实施主动制动的同时，还会主动减小节气门的开度，以降低它的驱动力。两套系统同时工作，从而有效保证驱动轮能回到合理转速范围。
　　不同的厂家对于电子稳定程序有着不同的叫法，ESP仅仅是博世的称呼而已。丰田的这套技术被称作VSC，本田则称作VSA，曰产称作VDC，它们的基本原理大同小异，都是通过上面所说的这些方法来防止车辆的侧滑。
　　ASR、TCS
　　ASR、TCS都是牵引力控制系统的简称，或者称作循迹控制系统、驱动防滑等等。实际上，它们都是通过防止驱动轮打滑来保证车辆正常的运行轨迹的。我们知道，对于动力过强的车辆，或者普通车辆在附着力较小的路面起步或加速时，往往会因为驱动力大于轮胎与路面的静摩擦力而发生打滑。此时的打滑虽然看上去与车轮抱死相反，但实际上都是车辆与地面的接触被破坏，它们之间发生了本不应该有的滑动摩擦，结果就是附着力的降低，不仅不能让车辆获得足够的驱动力，甚至会发生侧滑的危险。我们在雪天驾驶没有装备牵引力控制装置的车辆时，就会深有感触。起步稍微不小心，驱动轮就会打滑，车子很可能失去控制。如果此时在坡道上起步，打滑后车轮与路面形成一道水膜，摩擦力大大降低，车子更难走出困境。牵引力控制系统就是解决这一问题的，通过我们前面对ESP的了解，就不难理解牵引力控制的原理。当驱动轮的转速又趋于过快时，ECU通过轮速传感器迅速感知，并发出指令主动减小节气门的开度，让驱动力减小，当车轮回到合理转速时，ECU又会保持节气门的开度，最终让驱动力保持在打滑的临界值，实现最大的驱动力的同时保证车轮不会打滑。