安全气囊系统

第五章安全气囊系统第一节安全气囊系统的作用与分类第二节安全气囊系统的组成第三节安全气囊控制原理第四节安全气囊的使用与维修第二章安全气囊系统第一节安全气囊系统的作用与分类安全气囊（SafeAirBag）系统的全程是辅助防护系统（SupplementalRdstraintSystem）或辅助防护安全气囊系统，英文缩写为SRS。第一节安全气囊系统的作用与分类一、安全气囊的作用为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员前端方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在驾驶员副座前的工具箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。一、安全气囊的作用驾驶席安全气囊总成助手席安全气囊总成侧面安全气囊总成安全带张紧器安全带安全带张紧器扭力杆变形前部主动反应头枕2、安全气囊的分类1）按碰撞类型分根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全气囊系统和顶部碰撞防护安全气囊系统。正面碰撞防护安全气囊系统在欧美轿车的驾驶员和副驾驶员处有较高的安装率。2）按照安全气囊安装数目分按照安全气囊安装数目可分为单气囊系统(只装在驾驶员侧)和多气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)两种。3）按照保护对象分碰撞种类滚翻车车碰撞侧面碰撞偏置碰撞撞柱碰撞车车碰撞前部碰撞尾部碰撞62%23%6%9%前撞侧撞后撞翻车碰撞种类碰撞测试实行碰撞测试基本上有两个原因1.碰撞测试是车型获得生产许可的前提条件2.碰撞测试的结果可通过驾驶者协会、消费者协会、汽车杂志等给消费者购车提供帮助。NCAP——新车安全评价规程是由中立的第三方建立的一套车辆安全评价体系，可以对车辆的安全性能进行定量分析。它所规定的实车碰撞速度比政府制定的安全法规的碰撞速度要高，从而在更严重的碰撞环境下评价车内乘员的伤害程度，根据头部、胸部、腿部等主要部位的伤害程度将试验车的安全性进行分级。NCAPNCAP欧洲Euro-NCAP：碰撞测试有两个基本项目，即正面和侧面碰撞。碰撞测试成绩最高5星，最低1星。近年Euro-NCAP也将汽车对行人保护程度划分为四星级。美国NHTSA-NCAP：对车辆的测试主要包括正面碰撞时速56公里、侧面碰撞时速62公里，以及抗翻滚测试等，评测结果也用星级来表示，最高5星，最低1星。日本J-NCAP：试验项目主要包括正面碰撞、偏置碰撞、侧面碰撞、制动性能和行人头部保护。最高6星，最低1星。中国C-NCAP：测试项目包括三项，一是正面100％重叠性壁障碰撞试验，时速不低于50公里；二是正面40％重叠可变形壁障碰撞试验，时速不低于56公里；三是可变形移动壁障侧面碰撞试验，时速不低于50公里。最高6星，最低1星。前部偏移碰撞：速度:64km/h障碍:蜂房结构的可变形铝制障碍(MDB=movingdeformablebarrier)覆盖面:40%人体模型:驾驶员和副驾驶，汽车后座有坐在由制造商提供的儿童座椅中的1岁半和3岁儿童鉴定:人体模型的测量值（方向盘嵌入程度，踏板）欧洲NCAP侧面碰撞:速度:50km/h障碍:在重950kg的车上，放置1.5米宽，蜂房结构的可变形铝制障碍覆盖面:最理想位置为驾驶员侧车门人体模型:驾驶员，汽车后座有坐在由制造商提供的儿童座椅中的1岁半和3岁儿童鉴定:人体模型的测量值欧洲NCAP撞柱碰撞:速度:29km/h障碍:当作固定障碍物的可见钢柱覆盖面:侧面撞击点和驾驶员头部等高人体模型:驾驶员鉴定:人体模型的测量值欧洲NCAP行人保护:速度:40km/h障碍:无覆盖面:无人体模型:驾驶员，汽车后座有坐在由制造商提供的儿童座椅中的1岁半和3岁儿童鉴定:人体模型各部位独立测量的测量值欧洲NCAP3、安全气囊点火的判断条件1）在阴影区域内产生的正面撞击能够作出反应。如果撞击的强度大于设计的门限值，SRS前空气囊将展开。此门限值大约相当于以20km／h-25km／h，速度与不移动或不变形的固定障碍物直接撞击。如果撞击的严重强度低于上述的门限值，SRS前空气囊不能展开。2）如果车辆发生侧面或后面碰撞、翻转、或发生低速正面碰撞，在这些情况下SRS前空气囊不展开。3）如果对车辆底部发生严重的撞击，SRS前空气囊可能展开。4）SRS空气囊展开(侧面，帘式)(1)侧面空气囊+帘式空气囊(只是前面有)1SRS侧面空气囊和帘式空气囊被设计成当车辆受到侧面碰撞能展开。2当车辆受到来自对角线方向或图中左方的侧面碰撞时，但是不是车厢处，SRS面空气囊和帘式空气囊可能不会展开。(2)侧面空气囊+帘式空气囊(前面+后面)1SRS空气囊和帘式空气囊被设计成当车厢受到侧面碰撞或后侧碰撞时能展开。2当车辆受到来自对角线方向或图中左方的侧面碰撞时，但是不是车厢处，SRS侧面空气囊和帘式空气囊可能不会展开。5）当撞击发生在前面或尾部，或发生翻车、侧面低速碰撞，SRS侧面空气囊和帘式空气囊不展开按照保护对象的不同来分：1.驾驶员防撞安全气囊驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，按体积的大小分两种。一种气囊是考虑到驾驶员没有佩带座椅安全带时汽车相撞，其体积较大，约60L。另一种气囊是设定驾驶员佩带座椅安全带而设计的，其体积较小，约40L。日本的安全气囊即属于此类，近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本防撞安全气囊规格有所增加。如本田的驾驶员防撞安全气囊的体积为60L。2．前排乘员防撞安全气囊3．后排乘员防撞安全气囊4．侧面防撞安全气囊装在车门上，防止乘员受侧面撞击。各种安全气囊的位置图2-3所示。第二节安全气囊系统的组成虽然安全气囊的种类较多，但其基本结构都是大同小异的，主要由电控部分和机械部分组成，图2-4所示是电子式安全气囊系统的组成框图。第二节安全气囊系统的组成图2-4一、电控部分安全气囊系统的电控部分由各种传感器、微处理器（CPU）、气囊和安全带预紧器的引爆装置、报警装置、接口、RAM、ROM等组成。1．碰撞传感器一、电控部分Upfront（最前）传感器这种被分散安装在前部变形区内的传感器用于接收前部碰撞加速度。控制单元通过他们传输的信号来计算碰撞时车辆变形的速度。以此来较早识别事故的严重性：是轻微碰撞，无需引爆气囊，还是事故严重需启动乘客安全保护系统。要求：-发生覆盖一定区域的前部碰撞时，传输释放信号。（释放时间的控制）-典型损坏试验和其他nofire-Crash（轻微碰撞）中的释放安全距离-意外触发的安全（抵消底盘作用）传感器前门内压力传感器Airbag9.41硅酮元件盖子通道外壳进口预碰撞传感器后门传感器前车门压力传感器气囊碰撞传感器位于中梁上的气囊控制单元预碰撞传感器后门加速度碰撞传感器前门压力碰撞传感器副气囊关闭开关气囊系统功能图（1）偏心锤式碰撞传感器（机械式传感器）这种传感器一般安装在保险杠与挡泥板之间，用来感知低速碰撞的信号。传感器安装在一个密封的防振保护盒内。其结构如图2-5所示。图2-5偏心锤式传感器接线图偏心锤式传感器有4个引脚，其中两个引脚接中央控制器，另外两个为自诊断引脚，如图2-6所示。图2-6（2）安全传感器（机电式传感器）如图2-7所示的一种安全传感器是一个水银常开开关。安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起气囊的误动作，一般装在中央控制器内。当发生碰撞时，足够大的减速度力将水银抛上，接通传爆管电路。图2-7对于乘客保护系统的释放来说，必须附加一个独立的物理设备（加速度接收机械开关-安全传感器），来对安全系统进行双倍保护。结构和功能：安全传感器由一个被环形永久磁铁和压力弹簧围绕的簧片接触器组成。发生强烈碰撞时，带地线的永久磁铁逆弹簧力向左位移，并利用其磁场闭合簧片接触器。此第二个释放信号在控制单元内激活气囊释放的最终级。控制单元内的安全传感器安全传感器(安全气囊控制单元的安全开关)安全传感器电容紧急情况下的供电（气囊和安全带）碰撞传感器和逻辑关系10-13碰撞记录非展开安全气囊闭合ON碰撞纪录1次展开闭合OFF碰撞纪录0次碰撞传感器安全传感器（3）碰撞安全气囊传感器（电子式传感器）电子式传感器对汽车正向加速度进行连续测量，并将结果输送给微处理器，微处理器内有一套复杂碰撞信号处理程序，能够判定气囊是否需要打开。如需要，微处理器便会接通点火电路，如果机电式保险传感器也闭合，则引发器接通，气囊打开。图2-8现今越来越多的电容传感器使用在加速度的测量上。结构和功能在加速度力的影响下(惯性使物体移动)中间电极的距离发生变化。因此电容片会向相对方向移动，其中一些会相互靠近。各自的电容也会相应减少或扩大。这种差值的形成正是加速度变化的侧算值。.这种差动电容器由硅元素制成。其硅面微型结构采用了蚀刻技术。微型机械加速度传感器408微型机械加速度传感器(内置的安全气囊传感器)芯片照片:传感器结构的中间,电子处理区域的外部传感器固定放大图表2-12．安全气囊警示灯与安全气囊电源（1）安全气囊警示灯如图2-9所示，安全气囊警示灯装在仪表板上，有的用图形显示，有的用字母显示。安全气囊警示灯可反映安全气囊系统的工作情况。一般把点火开关置于“ON”挡后警示灯先闪亮（或不间断亮）6～8s后熄灭，说明安全气囊系统正常，如果安全气囊警示灯不亮，或不停地闪耀或常亮则说明安全气囊系统有故障。图2-9（2）安全气囊电源能给气囊引爆器提供电源的渠道有两种：①系统中的电容器蓄电池是一种备用设备，也是一种为引爆点火器提供电源的装置。它是通过电源输出导线把电送给安全气囊电脑的。②蓄电池3．电气连接件气囊系统的电气连接件包括线束、时钟弹簧与连接器（插接器）。由于司机侧气囊是装在方向盘上的，而方向盘要能转动，为了实现这种静止端与活动端的电气连接，采用了时钟弹簧（如图2-10所示）。时钟弹簧装在弹簧盘里，弹簧盘用螺栓固定在转向柱顶部。时钟弹簧以正、反两个方向的盘绕实现了作旋转运动的一端与固定端的电气连接。弹簧内侧是固定端，把塞键与转向柱连在一起。时钟弹簧的使用寿命要求不低于10万循环。（1）时钟弹簧-安全气囊控制单元和方向盘驾驶员模块之间的电子连接-配有ESP功能的车辆在复位环外壳内装有转向角度传感器G85-维修或换件后必须对转向角度传感器进行基础设置绕簧与驾驶员安全气囊相关的带滑环的复位环图2-10（2）连接器气囊系统的连接器特别强调可靠性，采取了双保险镇定和分断自动短接等措施。连接器分断后，引发器的电源端和地线端会自动短接，防止因误通电或静电造成引发器误触发。连接控制块的连接器还多了一个自检机构，如结合不良会给安全气囊的保养警示灯发出信号使它常亮。（3）线束安全气囊系统的线束采用了特殊的包装和色标，这一方面是为了便于检查，一方面是为了保证在碰撞中能保持线路的连接。4．存储器中央控制器有两种不同的存储器。易失性存储器（RAM）:既能读又能写的存储器，也叫随机存储器或读写存储器。它是CPU在工作过程中用来存储中间结果并随机存取数据的部件。例如气囊在自检中发现左前方传感器有故障，CPU将其代码找出后，就放在RAM中供随时显示用。其特点是一旦电源切断，存放在其中的信息就丢失。非易失性存储器（ROM）:非易失性存储器也叫只读存储器。用来存放气囊运行的所有固定程序和一些不变的量。例如自检中各主要元器件的故障编码等。它只能输出，而断电后存放在里面的信息仍然存在。5．诊断监视器诊断监视器并不控制气囊的动作，它仅监视气囊装置的故障并开通气囊警告灯。它有一个微处理器，对监视器内的电路进行自检并显示气囊系统存在的故障。诊断监视器有备用电源，即使蓄电池及其线路在传感器闭合前损坏，也能使气囊打开。每接通点火线路0.5s后气囊指示灯发亮，若6s后熄灭，表明气囊系统无故障。6．中央控制器中央控制器由CPU、RAM、ROM、接口、驱动器等电子电路组成。多数是由单片机加上其他电路所组成。一般做成两块印刷电路板，外壳用金属制作，一方面加强机械强度，另一方面是为了屏蔽外界的电磁波干扰。它通过牢固的插接件，把传感器等输入信号，及引爆器、报警器等输出信号和中央控制器连接起来。一般电路图上的接线标号就是插接件上的标号。1.通过座椅位置识别传感器决定是否释放对应侧安全气囊与