被动安全系统

机电工程学院随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，每年都有成千上万的人死于车祸，更有许多人因车祸受伤致残。车祸迫使人们更加关注汽车的安全性，同时也迫使汽车生产厂家在汽车上装备乘员安全保护装置。乘员安全保护装置可分为主动保护装置和被动保护装置两种。主动保护装置能够依靠其本身的结构来保证汽车在行驶过程中的安全性，如ABS，能够在汽车制动时防止汽车侧滑甩尾，从而保证乘员的安全。（被动保护装置在汽车发生事故时，保护乘员或减轻乘员的伤害程度。安全带和安全气囊就属于被动保护装置。其中，安全带在被动保护过程中起主要作用，而安全气囊起辅助作用，它可以弥补佩带安全带后仍不能保护乘员头部、面部和胸部的缺陷。事故前）事故后）机电工程学院第3章车身电控系统的新技术第一节被动安全系统汽车的安全性分为主动安全性和被动安全性。被动安全主要是指在发生危险的情况下，汽车保护驾驶员或者乘员的生命财产安全的能力或者性能，如汽车的碰撞安全性。目前的一些被动安全装置主要有：车身结构抗撞设计。前驱车主要有：多安全气囊、安全带、3H车身结构、前部逐渐吸能设计、边框型底架、预紧和载荷限制式安全带、主动式头枕、可溃式制动踏板、及可溃性转向柱等。后驱轿车先进的被动安全设备有：大型车架、加长车身吸能缓冲区、可溃式转向柱、预紧和载荷限制式安全带、多气囊、侧围全钢防撞杆等。机电工程学院安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。为了减小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系统，有些汽车在驾驶员副座前的工具箱上端也装有安全气囊系统。汽车安全气囊系统（SupplementalRestraintSystem—SRS）是轿车上的一种辅助保护系统，也称空气袋（AIRBAG）。当汽车遭到正面或侧面严重冲撞时能很快膨胀的缓冲垫，与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护，可有效降低汽车乘员及驾驶员的伤亡率，是拯救乘员生命的重要装置。应该指出的是SRS系统实际上是安全带的辅助装置，只有在使用安全带的条件下，SRS系统才能充分发挥保护乘员的作用。一、安全气囊机电工程学院汽车发生碰撞事故时，在惯性的作用下，司机和乘客会高速撞向方向盘等车内部件，受到伤害。在汽车上安装安全带和安全气囊等保护系统，可以在撞车时把乘客约束在座椅上，限制乘客头部、胸部的移动距离，避免与车内部件发生剧烈碰撞，从而起到保护作用。所以也把这种保护系统叫做乘员约束系统（SRS）。机电工程学院一、安全气囊的作用概念也成辅助乘员保护系统（SupplementalRestraintSystem，简称SRS）or（SafetyAirBagSystem）。SRS的作用在发生碰撞后迅速在乘员和车内部件之间打开一个充满气体的袋子，让乘员扑在气袋上。通过气袋的排气节流阻尼吸收乘员的动能，使猛烈的车内碰撞得以缓冲，以达到保护乘员的目的。第一节概述一、安全气囊机电工程学院据美国官方公布的数字，1986年至1997年2月15日，安全气囊共挽救了1828人的生命(1639名司机，189名乘员)。安全气囊同时也有副作用。在上述时间段内，气囊造成38名儿童、21名司机、2个乘员死亡。这些主要发生在低速碰撞的情况。造成死亡的原因有如下几种：儿童及儿童座椅靠近气囊；碰撞前的制动使得儿童更加靠近气囊。气囊主要造成头和颈部伤害。另外矮个子司机受到的伤害也是类似原因机电工程学院机电工程学院机电工程学院机电工程学院安全气囊的发展1958年发明并申请了专利美国通用汽车公司在1974-1976年间安装了大约一万套气囊系统，但是，由于技术上的原因又停止了生产从1970年到1990年的20年间，欧、美关于安全气囊方面的专利只有106项，而从1990年到1994年4月，有专利464项。在美国，到1995年，前排乘员的气囊安装率已超过60％。法规规定在1997年9月1日后出厂的轿车中100％安装司机侧和前排乘员侧气囊。在欧洲则是标准装备和选件并存，现在新车型基本都安装有安全气囊。机电工程学院安全气囊的组成与工作原理一、安全气囊组成、工作原理驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等组成。机电工程学院安全气囊的组成部分传感器和微处理器用以判断装车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀；气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气或一氧化碳。机电工程学院安全气囊（SRS）系统由碰撞传感器、控制单元、气囊、爆燃式安全带张紧器、螺旋导线单元等组成，当汽车遭受前方一定角度碰撞时，安装在汽车前部角上的碰撞传感器根据撞车性质和强度，将检测到的汽车突然减速的情况变成电压信号，输送给SRS的控制单元，以便判断是否发生碰撞。气囊为终端引爆元件。控制单元接通气囊组件中的点火器（电雷管）电路，电雷管引爆使点火剂（炸药）受热爆炸（电热丝通电发热引爆炸药）。点火剂引爆时，迅速产生大量的热量，使充气剂（叠氮化纳固体药片）受热分解，释放出大量的氮气，使气囊完全打开，将人体和前方与车内部件之间的硬性碰撞变成弹性碰撞，通过气囊的产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的能量，从而达到保护人体的作用。机电工程学院工作过程：说明：气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度有关，撞击力要来自正的方向，速度30KM/h左右。机电工程学院图11-8安全气囊系统的动作时序图机电工程学院二、安全气囊动作过程碰撞后SRS经历的的动作时间状态0ms遭受碰撞10ms微处理器工作30ms点火装置起动50ms高压气体进入气囊80ms气囊向外膨胀机电工程学院二、安全气囊动作过程碰撞后SRS经历的的动作时间状态110ms气囊完全胀大人体前移机电工程学院气囊上有小孔排气机电工程学院其中控制单元为控制中枢，包括：或电子加速度传感器，CPU中央处理器、诊断数据存储器、蓄能器和碰撞数据记录器。具有自检、监控、故障存储、引爆指令及撞车记录等功能。安全气囊是座椅安全带的辅助装置，只有在正确使用安全带的基础上，该系统才能充分发挥保护驾驶员和乘员的作用。机电工程学院当点火开关拨到ON位置并且车辆未启动时，安全气囊控制单元会对系统进行一次自检，此时在仪表板上的气囊指示灯应该是点亮的，如果系统没有故障，6S以后气囊指示灯便会自动熄灭，并且在以后的发动机启动以及正常行驶过程中，安全气囊指示灯都不会在点亮。如果打开点火开关之后，安全气囊指示灯一直点亮或闪亮，则说明安全气囊系统已经存在故障码。如果打开点火开关之后，安全气囊指示灯不亮，或在启动或行驶过程中安全气囊指示灯亮起，则说明安全气囊系统也存在故障，此时应读取安全气囊系统故障码并进行维修。机电工程学院二、安全气囊的分类目前常见的安全气囊有：正面气囊头部重点保护驾驶员和乘客的胸部和面部；侧气囊和侧安全气帘(左右各一个)安装在车辆侧面A柱与C柱之间，用于保护乘客头部和腰部的安全，减轻侧面撞击对头部的伤害；膝部气囊重点保护驾驶员和乘客的膝盖；头颈部保护系统最早是由沃尔沃汽车公司发明的，重点保护驾驶员和乘客的后头部和颈部，现在被其他汽车公司广泛使用；后向式儿童安全座椅可将对儿童头颈部的伤害减少一半。机电工程学院前排安全气囊机电工程学院后排乘员安全气囊机电工程学院机电工程学院机电工程学院车外气囊机电工程学院气囊装在哪里侧面安全气囊安装在前排座椅的侧面，侧气帘安装在B柱、C柱。侧面安全气囊使得前排乘员在侧面碰撞时不至于受到由于车厢变形而造成的严重伤害。侧气帘则对前后排乘员的头部和腰部。提供保护。侧面传感器分别在车身侧面60°范围内实施监控。前排双安全气囊，分别安装在转向盘下和仪表板的右部。安全气囊是整车被动安全型的重要组成部分，在车辆发生碰撞时气囊使驾驶员和副驾驶员可受到像气垫那样的缓冲减震。安全气囊传感器可在车身前部60°范围内监控危险。正面防护安全气囊主要保护人员的面部与胸部。注意：如果在乘员和气囊中间有什么物件，气囊就可能无法正常膨开，或者可能会将此物件打到乘员身上，导致严重伤害甚至死亡。因此，在气囊膨开的空间内不能有任何东西，千万不要在转向盘上或气囊罩盖附近放置任何东西。机电工程学院电控安全气囊系统的作用•当汽车发生碰撞时，驾驶员正面的SRS气囊能使驾驶员免于遭受方向盘和风挡玻璃对其造成的伤害，前排乘员正面的SRS气囊能使副驾驶员免于遭受仪表台和风挡玻璃对其造成的伤害。。机电工程学院侧面SRS气囊的功用•保护汽车驾驶员和成员的头部。侧面SRS气囊的安装与控制技术难度比正面SRS气囊要大一些。最主要的问题是车门与驾驶员或成员之间的距离很短，可供安装气囊的空间很小，因此气囊的设计尺寸受到限制。在控制技术方面，侧面气囊的膨胀速度必须比正面气囊快3倍以上。机电工程学院图11-1安全气囊组成图机电工程学院碰撞传感器•碰撞传感器用于感知车辆是否发生碰撞，将碰撞强度信号（减速度信号）传送给ECU，从而使ECU判断是否触发相关的引爆装置。机电工程学院螺旋电缆•螺旋电缆是连接车身与方向盘的电器接线，安装在方向盘下组合开关上面。螺旋电缆由转子、壳体、电缆和解除凸轮组成。机电工程学院SRS安全气囊电脑•SRS控制组件主要由SRS电脑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成。防护传感器一般也与SRS电脑一起制作在SRS控制组件中。机电工程学院大多数气囊控制模块（ECU）都安装在车身中部靠近挡把的位置机电工程学院驾驶员气囊组件饰盖裂纹饰盖气囊气体发生器点火信号线机电工程学院气体发生器上盖充气孔下盖金属滤网引爆炸药电热丝点火控制器药筒充气剂机电工程学院乘客安全气囊8.高压气瓶5.通往气囊的气到6.点火器27.充气器21.点火器12.充气器13.活塞4.密封膜片机电工程学院点火控制器炸药药筒引药电热丝陶瓷片永久磁铁导线绝缘套管绝缘垫片电极电热头药托机电工程学院在下述情况必须更换安全气囊控制单元•1.安全气囊触发一次；•2.壳体损坏；•3.控制单元周围200mm内通道变形；•4.所有已触发的安全气囊总成；•5.如果副驾驶员安全气囊已触发，还要更换仪表板；（部分车型）•6.副驾驶员一侧的支架已变形（不允许二次变形）；•7.横向加速度传感器故障（如果传感器周围地板已变形）；•8.驾驶员安全气囊触发后，要更换带滑环的回位弹簧，要更换张紧器已触发的安全带。机电工程学院安全气囊的触发条件知识安全气囊并不是在任何碰撞中都会启动，只有满足碰撞角度（汽车受撞击方向与车辆的中心线夹角）小于30度（发生正面碰撞，且方向在汽车总轴线两侧30度）和碰撞强度足够大这两个条件时才启动。即正面冲击力同汽车轴线夹角必须小于30度，才能使气囊胀开。如果车速不超过20km/h是不会启动的。因为低于20km/h的车速发生碰撞，虽然能够损坏车头，但是车头的塑性变形区和安全带已经可以为乘员提供有效的保护。因此，此时安全气囊不需要启动。一般情况下，安全气囊会在超过30km/h左右以上的速度发生撞击才会启动。机电工程学院激活、解除前排乘客气囊的触发功能•为了保护前排乘客座椅上的儿童，同时能够选择性地触发前排乘客安全气囊，有些SRS系统设有前排乘客气囊开关，可以通过手动方式来激活和解除前排乘客气囊的触发功能。也有些车型可以通过检测仪编程的方式来实现。机电工程学院座椅占用识别传感器•该传感器安装在乘客座椅内部，用来识别座椅上是否有人乘坐，或者识别出乘坐者是否为儿童，从而决定在碰撞过程中是否触发与该座椅相关的引爆装置。机电工程学院在发生碰撞时会根据碰撞的