第10章 安全气囊系统

第10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，图2-1为安全气囊的引爆条件。一、安全气囊的作用图2-1二、安全气囊系统的分类二、安全气囊系统的分类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（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（3）中央安全气囊传感器（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。二、机械部分1．气囊组件气囊组件按功能分为正面气囊组件和侧面气囊组件两大类。正面气囊组件的功用是保护驾驶员和乘员的面部和胸部。防止转向盘、挡风玻璃、仪表台和前排座椅伤害人体。侧面气囊组件的功用是保护驾驶员与乘员的头部和腰部，防止车门或车身伤害人体。汽车安全气囊目前普遍装备驾驶席和前排乘员席。驾驶席气囊组件安装在转向盘的中央，前排乘员席安全气囊组件安装在乘员席正前方，两个气囊组件一般共用一个SRS电脑控制。驾驶席气囊组件的结构如图2-11所示，主要由气囊装饰盖、气囊、气体发生器和装在气体发生器内部的点火器等组成。二、机械部分图2-11（1）气囊（2）气体发生器气体发生器的功用是在点火器引爆点火剂时，产生气体向SRS气囊充气，使气囊胀开。气体发生器用专用螺栓和专用螺母固定在气囊支架上。由点火器、点火剂、金属过滤器及氮气发生剂等组成，如图2-12所示。图2-12（3）点火器点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置。其功用是在前碰撞传感器和防护传感器将气囊电路接通时，引爆点火剂，产生热量使充气剂分解。点火器的结构如图2-13所示。它的所有部件均装在药筒内。点火剂包括引爆炸药和引药。图2-132．安全带预紧器安全带预紧器安装在前排座椅的左右两外侧，它包括电雷管、气化剂、气缸活塞和导线等。当汽车发生碰撞时，电雷管（引爆管）由CPU控制接通电源引爆气化剂，活塞在膨胀气体作用下迅速下移，并带动安全带迅速预紧，将驾乘人员向座椅靠背拉动，防止他们冲向汽车前方。第三节安全气囊控制原理一．安全气囊系统的工作原理当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时，安全气囊系统的工作原理完全相同。以图2-14正面碰撞为例，说明安全气囊系统控制原理。第三节安全气囊控制原理一．安全气囊系统的工作原理图2-14二、安全气囊的动作过程根据德国博世（BOSCH）公司在奥迪（Audi）轿车上试验研究表明：当汽车以车速50km/h与前面障碍物碰撞时，安全气囊系统SRS的动作时序如下图1-15所示。二、安全气囊的动作过程（1）碰撞约10ms后，SRS达到引爆极限，点火器引爆点火剂并产生大量热量，使充气剂（叠氮化钠药片）受热分解，驾驶员尚未动作，如图所示。（2）碰撞约40ms后，气囊完全充满，体积最大，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并拉紧，部分冲击能量已被吸收，如图2-15B所示。（3）碰撞约60ms后，驾驶员头部及身体上部压向气囊，气囊的排气孔在气体和人体压力作用下排气节流吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能，如图2-15C所示。（4）碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部回到座椅靠背上，汽车前方恢复视野，如图2-15D所示。（5）碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降低直至为零。由此可见，气囊在碰撞过程中动作时间极短。从开始充气到完全充满约为30ms；从汽车遭受碰撞开始到气囊收缩为止，所用时间仅为120ms左右，而人的眼皮眨一下所用时间约为200ms左右。因此，气囊动作状态和经历时间无法用肉眼确认。目前世界各国广泛采用模拟人体进行碰撞试验。SRS动作过程与经历时间之间的关系如表2-2所示。三、防止误爆机构图2-16、17所示的线束连接图中，从SRSECU至SRS气囊点火器之间的连接器2、5、8均采用了防止气囊误爆机构。防止误爆机构为一块铜质弹簧片，称为短路片，其作用是：当连接器拔开（插头拔下或插头与插座未完全结合）时，短路片（弹簧片）自动将靠近SRS气囊点火器一侧插座上的两个引线端子短接，防止静电或误通电将点火器电路接通而造成气囊误胀开。三、防止误爆机构图2-16短路片一般设在连接器插座上，当插头与插座正常连接时，插头的绝缘壳体将短路片向上顶起，如图2-17（a）所示，短路片与连接器端子脱开，插头引线端子与插座引线端子接触良好，点火器电热丝电路处于正常连接状态。当插头与插座脱开时，短路片将气囊点火器一侧插座上的引线端子短接，使点火器电热丝与短路片构成回路，如图2-17（b）所示，此时即使将电源加到点火器一侧连接器插座上，由于电源被短路片短路，因此点火器不会引爆气囊，从而达到防止SRS气囊误爆之目的。图2-17第四节安全气囊的使用与维修一、使用安全气囊应注意的几点1.安全气囊装置若发生事故引爆后，必须更换气囊组件的全部元件，该装置只能工作一次。2.维修安全气囊时，应送专业部门检修。若想自己尝试性维修都是不可取的，易造成不必要的损失或受伤害。3.在进行维修时，应先进行故障自诊断，务必取下故障代码，找出故障部位，然后进行维修。4.任何检修工作，务必将点火开关置于LOCK位置。必须拆下蓄电池搭铁线90s以上，以防备用电源使气囊误爆。5.在诊断电路系统时，应使用高阻抗（10kΩ以上）电阻表进行检测。绝对不允许测量点火器的电阻。6.安全气囊的部件上均有标牌，其上所列的注意事项均应严格执行。7.在车轮进行焊修作业时，必须先脱开气囊组件连接器后才能进行。8.报废的安全气囊，仍应拆下在车外引爆，以防伤人。第四节安全气囊的使用与维修一、使用安全气囊应注意的几点二、安全气囊的维修汽车由于碰撞或在维修车辆其它部件过程中的失误使安全气囊系统部分元件损坏甚至失效。下面以本田雅阁为例介绍其维修思路：（一）安全气囊一般故障检修信息1、DTC（故障诊断码）SRS系统的自诊断功能，能够确定系统故障的原因，然后，将故障信息存储在内存中。为了方便进行故障检修，这些数据可以通过数据链路电路检索获得。二、安全气囊的维修（一）安全气囊一般故障检修信息表2-33.查看DTC（1）确保点火开关置于OFF。（2）如图2-18所示，将本田PGM检测仪或HDS与DLC连接。（3）将点火开关置于ON（II）。（4）用本田PGM检测仪或HDS来查看DTC。（5）查看DTC。（6）把点火开关置于OFF，并等待10s。（7）将本田PGM检测仪或HDS与DLC断开。（8）对DTC执行相应故障诊断程序。图2-184.擦除DTC内存（1）确认点火开关置于OFF。（2）将本田PGM检测仪A或HDS与DLC连接。（3）把点火开关置于ON。（4）在本田PGM检测仪A或HDS的TESTMODEMENUE中，选择DTCCLEAR。这样可以擦除DTC。（5）点火开关置于OFF等待10s。（6）将本田PGM检测仪或HDS与DLC断开。5.间歇性故障的检测如果存在故障，但没有重复出现，它