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第11章 安全气囊系统 （Supplement Restrain System ),11.1 安全气囊系统的作用和基本类型 11.2 安全气囊系统的组成和工作原理 11.3 安全气囊系统的故障检测,11.1 安全气囊系统的作用和基本类型,11.1.1 安全气囊系统的作用 安全气囊系统又称SRS或SIR。SRS是辅助约束系统（Supplement Restrain System）的英文缩写，SIR是气体发生器式辅助约束系统（Supplement Inflatable Restrain System）的英文缩写。安全带和安全气囊系统是汽车重要的被动约束系统。 当车辆在较高车速范围内（1932km/h）发生意外碰撞时,若冲击力超过规定限度（1.83g），位于方向盘内的驾驶员气囊和乘客前侧的乘客气囊引爆张开，缓冲驾驶员和前乘员的碰撞冲击,保护驾驶员和前乘员的安全。,11.1.1 安全气囊系统的作用,博世公司在奥迪汽车上实验研究表明：以车速为50km/h时与正面障壁相撞，其引爆时序为： （1）车辆碰撞10ms后，安全气囊引爆器引爆，使充气剂叠氮化钠分解，产生大量的氮气。驾驶员仍保持在座椅上不动。 (10ms-5in准则)（2）20ms后驾驶员开始移动，但还没有到达气囊。 （3）40ms后气囊已经完全张开，驾驶员逐渐向前移动，安全带拉紧，人体的部分冲击能量被安全带吸收。,11.1.1 安全气囊系统的作用,（4）60ms后驾驶员已经开始沉向气囊。 （5）80ms后驾驶员的头部和身体上部沉向气囊。气囊的排气口打开，其中的气体在高压下匀速地逸出，以吸收人体与气囊碰撞能量。 （6）110ms后车速已降为0。 （7）120ms后驾驶员向前移动至最大距离，随后身体开始后移，回向座位。,安全气囊系统的引爆时序,图11-1 安全气囊工作过程（5in-30ms准则）,11.1.2 安全气囊系统的基本类型,1.单安全气囊系统和双安全气囊系统 按照系统中气囊的数量分类，可分为单安全气囊系统和双安全气囊系统。,11.1.2 安全气囊系统的基本类型,2.正面碰撞安全气囊系统和侧面碰撞安全气囊系统 按照系统的保护作用分类，可分为正面碰撞安全气囊系统和侧面碰撞安全气囊系统。正面碰撞安全气囊系统是在车辆发生正面碰撞时（通常为汽车前方60范围内）起安全保护作用；侧面碰撞安全气囊系统是在车辆发生侧面碰撞时起安全保护作用。,11.1.2 安全气囊系统的基本类型,3.智能型安全气囊系统和非智能型安全气囊系统 智能型安全气囊系统，将安全气囊系统和与安全带相结合，根据座椅上是否有乘员和是否系好安全带，控制安全气囊系统的引爆时机和安全带收紧器；非智能型安全气囊系统，安全气囊系统和安全带的保护作用相互独立。,11.2 安全气囊系统的组成和工作原理,11.2.1 系统的组成 双安全气囊系统，主要由碰撞传感器（或称碰撞识别传感器）、SRS电控单元、安全气囊组件及SRS（或AIR BAG）警告灯等组成。碰撞传感器数量和安装位置分为单点式和多点时布置方式。单点式碰撞传感器安装在电控单元内部，具有通用性好、成本低和安装方便等优点。多点式碰撞传感器是将24个碰撞传感器安装在汽车前部。,1机电式传感器 2警示灯 3驾驶员气囊 4电控单元 5乘员气囊 6电子式传感器,11.2.2 碰撞传感器,1.机电式碰撞传感器 机电式碰撞传感器一般布置在ECU外部，其结构与工作原理如图11-4所示。在汽车未发生碰撞时，钢球被永久磁铁吸附在滚道的后端，当汽车发生碰撞且碰撞强度达到设定值（1.83g）时，钢球在惯性力的作用下克服磁力沿轨道向前滑动并使位于轨道前端的片簧电触点开关闭合，从而向电控单元输入碰撞信号,2.电子式碰撞传感器,电子式碰撞传感器一般布置在电控单元内，有压电式加速度传感器和电阻式加速度传感器和智能传感器等形式。压电式加速度传感器如图所示。当汽车发生碰撞时，质量块产生的惯性力作用在压电晶体上，在压电晶体上产生电荷并转变为电压信号，根据电压信号电控单元即可确定碰撞的加速度。,智能传感器-将传感元件、信号适配器和滤波器等集成在一块芯片上，主要有电阻式和电容式两种。电阻式智能加速度传感器是在硅片窗口内装有嵌入式应变片，汽车碰撞时，悬臂梁在惯性力的作用下发生弯曲，使应变片电阻发生变化。应变片电阻变化经过集成电路处理后输出，即可获得加速度信号。电容式智能加速度传感器则是在硅片中集成一个可变电容器，当传感器受到冲击时，电容器的电容发变化，经集成电路处理后输出，获得加速度信号。,11.2.3 气体发生器及安全气囊组件,安全气囊组件主要由气体发生器、气囊、装饰盖底板等组成。在点火器的电路连接器中设有短接条，当连接器脱开或未完全接合时，短接条将点火器的引线短接，防止因静电、感应电或误通电导致气囊打开。,驾驶员气囊组件的结构 1-方向盘 2-气囊 3-助燃剂 4-点火器 5-气体发生剂 6-饰盖 7-隔板和过滤器 8-螺旋电缆 9-底盖 10-充气元件,1.叠氮化钠气体发生器,电子控制安全气囊采用烟火式气体发生器，按气体发生剂的类型可分为叠氮化钠、非叠氮化钠固态燃料和液态燃料等几种。叠氮化钠气体发生器封装在金属壳体中，中间装有点火器，外周装有助燃剂和叠氮化钠。,叠氮化钠（NaN3）和三氧化二铁（Fe2O3）制成片状合剂。当点火器接收电控单元引爆信号时，点火器引爆，助燃剂迅速燃烧放热，使叠氮化钠与三氧化二铁在高温高压下发生急剧的化学反应，产生大量氮气 6NaN3+Fe2O3=3Na2O+2Fe+9N2 氮气经过用金属网与陶瓷纤维组成的过滤层，滤去其中的渣粒并经冷却后充入折叠的气囊中。,驾驶员气囊组件的的结构,主要由气体发生器、气囊和装饰盖等组成。驾驶员气囊组件安装在方向盘转向轴底板上，随方向盘一起转动，点火器导线通过螺旋电缆与SRS电控单元始终保持接触，气体发生器引爆后气体向气囊充气并冲开开装饰盖使气囊张开。驾驶员气囊的张开的容积通常为5060L。气囊由尼龙制成，内表面涂有树脂涂阻燃层，气囊张开后，通过背面开设的排气圆孔缓冲充气速度和排气。,螺旋电缆,其作用是动态连接驾驶员气囊点火器与电控单元控制端导线。螺旋电缆的结构如图所示，由转子、电缆、凸轮和壳体等组成。转子与凸轮之间有连接凸缘和槽，转动方向盘时，两者互相触动，形成一个整体一起旋转。电缆线呈螺旋状缠绕在壳体内，当正反方向转动方向盘时，转子与电缆线保持接触而不会产生导线拖动。,1-电缆线 2-方向盘轴 3-转子 4-凸轮5-点火器插接器 6-壳体,前乘员气囊组件,前乘员安全气囊组件位于仪表板右侧手套箱的上方，其结构和工作原理与驾驶员侧气囊相似，其结构如图所示。气囊的张开的容积通常为100140L。,4.安全带收紧器,带安全带收紧器的安全气囊系统，在引爆安全气囊的同时同时引爆安全带收紧器气体发生器，其作用是迅速收紧安全带至一定长度。安全带收紧器布置在两前排座椅的外侧，其安装位置和工作原理如图所示。在点火器引爆时，气体发生剂在高温作用下迅速分解，推动活塞移动并拉动收紧拉索使安全带转轴转动，从而使安全带收紧。,4.安全带收紧器,在点火器引爆时，气体发生剂在高温作用下迅速分解，推动活塞移动并拉动收紧拉索使安全带转轴转动，从而使安全带收紧。,安全带收紧器的工作原理 1-点火器导线 2-点火器 3-气体发生剂 4-活塞 5-缸筒 6-收紧拉索 7-安全带转轴 8-安全带,11.2.4 电控单元,电控单元具有碰撞检测、引爆控制、备用电源、故障自诊断和通讯等功能。,AF、ABF-驾驶员、前乘员安全气囊GF、GBF-驾驶员、前乘员安全带收紧器,内置的碰撞传感器检测车辆碰撞的减速度的大小，当碰撞强度超过触发门限值时，触发电路控制点火器点火。在碰撞过程中，若蓄电池断电，备用电源可短时间供电，以确保系统工作。变压器电路保证蓄电池电压过低时，将供电电压升至12V正常工作电压。,AF、ABF-驾驶员、前乘员安全气囊GF、GBF-驾驶员、前乘员安全带收紧器,11.2.4 电控单元,电控单元随时检测系统的工作状况，当系统出现故障时，点亮SRS警告灯，以提醒驾驶员进行及时检修车辆，并将故障内容存储在专用存储器中。检修时，通过与诊断座连接的串行通讯接口即可读取故障内容。,AF、ABF-驾驶员、前乘员安全气囊GF、GBF-驾驶员、前乘员安全带收紧器,具有正面和侧面碰撞保护功能的电控单元的电控单元内部电路的组成,11.2.5 SRS指示灯和线束,安全气囊系统具有故障自诊断功能，通过仪表板上的SRS指示灯指示安全气囊系统的工作情况。将点火开关置于“ON”位置后，指示灯点亮68s后熄灭，说明安全气囊系统正常。否则，若指示灯不亮、闪烁或常亮则说明安全气囊系统有故障。检修时，可用故障测试仪通过诊断座读取故障码或通过诊断座和SRS指示灯读取故障码。 安全气囊系统的线束采用了特殊的包扎和黄色色标，以便于检查和安全警示。各电路插接器带锁止装置，以保证电路连接可靠。,11.2.6 安全气囊系统电路实例,1.上海大众帕萨特B5安全气囊系统 采用专用检测设备通过与诊断座相连的CAN（L） CAN（H）进行故障检测。气囊引爆时SRS ECU向中央门锁控制单元（J393）发出控制信号，使车门自动打开，以便于救助乘员。,2.广州本田安全气囊系统,采用双安全气囊，电子碰撞传感器置于SRS电控单元内部，系统出现故障时位于仪表板的SRS警告灯点亮，可通过专用检测设备或通过诊断座和SRS指示灯读取故障码。,11.3 安全气囊系统的故障检测,11.3.1 安全气囊系统的正确使用 安全气囊系统的正确使用要求如下： （1）安全气囊系统应配合安全带使用。安全气囊系统其基本的前提是要佩带安全带。 （2）安全气囊系统不能故障运行。否则，当车辆发生意外碰撞时系统无法正常工作。 （3）避免对碰撞传感器、电控单元、安全气囊组件等造成人为冲击。以免引起误爆。 （4）避免安全气囊组件处于85以上高温环境中。 （5）安全气囊系统必须由专业技术人员进行检测维修。,11.3.2 安全气囊系统检修规则,（1）在拆开蓄电池负极和正极接线之前，应先读取安全气囊系统故障码。由于安全气囊系统的故障征兆无法判定，读取故障码是排除故障的主要依据。 （2）先将点火开关转到“LOCK”位置，再从蓄电池上依次拆开负极和正极接线，然后再等待90s后，才能开始检测维修，以使安全气囊系统备用电源完全放电。 （3）检测电路时应使用数字式万用表或高阻抗（10kV以上)的万用表。,11.3.2 安全气囊系统检修规则,（4）即使只发生轻微碰撞而安全气囊未打开，也应对前碰撞传感器和方向盘安全气囊进行检查。系统的传感器、电控单元、安全气囊组件、螺旋电缆等零部件不可解体和维修。 （5）发生碰撞后且安全气囊已经引爆，SRS电控单元不可重复使用。 （6）碰撞传感器、电控单元等部件应严格按规定方向安装，否则系统无法正常工作。应仔细阅读零部件的有关注意事项。 （7）当使用电弧焊进行车身维修作业时，应依次拆开蓄电池负极（）和正极（+）接线、电控单元连接器，再拆开各安全气囊组件黄色连接器后，方可进行作业。汽车其它电子控制系统的电控单元也同样应按规定拆下连接器。,11.3.2 安全气囊系统检修规则,（8）在维修过程中，不要测量气囊组件引爆管的电阻。应避免对碰撞传感器、安全气囊组件等产生冲击。不得将安全气囊组件置于高温、火焰和潮湿环境中。 （9）检修完毕后，应先进行系统检验，确认无误时，最后连接安全气囊组件电路。 （10）报废安全气囊组件或车辆时，应使安全气囊引爆张开。中央安全气囊传感器总成含有水银，水银蒸气有剧毒，拆下中央安全气囊传感器总成并作为有害废物处置。手持安全气囊时，不要使气囊饰盖朝向身体，放置在工作台上时，要使饰盖面朝上。,11.3.3 上海大众帕萨特B5安全气囊系统故障检测,连接故障测试仪 VAG1551、1552 安全气囊系统地址词15 自诊断功能的选择 查询故障存储器 清除故障存储器,11.3.4 广州本田雅阁轿车安全气囊系统故障码的读取和消除,1.故障码的读取 （1）将点火开关转到“ON”位置，SRS指示灯亮6s后熄灭，表明系统工作正常；若SRS指示灯不能熄灭，则按下列步骤读取故障码。 （2）点火开关仍在“ON”位置，20s后用导线跨接仪表板下方的圆形诊断座Tc和E1端子，如图所示，即可通过SRS指示灯读取故障码。（3）若系统正常，SRS指示灯以每秒两次的频率连续闪烁。 （4）故障码读取完毕后，关断点火开关至“OFF”位置，取下跨接导线。,本田雅阁轿车安全气囊系统故障码的读取,2.故障码的消除操作步骤,（1）关闭点火开关。将SCS短路插头与MES插头（2芯）相连接。接通点火开关ON。 （2）SRS指示灯亮约6s后熄灭。指示灯熄灭后4s内将SCS短路插头从MES插头（2芯）上取下。 （3）SRS指示灯再次亮起时，在4s内再次将SCS短路插头连接到MES插头（2芯）上。 （4）待SRS指示灯熄灭，再在4s内将SCS短路插头从MES插头（2芯）上取下。 （5）SRS指示灯如闪动2下，说明故障码已经清除。关闭点火开关，等候10s。,2.故障码的消除操作步骤,思考与练习11,1.电子式安全气囊系统主要部分组成及其作用？ 2.简述安全气囊组件的结构及其工作原理。 3.SRS电控单元主要有哪些功能？ 4.安全气囊系统的检修规则有哪些？SRS系统安全操作规范有哪些？ 5.掌握使用V.A.G1551测试仪读取和消除帕萨特B5安全气囊系统故障的方法步骤。或通过诊断座和SRS指示灯读取和消除本田公司的故障码的方法。,
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