第6讲汽车安全气囊

汽车安全气囊SRS汽车车身电控技术内容•汽车安全气囊的作用及分类•汽车安全气囊的组成、构造及工作原理•汽车安全气囊的检修2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系12019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系2汽车车身电控技术（一）安全气囊的作用•安全气囊系统（SupplementalRestraintSystem，SRS），也称辅助乘员保护系统。•它是一种当汽车遭到冲撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，通常它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供十分有效的防撞保护。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系3汽车车身电控技术•当汽车发生碰撞时，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员撞在气袋上，避免或减缓碰撞，从而达到保护乘员的目的，如图7-1所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系4汽车车身电控技术图7-1安全气囊对乘员的保护作用2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系5汽车车身电控技术•由于乘员和气囊相碰时容易因振荡造成乘员伤害，所以在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。•这样，当乘员和气囊相碰时，借助圆孔的放气可减轻振荡，放气过程同时也是一个释放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于保护乘员。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系6汽车车身电控技术（二）安全气囊的种类1．按照气囊的数量来分•按照气囊的数量分为单气囊系统（只装在驾驶员侧）、双气囊系统（驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊）和多气囊系统（前排安全气囊、后排安全气囊、侧面安全气囊）。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系7汽车车身电控技术2．按照气囊的大小来分•按气囊的大小可分为保护全身的安全气囊、保护整个上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系8汽车车身电控技术3．按充气装置点火系统来分•按充气装置点火系统分为电子式与机械式。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系9汽车车身电控技术4．按照保护对象的不同来（1）驾驶员防撞安全气囊•驾驶员防撞安全气囊装在转向盘上，分美式和欧式两种。•美式气囊是考虑到驾驶员没有佩带座椅安全带而汽车相撞时起保护作用，其体积较大，约60L。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系10汽车车身电控技术•欧式气囊是假定驾驶员佩带座椅安全带而设计的，其体积较小，约40L。•日本的安全气囊也属于此类。•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，如本田轿车的驾驶员防撞安全气囊的体积为60L。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系11汽车车身电控技术（2）前排乘员防撞安全气囊•由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大，因此为保护其撞车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。美式的约160L，欧式的约75L（后者考虑了乘员受座椅安全带的约束）。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系12汽车车身电控技术（3）后排乘员防撞安全气囊•装在前排座椅上，防止后排乘员在撞车时受到伤害。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系13汽车车身电控技术–（4）侧面防撞安全气囊•装在车门上，防止驾驶员及乘员受侧面撞击。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系14汽车车身电控技术–（5）智能型安全气囊•为了克服普通安全气囊系统的不足，正在研制新一代SRS，被称为智能型安全气囊（SmartAirBag）。•智能型SRS比一般SRS增加了以下几种功能。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系15汽车车身电控技术•①检测乘员是否系上座椅安全带。•②检测乘员乘坐位置。•③检测儿童座椅。•④调控安全气囊充气膨胀力。•⑤检测座椅上是否有乘员。•⑥检测气温。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系16汽车车身电控技术2019/8/17Page16–（三）安全气囊的组成与工作原理•机械式SRS主要由传感器、气囊组件、气体发生器等组成。•安全气囊工作由传感器直接引爆点火，如图7-2所示。•该SRS的优点是结构简单，成本低；缺点是可靠性差，容易误动作。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系17汽车车身电控技术2019/8/17Page17图7-2机械式SRS工作原理2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系18汽车车身电控技术2019/8/17Page18•下面重点介绍电子式SRS的工作过程。•电子式SRS主要由传感器、气囊组件、气体发生器、电控装置（ECU）等组成，如图7-3所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系19汽车车身电控技术2019/8/17Page19图7-3电子式SRS的组成1—中央气囊传感器总成2—前部碰撞传感器（左）3—气囊与充气装置4—螺旋电缆5—气囊报警灯6—前部碰撞传感器（右）2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系20汽车车身电控技术2019/8/17Page20•汽车上装有车前与车内两种碰撞传感器。•位于车前两侧的车前传感器，可保证在正面30°范围内有效地工作。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系21汽车车身电控技术2019/8/17Page21•当汽车发生碰撞时，由传感器对碰撞程度进行识别，对于中等程度以上的碰撞，传感器发出信号给ECU，经ECU判别后发出点火信号使点火器工作，气体发生装置在极短的时间内产生大量气体通过滤清器充入卷收在一起的气囊，使其膨胀，如图7-4所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系22汽车车身电控技术2019/8/17Page22图7-4SRS工作原理2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系23汽车车身电控技术2019/8/17Page23•SRS所用的碰撞传感器，一般根据所承担的任务不同分为车前传感器、中央传感器与安全传感器。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系24汽车车身电控技术2019/8/17Page24•车前传感器用来检测汽车正面低速所受到的冲击信号；中央传感器用来检测汽车发生高速碰撞的信息；安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起安全气囊误动作。•安全气囊点火及点火的判断条件如图7-5所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系25汽车车身电控技术2019/8/17Page25图7-5安全气囊点火及点火的判断条件2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系26汽车车身电控技术2019/8/17Page26•SRS的整个工作过程大约需要100ms左右，可分为4个阶段，如图7-6所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系27汽车车身电控技术2019/8/17Page27图7-6SRS动作时序2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系28汽车车身电控技术2019/8/17Page28•第1阶段：汽车撞车，达到气囊系统引爆极限，传感器从测出碰撞到接通电流需10ms，引爆器点燃气囊的气体发生器，而此时驾驶员仍然处于直坐状态。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系29汽车车身电控技术2019/8/17Page29•第2阶段：气体发生器在30ms内将气囊完全胀起，撞车（50km/h的速度）40ms后驾驶员身体开始向前移动，因为安全带斜系在驾驶员身上，随驾驶员的前移，安全带被拉长，一部分撞车时产生的冲击能量由安全带吸收。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系30汽车车身电控技术2019/8/17Page30•第3阶段：汽车撞车60ms之后，驾驶员的头部及身体上部都压向气囊，气囊后面的排气口允许气压在压力作用下匀速地逸出。•第4阶段：汽车撞车110ms之后，驾驶员向后移回到座椅上，大部分气体已从气囊中逸出，前方又恢复了清晰的视野。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系31汽车车身电控技术2019/8/17Page31–（四）主要部件•1．传感器•传感器按其结构可分为机械式、机电式和电子式3种。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系32汽车车身电控技术2019/8/17Page32–（1）机械式传感器•机械式传感器的结构如图7-7所示。•当传感器中传感重块的减速度达到某一特定值时，传感重块便将其机械能直接传给引发器使气囊膨开。•该传感器用于机械式安全气囊系统。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系33汽车车身电控技术2019/8/17Page33图7-7机械式传感器l—感应块2—撞针3—偏置弹簧4—D轴5—顶盖2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系34汽车车身电控技术2019/8/17Page34–（2）机电式传感器•机电式传感器主要有滚球式、偏心式、水银开关式等。•①滚球式传感器。•如图7-8所示，平时小钢球被磁场力所约束。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系35汽车车身电控技术2019/8/17Page35图7-8滚球式传感器1—小钢球2—磁铁3—触点2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系36汽车车身电控技术2019/8/17Page36•当碰撞时，在圆柱形钢套内小钢球就向前运动。•一旦接触到前面的触点，则将局部电路接通。•这种传感器目前应用很广，可以检测各种撞击信号。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系37汽车车身电控技术2019/8/17Page37•②偏心式传感器。•偏心式传感器为具有偏心转动质量的机电式加速度传感器，由外壳、偏心转子、偏心重块、旋转触点与固定触点、螺旋弹簧等构成，如图7-9所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系38汽车车身电控技术2019/8/17Page38图7-9偏心式传感器的结构1—自检电阻2—传感器3—固定触点4—旋转触点5—偏心转子6—外壳7—偏心重块8—螺旋弹簧2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系39汽车车身电控技术2019/8/17Page39•偏心式传感器的外侧装有一个电阻，做自检之用，检测传感器总成与其之间的线路是否有开路或短路。•当汽车正常行驶时，偏心转子和偏心重块被螺旋弹簧拉回，处于平衡状态，此时转子上安装的旋转触点与固定触点不接触。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系40汽车车身电控技术2019/8/17Page40•当车辆受到正面碰撞且速度达到设定值时，由于偏心重块惯性的作用，使偏心重块连同偏心转子和旋转触点一起转动，旋转触点与固定触点发生接触，如图7-10所示，从而向ECU发出闭合电路信号。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系41汽车车身电控技术2019/8/17Page41图7-10偏心式传感器的工作过程1—旋转触点2—固定触点3—止动器4—偏心重块5—螺旋弹簧力6—偏心转子2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系42汽车车身电控技术2019/8/17Page42•③水银开关式传感器。•水银开关式传感器是安全传感器中常见的一种，如图7-11所示。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系43汽车车身电控技术2019/8/17Page43图7-11水银开关式传感器1—盖2、3—电极4—O形圈5—水银撞上后位置6—壳体7—水银F1—水银运动分力F2—撞击力2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系44汽车车身电控技术2019/8/17Page44•当汽车碰撞时，水银产生惯性力抛向电极2和电极3，使两极接通，并使点火器接通。•安全传感器一般比碰撞传感器所需的惯性力或减速度小，以保证碰撞传感器的可靠工作。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系45汽车车身电控技术2019/8/17Page45–（3）电子式传感器（中央安全气囊传感器）•电子式加速度计对汽车正向减速度进行连续测量，并将测量结果输送给ECU，ECU内有一套复杂的碰撞信号处理程序，能够确定气囊是否需要膨开。2019/8/17广西交通职业技术学院汽车工程系46汽车车身电控技术2019/8/17Pag