原理与构造(1).docx

原理与构造1SRS系统的基本组成驾驶员气囊放在转向盘毂内，有一个完整光洁的装饰外罩；乘客气囊则藏在仪表板内，以发生前碰撞或近似前碰撞事故时，固装在组件内的气囊以规定方式冲破外罩充气膨胀。在转向盘外壳和仪表板上刻有“Air Bag”或缩写“SRS”(辅助乘员保护系统)或“SIR”(辅助充气保护系统)，表明该车装有气囊。装有驾驶员用气囊的轿车仪表板上有一个指示灯，向驾驶员表明气囊系统状态，汽车用户手册上说明了该指示灯的功能。尽管设备提供商规定了维护或检查要求，但大多数气囊系统不需要常规维护就能经常处于可使用状态。驾驶员安全气囊驾驶员安全气囊乘客安全气囊辅助乘员安全保护系统控制模块典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。在发生足够严重的前碰撞或近似前碰撞事故时(相当于以大于l6kmh的速度与一刚性壁正面碰撞)，车上的探测碰撞点火装置主动将突然减速信号，传递给气体发生器的引爆装置，使相关物质生成氮气，在乘员前方气囊充气，充满气囊所用时间不到0.05秒。气囊充气前折叠在转向盘毂内和仪表板内，充气时先将保护外罩自动充开。气囊的侧面有排气孔，当乘员碰压膨胀的气囊时，气囊内氮气排出，原来较热的气体在排出后快速冷却，吸收乘员向前运动的能量。乘客侧与司机侧安全气囊的结构和工作过程很相似。典型的司机侧安全气囊组件由安全气囊饰罩、带涂敷层或不带涂敷层的织物折囊垫、充气器（即气体发生器、含引爆剂、扩爆剂和主推进剂）和将安全气囊组件安装在方向盘的连接组件等组成。组件的功用和工作过程如下：将从碰撞传感器接收的电信号传给充气器的引爆剂；引爆剂像根“电火柴”通电后着火，然后再点燃充气器组件内的扩爆剂，扩爆剂又称为引爆管；扩爆剂点燃后，点燃主装药 主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠+氧化剂组成，也有些使用压缩氮气或氩气，还有两种混合应用；推进剂燃烧生成氮气流；辅助乘员安全保护系统控制模块迅速膨胀的气体经过过滤进入气囊垫，形成安全气囊雏形；充气器使充入安全气囊的气体压力增高，并开始推压安全气囊饰罩；安全气囊饰罩上的压力不断上升，饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝；随着裂缝的出现，饰罩门开启，为充气安全气囊的喷出提供最佳通路；气体压力继续增长，安全气囊张开至织物绷紧；乘员接触和压迫安全气囊，实现安全保护；通过气体的粘性阻尼作用，乘员前移能量被吸收和耗散，安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。2SRS系统的控制原理典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。需要特别说明的是，传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速公里至公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。可见，气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有关，一般来说在汽车翻转、轻微碰撞、侧面碰撞或后面碰撞时，气囊均不会打开，比如车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。再有一点，对于撞击速度而言，安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度，因此，在做安全碰撞实验时，一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。参 考然减速，并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑，电脑在经过分析确认之后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。已起动的空气囊系统当汽车发生碰撞时，汽车与汽车或障碍物之间的碰撞为一次碰撞，一次碰撞后，汽车速度发生急剧变化，驾驶员和乘员就会受到惯性力的作用向前运动，并与车内的方向盘，挡风玻璃或仪表台等构件发生碰撞，这次碰撞为二次碰撞，在车辆的交通事故中，导致驾驶员和车内乘员受伤害的主要原因为二次碰撞。为了减轻或避免驾驶员与乘员在二次碰撞中受伤，汽车上装配了座椅安全带和安全气囊等被动保护装置。设计安全气囊的宗旨是：在汽车发生一次碰撞与二次碰撞之间的短暂的时间内（50ms）,在驾驶员、乘员和车内构件之间迅速铺垫一个 气垫，如图：使驾驶员、乘员头部与胸部压在充满气体的气垫上，利用气囊本身的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，达到保护人体的目的。气囊系统是一种连同安全带一起使用的安全装置。空气囊不能取代安全带的功能。驾驶员和乘客必须一直系上安全带，并且把安全带调到合适的紧固程序。当符合下述条件时，安全气囊系统起作用：车辆在行驶中车速超过25Km/H冲撞静止物时，安全气囊会引爆。车超过25Km/H双向迎面行驶冲撞时，两车安全气囊会引爆。一 辆车静止停放，另外一辆车超过50Km/H迎面行驶冲撞静止停放的车辆时，两车安全气囊会引爆。以上车速指传感器监测车速，并非车辆实际速度。传感器监测车速与实际车速、保险杠功能效果、大梁变形等相关。重要说明在左、右皆30角的范围内碰撞。设计SRS是为了在对汽车造成重大正面撞击的事故中保护驾驶员。如果外力来自汽车中心线30度范围内，那么气囊展开。3SRS系统的结构组成u 电控部分aECU对于单点碰撞传感器集中式安全气囊ECU，采用了与放大和滤波电路相关联的电子加速度计（传感器），能稳定地保持对汽车加速度跟踪（即能按照汽车的加速度成比例地输出电压）。与单片微机相关联的装置。包括：电源供给装置，给所有的电路提供工作电压。属于这部分的两个重要电气装置包括电荷泵和能量贮备（又称备用电源，在碰撞过程中，一旦蓄电池连接松脱，仍能提供足够的贮电容量触发引爆管使安全气囊张开）。电荷泵具有提升能量贮备电压，使其高於汽车工作电压的能力。当蓄电池、充电系统或发电机出现故障时，电荷泵能维持能量贮备装置的最低工作电压。另外，在提升能量贮备电压的同时，能检测引爆路电阻偏高等类似的故障；供单片微机监控用的监视计时器；供警示灯控制和故障诊断用的接口电路；触发司机或乘客侧充气组件的引爆电路。引爆电路一般由ECU内部电路及ECU的外部元器件组成外部元器件有：接头、电缆、滑环/盘簧（仅司机路才有）引爆管，对於分散式安全气囊系统还有电子机械碰撞传感器等。ECU监控的首要任务，是在碰撞过程中监测可能妨碍成功引爆安全气囊的所有故障；进一步的任务是监测使安全气囊发生致伤、构成安全气囊系统的主要电子元器件有：a. ECUb. 碰撞传感器（集中式系统安置于ECU内部，分散式系统安置在ECU外部）c. 警示装置d. 安全气囊组件e. 电气连接件电控部分甚至致死的不适时引爆；与ECU集成在一起的机电安全传感器；选择输入电路。“选择输入”是用来向安全气囊ECU提供乘客座位、司机和乘客安全带的状态信息，这些信息经ECU处理后，除了具有前面提到能改变安全气囊充气速率的功能外，还有安全抑制功能。对于乘客安全气囊，只有在乘客座位被占用、乘客安全带扣上以及安全气囊在较高阈值的情况下，才会引爆充气。将司机安全气囊与乘客安全气囊分开控制，可以减少安全气囊不必要的张开；方便接入外部诊断设备，帮助维修的串行数据线路。b碰撞传感器（BCM内）SRS系统的电子式碰撞传感器，或加速计，用电子仪器显示了汽车在正面碰撞中的加速或减速。在电子仪器显示中，电子信号均衡地反映汽车的加速或减速（重力加速度）。电脑根据电子信号的强弱来判断碰撞的激烈程度。如果电子信号超过设定值，气囊电脑就立即向点火器发出点火指令引爆点火剂，使充气剂受热分解产生气体给气囊充气。c乘员保护辅助系统警告灯该警告灯位于组合仪表之中。如气囊中心传感器的自我诊断装置检测出故障信号，该警告灯便会发光，提醒驾驶员该系统发生故障。当系统处于正常运作状态时，如将点火开关扭至“ACC”或“ON”，则警告灯只会发光6秒钟左右，然后便自行熄灭。安全气囊d安全气囊组件驾驶员保护辅助系统的充气装置和气囊均储存在转向盘衬垫之中，不可以分解。充气装置由引发器、引发药柱、气体发生器等组成。一旦车辆迎面碰撞，充气装置便可使气囊充气。e电气连接件 时钟弹簧螺旋电缆是一个电气接头，连接车身与转向盘之间的配线。为了保证转向盘具有足够地转动角度而又不致损伤驾驶席气囊组件的连接线束，在方向盘与转向柱之间采用了螺旋线束。先将线束安装在螺旋形弹簧内，再将螺旋弹簧安放到 弹簧壳体内，称之为游丝。一般情况下的喇叭的线束也安装在螺旋形弹簧内。游丝装在方向柱上，也是喇叭电路的组成部分。转动方向盘超过三又四分之一圈会损坏游丝。注 意转动方向盘：l 向一个方向转动方向盘会扭紧线圈。l 向另一个方向转动方向盘会松开线圈。注：以上海久乐安全气囊系统为例外径：96m圈数：最大6圈储存温度: -4085工作温度. : -3585工作电压：DC 916V工作电流（气囊配置）：最大。16A，40V6ms承载电流：在5A情况下最多承受5S承载电压：在DC20V情况下最多承受100ms工作转矩：最大0.15ms规 格 连接器SRS系统的所有接头都是黄色，用以区分其他接头。具有特殊的功能和特定的设计的SRS系统接头以保证高可靠性，这些接头使用耐用的镀金端子。SRS接头有三种形式：即端子双锁机构、安全气囊防止激活机构和电子连接控制机构。每个接头都有一个由壳体和分隔片组成的两件式机构。这种设计可使端子由两个锁紧装置（分隔片和锁柄）锁定，可防止端子滑出。每一个接头都有一个短路簧片。当接头脱开时，短路簧片就自动地将引爆管的正极（+）和负极（-）接通。端子双锁机构图安全气囊防止激活机构安全气囊防止激活机构 配线乘员保护辅助系统的配线与车辆配线总成汇集在一起。该系统的配线全部装在一条黄色的波纹管内，其连接器全是标准黄色。时钟弹簧驾驶员安全气模块u 机械部分a气体发生器气体发生器是气囊组件中非常重要而又复杂的一部分。该装置突出的特点是易燃易爆品，在极短的时间内可使环境发生剧烈的变化。其结构组成气体发生器通常分为固体燃料式和混合式两种。固体燃料式气体发生器所产生的气体全部来自气体发生剂的燃烧，所以气体灼热。混合式气体发生器则是在储气缸中储有压缩气体和一小部分火药。工作时火药将储气缸阀门炸开，压缩气体冲出。由于瞬间储气缸内没有热交换，储气缸内的温度将骤然下降，并引起气体压力下降。为了补偿失去的压力，利用燃烧的火药对冲出的气体加热，以使气囊内部有足够的工作压力。使用混合式气体发生器时的温度比使用固体式发生器时的温度要低，但是对于人体来说，气囊的温度还是比较高。b气囊如前所述，气囊按布置位置分为司机侧气囊、乘客侧气囊、后排气囊、侧面气囊等；按大小分为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。护面气囊成本较低，但一定要和座椅安全带配合使用才有保护作用。由于欧洲（尤其是德国）普遍使用安全带，所以欧洲汽车使用小型气囊。美国则针对未使用安全带而设计，采用了大型气囊。在美国和欧洲，早期使用的安全气囊是用尼龙织物涂以聚氯丁烯制造而成的。现在的气囊除了基底材料不变外，有两种基本的设计构思。一是传统的用涂层织物制成的安全气囊，通过改变其气道的尺寸来控制其缓冲性大小；另一种是用具有一定透气性的不涂覆织物，来控制其缓冲性，但对其透气率有严格的要求。目前采用较多的是前一种，大多以防裂性能好的聚酰胺织物制成，里面涂有聚氯丁乙烯。而后一种将是气囊结构的发展趋势。德国奔驰汽车集团公司开发出了一种不带涂层的气囊，不仅可以减少气囊的质量，还可以打抱循环使用。这种不带涂层的气囊是由两部分组成的，即密封的外壳织物和具有确定空气流量的两个侧向织物袋，后者起泄漏和滤清作用。这种气囊已成功用于乘客侧气囊系统，也可以用于驾驶员侧气囊系统。安全气囊应具备如下表所示的性能。要求气囊有良好的耐热性，在规定的温度变化范围内，尺寸大小保持稳定。 在发生汽车碰撞后，气囊吹胀的延迟期不超过10ms。特 性要 求抗拉伸性能连接处和孔眼处大于2.5kN最大延展性抗热能力22%- 32%难燃,耐1000C高温抗冷能力在-300C下可折叠和弯曲抗老化能力在1000C的环境温度和最大拉力下存放7天,在400C和92%的相对温度下存放6天不得有任何变化抗弯折强度对带涂层织物而言,为10万次弯折更换期15年如果使气囊以爆炸速度直接展开，则有可能撞击到驾驶员，使之受到伤害。为此，气囊的后部和侧向带有缝隙或排气口，从而实现气囊可控的展开。理想的情况是，气囊应在汽车发生碰撞之后，驾驶员或乘客开始前扑之前瞬时展开，此时，驾驶员或乘客头部移动须小于15cm。接着驾驶员或乘客扑向气囊，而气囊也立即冷却和泄漏，在气囊收缩的同时吸收冲击能量，保护驾驶员和乘客免受伤害。c衬垫衬垫是气囊组件中的一个重要的组成部分，由聚氨酯制成。在制造过程中使用了很薄的水基发泡剂,所以质量特别轻.平时它作为方向盘的上表面,是把气囊与外界隔离开,既起到了维护作用,也起到了修饰作用。气囊展开时,它在气囊爆发力的作用下快速及时断开,并且对安全气囊展开过程毫无阻碍。衬垫最重要的问题就是它的处理问题,即当报废装有安全气囊系统的车辆或只报废带有安全气囊的方向盘衬垫时，对衬垫的处理。在处理过程中必须按照要求有步骤地进行，否则会相当危险。d饰盖和底板饰盖是气囊组件的盖板，上面有撕缝，以便气囊能冲破饰盖打开。气囊和充气器装在底板上，底板装在方向盘或车身上，气囊打开时，底板承受气囊的反力。u 中央控制器a控制块控制引发过程控制块的主要作用是监控作用，就是控制引发器的激发，监测汽车的碰撞情况和系统故障情况。 连续检测汽车的纵向加速度以探测是否发生碰撞； 如探测到强度高于预设阈值的碰撞，便在所要求的点火时刻激活司机与乘员侧气囊的充气组件。 对控制块的关键部分和所接的外部元件反复进行诊断测试； 通过仪表板上的警告灯向司机提供气囊系统的准备情况； 通过串行通信接口输出诊断数据，供装配检查与维修使用。b控制块控制引发过程当以下两种情况同时发生时，控制块便向充气器中的引发器提供电流： 保险传感器闭合；微处理器判定气囊需打开而将点火电路激活。 如选定了碰撞记录功能，控制块会在点火电路激活后立即将有关膨胀和气囊的工作情况的某些数据存入长存式存储器中。点火电路：有的控制块设有两条点火电路，一条供司机侧充气器，另一条供乘客侧充气器。两条点火线路均可独立激活。未激活时，引发器对控制块内的接地和正电位均呈高阻抗。如轿车只装备了司机侧气囊，也可采用只有一条点火线路的控制块。点火次序：带两条点火线路的控制块将采取顺序激活的方式，两条电路的激活之间有预定的延迟。点火电源： 供各充气器引发的点火电源有两个，一个是直接取自车上的蓄电池（通过向控制块的点火输入），一个是利用控制块内部的一组电容。如碰撞中未到点火时，控制块与蓄电池的连接已被切断，则只能靠电容后备电源供电。其所提供的最小点火电流和点火电能量与外电路的阻抗有关。点火能量储存：每条点火电路都有自己的存储单元，控制块点火输入端接通最低工作电压之后10s，点火电路便可完成储能。控制块能量储存：除充气器具有能量储存功能外，控制块也有储能 单元，可保证在失去电源之后至少还能工作10ms。控制块点火输入端接通最低工作电压后10s便或完成储能工作。控制块撤去点火电压后最多还可维持5s，之后便不可能测出碰撞或气囊打开。