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1、,第3章 汽车被动安全技术 3.2安全气囊系统,主讲：朱明 高级技师、经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员,3.2安全气囊系统,3.2安全气囊系统,以车速50公里/时进行正面撞车时，其发生时间只有十分之一秒左右。为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害，必须设置安全装备，目前主要有 安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统(SupplementalInflatableRestraintSystem，简称SRS)等。,安全气囊系统,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，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重
2、要。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。,安全气囊系统,俗称辅助保护系统（Supplemental Restraint System，简称SRS） 美国从1995年10月开始生产的乘用车驾驶员位置已全部用安全气囊,有些汽车不仅装有前端安全气囊，还装有侧向安全气囊. 据资料统计，由于安全气囊在北美近几年的广泛使用，估计可使事故死亡率减少12%，且在安全气囊保护下极大程度减轻了人体的受伤程度，每年可节省医疗费
3、超过10亿美元，防护效果已被人们普遍认识。 美国一研究所分析了1985年至1993年美国7000多起汽车交通事故中发现，有气囊装置的轿车前部撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。,安全气囊系统作用,在汽车发生冲撞时，安全气囊系统对保护驾乘人员的安全十分有效。 目前安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊的浪费，使维修费用增加很多。 两次动作的双安全气囊系统，在汽车发生冲撞时，能根据汽车的速度和加速度的大小，自动地选择只使用安全
4、带预紧器动作，还是安全带预紧器和双气囊同时工作。这样，在低速发生冲撞时，系统只使用安全带即能足够保护驾乘人员安全，而不用浪费气囊。如果在速度大于30km/h发生冲撞时，安全带和气囊同时动作，以便保护驾乘人员的安全。,安全气囊的保护作用,当汽车以48km/h速度发生正面碰撞，90ms时，无安全气囊及未佩带安全带时， 驾驶员人体与方向盘接触处受力约90 000N，下肢多处骨折，头部和胸部的受伤程度大大超过允许程度，一般死亡在所难免；,安全气囊的保护作用,前排乘员除造成下肢骨折外，面部受伤严重，胸部受伤相对小些，但头部的损伤将导致乘员死亡。,安全气囊的保护作用,无安全气囊但佩带安全带时，驾驶员受伤较
5、重；,安全气囊的保护作用,有安全气囊但未佩带安全带时的碰撞情形。,安全气囊系统工作基本原理,当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力 (减速度)超过设定值时，安全气囊电脑立即接通充气元件中的电爆管电路，点燃电爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03秒钟的时间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲破方向盘上装饰盖板鼓向 驾驶员和乘员，使驾驶员和 乘员的头部和胸部压在充满 气体的气囊上，缓冲对驾 驶员和乘员的冲击，随后又将 气囊中的气体放出。,安全气囊系统工作基本原理,安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少
6、受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘客，即使未系上安全带，防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达64%，甚至在其中有80%的乘客未系上安全带！至于来自侧方及后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。 此外，气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的范围；气囊中78%的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。,安全气囊不安全的一面,安全气囊同样也有它不安全的一面。据计算，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下，
7、而气囊则会以大约300km/h的速度弹出，而由此所产生的撞击力约有180公斤，这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿出一场“悲剧”。,安全气囊系统工作基本原理,在汽车行驶中，3个传感器不断将车速变化的信息输入到电子控制器，经电子控制器不断地计算、分析、比较和判断，并随时准备发出指令。 当车速小于30km/h冲撞时， 前方传感器和其串联的安全传感器同时向电子控制器输入撞车信号，并发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，而中央传感器发出的信号不能使电子控制器发出引爆气囊电雷管的指令。所以，在低速(减速度较小)冲撞时，只要预紧器向后拉紧安全带，就
8、足以保护驾乘人员不撞向前方。,安全气囊系统工作基本原理,在高速(减速度较大)冲撞时， 前方传感器和中央传感器同时向电子控制器输入冲撞信号，电子控制器在迅速判断后发出指令，同时引爆左右预紧器和双气囊的电雷管。安全带向后拉紧的同时，2个气囊同时张开，吸收驾乘人员因减速度大而产生的冲撞能量，有效地保护他们的安全。,安全气囊系统工作基本原理,当汽车和前面的固定物冲撞时，汽车行驶的速度越快，减速度就越大，传感器接受到的力就越大。 1.若将前方传感器和中央传感器预设定的力分为上、下限，即前方传感器的预定冲撞速度在小于30km/h的下限值，并且相应的安全传感器预设值也是下限值，则汽车发生低速冲撞时，电子控制
9、器只使安全带预紧器引爆。中央传感器预设值为上限， 2. 汽车高速冲撞时，前方传感器，中央传感器和安全传感器同时向电子控制器输出冲撞信号，电子控制器使所有的电雷管引爆，则安全带拉紧，气囊张开。,安全气囊系统工作基本原理,从发生冲撞、传感器发出信号到控制器判断引爆电雷管，大约需要10ms时间。引爆后，气体发生器产生大量氮气，迅速吹胀气囊。从发生冲撞到气囊形成，进而到安全带拉紧，全过程所需时间为30-35ms，所以气囊系统的保护效果是非常好的。 当气囊引爆后，由于产生的气体大量涌进气囊，使气囊的压力增高，不利吸收冲撞能量，所以，在气囊的后面有2个排泄压力的气体排放孔，有利于保护驾乘人员的安全。,安全
10、气囊系统工作基本原理,碰撞传感器、控制单元ECU，气囊组件（气囊、气体发生器、点火器）、SRS指示灯。,安全气囊系统组成,驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，此车装有安全气囊。 安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊电脑、SRS指示灯和气囊组件四部分组成。,安全气囊系统组成,传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号； 气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态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
11、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。,3、安全气囊电脑SRS指示灯,SRS指示灯是安全气囊系统指示灯的简称。SRS指示灯又称为SRS警告灯或SRS警示灯。 SRS指示灯安装在驾驶室仪表盘面膜的下面，并在面膜表面的相应位置制做有图形或 SRS、AIR BAG等字样表示。,4、气囊组件,气囊组件由充气元件和气囊组成，均安装在方向盘内或工具箱上端，不可分解。充气元件由电爆管、点火药粉及气体发生剂组成。充气元件的功用是给气囊充气。气囊由尼龙布制成
12、，内表面敷有树脂。车辆发生碰撞时，碰撞冲击力使碰撞传感器和触发传感器接通， SRS电脑接通引爆电路，使电流流过电爆管，使其发热将电爆管内的点火介质引燃，火焰随即扩散到点火药粉和气体发生剂，产生大量气体。气体经滤网冷却后进入气囊内，气囊急剧膨胀，冲破方向盘，缓冲对驾驶员和乘员的冲击。充气元件与气囊安装在方向盘上，与方向盘一起转动，电爆管与SRS电脑之间的导线联接是靠螺旋导线游丝来联接的。,气囊组件,安全气囊系统的动作过程,当以50km/h的车速与前面障碍物碰撞时 碰撞约10ms后，SRS达到引爆极限，SRS组件中的电雷管引爆点火剂产生大量热量，使充气剂受热分解，驾驶员尚未动作。,安全气囊系统的动
13、作过程,碰撞约40ms，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收紧，部分冲击能量已被吸收。,安全气囊系统的动作过程,碰撞约60ms，驾驶员头部及身体上部压向气囊，气囊背面的排气孔在气体和人体压力作用下排气，利用排气节流作用吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能。,安全气囊系统的动作过程,碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部会到座椅靠背上，汽车前方恢复视野。,安全气囊系统的动作过程,碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降至零。,安全气囊系统组成,驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，此车装有安全气囊。
14、 安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊电脑、SRS指示灯和气囊组件四部分组成。,安全气囊系统组成,传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号； 气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态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。,碰撞传感器,碰撞传感器是安全气
15、囊系统中主要的控制信号输入装置。其作用 是在汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将信号输入安全气囊电脑，安全气囊电脑根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充气。安全气囊系统一般装有24个碰撞传感器，前左、右挡泥板各装一个，有的前面保险杠中间还装有一个，有的车内还装有一个。碰撞传感器现大多数采用惯性式机械开关结构。 碰撞传感器由壳体、偏心转子、偏心重块、固定触点、旋转触点等部分组成。在传感器外还固定有一个电阻R，电阻R的功用是对系统进行自检时，检测安全气囊电脑与前气囊碰撞传感器之间的联接导线是否断路或短路。,碰撞传感器,在正常情况下，偏心转子和偏心重块在螺旋弹簧弹力的
16、作用下，顶靠在与外壳相连的止动块上，此时，旋转触点与固定触点不接触，开关“OFF”。当汽车发生碰撞时，偏心重块由于惯性力将带动偏心转子克服弹簧弹力产生偏转。当碰撞强度达到设定值时，偏心转子偏转角度将使旋转触点与固定触点接触而闭合，此时碰撞传感器向安全气囊电脑输入一个“ON”信号。安全气囊电脑只有收到碰撞传感器输入的“ON”信号时，才会去引爆充气元件。在有些汽车中还装有侧向安全气囊，当汽车发生侧向碰撞时，安全气囊也会充气，因此装有侧向安全气囊的系统，在汽车的左右侧还装有碰撞传感器。,充气原理,碰撞传感器的主要分类,滚球式碰撞传感器,滚轴式碰撞传感器,偏心锤式碰撞传感器结构,黏性阻尼式碰撞传感器,水银开关式碰撞传感器,阻尼弹簧式碰撞传感器,2、安全气囊电脑,安全气囊电脑是安全气囊系统的控制中心，其功用是接收碰撞传感器及其他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊充气，并对系统故障进行自诊断。安全气囊电脑还要对控制组件中关键部件的电路(如传感器电路、备用电源电路、点火电路、SRS指示灯及其驱动电路)不断进行诊断测试，并通过SRS指示灯和存储在存储器中的故
