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1、第7章 汽车安全气囊系统(SRS),7.1 汽车安全气囊系统的结构与原理 7.2 汽车安全气囊系统的主要部件 7.3 安全气囊系统的检修 7.4 案例十二 丰田轿车安全气囊系统故障 的检查与排除 7.5 案例十三 本田雅阁2.0汽车安全气囊指 示灯常亮不熄的处理,7.1 汽车安全气囊系统的结构与原理,7.1.1 汽车安全气囊系统的种类 汽车安全气囊系统发展40多年来，按其总体结构可分为机械式SRS和电子式SRS两大类。 机械式SRS不需使用电源，没有电子电路和电路配线，全部零件组装在方向盘装饰盖板下面。检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械装置动作来完成的。最早采用机械式SRS的是日本丰田(TO
2、YOTA)汽车公司。,电子式SRS是机械式SRS和电子技术发展的产物。它是利用传感器检测碰撞信号并送往SRS电脑(ECU)，电脑根据传感器信号并利用内部预先设置的程序不断进行数学计算和逻辑判断。当判断结果为发生碰撞时，ECU立即发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时产生大量热量使充气剂叠氮化钠药片受热分解，并产生大量氮气向SRS充气。目前，汽车采用的SRS普遍都是电子式SRS。,SRS气囊系统按SRS气囊的数量可分为单SRS气囊系统、双SRS气囊系统和多SRS气囊系统。单SRS气囊系统只装备有驾驶席气囊。20世纪90年代以前装备于车辆上的基本都是单SRS气囊系统。双SRS气囊系统装备有驾驶席和前
3、排乘员席两个气囊，近几年生产的轿车大多数都采用了双SRS气囊系统。无论SRS气囊系统气囊数量多少，均可采用一个SRS专用电脑控制。 SRS气囊系统按SRS气囊系统的功用可分为正面SRS气囊系统和侧面SRS气囊系统两大类。据有关资料介绍，到目前为止，瑞典沃尔沃公司生产的VOLV0850、960、S70型轿车和通用公司别克(Buick)分部研制的概念XP2000型轿车装备了侧面SRS气囊系统，其它车辆大都只装备正面SRS气囊系统。,7.1.2 汽车安全气囊系统的组成 电子式SRS气囊系统的组成部件分布在汽车不同位置。虽然各型汽车SRS气囊系统采用部件的结构和数量有所差异，但是其基本组成和工作原理都
4、大致相同。 SRS气囊系统的基本结构如图7-1所示，主要由右前碰撞传感器、左碰撞传感器前碰撞传感器、辅助防护系统指示灯、带防护碰撞传感器的辅助防护系统控制组件SRS电脑和辅助防护SRS气囊组件四部分组成。,图7-1 SRS气囊系统基本结构,7.1.3 汽车安全气囊系统的工作原理 当汽车遭受正面碰撞或侧面碰撞时，其SRS气囊系统工作原理基本相同。下面以图7-2所示的正面碰撞为例，说明汽车安全气囊系统(SRS)的工作原理。 当汽车受到前方一定角度范围内的高速碰撞时，安装在汽车前端的碰撞传感器和与SRS电脑安装在一起的防护碰撞传感器就会检测到汽车碰撞时突然减速的信号，传感器触点闭合，将减速信号传送到
5、SRS电脑。SRS电脑中预先设置的程序经过数学计算和逻辑判断后，立即向SRS气囊组件内的电热点火器(电雷管)发出点火指令，引爆电雷管，点火剂(引药)受热爆炸(即电热丝通电发热引爆炸药)。,点火剂引爆时，迅速产生大量热量，充气剂叠氮化钠固体药片受热分解释放大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件的装饰盖板鼓向驾驶员，使驾驶员头部和胸部压在充满气体的气囊上，在人体与车内构件之间铺垫一个气垫，将人体与车内构件之间的碰撞变为弹性碰撞，通过气囊产生变形来吸收人体碰撞产生的动能，达到保护人体的目的。,图7-2 SRS气囊系统工作原理,7.1.4 汽车安全气囊系统的动作过程 汽车安全气囊系统工作过程中，驾驶席气
6、囊的动作过程如图7-3所示。,图7-3 驾驶席气囊动作过程,根据德国罗伯特博世(BOSCH)公司在奥迪(Audi)轿车上试验研究表明：当汽车以50 km/h的速度与前面障碍物相撞时，SRS气囊系统的动作时序如图7-4所示。,图7-4 SRS气囊系统动作时序图,(1) 碰撞约10 ms后，SRS气囊系统达到引爆极限，气囊组件中的电雷管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7-4(a)所示。 (2) 碰撞约40 ms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收紧，部分冲击能量已被吸收，如图7-4(b)所示。 (3) 碰撞约60 ms后
7、，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，如图7-4(c)所示。 (4) 碰撞约110 ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部回到坐椅靠背上，汽车前方恢复视野，如图7-4(d)所示。,(5) 碰撞约120 ms后，碰撞危害解除，车速降低至零。 由此可见，在SRS气囊系统动作过程中，气囊动作时间极短。从开始充气到完全充满的时间约为30 ms；从汽车遭受碰撞开始，到SRS气囊收缩为止，所用时间极为短暂，仅为120 ms左右，而人的眼皮眨一下所用时间约为200 ms。因此，SRS气囊动作的状态和经历的时间
8、无法用肉眼来确认。目前，世界上广泛采用模拟人体来进行碰撞试验。瑞典沃尔沃公司用计算机模拟汽车遭受碰撞时，驾驶席SRS气囊动作过程的模型与上述动作过程相似。,7.1.5 汽车安全气囊系统的有效范围 汽车SRS气囊系统并非在所有碰撞情况下都能起作用。正面SRS气囊系统在汽车从正前方或斜前方30角范围内发生碰撞且其纵向减速度达到某一值(通常称为减速度阈值)时，才能引爆点火剂使充气剂受热分解给正面SRS气囊充气。在下列条件之一的情况下，SRS气囊系统不会引爆点火剂，也不会给SRS气囊充气：,(1) 汽车遭受侧面碰撞超过斜前方30时。 (2) 汽车遭受横向碰撞时。 (3) 汽车遭受后方碰撞时。 (4)
9、汽车发生绕纵向轴线侧翻时。 (5) 纵向减速度未达到设定阈值时。 (6) 汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的条件下行驶时。,减速度阈值由设计人员根据SRS气囊系统的性能设定，不同车型SRS气囊系统的减速度阈值可能有所不同。在美国，因为SRS气囊系统是按驾驶员不佩戴坐椅安全带来设计的，气囊体积大、充气时间长，所以SRS气囊系统应在较低的车速(1222 km/h)范围内行驶而发生碰撞时，SRS气囊系统就应引爆点火剂，使充气剂叠氮化钠受热分解给气囊充气。在日本和欧洲，由于SRS气囊系统是按驾驶员佩戴坐椅安全带来设计的，气囊体积小、充气时间短，所以设定的减速度阈值较高，汽车在较高车速(1932 km
10、/h)范围内行驶而发生碰撞时，SRS气囊系统才能引爆点火剂使充气剂受热分解给气囊充气。,7.1.6 汽车安全气囊系统的正确使用 1. SRS气囊系统的正确使用方法 (1) 安全气囊系统应配合安全带使用。安全辅助气囊系统是辅助性安全装置，保证安全的基本前提是要佩戴安全带。 (2) 安全气囊系统不得带病运行。若安全辅助气囊系统带病运行，会产生两种不良现象：一是当汽车发生碰撞需要安全辅助气囊系统工作时，它却不能工作；二是安全辅助气囊系统不该工作时，却错误工作。前者将失去安全辅助气囊系统保护功能；后者将会给乘员造成意外伤害，甚至导致事故。,(3) 安全气囊传感器不能进行人为冲击试验。 在汽车修理作业时
11、如果有可能对传感器有冲击，应将它拆下，待修理完毕后再按规定装复。 (4) 安全气囊系统的气囊的保存应严格按规定执行。气囊保存时，若存放位置不当，可能引起气囊误触发，例如丰田皇冠轿车的气囊不允许竖直放置。,2. SRS的使用注意事项 1) 烟和粉末 气囊充气时不会燃烧或破裂，但化学反应会产生烟和粉末状残渣，其成分大部分是滑石粉与钠的化合物，皮肤或眼睛若与沉淀物接触，可能有短时间刺激感，但不会对健康产生危害。 2) 意外充气 触发气囊充气的传感器仅能被严重的前碰撞或近似前碰撞所激发。即使猛烈关门、坐在转向盘毂上、用手摇动保险杠或在高低不平路面上行驶，气囊都绝不可能意外充气，传感器能准确鉴别汽车紧急
12、制动与严重前碰撞或近似前碰撞的差别。,3) 气囊充气后驾驶汽车 气囊充气后，人体碰压会使其很快泄气，只要汽车仍然能行驶，驾驶员就能继续操纵带有瘪气囊的转向盘。不过这时很危险，只能应急，应尽快把车送到修理厂去。 4) 气囊充气对眼镜的损坏 由于乘员与充气气囊相碰，可能使眼镜架折弯、损坏甚至断开，造成面部轻伤，但眼镜片不会破碎或伤及眼睛。,5) 气囊充气的声音 气囊充气时的声音很响，但持续时间极短，以致大多数乘员都没注意到，同时实际碰撞的声音几乎完全淹没了气囊充气的声音。 6) 在装有气囊的车室内放置物品 在气囊的前方、上方或近处放置的任何物品都有可能妨碍气囊充气或被抛射出去，在车室内安装收音机、
13、CD机等附件时，要遵照汽车生产厂的规定，否则会影响气囊工作。,7) 碰撞损坏汽车上的气囊 如果在由于碰撞而严重损坏的汽车上有未引爆充气的气囊，那么可能是该气囊的电路系统出现故障，造成没有电信号传给气体发生器。此时，首先应断开电源线。考虑到气囊系统有能量延迟特点，在发生碰撞事故后不久，不要靠近或将物品放置在未充气的气囊旁边。当装有气囊的汽车着火时，气囊组件在温度达到150左右时会自行充气。已充过气的气囊组件没有任何危险性，拆除后可按一般废物处理。,8) 气囊系统的更换 在碰撞后可修复的汽车上，必须更换已充过气的气囊系统。任何气囊系统都是与某一特定车型的碰撞特性及乘员舱尺寸相匹配的。因此，只能更换
14、专门为该车型设计的气囊系统。 9) 气囊与儿童约束 儿童乘车时应使用合适的保护装置，在装有气囊的汽车上更是如此。由于气囊充气可能对前排儿童造成伤害，所以最好把儿童安排在后坐椅上。,3. 安全气囊系统的维护 (1) 不要在气囊袋盖上或周围放置物体，或者企图将它打开。 (2) 不要修改属于安全辅助气囊系统的零件及线路，或者自行更改前保险杠及车辆前部车身结构。 (3) 在安全气囊膨胀过后，可将展开的气囊折叠好放置于转向盘备用盖口及仪表板内，并应尽快更换。 (4) 打开点火开关后，诊断装置会开启安全辅助气囊指示灯68 s，然后自动熄灭。当安全辅助气囊指示灯不亮、闪烁不定或持续点亮时，说明安全气囊系统有
15、故障。,7.2 汽车安全气囊系统的主要部件,7.2.1 碰撞传感器 1. 电子式传感器 电子式传感器又称中央安全辅助气囊传感器。电子式加速度计对汽车正向加速度进行连续测量，并将测量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。如果需要，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，则将引发器接通，气囊打开。,电子式传感器装在中央控制器内，用来测量汽车碰撞时急减速信号，并将其输送到CPU，引爆气囊传爆管，使气囊打开。同时前方另一个传感器也引爆了预紧器的传爆管，即安全带预紧器同气囊一起作用。有的前方传感器具有两对动、静触头，在低速碰撞时，第一对触头闭合
16、引爆安全带预紧器；在高速碰撞时，第二对触头接通，使安全带预紧器及气囊同时动作。电子式传感器的作用是增加可靠性，其结构如图7-5所示。,图7-5 电子式传感器的结构,2. 机电式传感器 机电式传感器又称滚球式传感器。如图7-6所示，平时小钢球被磁场力所约束，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。这种传感器的灵敏度由3个参数确定，即磁场大小、小钢球和圆柱形钢套之间的间隙以及小钢球与触点间距离。这种传感器目前应用很广，可以检测各种撞击信号。,图7-6 滚球式传感器,3. 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，它是由外壳、偏心转子、偏心重块、旋转触点与固定触点、螺旋弹簧等构成的。如图7-7所示，偏心式传感器的外侧装有一个电阻，做自检之用，检测中央气囊传感器总成与其之间的线路是否有开路或短路。,图7-7 偏心式传感器的结构,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；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
