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1、北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文奔驰汽车安全气囊的原理与分析在我国，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，交通越来越拥挤等诸多因素导致近年来汽车安全事故的损失逐年上升。所以，汽车安全性就变得尤为重要，其中安全气囊又是保护乘客生命安全的最后一道屏障。本人在奔驰班学习已有俩年多，对车身结构车内构造有一定了解。所以决定粗略的分析一下奔驰汽车安全气囊的原理。一、奔驰汽车安全性概述1.1 社会背景改革开放以来，中国道路通车里程逐年增长，交通基础设施越来越完善，国民生活水平提高，拥有一辆汽车已经不再是梦想。随着在道路上行驶车辆的增多，交通事故数
2、量也基本呈逐年增长的趋势。2009年，全国共发生道路交通事故造成67759人死亡、27.5万人受伤，直接财产损失9.1亿元；2010年和2011年，交通事故造成死亡人数分别是65225和62387人，已经连续十余年居世界第一。引发事故的主要原因有无证违章驾车、超载、超速、酒后驾车等。多数人难以将驾车与死亡连在一起，但是鲜明的数据提醒我们，驾车安全已经变得尤为重要。车主在选择购买一辆汽车的时候，车辆本身的安全性也被纳入了他们的考虑范畴。因此，作为世界知名的德国汽车品牌梅赛德斯-奔驰，提高车辆本身的安全性，成为了越来越注重的一大因素。梅赛德斯-奔驰的安全性大体分为主动安全以及被动安全两大方面。1.
3、2主动安全俗称积极安全性，之所以称为主动安全，其意思就是在车辆有撞击危险之前可以起到防范于未然的系统。其目的是提高汽车行驶的稳定性，减少操控的偏差。奔驰汽车主动安全系统主要包括以下几方面，如常见的防抱死制动系统（ABS），具有防滑、防锁死功能，能有效提高制动性能，防止甩尾、侧滑；电子制动力分配系统（EBD），能自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，在一定程度上可以缩短制动距离；并配合ABS提高制动稳定性；还有驱动防滑装置（ASR），可以避免车辆加速时驱动轮打滑，维持车辆行驶方向的稳定性；电子车身稳定系统（ESP），通过ECU控制前后、左右车轮的驱动力和制动力，确保车辆转弯时的稳定性。
4、这些配置在奔驰全系轿车已是标配。时至今日，梅赛德斯-奔驰依然致力于安全技术的不断创新，全球率先应用于最新S级轿车身上的PRE-SAFE（预防性安全系统）更是开创了一个汽车安全的新纪元。PRE-SAFE是一套针对乘员各种姿态所开发的主动安全科技。当发生碰撞时，PRE-SAFE能够自动监测到碰撞的征兆，并结合了车上的主、被动安全系统（如ABS、BAS及ESP等）,马上采取预防措施来保障乘客的安全。另外再说一点ABS、安全气囊、ESP均由梅赛德斯-奔驰首先研制。由此可见，在安全性方面，梅赛德斯-奔驰被认为是世界上最高档汽车品牌之一是毋庸置疑的。1.3被动安全被动安全这一保护的概念已经延伸到车内外所有
5、的人甚至物体。被动安全是在车祸意外发生，车辆已经失控的状况之下，对于乘坐人员进行被动的保护作用，希望透过固定装置，让车室内的乘员，固定在安全的位置，并利用结构上的导引与溃缩，尽量吸收撞击的力量，确保车室内乘员的安全。由于国际汽车界对于被动安全已经有着非常详细的测试细节的规定，所以在某种程度上，被动安全是可以被量化的。这主要依靠于车辆的钢板，车身结构，安全带，安全气囊，头枕，可溃缩的方向盘等来实现量化。其中安全气囊的作用尤其重要：减轻汽车碰撞后，乘员因惯性发生二次碰撞时的伤害程度。安全气囊对于保护乘客的安全是必不可少的一个防护措施。二、奔驰汽车安全气囊的结构与原理2.1奔驰汽车安全气囊的特点奔驰
6、汽车公司自1967年开始研制安全气囊，于1980年进入批量生产。在这期间，他们进行了250次的实车碰撞试验，进行了约2500次台架碰撞试验，并同时进行数千次的零部件试验，从而成功开发了奔驰汽车安全气囊及其故障报警系统。近年来，又有大量的研究成果应用于新型的安全气囊中，使奔驰汽车安全气囊始终处于国际领先水平。奔驰汽车安全气囊主要有以下特点： 1、气囊膨胀容量大。安全气囊的膨胀容量根据不同生产厂家和具体车型而有很大差异。以驾驶座安全气囊为例，其气囊膨胀容积可分为三类。第一类膨胀容积为30L，此类气囊只能用于保护头部，成为小容量；第二类膨胀容积约45L，称为中间容量；第三类膨胀容积约60L，此类气囊
7、不仅可保护头部，还可保护胸部，成为全容量。目前，奔驰系统汽车上均安装了全容量安全气囊，驾驶座安全气囊膨胀容积为60L以上，乘员座安全气囊为150L以上，最大的已达到269L。2、气囊膨胀后覆盖面广。安全气囊膨胀后的形状也是安全气囊的一个重要参数，奔驰汽车安全气囊膨胀后的形状为椭球形，且覆盖面极大。驾驶座安全气囊膨胀后可覆盖整个方向盘，乘员座安全气囊膨胀后可覆盖到驾驶室右前侧立柱。对于乘员座安全气囊膨胀后的覆盖面积尤为重要，因汽车行驶中，一旦与前方障碍物相撞，汽车与障碍物碰撞的接触点一般在右前部，因惯性力的作用乘员倒向也是偏向右前侧，如安全气囊覆盖面积过小，不能覆盖驾驶室右前侧立住，乘员的头部很
8、可能会撞到立柱，造成伤亡。3、气囊膨胀速度快。安全气囊能否对车辆碰撞作出及时的反应，以最快的速度进入膨胀工作状态，这是关系到能否真正有效保护乘客人员安全的关键。四是提供全方位的安全保护。汽车发生碰撞事故，其碰撞点在汽车的前后左右都有可能出现，因此汽车仅在前部安装安全气囊是不够的。近年来，汽车侧面碰撞事故呈上升趋势。据资料统计，1985年，在造成乘员伤亡的事故中，侧面碰撞仅占14%；而现在这个比例已扩大到了30%，在侧面碰撞事故中造成乘员死亡比例大约占了44%。奔驰汽车公司为使司乘人员得到全方位安全保护，在奔驰轿车中，不仅在方向盘和仪表盘中安装了侧撞安全气囊，而且在所有车门上安装了侧撞安全气囊，
9、以及在车顶衬垫内安装了大尺寸的帘式头部安全气囊。它们与安全带拉紧装置、安全带限力装置一起，构成了对司乘人员的全方位保护系统，从而将汽车发生碰撞事故对司乘人员的伤害降至最低，最大限度地保障司乘人员的生命安全。4、提供全过程的安全保护。奔驰轿车安全气囊装备有俩个阶段的气体发生器，能够根据事故的严重程度，相应激活安全气囊，从而达到对司乘人员全过程的安全保护。当传感器检测到车辆只发生了轻微（车速在2035km/h时发生的）碰撞时，气体发生器将只点爆一个腔；而中央气囊控制单元的传感器检测到车辆发生了严重碰撞时，第二个气体发生腔将也被点爆。俩级气体发生器技术能够适应任何特定的实际情况。有效保障乘员的安全。
10、2.2奔驰汽车安全气囊的结构安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。气囊装载在方向盘内紧靠缓冲垫处，做气囊的布料多以尼龙材质制成，具有很高的抗拉强度，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘在一起在爆发时被冲破；气囊内层涂有密封橡胶，可以防止气体泄漏。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，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。传感器和微处理器用于判断撞车程度，传递以及发送信号。奔驰汽车碰撞传感器为电子式减速度传感器，用来检测汽车的减速度；安全
11、传感器为水银开关式传感器。碰撞传感器和安全传感器均安装在辅助防护系统电子控制器内。辅助防护系统电子控制器安装在变速杆前方装饰板下面，内部设有记忆电路和诊断电路。驾驶席气囊组件安装在转向盘中央，前排乘员席气囊组件安装在仪表台上面，后排乘员席气囊组件安装在前排座椅的后面。当水银开关式传感器触点闭合，且汽车的减速度传感器设定的减速度值时，辅助防护系统电子控制器才会控制气囊点火器引爆气囊。当仅有其中一只传感器动作时，辅助防护系统电子控制器不会引爆气囊。尽管各款汽车的安全气囊在结构，数量和安装位置不同，但其基本组成大致相同。如图1所示汽车安全气囊组成的结构。图1安全气囊组成结构2.3汽车安全气囊工作原理
12、当车辆发生碰撞时, 安全气囊电控模块N2 /7 将根据撞击类型、强度以及外部传感器信号数据, 执行相应的触发逻辑程序。1.车身正面碰撞( 1 级触发临界值)安全气囊电控模块N2 /7 通过驾驶员侧的正面加速度传感器B48 /1 和前乘客侧的正面加速度传感器B48 /2, 记录到一个中等强度的减速度数值时, 只对安全带引爆装置( 安全带已插入锁扣内) 进行触发, 即驾驶员座椅安全带ETR 引爆管R12 /1、前乘客座椅安全带ETR 引爆管R12 /2、左后座椅安全带ETR 引爆管R12 /6、右后座椅安全带ETR 引爆管R12 /7。2.车身正面碰撞( 2 级或3 级触发临界值)安全气囊电控模块
13、N2 /7 通过驾驶员侧的正面加速度传感器B48 /1 和前乘客侧的正面加速度传感器B48 /2, 记录到一个高强度的减速度数值时, 气囊和安全带引爆装置将联合触发, 即驾驶员安全气囊引爆管1R12 /13( 或R12 /3) 、前乘客安全气囊引爆管1R12/4( 前乘客座椅识别到被占用时) 、驾驶员座椅安全带ETR 引爆管R12 /1、前乘客座椅安全带ETR 引爆管R12 /2。同时,根据撞击的剧烈程度触发驾驶员安全气囊引爆管2R12 /14( 若安装) 、前乘客气囊引爆管2R12/5( 前乘客座椅识别到被占用时) 。注: 对于后排座椅安全带,无论座椅是否被占用均被触发。若传感器B48 未识
14、别到前乘客座椅被占用或识别到装配了儿童座椅, 则与前乘客相关的引爆装置不会触发。3.车身后部碰撞( 1 级和2级触发临界值)安全气囊电控模块N2 /7根据记录到的加速度和减速度数值, 触发驾驶员座椅安全带ETR 引爆管R12 /1、前乘客座椅安全带ETR 引爆管R12 /2、左后座椅安全带ETR 引爆管R12 /6、右后座椅安全带ETR 引爆管R12 / 7。若未识别到前乘客座椅被占用, 则前乘客座椅安全带ETR 引爆管R12 /2不会触发。4.车身侧面碰撞车辆受到侧面撞击产生的加速度, 由左侧气囊和窗帘气囊传感器A53 /1、右侧气囊和窗帘气囊传感器A54 /1 探测, 信号传送至安全气囊电
15、控模块N2 /7, 经运算处理后, 用于判断是否对相应的侧气囊和窗帘气囊进行触发。例如, 撞击发生在车身左侧, 将同时触发左前侧气囊引爆管R12 /20、左后侧气囊引爆管R12 /11、左后窗帘气囊引爆管R12 /22。注: 若电控模块N2 /7 识别到前乘客座椅未被占用, 则与前乘客相关的侧气囊和窗帘气囊不会触发。若一个有关座椅占用识别系统的错误信号被检测到, 则前乘客侧气囊在所有碰撞情况下均将被触发。安全气囊系统的元件组成如图2所示图2安全气囊系统的元件组成2.4 W220型汽车安全气囊故障实例一辆奔驰S320型轿车,底盘型号为W220型, VIN码为WDB2201651A058146。该
16、车发动机起动后,仪表板上的SRS 故障警告灯处于常亮状态。故障诊断与排除: 连接START D检测仪进行故障自诊断, 选择S 级220165 底盘车型, 在控制单元组中选择“ AB airbag”, 查询出的故障信息为:“ B1315 Component B48 ( front passenger seat occupied and childseat recognition) is fault”, 其含义为“ 前乘客座椅占用和儿童座椅识别元件B48 信号故障”, 性质为当前存在。用检测仪清除故障码后再次查询, 仪器依然显示“ B1315”号故障码, 说明故障性质为真实存在。将前乘客座椅总成拆下, 揭开座椅皮套, 看到座椅皮套下面有一个塑料薄膜式的电气元件, 该元件的终端还连接有一个电路板盒。这个薄膜式电气元件称为“ 前乘客座椅占用和儿童座椅识别传感器”, 所连接的电路板盒称为“ 电子监测处
