安全气囊

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1、 第七章第七章 汽车安全性控制技术汽车安全性控制技术 汽车安全性概述汽车安全性概述汽车的主动安全性汽车的主动安全性汽车的被动安全性汽车的被动安全性7.1 电子控制安全气囊系统电子控制安全气囊系统概概 述述 安全气囊安全气囊(Supplemental Restraint System，SRS)，也称辅助乘员保护系统。，也称辅助乘员保护系统。 它是一种当汽车遇到冲撞而急剧减速时能它是一种当汽车遇到冲撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可以保护车内乘员不致撞很快膨胀的缓冲垫，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置，具有不受到车厢内部，是一种被动安全装置，具有不受约束、使用方便和美观等优点

2、。约束、使用方便和美观等优点。 近年来随着世界汽车市场的竞争愈演愈烈，近年来随着世界汽车市场的竞争愈演愈烈，以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档轿车作为选装件的安全气囊，现已逐步发展到轿车作为选装件的安全气囊，现已逐步发展到作为标准件安装到轿车上。作为标准件安装到轿车上。8.1.1 安全气囊的分类安全气囊的分类1. 按碰撞类型分按碰撞类型分 根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全气囊系统和顶部碰撞防护安全气囊系统。气囊系统和顶部碰撞防护安

3、全气囊系统。 正面碰撞防护安全气囊系统在欧美轿车的正面碰撞防护安全气囊系统在欧美轿车的驾驶员和副驾驶员处有较高的安装率。驾驶员和副驾驶员处有较高的安装率。 实际交通事故统计表明，安全气囊与三点实际交通事故统计表明，安全气囊与三点式安全带配合使用，对正面碰撞事故中的乘员式安全带配合使用，对正面碰撞事故中的乘员具有更好的保护效果。具有更好的保护效果。 侧面碰撞防护安全气囊系统和顶部碰撞防侧面碰撞防护安全气囊系统和顶部碰撞防护安全气囊系统也将逐渐普及。护安全气囊系统也将逐渐普及。2. 按照安全气囊安装数目分按照安全气囊安装数目分 按照安全气囊安装数目可分为单气囊系统按照安全气囊安装数目可分为单气囊系

4、统(只装在驾驶员侧只装在驾驶员侧)和双气囊系统和双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊驾驶员侧各有一个安全气囊)两种。两种。3. 按照安全气囊的触发机构分按照安全气囊的触发机构分 按照安全气囊的触发机构可分为电子式和按照安全气囊的触发机构可分为电子式和机电式两种。机电式两种。 电子式安全气囊只用一个减速仪，一般都电子式安全气囊只用一个减速仪，一般都安装在朝着车厢的前方。安装在朝着车厢的前方。机电式安全气囊要求在车前方有多个传感器。机电式安全气囊要求在车前方有多个传感器。 为最大限度地减少偶然触发充气的可能性，可同时共用两种为最大限度地减少偶然触发充气的可能性，可同时共用两

5、种机构，只有当两种机构的传感器都探知到机构，只有当两种机构的传感器都探知到1个冲击时，气囊才个冲击时，气囊才触发而充气膨胀。触发而充气膨胀。8.1.2 安全气囊系统的基本组成安全气囊系统的基本组成 安全气囊系统主要由传感器、气囊组件、气体发生器、电安全气囊系统主要由传感器、气囊组件、气体发生器、电控装置控装置(ECU )等组成等组成,如如图图8.1所示。所示。8.1.3 安全气囊系统工作原理安全气囊系统工作原理 当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和SRS ECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入内部

6、的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入SRS ECU，以便判断是否发生碰撞。，以便判断是否发生碰撞。 当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRS ECU发出控制指令将气囊组件中的点火器发出控制指令将气囊组件中的点火器(电雷管电雷管)电电路接通，电雷管引爆使点火剂路接通，电雷管引爆使点火剂(引药引药)受热爆炸受热爆炸(即电即电热处通电发热引爆炸药热处通电发热引爆炸药)。 点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂(叠氮化钠固体药片叠氮化钠固体药片)受受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装

7、饰盖板鼓热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员和乘员；向驾驶员和乘员； 通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而达到保护人体之目的。碰撞产生的动能，从而达到保护人体之目的。 8.1.4 安全气囊系统的动作过程安全气囊系统的动作过程 图图8.2所示为奥迪轿车车速为所示为奥迪轿车车速为50km/h时与时与前面障碍物相撞时气囊的引爆过程。前面障碍物相撞时气囊的引爆过程。 图图8.2(a)所示，撞车所示，撞车10ms后，达到引爆系后，达到引爆系统引爆极限，点火器点燃气体发生器产生氮气，统引爆极限，点火器点燃气体发生器

8、产生氮气，驾驶员仍然直坐着。驾驶员仍然直坐着。 图图8.2(b)所示，所示，40ms后，气囊已完全充胀，后，气囊已完全充胀，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并被拉长，部分冲击能量已被吸收被拉长，部分冲击能量已被吸收 图图8.2(c)所示，所示，80ms后，驾驶员的头及身后，驾驶员的头及身体上部沉向气囊，气囊后面的排气孔将氮气在体上部沉向气囊，气囊后面的排气孔将氮气在一定压力下匀速逸出。一定压力下匀速逸出。 图图8.2(d)所示，所示，110ms后，驾驶员向后移动后，驾驶员向后移动回到座椅上，大部分气体从气囊中逸出，前方回到座椅上，大部分气体从气囊中

9、逸出，前方恢复清晰视野。恢复清晰视野。 由此可见，在安全气囊系统动作过程中，由此可见，在安全气囊系统动作过程中，气囊动作时间极短。气囊动作时间极短。 从开始充气到完全充满的时间约为从开始充气到完全充满的时间约为30 ms；从汽车受碰撞开始，到安全气囊收缩为止，所从汽车受碰撞开始，到安全气囊收缩为止，所用时间极为短暂，仅为用时间极为短暂，仅为120 ms左右，而人的眼左右，而人的眼皮眨一下所用时间约为皮眨一下所用时间约为300 ms左右。左右。 实验和实践证明，汽车装用安全气囊后，实验和实践证明，汽车装用安全气囊后，汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害

10、程度大大减小。程度大大减小。 有些汽车不仅装有前端安全气囊，还装有有些汽车不仅装有前端安全气囊，还装有侧向安全气囊，在汽车发生侧向碰撞时，也能侧向安全气囊，在汽车发生侧向碰撞时，也能使侧向安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的伤使侧向安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的伤害。害。8.1.5 安全气囊系统的有效范围安全气囊系统的有效范围 汽车安全气囊系统并非在所有碰撞情况下汽车安全气囊系统并非在所有碰撞情况下都能起作用。都能起作用。 正面安全气囊系统在汽车从正前方或斜前正面安全气囊系统在汽车从正前方或斜前方方30角角(如如图图8.3所示所示)范围内发生碰撞且其纵范围内发生碰撞且其纵向减速度达到某一值向减速

11、度达到某一值(通常称为减速度阈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时，才能引爆点火剂使充气剂受热分解给正面安全气囊充气。安全气囊充气。 在下列条件之一的情况下，安全气囊系统在下列条件之一的情况下，安全气囊系统不会引爆点火剂，也不会给安全气囊充气：不会引爆点火剂，也不会给安全气囊充气：(1) 汽车遭受侧面碰撞超过斜前方汽车遭受侧面碰撞超过斜前方30角时；角时；(2) 汽车遭受横向碰撞时；汽车遭受横向碰撞时；(3) 汽车遭受后方碰撞时；汽车遭受后方碰撞时；(4) 汽车发生绕纵向轴线侧翻时；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：纵向减速度未达到设定阈

12、值时：(6) 汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的道路上行驶时。道路上行驶时。 减速度阈值由设计人员根据安全气囊系统减速度阈值由设计人员根据安全气囊系统的性能设定，不同车型安全气囊系统的减速度的性能设定，不同车型安全气囊系统的减速度阈值可能有所不同。阈值可能有所不同。 在美国，因为安全气囊系统是按驾驶员不在美国，因为安全气囊系统是按驾驶员不配戴座椅安全带来设计的，气囊体积大、充气配戴座椅安全带来设计的，气囊体积大、充气时间长；时间长； 所以，安全气囊系统应在较低的减速度阈值所以，安全气囊系统应在较低的减速度阈值时引爆点火剂，即汽车在较低的车速时引爆点火剂，即

13、汽车在较低的车速(12km/h到到22km/h)范围内行驶而发生碰撞时，安全气囊范围内行驶而发生碰撞时，安全气囊系统就应引爆点火剂，使充气剂系统就应引爆点火剂，使充气剂(叠氮化钠叠氮化钠)受受热分解给气囊充气。热分解给气囊充气。 在日本和欧洲，由于安全气囊系统是按驾在日本和欧洲，由于安全气囊系统是按驾驶员配戴座椅安全带来设计的，气囊体积小、驶员配戴座椅安全带来设计的，气囊体积小、充气时间短，所以设定的减速度阈值较高，汽充气时间短，所以设定的减速度阈值较高，汽车在较高车速车在较高车速(19km/h到到32km/h)范围内行驶而范围内行驶而发生碰撞时，安全气囊系统才能引爆点火剂使发生碰撞时，安全气

14、囊系统才能引爆点火剂使充气剂受热分解给气囊充气。充气剂受热分解给气囊充气。 侧面安全气囊系统只有在汽车遭受侧面碰侧面安全气囊系统只有在汽车遭受侧面碰撞且其横向加速度达到设定的阈值时，才能引撞且其横向加速度达到设定的阈值时，才能引爆点火剂使充气剂受热分解给侧面安全气囊充爆点火剂使充气剂受热分解给侧面安全气囊充气而不会给正面安全气囊充气。气而不会给正面安全气囊充气。 如果汽车以如果汽车以40km/h的车速撞到一辆停放的的车速撞到一辆停放的同样大小的汽车上，或以不低于同样大小的汽车上，或以不低于20km/h的车速的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞传

15、感器便会动作，接通搭铁回路。传感器便会动作，接通搭铁回路。 否则，安全气囊系统不工作。否则，安全气囊系统不工作。8.2 电子控制安全气囊系统结构组成电子控制安全气囊系统结构组成8.2.1 碰撞传感器碰撞传感器 传感器用于检测、判断汽车发生事故后的传感器用于检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时启动安全气囊，并提供足撞击信号，以便及时启动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。够的电能或机械能点燃气体发生器。 传感器按其功能可分为碰撞传感器和保险传感器按其功能可分为碰撞传感器和保险传感器两种，碰撞传感器负责检测碰撞的激烈传感器两种，碰撞传感器负责检测碰撞的激烈程度。程度。 如果汽

16、车以如果汽车以40km/h的车速撞到一辆停放的的车速撞到一辆停放的同样大小的汽车上，或以不低于同样大小的汽车上，或以不低于20km/h的车速的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞安全气袋系统主要由安全气袋系统主要由传感器传感器、控制器控制器、气体发生器气体发生器和和气袋气袋等组成等组成 传感器便会动作，接通搭铁回路；传感器便会动作，接通搭铁回路； 保险传感器，也称触发传感器，其闭合的保险传感器，也称触发传感器，其闭合的减速度要稍小一些，起保险作用，防止因碰撞减速度要稍小一些，起保险作用，防止因碰撞传感器短路而造成误膨开。传感器短路而造成误膨开。

17、传感器按其结构可分为机电式和电子式两传感器按其结构可分为机电式和电子式两种。种。1. 传感器按其结构可分为机电式和电子式两种传感器按其结构可分为机电式和电子式两种(1) 机电式传感器机电式传感器 机电式传感器有机电式传感器有Breed式和式和Techner式两种，式两种，其结构如其结构如图图8.4和和图图8.5所示。所示。 当汽车以当汽车以TBD以上的车速发生碰撞时，感以上的车速发生碰撞时，感应块便移向触点，如碰撞传感器与非碰撞传感应块便移向触点，如碰撞传感器与非碰撞传感器同时闭合，则引发器接通点火电路，气囊膨开。(2) 电子式传感器 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

18、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。 若需要气囊膨开，ECU便会接通点火电路，如机电式保险传感器同时也闭合，则引发器接通，气囊膨开。 2. 传感器按其安装位置可分为前碰撞传感器、中央传感器和保险传感器(1) 前碰撞传感器 前碰撞传感器安装在前翼子板内，主要由偏心转子、偏心重块、固定触点和旋转触点等组成，如图8.6所示。 不发生碰撞时，偏心转子在螺旋弹簧弹力作用下处于图8.6(a)所示位置，固定触点和旋转触点不接触； 当发生正面碰撞，且作用在偏心重块上的减速度超过预定值时，偏心重块、偏心转子和旋转触点作为整体向左运动，使固定触点和旋转触点接触，碰撞传感器

19、输出电信号。 (2) 中央碰撞传感器 中央碰撞传感器有应变电阻片的半导体式和机械式两种。 半导体式传感器由应变电阻片和集成电路组成，如图8.7所示。 传感器测量减速度并将其转换为电信号送至点火控制电路，用于判断安全气囊是否需要启动。 机械式传感器正面碰撞中受到超过预定值的减速度时，其触点接触并启动安全气囊。(3) 保险传感器 保险传感器有机械型和汞开关型等，如图8.8所示。 8.2.2 安全气囊组件 气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成。 驾驶员侧气囊组件位于方向盘中心处，乘客侧气囊组件位于仪表板右侧手套盒的上方。(1) 气体发生器 气体发生器又称充气器，用于在点火器引爆点火

20、剂时，产生气体向气囊充气，使气囊膨开。 气体发生器用专用螺栓和专用螺母固定在气囊支架上，装配时只能用专用工具进行装配。 气体发生器由上盖、下盖、充气剂(片状叠氮化钠)和金属滤网组成，如图8.9所示。 上盖有若干个充气孔，充气孔有长方孔和圆孔两种。 下盖上有安装孔，以便将气体发生器安装到气囊支架上。 上盖与下盖用冷压工艺压装成一体，壳体内装充气剂、滤网和点火器。 金属滤网安装在气体发生器的内表面，用来过滤充气剂和点火剂燃烧后的渣粒。 目前，大多数气体发生器都是利用热效反应产生氮气而充入气囊的。 在点火器引爆点火剂的瞬间，点火剂会产生大量热量，氮化钠受热立即分解释放氮气，并从充气孔充入气囊。(2)

21、 点火器 点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置，其分解图如图8.10所示。 点火剂包括引爆炸药和引药，引出导线与气囊连接器插头连接，连接器中没有短路片(铜质弹簧片)。 当连接器插头拔下或插头与连接器未完全结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或导电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。 当SRS ECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆引药； 引爆炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入气囊。(3) 气囊 气囊按布置位置可分为驾驶员侧气囊、乘客侧气囊、后排气囊、侧面气囊、顶部气囊等； 按大小可分为保护整个上身的大型气囊和主要保护

22、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。 由于欧洲车普遍使用安全气囊，所以欧洲汽车多采用小型气囊。 美国汽车则针对未使用安全带设计，采用了大型气囊。 目前汽车上配置的气囊数量有增多的趋势，别克1995年推出的概念车XP2000配备有8个安全气囊。 驾驶员侧气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机硅制成。 橡胶涂层起密封和引燃作用；气囊背面有两个泄气孔；乘客侧气囊没有涂层，靠尼龙布本身的孔隙泄气。(4) 饰盖 饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有撕缝，以便气囊能冲破饰盖膨开。(5) 底板 气囊和充气器装在底板上，底板装在方向盘或车身上，气囊膨开时，底板承受气囊的反力

23、。8.2.3 安全气囊计算机 安全气囊计算机主要由安全气囊(SRS)逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成，保险传感器一般与SRS ECU一起被制作在SRS控制组件中。 福特汽车公司林肯城市轿车SRS控制组件的内部结构如图8.11所示。 (1) SRS逻辑模块 主要用于监测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设定值，控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。 SRS逻辑模块由模/数转换器、数/模转换器、串行输入/输出接口、只读存储器ROM、随机存储器PAM、可擦除可编程只读存储器EEPROM和定时器等组成。 在汽车行驶过程中，SRS ECU不断接收前碰撞传感器和防护碰撞传感器传来的车

24、速变化信号，经过数学计算和逻辑判断后，确定是否发生碰撞。 当判断结果为发生碰撞时，立即运行控制点火的软件程序，并向点火电路发出点火指令引爆点火剂； 点火剂引爆时产生大量热量，使充气剂受热分解释放气体给SRS充气。 除此之外，SRS ECU还要对控制组件中关键部件的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障代码来显示测试结果。 仪表板上的SRS提示灯可直接向驾驶员提供安全气囊系统的状态信息。 逻辑存储器中的状态信息和故障代码可用专用仪器或通过特定方式从串行通信接口调出，以供装配检查与设计参考。(2) 信号处理电路 信号处理电路主要由放大器和滤波器组成，用于对传感器检测的信号进

25、行整形、放大和滤波，以便SRS ECU能够接收、识别和处理。(3) 备用电源电路 安全气囊系统有两个电源：一个是汽车电源；另一个是备用电源。 备用电源又称为后备电源或紧急备用电源，备用电源电路由电源控制电路和2个电容器组成。 在单安全气囊系统的控制组件中，设有一个逻辑备用电源和一个点火备用电源。 在双安全气囊系统的控制模块中，设有一个逻辑备用电源和两个点火备用电源，即两条点火电路各设一个备用电源。 点火开关接通10s后，如果汽车电源电压高于SRS ECU的最低工作电压，那么逻辑备用电源和点火备用电源即可完成储能任务。 备用电源用于当汽车电源与SRS逻辑之间的电路切断后，在一定时间内维持安全气囊

26、系统供电，保持安全气囊系统的正常功能。 当汽车遭受碰撞而导致蓄电池和交流发电机与SRS ECU之间的电路切断时，逻辑备用电源能在6s内向ECU供给电能，保持ECU能测出碰撞、发出点火指令等正常功能。 点火备用电源能在6s内向点火器供给足够的点火能量引爆点火刑，使充气剂受热分解给气囊充气。 时间超过6s后，备用电源供电能力降低，ECU备用电源不能保证ECU测出碰撞和发出点火指令。 点火备用电源不能供给最小点火能量，SRS不能无气膨开。 (4) 保护电路和稳压电路 在汽车电器系统中，许多电器部件有电感线圈，电器开关多，电器负载变化频繁。 当线圈电流接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变化时，都

27、会产生瞬时脉冲电压即过电压。 若过电压加到安全气囊系统电路上，系统中的电子元件就可能因电压过高而导致损坏。 为了防止安全气囊系统元件遭受损害，SRS ECU中必须设置保护电路。 同时，为了保证汽车电源电压变化时，安全气囊系统能够正常工作，还必须设置稳压电路。8.2.4 安全气囊系统线束与保险机构 为了便于区别电器系统线束连接器，安全气囊系统的连接器与汽车其他电气系统的连接器有所不同。 过去曾采用过深蓝色连接器，目前安全气囊系统的连接器绝大多数采用黄色连接器。 安全气囊系统的连接器采用导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计有防止气囊误爆机构、L端子双重锁定机构、连接器双重钮定机构和电路连接诊断

28、机构等，用以保证气囊系统可靠工作。 丰田科罗娜轿车安全气囊系统采用的各种特殊连接器如图8.12所示，连接器采用的各种保险机构见表8.1。 (1) 防止SRS误爆机构 图8.12所示从SRS ECU至SRS点火器之间的连接器2、5、8均采用了防止气囊误爆的短路片机构； 主要用于当连接器拔下时，短路片自动将靠SRS点火器一侧插头或连接器两个引线端子短接，如图8.13所示。 防止SRS误爆机构可以防止静电或误通电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。 连接器短路片有的设置在插头上，有的设置在连接器上，但短路片必须靠近SRS点火器一侧，其作用效果完全相同。 在图8.13中短路片设在连接器上。 当插头与连接

29、器正常连接时，插头的绝缘壳体将短路片向上顶起，如图8.13(a)所示； 短路片与连接器端子脱开，插头的引线端子与连接器的引线端子接触良好，点火器电热丝电路的“+”端与保险传感器电路接通，“”端与前碰撞传感器电路接通，电热丝电路处于正常连接状态。 当插头与连接器脱开时，短路片自动将气囊点火器一侧连接器的引线端子短接，使电火器的电热丝与短路片构成回路，如图8.13(b)所示。 此时即使将电源加到气囊点火器一侧连接器上，由于电源被短路片短路，因此点火器也不会引爆，从而防止SRS误爆。 (2) 电路连接诊断机构 电路连接诊断机构用于监测连接器的插头与连接器是否连接可靠。 前碰撞传感器连接器及其与SRS

30、 ECU连接的连接器采用了电路连接诊断机构，其结构如图8.14所示。 连接器插头上有一个诊断销，连接器上有两个诊断端子，端子上有弹簧片。 其中一个诊断端子与碰撞传感器触点的一端相连，另一个诊断端子经过一个电阻与碰撞传感器触点的一端相连。 前碰撞传感器触点为常开触点，当传感器插头与连接器半连接(未可靠连接)时，诊断端子与诊断销尚未接触，如图8.14(a)所示； 此时电阻尚未与传感器触点构成并联电路，连接器引线“+”与“-”之间的电阻为无穷大。 因为“+”、“-”引线与SRS ECU连接器1或3的插头连接，所以当ECU监测到碰撞传感器的电阻为无穷大时，即诊断为连接器连接不可靠，自诊断电路便控制SR

31、S提示灯闪亮报警，同时将故障编成代码储存在存储器中。 当传感器插头与连接器可靠连接时，诊断端子与诊断销可靠接触，如图8.14(b)所示，此时电阻与碰撞传感器触点并联。 因为传感器触点为常开触点，所以，当SRS ECU检测到的阻值为该并联电阻的阻值时，即诊断为连接器连接可靠。 (3) 连接器双重锁定机构 安全气囊系统在线束的重要连接部位上，其连接器采用了双重锁定机构，用于锁定连接器插头与连接器，防止连接器脱开，其结构如图8.15所示。 连接器插头上有主锁和两个凸台，连接器上有锁柄能够转动的副锁。 当主锁未锁定时，插头上的两个凸台阻止副锁锁定，如图8.15(a)所示； 当主锁完全锁定时，副锁锁柄方

32、能转动并锁定，如图8.15(b)所示； 当主锁与副锁双重锁定后，连接器插头与连接器的连接状态如图8.15(c)所示，从而防止连接器插头与连接器脱开。 (4) 端子双重锁定机构 安全气囊系统的每一个连接器都没有端子双重锁定机构，用于防止引线端子滑动。 双重锁定机构主要由连接器壳体上的锁柄与分隔片组成，如图8.16所示。 锁柄为一次锁定机构，可防止端子沿引线轴线方向滑动；分隔片为二次锁定机构，可防止端子沿引线径向移动。(5) 安全气囊系统线束 目前，安全气囊系统的所有线束都套装在黄色波纹管内，并与车颈线束总成连成一体，以便于区别。 为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致损伤驾驶席SRS组件的连接

33、线束，在转向盘与转向柱管之间采用了螺旋线束。 先将线束安装在螺旋弹簧内，再将螺旋弹簧安放到弹簧壳体内，如图8.17所示。 通常电喇叭线束也安装在螺旋形弹簧内。 在不同汽车公司的电路图中，螺旋线束的名称各不相同，有的称为螺旋弹簧、有的称为游丝、有的称为游丝弹簧。 螺旋弹簧安装在转向盘与转向柱管之间。 安装螺旋弹簧时，应注意其安装位置和方向否则将会导致方向盘转动角度不足或转向沉重。8.3 电子控制安全气囊系统故障诊断与维修8.3.1 故障自诊断1. 安全气囊系统零部件位置 不同车型安全气囊系统部件位置各不相同，丰田汽车装备的被动保护装置也各不相同。有的既装备有驾驶席和乘员席安全气囊SRS，也装备有

34、座椅安全带收紧器，如凌志LS400型轿车； 有的只装备有安全气囊系统，如科罗娜、佳美轿车。 丰田科罗娜轿车安全气囊系统零部件安装位置如图8.18所示。 丰田汽车安全气囊系统零部件的安装位置基本相同。 左、右碰撞传感器安装在前冀子板的内侧。 SRS控制组件由SRS ECU、保险传感器、中心碰撞传感器、点火控制电路、备用电源电路和自诊断电路等组成，安装在变速杆前面或后面的装饰板下面； 驾驶席SRS组件安装在转向盘上，乘员席SRS组件安装在杂物箱上部风窗玻璃下方； 座椅安全带收紧器安装在前排座椅的左、右两侧。 气囊系统指示灯安装在仪表盘上，有的用图形表示、有的用“SRS”或“AIR BAG”英文字母

35、表示。2. 安全气囊系统控制电路 丰田汽车安全气囊系统控制电路大同小异，凌志LS400型轿车单气囊系统控制电路及ECU连接器形式如图8.19所示，ECU连接器端子的代号与名称见表8-2及续表。 丰田科罗娜、大霸王等汽车安全气囊系统控制电路及ECU连接器的形式如图8.20所示，ECU连接器端子代号与名称见表8-3。 3. 安全气囊系统故障自诊断 安全气囊系统是一个可靠性要求极高的控制系统，在SRS EUC中设计有自诊断系统； 在气囊系统电路中，还设计有相应的检测机构。 安全气囊系统一旦发生故障，自诊断电路就能诊断出来，并控制仪表盘上的SRS提示灯闪亮，提示驾驶员安全气囊系统出现故障； 同时将故障

36、编成代码存入SRS ECU的存储器中，以便检查安全气囊系统时，通过调用故障代码尽快查到故障部位。1) 读取故障码 丰田汽车安全气囊系统的故障码，可用一根跨接线跨接诊断连接器上的Tc、E1两个端子，通过仪表板上的SRS提示灯闪烁规律读取。(1) 检查SRS提示灯。将点火开关转到ON或ACC位置，如SRS提示灯亮6s后熄灭，说明SRS提示灯及其线路正常，可以读取故障码。 若SRS 提示灯不亮，说明指示灯或其线路有故障，应检修后才能读取故障码。(2) 将点火开关转到ON或ACC位置，并等待20s以上。(3) 用跨接线将TDCL诊断连接器的Tc、E1两个端子短接。(4) 根据仪表板上的SRS提示灯闪烁

37、情况读取故障码，故障码的闪烁规律如图8.21所示。 若安全气囊系统功能正常则仪表板上的SRS 提示灯1s闪烁两次，每次灯亮与灯灭时间均为0.25s，高电平时灯亮，低电平时灯灭； 若安全气囊系统有故障，SRS提示灯闪烁显示故障码，故障码为两位数字，SRS提示灯先显示十位数字，后显示个位数字。 同一数字灯亮与灯灭时间均为0.5s，十位数字与个位数字之间间隔为1.5s。 若有多个故障码，则故障码与故障码之间间隔2.5s，并按由小到大的顺序显示故障码。 故障代码全部输出后，间隔4s再重复显示。 当点火开关接通N或ACC位置后，SRS提示灯一直亮，读取故障码时显示代码又正常，说明蓄电池电压过低或SRS

38、ECU的备用电源电压过低。 SRS ECU设计时未将此故障编成代码存入存储器。 当电源电压恢复正常后约10s，SRS提示灯自动熄灭。 当SRS提示灯线路断路时不能显示故障码，所以在断路故障排除之前，SRS提示灯无法显示故障码。 当安全气囊系统发生故障时，SRS ECU将故障编成代码11至31存入存储器中。 如果SRS提示灯显示出表8.4及续表以外的代码，说明SRS ECU有故障。 当排除故障代码11至31代表的故障并清除故障码后，SRS ECU将把代码41存入存储器，SRS提示灯将一直发亮，直到代码41被清除为止。2) 故障码表 故障码见表8-4及续表。3) 清除故障码 SRS提示灯只有在存储

39、器中的故障码全部清除后，才能恢复正常显示。 读取故障码时，如SRS提示灯显示有故障码，说明安全气囊系统发生过故障，但是无法显示故障是发生在现在还是过去。 因此，每当排除故障后，必须清除故障码，并在清除故障码之后，再次读取故障码，确认故障码已经全部清除。 安全气囊系统故障码的清除方法与其他电控系统故障码的清除方法有所不同。 当故障码11至31代表的故障被排除并清除故障码之后，SRS ECU将代码41存入存储器中，使SRS提示灯一直发亮，直到代码41被清除后，SRS提示灯才恢复正常显示。 因此，清除安全气囊系统的故障码需要分两步进行。 第一步清除代码41以外的故障码，第二步清除代码41。(1) 清

40、除代码41以外的故障码。 关闭点火开关，拔下熔断器盒内的ECU-B熔断器或拆下蓄电池负极电缆10s或更长时间后，代码41以外的故障码即可被清除。(2) 清除代码41以外的故障码注意事项。 在清除故障码后接上蓄电池负极电缆时，必须关闭点火开关。 若点火开关处于接通状态，会导致诊断系统工作失常。 拆卸蓄电池负极电缆清除故障码之前，应先将音响和防盗等系统的密码记录下来。 否则，蓄电池负极电缆端子拆下后，音响和防盗等系统及时钟存储的内容将会丢失。 (3) 清除代码41。 安全气囊系统的代码41必须采用特定程序才能清除： 取两根跨接线，将其分别与TDCL诊断连接器的Tc、AB端子连接，如图8.22所示；

41、接通点火开关并等待6s以上。 将连接Tc端子的跨接线端子搭铁，维持搭铁约(1.00.5)s，然后离开搭铁部位，并在端子离开搭铁部位后0.2s内，将连接AB端子的跨接线端子搭铁(1.00.5)s； 将AB端子离开搭铁部位之前0.2s内，将Tc端子第二次搭铁(1.00.5)s； 将Tc端子第二次离开搭铁部位之后0.2s内，将AB端子第二次搭铁(1.00.5)s； 将AB端子第二次离开搭铁部位之前0.2s内，将端子Tc第三次搭铁； 将Tc端子第三次搭铁0.2s内，将AB端子离开搭铁部位，并将Tc端子保持搭铁、AB端子保持离开搭铁部位，直到数秒钟之后，SRS提示灯以亮64ms、灭64ms的闪烁周期闪烁

42、时，代码41即被清除，此时再将Tc端子离开搭铁部位。 (4) 清除代码41的注意事项。 清除代码41时，必须按照上述规定的时间间隔进行操作，才能清除代码41，否则当时间间隔超出规定时，代码41就不能清除。 上述方法在清除代码41的同时，其他故障代码也将立即被清除。 因此，只有在调取故障代码、排除故障、清除代码41以外的故障代码，并再次读取故障代码，确认安全气囊系统故障已经全部排除之后，才能进行清除代码41的操作。8.3.2 检修注意事项1. 安全气囊系统的随车检查 检查安全气囊时，若不按正确的操作规程进行，则会导致SRS意外膨开，造成较大的经济损失，甚至发生严重事故，后果不堪设想。 下面以丰田

43、车系凌志等轿车为例，说明安全气囊系统故障的检查方法。 安全气囊系统检查注意事项如下：(1) 安全气囊系统的故障很难确认，根据自诊断系统提取故障代码是诊断和排除故障的重要途径和信息来源。 因此，在检查与排除安全气囊系统故障时，必须在拆下蓄电池负极电缆之前，读出故障代码。(2) 检查工作务必在关闭点火开关、并将蓄电池负极电缆拆下20s或更长一段时间后进行。 因为安全气囊系统装备有备用电源，若检查工作在拆下蓄电池负极电缆后20s以内就开始，气囊系统有备用电源供电，检查中很可能使气囊误膨开； 另外，汽车音响系统、防盗系统、时钟、电控座椅、电控座椅安全带收紧系统、微机控制驾驶位置设定的电控倾斜和伸缩转向

44、系统、电控车外后视镜等系统均具有存储功能，当蓄电池负极电缆拆下后，存储的内容将会丢失。 因此，在检查工作开始之前，应通知用户将音响、防盗系统的密码和其他控制系统的有关内容记录下来。 当检查工作结束之后，再由维修人员或用户重新设置密码和有关内容并调整时钟。 绝不允许使用车外电源来避免各系统存储内容的丢失，以免导致SRS误膨开。音响系统在显示屏的左边显示有“ANTI-THEFT SYSTEM”字样，表示具有防盗系统。 音响系统一旦被盗，防盗系统就会使音响系统哑然无声。 即使重新接上电源，音响系统也不会再发声，必须重新输入由用户选定的密码才能发声。(3) 检查安全气囊系统时，即使只发生了轻微碰撞而S

45、RS并未膨开，也应对前面碰撞传感器、驾驶席SRS组件、乘员席SRS组件、座椅安全带收紧器等进行检查。 安全气囊系统对零部件的工作可靠性要求极高。所有零部件均为一次性使用部件，如需要更换零部件，则应使用新件，并且不允许使用不同型号车辆上的零部件。 在检修汽车其他零部件时，如有可能对安全气囊系统的传感器产生冲击，则应在检修工作开始之前，先将碰撞传感器拆下，以防SRS误膨开。 安全气囊系统的防护碰撞传感器采用了水银开关式传感器。 由于水银蒸汽有剧毒，传感器更换之后，换下的旧传感器不能随意毁掉，应视为有害废物处理。 当前碰撞传感器、SRS ECU或SRS组件摔碰之后或其壳体、支架、连接器有裂纹时，应换

46、用新件。 前碰撞传感器、SRS ECU或SRS组件不得暴晒或接近火源。 绝对不能检测点火器的电阻，否则有可能导致气囊引爆。 检测其他部件电阻和检测安全气囊系统故障时，必须使用高阻抗万用表，即最好使用数字式万用表。 如果使用指针式万用表，由于其阻抗小，表内电源的电压加到气囊系统上就有可能引爆气囊。 在安全气囊系统各个总成或零部件的表面上，均标有说明标牌或注意事项，使用与检查时必须按规定进行。(4) 当安全气囊系统的检查工作完成之后，必须对SRS提示灯进行检查。 当点火开关转到接通或辅助位置时，SRS提示灯亮6s左右后自动熄灭，说明安全气囊系统正常。(5) 拆卸或搬运SRS 组件时，气囊装饰盖一面

47、应当朝上，不得将SRS组件重叠堆放，以防气囊误膨开造成严重事故。(6) 在报废汽车整车或报废SRS组件时，应在报废之前先用专用维修工具SST将气囊引爆。 引爆工作应在远离电场干扰的地方进行，以免由于电场过强而导致气囊误爆。(7) 汽车已发生过碰撞、气囊一旦引爆膨开后，SRS ECU就不能继续使用。(8) 当连接或拆下SRS ECU上的连接器插头时，因为保护碰撞传感器与ECU组件在一起，所以应在ECU组件安装固定后，再进行连接或拆卸，否则保险传感器就起不到保护作用。(9) 安装转向盘时，其安装位置必须正确，即必须安装在转向柱管上，并使螺旋弹簧位于中间位置，否则会造成螺旋电缆脱落或发生故障。 安全

48、气囊系统线束套装在黄色波纹管内，并与车颈线束和地板线束连成一体，所有线束连接器均为黄色，以便于区别。 当发生交通事故而使安全气囊系统线束脱开或连接器破碎时，都应修理或更换新品。2. 安全气囊系统故障检查 丰田车系安全气囊系统故障的诊断与检查方法基本相同。 下面以凌志LS400型轿车故障代码11为例说明安全气囊系统故障的诊断与检查方法。1) 故障诊断 SRS点火器电路由SRS ECU中的安全传感器、SRS组件中的点火器、螺旋弹簧和前碰撞传感器组成，如图8.23所示。 输出故障代码11的原因如下： SRS点火器引线搭铁； SRS点火器失效； 前碰撞传感器； SRS ECU至螺旋弹簧连接器之间的线束

49、搭铁； 螺旋弹簧搭铁； SRS ECU故障。2) 故障检查 检查准备。关闭点火开关拆下蓄电池负极电缆，等待20s后，拆下SRS 气囊组件。 检查前碰撞传感器电路。 拔下SRS ECU线束插头，先检测线束插头上+SR与-SR端子、+SL与-SL端子之间的电阻，其值应为755 到885 。 若阻值不符，说明端子+SR、-SR、+SL或-SL至前碰撞传感器之间的线束搭铁或前碰撞传感器电路搭铁。 再检测+SR、+SL端子与车身之间的电阻，其阻值应为无穷大。 如阻值正常，说明线束良好，故障出在传感器，即前碰撞传感器需要更换； 否则，说明端子+SR或+SL至前碰撞传感器之间的线束搭铁，需要修理或更换线束。

50、 检查前碰撞传感器。 脱开前碰撞传感器线束连接器插头，用万用表检测传感器插头各端子之间的阻值，阻值应当符合表8-5规定。否则，更换传感器。 检查SRS点火器线路和螺旋弹簧。 拔下SRS组件与螺旋弹簧之间的连接器插头，用万用表检测螺旋弹簧一侧插头上端子D+、D-之间的电阻，其值应为无穷大。 否则，将SRS ECU与螺旋弹簧之间的连接器拔下，再次检测螺旋弹簧一侧插头上端子D+、D-之间的电阻，其值应为零。 否则，修理或更换螺旋弹簧。 通过读取故障代码检查SRS ECU。 先将SRS ECU线束插头插上，然后用导线将靠近SRS组件一端的螺旋弹簧插头端子D+、D-连接起来，再将蓄电池负极电缆接上。 2

51、0s以后，接通点火开关，过2s后，用跨接线将诊断连接器TDCL上的端子Tc、E1跨接，同时利用SRS 提示灯读取故障代码。 若无故障代码输出或不输出11号故障代码，则说明SRS ECU正常； 若输出11号故障代码，则说明SRS ECU安装在一起的碰撞传感器有故障，需要更换SRS ECU。 当输出代码11以外的故障代码时，可按故障代码表示的故障进行检查。 通过读取故障代码检查SRS点火器。 关闭点火开关，拆下蓄电池负极电缆，至少20s后将SRS组件连接器插上，再将蓄电池负极电缆接上。 等待20s后，将点火开关接通。再等20s后，用跨接线将诊断连接器TDCL上的端子Tc、E1跨接，同时利用SRS提

52、示灯读取故障代码。 如无故障代码输出或不输出11号故障代码，说明SRS点火器正常；如输出11号故障代码，说明SRS点火器故障，需要更换SRS组件。 当输出代码11以外的故障代码时，可按故障代码表示的故障进行检查。3. 安全气囊系统报废处理 在报废汽车整车或报废SRS组件时，引爆工作应在远离电场干扰的地方进行； 应在报废之前先用专用维修工具SST将气囊引爆，以免电场过强而导致气囊误爆。 引爆SRS时，应按制造厂家规定的方法进行。 有的规定在汽车上引爆，如图8.24所示，有的规定先从汽车上将SRS组件拆下，然后再按图8.25所示方法引爆。 具体操作力法如下：(1) 拆下蓄电池负极电缆；(2) 拔下

53、SRS组件与螺旋弹簧之间的连接器；(3) 剪断SRS组件线束，使插头与线束分离；(4) 将引爆器接线夹与SRS组件引线连接；(5) 先将引爆器放置距SRS组件10m以上距离，然后再将电源夹与蓄电池连接；(6) 查看引爆器上的红色指示灯是否发亮，当红色指示灯发亮后才能引爆；(7) 按下引爆开关引爆SRS。待绿色指示灯发亮之后，将引爆后的SRS装入塑料袋内再作废物处理。本章课程内容结束了，休息一会儿吧！图8.1 安全气囊工作过程 图8.2 气囊引爆过程 图8.2 气囊引爆过程 图8.3 正面碰撞时安全气囊的有效范围 图8.4 Breed式传感器 图8.5 Techner式传感器 (a) 不工作状态

54、 (b) 工作状态图8.6 前碰撞传感器 图8.7 中央碰撞传感器 机械型(b)汞开关型 图8.8 保险传感器 图8.9 气体发生器 图8.10 点火器分解图1引爆炸药；2药筒；3引药；4电热丝；5陶瓷片；6永久磁铁；7引出导线；8绝缘套管；9绝缘垫片；10电极；11电热头；12药托 图8.11 SRS控制组件的内部结构1能量储存装置(电容)；2保险传感器总成；3传感器触点；4传感器平衡块；5四端子连接器；6逻辑模块；7SRS ECU连接器 图8.12 丰田科罗娜轿车安全气囊系统连接器1、2、3ECU连接器；4SRS电源连接器；5中间线束连接器；6螺旋线束；7右碰撞传感器连接器；8气囊组件连接

55、器；9左碰撞传感器连接器；10点火器 序号名称连接器代号1防止气囊误爆机构2、5、82电路连接诊断机构1、3、7、93连接器双重锁定机构5、84端子双重锁定机构1、2、3、4、5、7、8、9表8-1 科罗娜轿车SRS连接器保险机构 (a)连接器正常连接，短路片与端子脱开 (b)连接器拔下时，短路片端子短接图8.13 防止气囊误爆机构的结构与原理 (a)连接器正常连接，短路片与端子脱开 (b)连接器拔下时，短路片端子短接图8.13 防止气囊误爆机构的结构与原理 (a)连接器正常连接，短路片与端子脱开 (b)连接器拔下时，短路片端子短接图8.13 防止气囊误爆机构的结构与原理 (a) 半连接 (b

56、) 可靠连接图8.14 电路连接诊断机构结构与原理 (a) 半连接 (b) 可靠连接图8.14 电路连接诊断机构结构与原理 (a) 半连接 (b) 可靠连接图8.14 电路连接诊断机构结构与原理 (a) 主锁打开，副锁被挡住 (b) 主锁锁定，副锁可以锁定 (c) 双重锁定图8.15 连接器双重锁定机构 (a) 插头 (b) 连接器图8.16 端子双重锁定机构 图8.17 螺旋弹簧与螺旋线束1、3线束连接器；2螺旋弹簧；4弹簧壳体；5搭铁连接器图8.18 丰田科罗娜轿车SRS零部件安装位置 图8.19 LS400单气囊系统控制电路及ECU连接器 代号 端子代号端子名称电路参数1IG1电源(EC

57、U-IG熔丝)点火开关OFF时：0V点火开关ON时：12V2SR右前(RH)碰撞传感器两端子间电阻为：755 855 3+SR右前(RH)碰撞传感器+4+SL左前(LH)碰撞传感器+两端子间电阻为：755 855 5SL左前(LH)碰撞传感器表8-2 丰田凌志轿车SRS ECU连接器端子的代号与名称 代号端子代号端子名称电路参数6+B蓄电池电源(ECU-B熔断器)12V7IG2电源(ECU-B熔断器)点火开关OFF时：0V点火开关ON时：12V8E2搭铁0V9LASRS提示灯灯亮时：0V；灯灭时：12V10D气囊组件点火器-11D+气囊组件点火器+12TcSRS诊断触发端子12V13E1搭铁0

58、V14ACC电源(CIG熔断器)点火开关OFF时：0V点火开关ON时：12VA电路连接诊断端子B电路连接诊断端子表8-2 丰田凌志轿车SRS ECU连接器端子的代号与名称（续表）图8.20 科罗娜、大霸王等汽车安全气囊系统控制电路及ECU连接器 插座代号图中代号端子代号端子名称电路参数A1-SR右前(RH)碰撞传感器-两端子间电阻为：755 855 2+SR右前(RH)碰撞传感器+B3IG2电源(IGN熔断器)点火开关OFF时：0V点火开关ON时：12V4ACC电源(CIG熔断器)点火开关OFF时：0V点火开关接通ACC时：12V5E2搭铁0V6LASRS提示灯灯亮时：0V；灯灭时：12V7D

59、气囊组件点火器-8D+气囊组件点火器+9TcSRS诊断触发端子12V10E4搭铁0VC1+SL左前(LH)碰撞传感器+两端子间电阻为：755 8552-SL左前(LH)碰撞传感器-A、BCA电路连接诊断端子B电路连接诊断端子表8-3 科罗娜、大霸王等汽车SRS ECU连接器端子代号与名称 (a) 正常码； (b) 故障码图8.21 故障码闪烁规律 故障码故障原因故障部位提示灯状态正常安全气囊系统正常OFF正常安全气囊系统电源电压过低蓄电池SRSECUON11SRS点火器线路搭铁前碰撞传感器线路搭铁气囊组件螺旋弹簧前碰撞传感器SRSECUON12SRS点火器引线与电源线搭铁前碰撞传感器引线与电源

60、线搭铁前碰撞传感器引线断路螺旋弹簧与电源线搭铁气囊组件螺旋弹簧传感器线路SRSECUON表8-4 丰田车系安全气囊系统故障码 故障码故障原因故障部位提示灯状态13SRS点火器线路短路气囊点火器螺旋弹簧SRSECUON14SRS点火器线路断路气囊点火器螺旋弹簧SRSECUON15前碰撞传感器线路断路气囊系统线束前碰撞传感器SRSECUON22SRS提示灯线路断路气囊系统线束SRS提示灯SRSECUON31SRS备用电源失效SRSECU故障SRSECUON41SRSECU曾记忆过故障码SRSECUON表8-4 丰田车系安全气囊系统故障码（续表） 图8.22 代码41的清除程序 图8.23 气囊点火器电路 被测端子代号阻值标准+S、+A755 885 +S、-S-S、-A1 表8-5 前碰撞传感器的阻值 图8.24 车上引爆气囊的方法1接线夹(黄色)；2引爆开关；3引爆器；4蓄电池 图8.25 安全气囊的车下引爆1固定轮胎的绳子；2未拆轮辋的轮胎；3拆掉轮辋的轮胎；4、8蓄电池；5安全气囊组；6引爆器；7引爆开关 (a)连接器正常连接，短路片与端子脱开 (b)连接器拔下时，短路片端子短接图8.13 防止气囊误爆机构的结构与原理