智能化安全气囊

ANQUANQINANG安全气囊智能化在普通型的基础上增加传感器，一探测出座椅上的乘客是儿童还是成年人，他们系好安全带以及所处的位置是怎样的高度，通过采集这些数据，由电子计算机软件分析和处理控制安全气囊的膨胀，使其发挥最佳作用，避免安全气囊出现无必要的膨胀，从而极大地提高其安全作用。Intelligentairbag智能化安全气囊两个核心软件传感器配套的计算机电子式碰撞防护传感器碰撞信号传感器结构不同机电结合式碰撞传感器分类功用不同水银开关式碰撞传感器又称为碰撞烈度(激烈程度)传感器

名称安装在汽车左前与右前翼子板内侧、两侧前照灯支架下面,发动机散热器(水箱)支架左、右两侧或散热器的中央、左右仪表台下面等。

安装位置控制气囊点火器搭铁回路。

功用碰撞防护传感器与碰撞信号传感器的结构原理区别：设定的减速度阈值不同。换句话说,一只碰撞传感器既可用作碰撞信号传感器,也可用作碰撞防护传感器,但是必须重新设定其减速度阈值。设定减速度阈值的原则是:碰撞防护传感器的减速度阈值比碰撞信号传感器的减速度阈值稍小。5名称安装位置功用碰撞防护传感器又称为安全传感器或保险传感器,简称防护传感器一般都安装在SRSECU内部其功用是控制气囊点火器电源电路Collisionprotectionsensor碰撞防护传感器当汽车以40km/h左右的速度撞到一辆静止或同样大小的汽车或以20km/h左右的速度迎面撞到一个不可变形的障碍物时,减速度就会达到碰撞信号传感器设定的阈值。图5-9滚球式碰撞传感器的结构1-铁质滚球;2-永久磁铁;3-导缸;4-固定触点;5-壳体滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式碰撞传感器其结构如图5-9所示。两个触点分别与传感器弓|线端子连接,滚球用来感测减速度大小,在导缸内可移动或滚动。当传感器处于静止状态时,在永久磁铁磁力作用下,导缸内的滚球被吸向磁铁,两个触点与滚球分离,传感器电路处于断开状态。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时,滚球产生的惯性力将大于永久磁铁的电磁吸力。滚球在惯性力作用下就会克服磁力沿导缸向两个固定触点运动并将固定触点接通。RollingBallCollisionSensor滚球式碰撞传感器偏心锤式碰撞传感器又称为偏心转子式碰撞传感器。早期丰田、马自达汽车的SRS都采用了这种传感器,其结构如图5-10所示

Eccentrichammercollisionsensor偏心锤式碰撞传感器

转子总成由偏心锤、转动触点臂及转动触点组成,安装在传感器轴上。偏心锤偏心安装在偏心锤臂上。转动触点臂两端固定有转动触点,触点随触点臂一起转动。两个固定触点绝缘固定在传感器壳体上,并用导线分别与传感器接线端子7、14连接。

图5-10偏心锤式碰撞传感器的结构1、8-偏心锤;2、15-锤臂;3、11-转动触点臂;4、12-壳体;5、7、14、17-固定触点引线端子;6、13-转动触点;9-挡块;10、16固定触点;18-传感器轴;19-复位弹簧

当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时,偏心锤产生的惯性力矩将大于复位弹簧的弹力力矩,转子总成在惯性力矩作用下克服弹簧力矩沿逆时针方向转动一定角度,同时带动转动触点臂转动,并使转动触点与固定触点接触,如图5-11(b)所示。图5-11偏心锤式碰撞传感器的工作原理

当传感器用作碰撞信号传感器时,转动触点与固定触点接触则将碰撞信号输入SRSECU;

当传感器用作碰撞防护传感器时,则将点火器电源电路接通。当传感器处于静止状态时,在复位弹簧弹力作用下,偏心锤与挡块保持接触,转子总成处于静止状态,转动触点与固定触点断开,如图5-11(a)所示,传感器电路处于断开状态。

偏心锤式碰撞传感器的工作原理如图5-11所示。当传感器用作碰撞防护传感器时，则将点火器电源电路接通。当传感器用作碰撞信号传感器时,两个电极接通则将碰撞信号输入SRSECU;当传感器处于静止状态时,水银在其重力作用下处于图5-12(a)所示位置,传感器的两个电极处于断开状态,使点火器电路断开。当汽车发生碰撞且减速度达到设定阈值时,水银的惯性力在其运功方向上产生的分力将克服其重力的分力,并将水银抛向传感器电极使两个电极接通,如图5-12(b)所示。MercurySwitchedCollisionSensor水银开关式碰撞传感器

图5-12水银开关式碰撞传感器的结构1-水银(静态位置;2-壳体;3-水银(动态位置;4-密封圈;5-电极(接点火器;6-电极(接电源;7-密封螺塞水银开关式碰撞传感器利用水银具有良好的导电特性而制成,其结构如图5-12所示,主要包括水银、壳体、密封圈、电极和密封螺塞。ElectronicCollisionSensor电子式碰撞传感器

(1)电阻应变计式碰撞传感器。德国博世(BOSCH)公司研制生产的电阻应变计式碰撞传感器的结构如图5-13(a)所示,主要由电子电路、电阻应变计、振动块、缓冲介质、壳体等组成。应变计的电阻R1、R2、R3、R制作在膜片上,如图5-13(b)所示。当膜片产生变形时,应变电阻的阻值就会发生变化。为了提高传感器的检测精度,应变电阻一-般都连接成桥式电路,并设计有稳压和温度补偿电路(W)、信号处理与放大电路(A),如图5-13(c)所示。当汽车遭受碰撞时,振动块振动,缓冲介质随之振动,应变计的应变电阻产生变形,阻值也随之发生变化。如果信号电压超过设定值,SRSECU就会立即向点火器发出点火指令引爆点火剂,使冲气剂受热分解产生气体给气囊充气。经过信号处理与放大后,传感器s端输出的信号电压就会发生变化。SRSECU根据电压信号强弱便可判断碰撞的烈度(激烈程度)。

图5-13电阻应变计式碰撞传感器结构原理1-密封树脂;2-传感器底板;3-壳体;4-电子电路;5-电阻应变计;6-振动块;7-缓冲介质;8-硅膜

(2)压电效应式碰撞传感器。压电效应式碰撞传感器是利用压电效应制成的传感器。压电效应是指压电晶体在压力作用下,其外形发生变化而使其输出电压发生变化的效应。压电晶体通常用石英或陶瓷制成。当汽车遭受碰撞时,传感器内的压电晶体在碰撞产生的压力作用下,输出电压就会变化,SRSECU根据电压信号强弱便可判断碰撞的烈度。如果电压信号超过设定值，SRSECU就会立即向点火器发出点火指令,引爆点火剂使气体发生器给气囊充气，气囊膨开,达到保护驾驶员和乘员的目的。(3)叉指电容式碰撞传感器。叉指电容式碰撞传感器是利用电容两极板间的间隙变化,改变电容输出电压的原理制成的,它通过敏感相应的惯性力来间接测量加速度。该传感器采用同一衬底上整合的独立的相互垂直的梳状插指电容结构,实现平面上的加速度监测,其灵敏度和分辨率满足汽车安全气囊的要求。图5-14叉指电容式碰撞传感器图5-15叉指电容式碰撞传感器基本工作原理(4)干簧管式碰撞传感器

干簧管式碰撞传感器是现代汽车安全气囊系统中普遍采用的一种新型碰撞传感器。该传感器的基本结构为一个安装于非常精确的张力弹簧的环形磁铁,当磁簧开关(干簧管)滑过环形磁铁时,磁铁的磁性使干簧管开关闭合。选择不同的张力弹簧,可以得到不同的触发阈值。当发生事故时,干簧管压缩弹簧,移近磁铁,使开关关闭,SRSECU根据这个信号来触发膨胀气囊。大众新POLO轿车的安全气囊就采用了这种传感器，其安装于SRSECU中,工作原理如图5-16所示。图5-16干簧管式碰撞传感器工作原理前碰撞传感器连接器的插头与插座应当插牢。否则，SRS自诊断系统会检测出并将故障代码存入SRSECU。5碰撞传感器的动作具有方向性,安装前碰撞传感器时,传感器上的箭头必须指向汽车前方。4水银蒸气有剧毒,因而更换水银开关式碰撞传感器后,旧传感器不得随意毁掉,应当以有害废物处理。3碰撞传感器不得暴晒或接近火源。2当汽车受到碰撞引起气囊引爆后,碰撞传感器不得继续使用,应同时更换新件。1

AttentiontoCollisionSensorInspection碰撞传感器检查注意事项Airbagassembly气囊组件驾驶员侧气囊组件的结构如图5-18所示,主要部件包括气囊饰盖、气囊、气体发生器和安装在气体发生器内部的点火器等。

图5-18驾驶员侧气囊组件的结构1-饰盖撕印;2-气囊饰盖;3-气囊;4-气体发生器;5-点火器引线气囊组件是汽车安全气囊系统的主要组成部分,安装在汽车内,其中驾驶员侧气囊组件安装于方向盘中心处,乘客侧气囊组件安装于中控台右侧储物箱上方,具体安装位置如图5-17所示。图5-17驾驶员侧和乘客侧气囊组件安装位置气囊用聚酰胺织物(如尼龙)制成,内层涂有聚氯丁二烯，用以密闭气体。气囊在静止状态时,像降落伞未打开时一-样折叠成包,安放在汽体发生器上部与气囊饰盖之间,气囊开口一侧固定在囊安装支架上。先用金属垫圈与气囊支架座圈夹紧,然后用铆钉铆接。气囊饰盖表面模压有撕印,以便气囊充气时撕裂饰盖,减小冲击饰盖的阻力。气囊气体发生器又称为充气器,用专用螺栓与螺母固定在转向盘上的气囊支架上,结构如图5-19所示,主要部件包括上盖、下盖、充气剂和金属滤网等,其功用是在点火器弓|爆点火剂时产生气体向气囊充气，使气囊膨开。气体发生器

图5-19气体发生器的结构1一上盖;2-充气孔;3-下盖;4-充气剂;5一点火器药筒;6金属滤网;7一电热丝;8引爆炸药

气体发生器壳体由上盖和下盖两部分组成。上盖上制有若干长方形或圆形充气孔;下盖上制有安装孔，以便将气体发生器安装到转向盘上的气囊支架上。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。金属滤网安放在气体发生器壳体的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧产生的渣粒。

充气剂普遍采用叠氮化钠片状合剂。叠氮化钠是无色六方形晶体,有剧毒。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。在点火器弓|爆点火剂瞬间,点火剂会产生大量热量,叠氮化钠药片受热立即分解释放氮气,并从充气孔充入气囊。虽然氮气是无毒气体,但是叠氮化钠反应的副产品有少量氢氧化钠和碳酸氢钠(白色粉末),这些物质都是有害的,因此在清洁气囊膨开后的车内空间时,应保证通风良好并采取防护措施。气体发生器点火器的所有部件均装在药筒内。点火剂包括弓|爆炸药和引药。引出导线与气囊连接器插头连接,连接器(一般都为黄色)中设有短路片(铜质弹簧片)。当连接器插头拔下或插头与插座未完全接合时,短路片将两根引线短接,防止静电或误通电将电热丝电路接通,使点火剂引爆而造成囊误膨开。ACBDAirbagassembly点火器图5-20点火器的结构1一引爆炸药;2-药筒;3-引药;4-电热丝;5-陶瓷片;6一永久磁铁;7一引出导线;8-绝缘套管;9-绝缘垫片;10电极;11-电热头;12-药托气囊点火器外包铝箔,安装在气体发生器内部中央位置,结构如图5-20所示。点火器的功用是:当SRSECU发出点火指令使电热丝电路接通时,电热丝迅速红热弓爆引药,炸药瞬间爆炸产生热量,药筒内的温度和压力急剧升高并冲破药筒,使充气剂(叠氮化钠)受热分解,释放氮气充入气囊。安全气囊系统指示灯简称SRS指示灯或SRS警告灯,安装在驾驶室仪表盘面膜下面,并在面膜表面相应位置制作有气囊动作图形或”SRS"'AIRBAG”"SRSAIRBAG"等字样,大多采用气囊动作图形。SRS指示灯用于指示安全气囊系统功能是否正常。当点火开关拨到ON或ACC位置后,如果指示灯发亮或闪亮约6s后自动熄灭,表示SRS功能正常;如果指示灯不亮、一直发亮或在汽车行驶途中突然发亮或闪亮,说明自诊断测试系统发现SRS故障,应及时排除。SRS指示灯安全气囊系统电控单元（SRSECU）,是安全气囊系统的核心部件,其安装位置依车型而异,大部分车型的SRSECU安装在汽车纵向轴线上,大众途观汽车的SRSECU安装位置和外形如图5-21和图5-22所示。安全气囊系统电控单元主要由专用中央处理单元(CPU)、备用电源电路、稳压电路、信号处理电路、保护电路、点火电路和监测电路等组成。图5-21SRSECU安装位置图5-22SRSECU外形电控单元为了保证安全气囊系统可靠工作,其线束连接器采用了导电性、耐久性良好的镀金接线端子,并设计有防止气囊误爆机构、电路连接诊断机构和接线端子双重锁定机构、连接器双重锁定机构。安全气囊系统工作可靠与否直接关系到人身安全,为了便于检查并排除故障隐患,设计制造的安全气囊系统线束和连接器与其他电器系统都有区别。早期曾采用深蓝色,目前大多数都采用黄色,欧洲汽车有的采用橘红色,奔驰汽车采用红色。防止误爆与线路连接诊断机构图5-23丰田轿车安全气囊系统线束连接器示意图9-左前碰撞传感器连接器;10-气囊点火器1、2、3-SRSEC连接器;4SRSEC电源连接器;5-螺旋线束与RSEC比间的中间线束连接器;6-螺旋线束;7-右前碰撞传感器连接器;8-气囊点火器与螺旋线束之间的连接器;图5-24防止气囊误爆机构

在图5-23所示的各种线束连接图中,从SRSECU至气囊点火器之间的连接器2、5、8均采用了防止气囊误爆机构。防止气囊误爆机构为一块铜质弹簧片,称为短路片,其作用是当连接器拨开(插头拔下或插头与插座未完全接合)时,短路片(弹簧片)自动将靠近气囊点火器一侧插座上的两个引线端子短接,如图5-24所示,防止静电或误通电将点火器电路接通而造成气囊误膨开。防止气囊误爆机构图5-25气囊线束电路连接诊断机构的结构原理图5-23中,前碰撞传感器连接器及其与SRSECU连接的连接器(1、3、7、9)都采用了电路连接诊断机构,其作用是监测连接器插头与插座是否可靠连接。电路连接诊断机构电路连接诊断机构的结构原理如图5-25所示。在连接器上设置有一一个诊断销。在连接器插座上设置有两个诊断端子,端子上设有弹簧片,其中一一个诊断端子与碰撞传感器的某一个触点相连，另一个诊断端子经过一个电阻后与碰撞传感器的另一个触点相连。当传感器插头与插座半连接(未可靠连接)时,诊断端子与诊断销尚未接触,如图5-25(a)所示,此时电阻尚未与传感器触点连接,连接器内部没有构成回路，连接器引线“+”与””之间的电阻为无穷大。当SRSECU监测到碰撞传感器的电阻为无穷大时,即判定连接器连接不可靠,诊断监测电路就会控制SRS指示灯闪亮报警,同时在存储器中存储故障码。当传感器插头与插座可靠连接时,诊断端子与诊断销可靠接触,如图5-25(b)所示,此时电阻与碰撞传感器触点连接构成回路。因为碰撞传感器触点为常开触点，所以当SRSECU检测到阻值为并联电阻阻值时,即判定连接器可靠连接,传感器电路连接正常。图5-26连接器双重锁定机构的结构原理在安全气囊控制系统中,为了防止连接器插头与插座的意外松脱,造成安全气囊失效而无法工作,线束重要连接部位的连接器(图5-23中连接器5、8)都采用了双重锁定机构。连接器双重锁定机构的结构原理如图5-26所示,在连接器插头上设有主锁和两个凸台,在连接器插座上设有锁柄能够转动的副锁。连接器双重锁定机构

为了防止接线端子产生滑动,在安全,分隔片气囊系统的每个连接器中,接线端子都设置有双重锁定机构。接线端子双重锁定机构由连接器壳体上的锁柄与分隔片组成,如图5-27所示。其中,锁柄为一次锁定机构,防止端子沿导线轴线方向滑动;分隔片为二次锁定机构,防止端子沿导线径向移动。图5-27接线端子双重锁定机构接线端子双重锁定机构在不同型号汽车的电路图中,螺旋线束的名称各不相同,其包括螺旋弹簧、时钟弹簧、游丝弹簧或游丝等。螺旋弹簧安装在转向盘与转向柱管之间,安装时应注意其安装位置和方向,否则将会导致转向盘转动角度不足或转向沉重。安全气囊系统的所有线束都套装在黄色波纹管内,以便于区别其他车内线束。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气囊组件的连接线束,在转向盘与转向柱管之间采用了螺旋线束,即将线束安装在螺旋弹簧内,再安放到弹簧壳体内,如图5-28所示。螺旋线束图5-28螺旋弹簧和螺旋线束

1、3-线束插头或插座;2-螺旋形弹簧;4-弹簧壳体;

5-搭铁插头

安全气囊系统典型结构田雅力士轿车安全气囊系统雅力士轿车安全气囊系统根据配置的不同装有正面碰撞防御系统和侧面碰撞防御系统。雅力士轿车安全气囊系统的组成如图5-29和图5-30所示。图5-29雅力士轿车安全气囊系统的组成（1）图5-29雅力士轿车安全气囊系统的组成（2）0102请驾驶员气囊和前乘客气囊在发生正面碰撞事故时为座椅安全带提供辅助作用,以便帮助减少对驾驶员和前乘客的头部与胸部的冲击。中央气囊传感器和两个前气囊传感器检测到正面碰撞后,驾驶员气囊、前乘客气囊和座椅安全带预张紧器会同时启动。正面碰撞0203侧面碰撞前座椅侧气囊和窗帘气囊用于在发生侧面碰撞事故时帮助减少对驾驶员、前乘客和后排外侧乘客的冲击。安装在中柱底部的侧气囊传感器和安装在后柱底部的后气囊传感器可以检测到侧面碰撞。侧气囊传感器检测到前侧碰撞后,使前座椅侧气囊和窗帘气囊同时引爆。后气囊传感器检测到后侧碰撞后,仅引爆窗帘气囊。010203前气囊传感器前气囊传感器分别安装在右侧和左侧散热器支撑件上。前气囊传感器采用电子型减速传感器。减速传感器内置于前气囊传感器中,根据正面碰撞中的车辆减速情况,传感器内感测到的变形信息被转换为电子信号。因此,减速传感器可以详细检测初始碰撞的程度。01侧气囊传感器采用电子型减速传感器。TWOONE侧气囊传感器分别安装在右侧和左侧中柱的底部。THREE减速传感器内置于侧气囊传感器中,根据正面碰撞中的车辆减速情况,传感器内感测到的变形信息被转换为电子信号。因此，侧气囊传感器可以详细检测初始碰撞的程度。侧气囊传感器侧气囊传感器01侧气囊传感器分别安装在右侧和左侧中柱底部。03减速传感器内置于后气囊传感器中,根据后侧碰撞中的车辆减速情况,传感器内感测到的变形信息被转换为电子信号。因此，后气囊传感器可以详细检测初始碰撞的程度。02侧气囊传感器采用电子型减速传感器。中央气囊传感器中央气囊传感器安