汽车安全气囊与诊断课件

第五章 汽车安全气囊 汽车的行驶速度越来越高，乘车人员的安全 也越来越受到威协。因此，促进了汽车上的 被动安全装置的发展 。 1953年，美国人赫曲克提出了“安全气囊 的“设计，并申请了专利。汽车碰撞达到一定 的加速度时，使开关打开，压缩空气迅速充 满气囊，在驾驶员前方形成一只缓冲垫，从 而保护乘车人员的安全。 SRS气囊发明人：美国机械工程师约翰.赫缀 克。 SRS灵感： 1944年，鱼雷中释放的压缩空气 将覆盖在其上的帆布袋膨起。 一次车祸发明SRS的动力。 1953年获得专利。 SRS（Supplemental Restraint System ） 辅助防护系统或辅助束缚系统。 约翰.赫缀克发明的SRS系统纯机械式。 压缩空气装在圆柱形压力容器中，系统采用弹 簧装置感应车的减速情况。当汽车减速度达到 一定值时，通过弹簧移动将阀门打开，气体便 从压力容器充入几个气囊中使其膨胀。 安装位置： l方向盘上或仪表盘上（保护驾驶员和 前排乘客） l前排座椅的背后（保护后排乘客） 安全气囊的发展 1953年美国人约翰赫缀克发明世界上首套SRS气囊系统 1973年美国通用汽车公司首先采用现代气囊系统 1981年梅塞德斯奔驰公司首先采用烟火式锁紧卷收器，为采 用汽车安全气囊铺平了道路 1984年美国联邦政府将汽车被动安全装置纳入法规，要求从 1987年开始到1994年使轿车装配气囊率逐步达到100% 1992年美国联邦政府法律规定，1994年以后出厂的新车必须 装备驾驶座SRS气囊系统和自动安全带 1993年在美国政府的提议下，通过了目前世界上最严格的汽 车安全法规FMVSS-208，随后，欧洲也通过了ECE R94法规， 只有安装汽车安全气囊系统，才能满足上述法规要求 1994年欧美各大汽车公司将汽车安全气囊系统做为标准装备 ，安装在轿车和轻卡上 1998年日本丰田公司首次提出智能型安全气囊系统概念 1999年美国福特公司研制成功世界首套智能型安全气囊系统 安全气囊的种类 依据种 类类 特 点 按总总 体结结 构 机械式气囊 无电电源、电电路、配线线 电电子式气 囊 用传传感器检测检测 信号，ECU处处理后 控制气囊充气 按 数 量 单单气囊只装备备有驾驶员驾驶员 席气囊 双气囊装备驾驶员备驾驶员 席气囊及前排乘员员席 多气囊装备备3个或3个以上的气系统统囊 按功 用 正面气囊为为正面碰撞设计设计 侧侧面气囊为侧为侧 面碰撞设计设计 双气囊 双气囊 电子式安全气囊的组成 主要由四部分组成： （1）碰撞传感器（碰撞烈度和防护碰撞传感器 ） （2）指示灯(SRS指示灯)、 （3）电控单元(SRS电脑) （4）气囊组件。 lSRS气囊、 l气体发生器 l点火器。 碰撞传感器 碰撞传感器分类 依据分类类 功用碰撞烈度传传感器前碰撞 传传感器 左前碰撞传传感器 右前碰撞传传感器 中央碰撞传传感器 中心碰撞传传感器 防护护碰撞传传感器 总总体 结结构 机电结电结 合式碰撞 传传感器 滚滚球式碰撞传传感器 滚轴滚轴 式碰撞传传感器 偏心球式碰撞传传感器 电电子式碰撞传传感器 水银银开关式碰撞传传感器 滚球式碰撞传感器 动画 滚轴式碰撞传感器 偏心球式碰撞传感器 动画 水银开关式碰撞传感器 动画 碰撞传感器的作用是：检测车辆发生碰撞时 的减速度或惯性力，并将信号SRS电脑。 碰撞烈度传感器用于检测汽车遭受碰撞的激 烈程度。 防护碰撞传感器与碰撞烈度传感器串联，用 于防止SRS气囊产生误爆现象。 在SRS气囊系统中，一般设有3-4只碰撞传 感器，分别安装在车身前部和中部。如车身 两侧的前翼子板内侧、两侧前照灯支架下面 、发动机散热器（水箱）支架左、右两侧等 。 防护碰撞传感器一般与SRS电脑组装在一起 ，安装在驾驶室中部变速杆前后的装饰板下 面。 防护传感器与前碰撞传感器都是检测车辆发 生碰撞时的惯性力或减速度值，并将信号送 到电脑。主要区别是：安装位置不同和作用 效果不同： 前碰撞传感器是负责检测碰撞的激烈程度， 其信号是供电脑判断是否引爆点火剂而使充 气剂给气囊充气。 防护碰撞传感器是防止前碰撞传感器短路而 造成气囊误膨开，其信号是供电脑确定是否 发生碰撞。又称侦测传感器、安全传感器或 保险传感器。 例如，当安装或检查前碰撞传感器时，如果 不慎将其连接器端子短路或将其与SRS电脑 连接的连接器端子短路，那么电脑就会引爆 点火器，气囊就会充气膨开，造成不必要的 损失。 设置防护传感器后，如果防护传感器触点不 闭合，那么气囊电路始终断开，从而便可避 免气囊误爆。在一般情况下，防护传感器动 作所需的惯性力或减速度值比前碰撞传感器 动作所需的惯性力或减速度值要小一些。当 防护传感器动作时，是将SRS气囊点火器的 电源电路接通。在SRS气囊系统中，只有当 防护传感器与任意一只前碰撞传感器同时接 通时，气囊回路才能接通，气囊才可能充气 电控单元 气囊组件 正面SRS气囊组件的功用是保护驾驶员与乘 员的面部和胸部，防止方向盘、挡风玻璃、 仪表台和前排座椅伤害人体；侧面SRS气囊 组件的功用是保护驾驶员与乘员头部和腰部 ，防止车门或车身伤害人体。 驾驶员席气囊组件安装在方向盘的中央，前 排乘员席气囊组件安装在正前方的仪表台上 。 气囊组件由SRS气囊、点火器和气体发生器 组成。 驾驶员席SRS气囊组件主要由气囊装饰盖、 SRS气囊、气体发生器和装在气体发生器内 部的点火器组成 1.SRS气囊 SRS气囊是用聚酰胺织物制成，内层涂有聚 氯丁二烯，用以密闭气体。气囊在静止时， 象降落伞一样折叠成包，安放在气体发生器 上部与气囊饰盖之间。气囊开口一侧固定在 气囊的安装支架上，先用金属垫圈与气囊支 架的座圈夹紧，然后用铆钉铆接。此外，固 定气体发生器的专用螺栓也穿过金属垫圈和 支架座圈将气体发生器固定在一起，以便承 受气体地冲击。 气囊的饰盖表面模压有撕印，以便使气囊充气 时撕裂饰盖，并减小冲出饰盖的阻力。目前， 气囊的材料是由420d、630d、840d的尼龙或 尼龙66织物制成(d代表织物纤维度单位：旦尼 尔)。在具有良好的耐磨性和防裂性能的同时 ，机械强度高，使用寿命长，表面涂膜容易、 与涂层接合牢固等优点。气囊织物必须进行不 少于50项的特性试验。 气囊的大小依制造公司不同而有所不同。在日 本和欧洲，由于安全带使用率高，气囊体积大 都较小(约40L)，在美国，由于安全带使用率 低，所用的气囊体积较大(约60L)。 气囊一般在汽车遭受碰撞后10ms内开始充气 ，从开始充气到完全膨胀开的整个时间约为 30ms。它沿转向柱偏挡风玻璃方向膨开，防 止驾驶员面部与挡风玻璃、胸部与方向盘发 生碰撞。气囊背面或顶部有2-4个排气孔，当 驾驶员在惯性力的作用下，压到气囊上时， 气囊便从排气孔排气，持续时间不到1s，从 而吸收驾驶员与气囊碰撞的动能，使人体不 受伤害。近来研制出一种新的可呼吸气囊， 它并没有排气孔。有的气囊内设拉绳，用以 控制其胀开的形状。 气体发生器 气体发生器又称为充气器，其功用是 ：在点火器引爆点火剂时，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螺母固定 在气囊支架上，只有用专用工具才能 进行装配。驾驶员席气体发生器一般 都做成圆形,便于安装。 气体发生器 气体发生器实物图 气体发生器由上盖，下盖，充气剂和金属滤 网组成，其壳体由上盖和下盖两部分组成。 上盖有若干个气孔，下盖有安装孔，便于安 装。上下盖冷压成一体，壳体内装有充气剂 、滤网和点火器。滤网用以过滤充气剂和点 火剂燃烧后渣粒。 充气剂大都采用叠氮化钠(氮化钠有剧毒)片状 合剂。因为它的制作工艺成熟，用氮化钠的 药片质量可以调节气囊发生器的充气特性。 大多数气囊采用热效反应产生氮气使气囊充 气。在点火器引爆点火剂时，点火剂会产生 大量的热量，氮化钠受热立即分解，产生大 量的氮气，充入气囊。 点火器 点火器外包铝箔，安装在气体发生 器的中央位置。 其功用是在碰撞传感器和防护传感 器将气囊电路接通时，引爆点火剂 ，产生热量使充气剂分解。其结构 主要由引爆炸药、药筒、引药、电 热丝，电极和引出导线等组成。 点火器所有部件都装在药筒内。点火剂包括 引爆炸药和引药。引出导线与气囊连接插座 连接，连接器中设有短路片。当连接器插头 与插座未完全结合时，短路片将两根引线短 路，防止静电或误通电将电热丝电路接通造 成气囊误膨开。 其工作情况是：当SRS电脑发出点火指令时 ，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆引 药，引爆炸药瞬间产生大量的热量，药筒内 温度急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分 解，放出氮气充入气囊。 前排乘员席SRS气囊组件 前排乘员席SRS气囊组件安装在驾驶室 乘员席正前方手套箱与仪表台之间。乘 员席气囊都是沿挡风玻璃向乘员面部和 胸部方向膨开，以保护乘员的面部和胸 部。 乘员席SRS气囊组件的组成和工作原理 与驾驶员席气囊组件基本相同，仅结构 上有所不同。 1.SRS气囊 乘员席SRS气囊用专用的螺栓安装在 气囊组件支架上，由于乘员与气囊的 距离比驾驶员离气囊的距离长，所以 乘员席的气囊的体积要比驾驶员席气 囊体积大(约200L)。 2.气体发生器 乘员席SRS气囊组件气体发生器为长 筒形，其用药质量约为500g. 3.复合式气体发生器 复合式气体发生器是用预先压缩的氩气给 SRS气囊充气，充气过程由SRS电脑控制点 火器进行控制。在氩气压缩筒内预先充有压 缩氩气，燃料仓壳体装有加热燃料和点火器 ，充气孔常开，直接与气囊相通。 其工作过程是：当汽车碰撞信号送到SRS电 脑时，电脑立即发出点火指令，点火器引爆 点火剂后，一方面用冲击销冲破封闭氩气用 的爆破圆片，使低温氩气充入气囊；另一方 面引燃加热燃料，对低温氩气进行加热。加 热后的氩气使气囊迅速膨开。加热的目的是 为了补偿氩气在体积变大后的气体温度下降 。 工作过程 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突然减速的信 号，传感器触点闭合，将减速信号传到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产 生的动能，达到保护人体的目的。 动作过程 1、碰撞约10ms后，气囊达到引爆极限，气囊组件中 的电雷管引爆点火剂并产生大量的热量，使充气剂 （叠氮化钠药片）受热分解，驾驶员尚未动作。 2、碰撞约40ms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 3、碰撞约60ms后，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 4、碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶 员身体上部回到座椅靠背上，汽车前方恢复视野 5、碰撞约120ms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30MS，从汽车遭受 碰撞开始，到气囊收缩为止，所用时间 极为短暂，仅为120MS左右，而人的眼 皮眨一下所用时间约为200ms左右。 第六章 电控汽车的故障诊断 一、概述 故障诊断特点 基本方法 自诊断系统与故障代码 二、自诊断系统与故障代码 自诊断功能： 利用ECU监视电子控制系统各组成部 分的工作情况，发现故障部位后自动启 动故障运行程序，并将故障以代码的形 式保存，同时点亮驾驶室内的故障灯。 不仅保证发动机在有故障的情况下继续 行驶，而且向驾驶员和维修人员提供故 障信息，便于使用者及时发现和排除故 障。 自诊断的原理和故障运行 传感器的故障自诊断与故障运行 ECU的故障自诊断与后备回路 执行器的故障自诊断与故障保险 故障代码的读取与显示 笛威（snap on) 汽车电脑扫描仪 WFJ-2微电脑发动机分析仪 发动机电脑诊断中心 汽车电控系统诊断设备故障 解码器 汽车电控系统一般都具有故障自诊断功能。 即车载诊断系统OBD(On Board Diagnostic System ，简称OBD 系统) 利用ECU监视电子控制系统各组成部分的工作 情况，发现故障后，即将故障以诊断代码的 形式储存，同时点亮驾驶室内的故障指示灯 ；并自动启动故障运行程序。不仅保证发动 机在有故障的情况下继续行驶，而且向驾驶 员和维修人员提供故障信息，便于及时发现 和排除故障。 1）故障自诊断系统（OBD系统） 简介： 故障自诊断系统都具有故障自诊断功能和故障 运行功能。 （1）故障自诊断功能：电控系统工作过程中 ，ECU输入、输出信号的电压值都有一定的 变化范围，当某一信号超出了范围，且这一 现象在一定时间内不消失，ECU便判断这一 部分出现故障，即将故障以诊断代码的储存 ，同时点亮驾驶室内的故障指示灯报警。 （2）故障运行功能（缓慢回家 功能） 传感器出现故障故障运行：采 用固定数值作为应急参数。 执行器出现故障故障保险：保 证安全，需增设故障诊断电路。 微机系统出现故障故障备用： 启用备用控制回路，对发动机进行 简单控制。 2）车载诊断（OBD）系统的发展 （1）OBD-I：美国汽车工程师协会(Society of American Engineering ，简称SAE)于1988 年制订了统一的车载诊断系统标准OBD-I 。 但是，由于那时汽车上刚开始配置车载诊断 装置，生产企业各自为政，各成体系，并没 有依照OBD-I 标准统一起来，其时各厂家采 用不同的诊断插座，不同的故障代码，不同 的诊断功能，对应的是各种各样的检测方法 ，给用户带来了很多不便。因此，人们把 1993 年以前的车载诊断系统划分为第一代， 称OBD-I 。 （2）OBD-II OBD-II 是SAE 制订的车载诊断系统的第二 代标准。早在1994 年，车辆制造商们已在不 同的车型上应用OBD-II ，但当时的应用未完 全依照该标准进行。 1996 年，OBD-II 正式实施，得到了环境保 护署和加州空气资源协会(California Air Resources Board ，简称CARB)的认可， 此后美国生产的轿车都具有OBD-II系统。 OBD-II 要求配置某些附加的传感器硬件，例如附加 的加热氧传感器、位置传感器，等等。这样一来， 计算机的能力大大提高，不仅能够跟踪部件的损坏 ，而且满足了对汽车排放的严格限制 。 OBD-II 可以对发动机进行激活测试和连续测试，称 为监控，它有11 项精确的监控测试，其中3 项为连 续监控，对失火检测、燃油系统和大部分的元件的 监控，另外8 项为非连续监控，包括触媒系统监控 、加热式触媒监控、空调系统监控、油气蒸发系统 监控、二次空气喷射监控、氧传感器监控、氧传感 器加热器监控、废气再循环系统监控。在监控过