毕业设计（论文）-汽车安全气囊的应用现状.doc

郑 州 交 通 学 院 毕 业 论 文 郑州交通职业学院题目： 汽车安全气囊的应用现状 所属系别： 汽车运用工程系 专业班级：汽车运用技术3班 姓 名： 学 号： 指导老师： 撰写日期： 2012年9月 摘 要 随着汽车的诞生，汽车的安全就随之产生，之后很快的出现了一系列的汽车安全系统。今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中（包括侧向碰撞）起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。此外还会向智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展的趋势。 随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁。所以汽车的安全性就变得尤为重要。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的。因此被动安全性非常重要，气囊做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。本文以沃尔沃轿车安全气囊为例，从安全气囊的结构原理、组成部件及对安全气囊的使用具体研究来分析未来的安全气囊发展趋势及方向。本文概述了汽车安全系统涵盖的内容，着重介绍了汽车安全气囊技术，阐述了安全气囊系统的工作原理、主要组成及系统开发程序。指出了汽车安全气囊的未来的发展方向。 关键词： 安全、 被动安全、 伤害程度、ABSTRACT With the birth of the car, the car safety is produced, and then quickly appeared a series of car safety system. Todays balloon has developed to the collision can be in any direction (including lateral collision) on the head, trunk and crew to protect the function of the knee. In addition to intelligent, miniaturization, diversification, free from contamination in the direction of the development of the trend.With the development of highway and the improvement of the performance of the car, the car running speed is more and more fast, especially because the ownership of car of the rapid increase, the traffic is becoming more and more crowded, make accident more frequent. So the car safety is especially important. Because of the complexity of the reality, some accidents are unavoidable. So passive safety is very important, balloon as body passive safety auxiliary configuration, more and more attention from people. Airbag as passive safety research results, due to easy to use, the effect significantly, cost is not high, so get rapid development and popularization. In this paper the airbag Volvo car as an example, the airbag structure principle, components and the airbag use concrete research to analyze the future of airbag development trend and direction.This paper summarizes the content of the automotive safety system covers, and emphatically introduces the car airbag technology, this paper expounds the airbag system working principle, main components and system development process. Points out that the automobile airbag future development direction.KEY WORDS: Safety、Passive safety、Damage degree、 目 录第1章 汽车安全气囊系统. 1.1汽车安全气囊介绍. 1.2国外汽车安全气囊的发展.1.3国内汽车安全气囊的发展.第2章 安全气囊的结构原理. 2.1安全气囊的作用. 2.2安全气囊的分类. 2.3安全气囊的组成部件. 2.4安全气囊的工作原理.第3章 SRS的维修基础及检修. 3.1 SRS的正确使用. 3.2 SRS的故障诊断与检修. 3.3 沃尔沃汽车的检修.第4章 安全气囊的展望. 4.1 现有的安全气囊的应用.4.2 安全气囊系统的改进与研究.4.3 当前安全气囊新技术发展趋势.4.4 沃尔沃汽车行人系统解析. 致谢.参考文献.第1章 汽车安全气囊系统的发展 1.1 汽车安全气囊介绍 随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统等。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。 安全气囊做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。当汽车碰撞后，乘员与车内构件尚未发生“二次碰撞前”迅速在两者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上”从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员的伤害程度。1安全气囊分布在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内前排和后排）和车外三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System，简称SRS)的字样，直译成中文，应为“辅助可充气约束系统”。英文名称中强调了安全气囊是辅助性的设备，应该与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用。可惜的是中文名称中忽略了这一点，容易给用户带来误解，以为仅靠安全气囊就能获得良好的保护效果。其实，若不配合安全带使用的话，在某些情况下，安全气囊展开时会对乘员造成不必要的伤害。在正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部，在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部，因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形，而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲，造成跟车内构件的相互撞击，另外车内正驾驶位置的安全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的胸部，避免致命的伤害。1.2 国外汽车安全气囊的发展安全气囊由美国人约翰赫特里特（JohnHotrich）发明。他是一位自学成才的宾夕法尼亚州工程师。1952年，在遭遇一次事故后，他萌发了设计撞车安全装置的想法。在这次事故中，约翰为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须要有一个良好的方法来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。1953年8月18日，他获得了汽车缓冲安全装置的美国专利。 安全气囊从1953年就取得了专利，但在应用推广中经历了几上几下的波折，因为当时的美国人更倾向于安装安全带。当时的美国高速公路行车安全管理局意识到只有不到15%的汽车驾驶员和成员使用安全带时才开始考虑安全气囊，因此直至1984年，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国被认可后，才开始实施以后生产的汽车必须安装驾驶员被动安全装置。其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。FMVSS208 条款是汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。到1992年底，美国已有1000多万辆汽车安装了汽车安全气囊系统，从1994年起开始给副驾驶员座安装被动安全装置。到1997年以后，为前排座安装双安全气囊的比例达到100%。随着汽车的产量增加，2000年安全气囊的绝对数量已经达到2000万辆以上。1欧洲在安全气囊方面的起步比美国晚一些。1994年生产的客车20%为前排座安装双侧安全气囊，30%只在驾驶员侧装备，其绝对数量为800万套；1995年为25%、35%和1000万套。以后逐年增加，到2000年达到60%、40%和2500万套。及装备率达到100%。日本在90年代前一直倾向于安装自动座椅安全带，只对少数车型安装了安全气囊，对其他车型则为选用装备。在1990年丰田、本田开始全面装备安全气囊后，日产、马自达、三菱、富士重工、铃木也开始推出装有安全气囊的轿车。此后，安全气囊成为日本汽车的标准装备。资料统计显示：在日本1994年市场的客车安全气囊的双侧气囊、副驾驶员侧装备相对装备率分别为20%、9%和500万套，到1995年为25%10%和700万套，到2000年达到55%16%和3400万套。1.3 国内汽车安全气囊的发展 我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 80 年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。1992 年，我过自行研制的 FS-01 安全气囊通过撞车试验。我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。在我国“九五”规划期间和“十五”规划中, 国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三大重点发展项目( 电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统) 之一, 尤其是在 1999 年 1 0 月 28 日, 国家机械工业局发布关于正面碰撞乘员保护的设计规则( CMVDR294) 。这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准。所述的安全要求。CMVDR294 的发布间接地对汽车配置安全气囊提出了新的要求, 这无疑是中国安全气囊发展史上的一个进步, 同时也对安全气囊的研究与发展指明了正确的方向和注入了新的活力。在十多年的研究与发展过程中, 国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础, 其中部分研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中, 系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作, 对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业，其生产能力和所占市场份额在国内最大。锦恒公司建有国内一流的研发中心，实验室通过了国家 CNAL 认证，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、侧面撞等实车碰撞试验能力和台车试验能力。公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进，技术装备水平国内领先。他们通过引进美国公司的安全气囊生产技术，开发出填补国内空白的机械式安全气囊产品；与一汽汽研所共同承担了国家 “九五”汽车电子产品攻关计划，开发出具有独立知 识产权的电子式安全气囊产品。目前，该公司共为国内20多个汽车生产厂家的 30 多个车型研发、配套安全气囊，已形成单班年产20万套安全气囊总成、120 万只气囊、15 万只饰盖的生产能力，是国内同行业中首家实现为整车配套的企业。近年，他们还与国际著名的安全气囊供应商签订加工安全气囊零部件的协议，产品将走向欧洲、北美等国家。2000 年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过 200% 的速度在增长，到2004年我国安全气囊市场总配套量接近400万套。目前，国内生产安全气囊企业有近20 家，2004年产量超过200万套，安全气囊的国产化率超过50% 国内安全企业的生产和配套市场基本上分外资企业和国产企业两大阵营。外资企业主要以Autoliv 、Plast、Takawa、Mobis等为代表，国内80%以上的安全气囊由他们生产，外资企业占据着我国安全气囊的中高端配套市场。国产企业主要是以锦州锦恒、东方久乐、上海比亚迪等为代表，他们国内安全气囊的产量只占15%左右主要在一些国产化的经济型乘用车有所配套。我国安全气囊在经历安全气囊的进口高峰后，进口安全气囊的高速增长是势头已经跌落，2005 年上半年已经出现进口负增长。目前，进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到一半。2004 年底开始，跨国安全气囊企业相继在中国投资气囊组件的生产，加强了安全气囊上游零部件本地化供应配套的能力。到2007年，我国80%以上的安全气囊组件将实现本地化生产。目前，我国安全气囊零部件ECU、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有 5% 左右，气囊组件配套还有很大的发展空间。 1国内安全气囊的评价尽管我国安全气囊的研究与发展已初具基础和规模, 但是离世界先进水平还相距甚远, 这些差距主要包含安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面。事实上, 我国的撞车实验系统还不能完全满足美国 FMVSS208 条款的技术要求; 其次在安全气囊方面, 我们还缺少关键技术的自主知识产权; 此外, 传感器、气体发生器和气囊的技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态。因此，我们业内人士还要付出艰辛的努力！ 第2章 安全气囊系统的结构原理 2.1 安全气囊的作用 汽车安全气囊系统（简称SRS）是辅助安全系统，它通常是作为安全带的辅助安全装置出现。当汽车遭受一定碰撞力量以后，气囊系统就会引发某种类似小剂量炸药爆炸的化学反应，隐藏在车内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在乘员的身体与车内设备碰撞之前起到铺垫作用，减轻身体所受冲击力，从而达到减轻乘员伤害的效果。2.2 安全气囊系统的分类 2.2.1 按引爆方式分类 按引爆方式分类，安全气囊系统可分为机械控制式和电子控制式两类。 1. 机械控制式安全气囊系统 机械控制式安全气囊系统不需要电源，电子电路和电路配线，其全部零件都组装在转向盘装饰盖板的下面，检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械装置的动作来完成的。目前，这种类型的安全气囊很少使用。2 2. 电子控制式安全气囊系统 电子控制式安全气囊系统是目前普遍采用的一种安全气囊系统。这种类型的传感器是利用碰撞传感器来检测碰撞信号并把信号发送到安全气囊系统的控制单元，控制单元根据碰撞传感器发送来的信号由在其内部预先设置的程序不断不得进行数学计算和逻辑判断，当判断结果是发生碰撞时，SRS 的ECU便立即发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时所产生的大量热量使叠氮化钠药片的气体发生剂分解，产生大量的氮气使气囊膨开。 目前日本的本田公司的雅阁，市民，丰田公司的凌志，皇冠，佳美，日产公司的尼桑星球，瑞士沃尔沃公司的 850,960，美国福特公司的林肯城市，通用公司的凯迪拉克，国产轿车的红旗世纪星，奥迪a6，帕萨特b5，捷达王以及高尔夫等轿车采用的都是电子控制式安全气囊系统。 2.2.2 按安全气囊数量分类 按安全气囊数量分类可分为单安全气囊系统、双安全气囊系统和多安全气囊系统。 1. 单安全气囊系统 只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊。 2. 双安全气囊系统近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统，即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊，如本田雅阁、日产天籁、丰田佳美、马自达6、福特林肯、城市及国产的奥迪a6等轿车均采用的是双安全气囊系统。由于前座乘员在汽车发生碰撞时的危险性比驾驶员的要大，所以前座乘员侧的安全气囊的尺寸通常比较大，并与驾驶员侧的安全气囊同时起作用。2 3. 多安全气囊系统多安全系统是指在车上安装了 3 个或 3 个以上的安全气囊。例如，瑞典沃尔沃 850,960、通用的别克、上海大众帕萨特轿车等。 2.2.3 按保护类型分类按保护类型分类安全气囊系统可分为驾驶员用安全气囊、前排成员安全气囊、防侧撞安全气囊和后座成员用安全气囊。 1. 驾驶员用安全气囊 驾驶员用安全气囊是汽车最广泛采用的安全气囊，他在车辆发生碰撞时对驾驶员起保护作用。这种气囊分为美式和欧式两种，并安装在转向盘中。 美式安全气囊的设计原则是嘉定驾驶员未系座椅安全带时车辆发生碰撞，为了更好的保护驾驶员，所以气囊体积较大，约60升。欧式安全气囊则是假定驾驶员系上安全带时车辆发生碰撞，这时由于安全带已起保护作用，所以其体积较小，通常约为40升。 2. 前排成员用安全气囊 前排成员用安全气囊也分为欧式，美式两种。由于前排成员在车内的位置不固定，所以设计的安全气囊的体积也较大，以保证在发生撞车时成员免受伤害。通常美式前排成员用安全气囊体积约为160升，欧式前排成员安全气囊设计约为75升。 3. 防侧撞安全气囊 根据使用要求的不同，防侧撞安全气囊可以安装在车门上横梁中，车门内板中或座椅侧面。安装在车门上横梁中的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的头部，安装在车门板内的防侧撞安全气囊和安装在座椅侧面的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的胸部和心，肺脏等重要器官。由于空间的限制，通常防侧撞安全气囊的体积都较小，安装在车门板内的 安全气囊体积通常为3540升，而安装在座椅侧面的安全气囊体积仅为12升左右。 4. 后排座成员用安全气囊 近年来，由于对后排座成员的安全防护的重视，所以在后排座椅上不仅安装了安全带，而且还在前排座椅的后面安装了保护后排座成员的安全气囊。 后排座成员安全气囊在结构上同其他安全气囊基本相同，其体积通常可达100升。在车辆发生碰撞并引爆后，安全气囊 便在后排座乘员与前排座椅间形成一个防护气垫，从而达到对后排座成员的保护作用。2.3 安全气囊系统组成及主要部件驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有SRS 或Airbag字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、ECU、气囊组件和SRS警报灯等主要部件组成。 2.3.1 传感器传感器用于检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时启动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。1. SRS中电控系统中的传感器，按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器。碰撞强度传感器按其安置位置又可分为包括左前碰撞传感器，右前碰撞传感器和中央碰撞传感器的前碰撞传感器和中心碰撞传感器两种。 碰撞传感器和防护碰撞传感器串连在一起，其功能都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值，并把信号传输给SRS的ECU。所不同的是，碰撞强度传感器是用来检测车辆发生碰撞时所受碰撞的激烈程度，其信号是供系统的控制单元判断是否引爆点火剂 而使气体发生剂给气囊充气；而防护碰撞传感器则是防治碰撞强度传感器短路而导致安全气囊误膨开，其信号是供控制单元判断是否发生碰撞。2 2. 按机构可以分为机械式、水银开关式和偏心式（1） 机械式传感器机械式传感器由感应块、撞针、偏执弹簧、顶盖组成。当传感器中传感重块的减速度达到某一特定值时，传感重块便将其机械能直接传给引发器使气囊崩开，该传感器运用于机械式安全气囊系统。（2） 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，有外壳、偏心转子、偏心重块、固定触点、螺旋弹簧等构成。如图2-1所示。偏心式传感器的外侧装有一个电阻，一座自检之用，检测传感器电路总成与其之间的线路是否有开路或短路。 图2-1 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，由于偏心重块连同偏心重子一起转动，旋转触点与固定触点发生接触，如图2-2所示，从而向ECU发出闭合电路信号。3 图2-2（3） 水银开关式传感器水银开关式传感器是安全传感器中最常见的一种，如图2-3所示。当汽车碰撞时，水银产生惯性力抛向电极2和电极3使两极接通，并使点火器接通。安全传感器一般比碰撞传感器所需的惯性力或减速度小，以保证碰撞传感器的可靠工作。 图2-3 2.3.2 安全气囊控制器（ECU） 安全气囊控制器（ECU）是汽车安全气囊的大脑和中枢，它通过实时监控汽车的运行状态来判定事故是否发生和碰撞的严重程度，从而适时而可靠的发出点火指令及时展开安全气囊拯救乘员于危难。4ECU主要由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组成。安全传感器一般与SRS ECU一起被制作在SRS控制组件中。 1. SRS逻辑模块 SRS逻辑模块主要用于检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，在汽车行驶过程中SRSECU不断的接受前碰撞传感器和防护碰撞器传来的车速变化信号，经过数学计算和逻辑判断后，判断会否发生碰撞。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。 2. 信号处理电路信号处理电路主要由放大镜和滤波器组成，用于对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波，以便SRSECU可以接受、识别和处理。 3. 备用电源 安全气囊有两个电源：一是汽车电源、二是备用电源。备用电源又称为后备电源或者紧急电源。备用电源由电路控制和两个电容器组成。备用电源用于当汽车电源与SRS逻辑之间的电路切断后，在一定的时间维持SRS供电，以保证SRS的正常的功能。 4. 光电线圈在汽车电器系统中，许多电气部件有光感线圈，电气开关多，电气负荷变化频繁。当线圈电流接通或断开、开关电路断开、荷载电路突然变化时，都会产生瞬时脉冲电压即过电压。若过电压加到SRS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SRS元件遭受损害，SESECU中必须设置保护电路。同时，为了保证汽车电源电压变化时，SRS能够正常工作，还必须设置稳压电路。2.3.3 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转向盘中心处，乘客侧气囊组件位于仪表盘右侧手套盒的上方。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剂时，产生气体向气囊充气，使气囊崩开。气体发生器用于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。 2. 点火器 点火器外包铝箱，安装在气体发生器内部中央位置。当SRS ECU发出点火指令，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆引药，引爆炸药瞬间产生热量，药筒内温度和压力急剧上升并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入气囊。 3. 衬垫衬垫是气囊组件中组成的一个重要部分，有聚氨酯制成。在制造过程中使用了很多很薄的水基发泡剂，所以质量特别轻。平时它作为转向盘的上表面，把气囊与外界隔开，既能起到维护作用，也能起到修饰作用。气囊崩开时，它在气囊的反力作用下快速、及时裂开，并且对安全气囊展开过程毫无阻拦。4 4. 饰盖和底板饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有裂缝，以便气囊能冲破饰盖崩开。气囊和充气器在地板上，底板装在转向盘上，气囊崩开时，底板承受气囊的反力。 5. SRS警报灯SRS警报灯位于仪表盘上，如图2-4所示。接通点火开关时，诊断单元对系统进行自检，若SRS警报灯点亮6S后熄灭，便是系统正常。若6S后长亮不灭，表示气囊组件出现故障，提示应进行检修。若ECU出现异常，不能直接控制SRS警报灯，SRS警报灯便在其他电路的直接控制下，做出异常显示。如：ECU无点火电压，警报灯常亮：ECU无内部工作电压，警报灯常亮：ECU不工作，警报灯在看门狗电路控制下，以3次/秒的频率闪烁，ECU未接通，警报灯经线束插接器的短接条接通。 图2-42.4 安全气囊的工作原理 典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。5需要特别说明的是，传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速25公里至50公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑，电脑在经过分析确认之后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。 据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。 可见，气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有关，一般来说在汽车翻转、轻微碰撞、侧面碰撞或后面碰撞时，气囊均不会打开，比如桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。再有一点，对于撞击速度而言，安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度，因此，在做安全碰撞实验时，一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。 2.4.1 汽车安全气囊的工作原理SRS工作原理：当车辆发生碰撞时，安全气囊控树模块快速对信号做出处理，确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力，便迅速释放气囊，使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触，从而通过气囊的缓冲作用减轻乘员的伤害。如图2-5所示。一般说来，轻微的碰撞不会打开安全气囊，只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围，后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。6 图2-5 早期的安全气囊为机械式安全气囊系统，现在国内外气囊厂家主要采用的是电子式安全气囊系统。基本型安全气囊系统包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及安全带预紧装置。虽然安全气囊在结构上会有所不同，但其工作原理基本一致。汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由控制装置（中央控制器）对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则控制装置向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生 N2 或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。 2.4.2 电子式SRS 电子式SRS主要由传感器、气囊组件、气体发生器和电控装置组成。如图2-6所示。 图2-6电子式安全气囊系统特点是由传感器感知车辆运动情况，由ECU监控并作出判断，判断当前的事件是否是严重碰撞事件，如果是严重碰撞事件则驱动气囊展开，保护驾乘人员的安全。安全气囊作用过程大约需要100ms左右，可分为4个阶段。如图2-7所示： 图2-7分别为：第一阶段：020ms 汽车撞车，达到气囊系统引爆极限，传感器将信号输送到中央电子控制器（ECU ），ECU判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器；第二阶段：2040ms气体发生器在30ms内完全将气囊完全涨起，撞车40ms后驾驶员身体开始向前移动，因为安全带斜系在驾驶员身上，随着驾驶员的前移，安全带被拉长，一部分撞车时产生的冲击波能量被安全带化解。第三阶段：4060ms 驾驶员的头部及身体上部都压向气囊，气囊后面的排气口允许气压在压力作用下均匀的溢出。气袋排气孔打开，气囊泄气并收缩。气体的阻尼作用吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力，乘员陷入较柔软的气囊中，使得乘员得到保护。第四阶段：60100ms 最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下。 由于安全气囊系统属于汽车安全部件，它所采用的电子器件均有较高的特殊性能要求，需要精度高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。6 2.4.3 安全气囊的化学原理汽车的安全气囊内有氮酸钠（NaN3）或硝酸铵（NH4NO3）等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应，产生大量气体，充满气囊。氮化钠分解产生氮气和固态钠；硝酸铵分解产生大量的一氧化二氮（N2O）气体和水蒸气。新型安全气囊加入了可分级充气或释放压力的装置，以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害，特别在乘客未佩戴安全带的时候，可导致生命危险。具体形式有：1. 分级点爆装置，即气体发生器分两级点爆，第一级产生约40%的气体容积，远低于最大压力，对人头部移动产生缓冲作用，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力。总的来说，两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式，压力逐步增加。2. 分级释放压力方式，囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔，分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片。这种方式，一开始压力达到设定极限，然后瞬时释放压力，以避免过大伤害。第3章 SRS的维修基础和检修3.1 SRS的正确使用 3.1.1 安全气囊打开的必要条件： 1.车速一般在50公里小时以上，但关键因素是碰撞发生时的加速度(在国 家鉴定试验中，碰撞瞬时的加速度约为-40g； 2.正面行驶； 3.碰撞物体：刚性墙壁或障碍物； 4.打开时间：在碰撞发生后的几十毫秒内。 5.碰撞物体的刚性：车辆以50公里时速撞向墙壁和撞向沙堆的效果截然不同，因此50公里小时只是相对速度，只有当实际碰撞满足条件时，安全气囊才会自动打开。 3.1.2 使用方法： 驾驶者应将座位尽量向后移，以便有足够空间使安全气囊在发生意外扩张后充分发挥其保护作用。驾驶者不宜倾前控车，坐姿要正确及紧贴座位背椅，且扣上安全带。12岁以下的小孩应坐在汽车的后排，并扣上安全带。体重不超过18公斤的幼孩应放在配有幼孩座椅装置的后排座位，并扣上安全带。 3.1.3 SRS使用的注意事项： 1. 安全气囊组件要采用原厂包装，用货仓装运，不得与其他危险物品一起运输。 2. 安全气囊不得私自拆装，检查与维修必须由专业人员进行。 3. 对SRS的任何作业均应先摘下蓄电池电缆。等30S后在进行操作。 4. 不要使SRS的部件受到85C以上的高温。 5. 安全气囊组件和控制块要避免受到磕碰和震动。 6. 不得擅自改动SRS的线路和元件。63.2 SRS的故障诊断与检修 3.2.1 诊断注意事项 在维修、检测该系统时，如果不按正确的顺序进行操作，就有可能使SRS在维修过程中意外的打开并造成严重的事故。另外如果操作有限，就有可能在需要SRS保护时它不起作用。因此，在排除故障之前，一定要注意在脱开蓄电池，并务必检查诊断代码。 3.2.2 诊断方法SRS指示的故障是比较难却认的，一般有2种方法：参数测量法和自诊断检测法。老一点的车型较采用参数测量法，现代新型汽车普遍采用自诊断检测法。 参数测量法步骤： 1.故障显示：当发动机启动后仪表盘上的SRS指示灯常亮时，应该进行SRS的自我分析， 2.用户故障分析：利用用户故障分析对照表作为参考，向用户竟可能的进行详细的故障码查询。 3.故障码的检查及记录：检查故障码，记录输出的任何故障码。如果输出正常代码则电源电路曾经有不正常现象，因此该进行电源电压诊断检查。 4.故障模拟：在重复点火开关数次后，检查故障码，如有故障码输出正确则应对照故障表查询。 5.故障确诊：在经过故障模拟后，确定了故障码及故障信息就可以确诊故障，进行检修。 自诊断检测法步骤： 1.SRS指示灯检查：首先将点火开关转到ACC或者ON位置，检查SRS指示灯是否常亮，常亮则是中央安全气囊传感器检测到故障代码：然后再检查SRS指示灯是否会在大约6S后熄灭，如果在6S后也会常亮，或者是在点火开关于OFF位置时也亮，则可能是SRS指示灯电路发生短路。 2.故障码检查读取：将点火开关转到ACC或者ON位置并等待大约20s，并使用专用工具将TDCL的端子和TC和E1连接起来，读取由SRS灯闪烁的代码。 3.故障码的清除：按读取的诊断代码从各车的故障表中查出代码内容、故障原因及检修方法，然后对故障部位进行检查并修复。关闭点火开关，断开安全气囊与ECU的连接将故障码清除。 3.2.3 SRS的检修 维修中的安全措施 1.在拆卸安全气囊时，应将缓冲垫朝上，上面不可重叠任何物品。安全气囊存放地温度不可高于93C，湿度也不可过高。安全气囊不能用清洗剂清洗，不准涂润滑油，只能用湿布擦拭。 2.多功能开关内的时钟弹簧是有两个载留的弹簧线圈组成，该部件不能修理，切勿拆开，如有故障请更换整个部件。往转向柱上安装转向盘时，要前轮回正，使转向柱和时钟弹簧间的配对标记对正，而后安装。拆卸转向机构时，要将前轮回中并取下点火钥匙，否则有可能损伤时钟弹簧，或是安全气囊打开。安全气囊展开后，时钟弹簧要更换。 3.SRS的线束和连接器一般套有特殊颜色的套管，借以与其他系统线束区别。维修时一般不要损坏连接器。检修电焊作业前，要摘开转向柱下多功能开关附近的安全气囊连接器以防连接器失去安全功能。 4.不允许对控制模块进行敲击、跌落、震动或酸水油的腐蚀。 3.2.4 故障检修程序 查明故障是否在传感器、执行机构、线路或线插上，修理故障。在维修故障零件后装回分解的零件。 1.接通点火开关时，安全气囊指示灯应正常发亮；如此时灯不亮应检查安全气囊灯泡是否烧坏、线路是否短路。 2.诊断2故障后，应先将安全气囊拆去接线接头，并将安全气囊线段揭短。 3.检查附加速度传感器安装情况，如发现松动时，应加以紧固。 4.当所有出现的故障代码均被修复，必须清楚故障代码，然后再重复进行点火开关的开/关操作，检查故障代码，若输出正常代码，则进行证实实验；若输出故障代码，在查故障代码表。5.再次检查指示灯，确保所有的故障已被排除，如果指示灯显示不正常，在重新检查。 3.2.5 检修后进行电气检查 用一只12V的小灯泡代替安全气囊介入电路，检查时，以下情况小灯泡均不发光为正常。 1. 接通点火开关。 2. 启动发动机 3. 汽车行驶至车速超过80Km/h时，紧急制动。 4. 在崎岖道路上行驶，或设置常见故障，高速驶过。3.3 沃尔沃汽车的检修 3.3.1 沃尔沃汽车的结构特点Volvo740、440、460、760、780、850、940、960、s70车系，均配备SRS附加防碰撞系统装置，即所谓的安全气囊系统。SRS结构包括：SRS指示灯、安全气囊触发装置、碰撞传感器及紧急备用电源等。 1. SRS指示灯当置点火开关“ON”位后，仪表盘上的SRS指示灯会亮，若是SRS功能正常，无论发动机是否启动，大约在10S之内，该灯将自动熄灭，如果SRS指示灯在行驶途中亮起，或是一直不熄灭，就表示SRS有故障产生，必须进行检修。 2. 安全气囊触发装置安全气囊触发装置，其安装在转向盘内，位于安全气囊引爆器正下方。当碰撞感应器发出碰撞信号，或转向盘触发电路导通时，安全气囊即被点火点燃引爆器，而将安全气囊展开。 3. 安全气囊当意外事故发生时，转向盘中央的安全气囊总成会依据碰撞传感器或触发发生电路信号，将氮气引爆充气，使安全气囊在1/20s内展开，以保护驾驶员的安全。若是安全气囊以发挥作用，最好是将安全气囊总成与转向盘一并更换。4. 碰撞传感器VOLVO车种的碰撞感应器，装在驾驶座下方，与紧急备用电源组件并排，其传感器内设计有：一个运动惯性力传感器，用来检测减速时惯性力比例。一个水银开关，即碰撞信号的开关，作为同步触发引爆安全气囊之用。一个微处理器，它具有检测故障的自诊功能，可由仪表盘SRS指示灯以闪烁的方式闪示故障码，若有安全气囊爆发过的情况，微处理器即会保存记录，以备日后分析。一个持久记忆装置，即使电源断开，也不影响他的工作。 5. 紧急备用电源组件紧急备用电源组件是由电源控制电路和电容器组成，犹如蓄电池一般，如果发生碰撞，电瓶电源受到撞击损坏，造成电源中断时，紧急备用电源仍可以提供足够的电源，让碰撞感应器执行任务。 3.3.2 沃尔沃汽车故障检修1. 自我诊断SRS具有自我诊断功能，是由碰撞感应器内部的微处理器自行检测SRS电路，若有故障产生，仪表板的SRS指示灯就会亮，进行读取故障程序，指示灯即闪亮记忆的故障码，当闪亮的故障码在两个以上时，其故障码的间隔时间为4s既是：闪故障码、停顿4s、闪故障码、停顿4s. 2.沃尔沃汽车780、760、740、460、440型SRS故障读取与清除方法（1）确认电瓶电压在9.5V以上，当电压低于9V时，SRS指示灯会持续亮着，等待电压恢复，10s后自动熄灭，表示SRS功能正常，若一直亮着，则表示有故障。（2）故障码读取程序：先将点火开关置转到“ON”位置，等待15s后让SRS进入自诊断状态：取下点烟