毕业设计（论文）-汽车安全气囊系统的研究

安徽机电职业技术学院毕业论文 摘 要 文章 从安全气囊系统的作用和分类的角度出发，系统介绍了汽车安全气囊系统的发展史及应用现状 、 组成结构 、 工作原理 、 常见维修知识以及注意事项，同时也引进实例，对各部分介绍作进一步的解释和阐述。 本文主要围汽车安全气囊构造原理和故障维修进行展开 。 在构造原理方面详尽的解释了安全气囊 基本组成和工作过程，对其构造组成进行细分，由浅及深的将安全气囊的骨架部件呈现在人们眼前。同时对安全气囊系统主要构件的工作原理进行了详细的阐述，并结合图片一目了然。在 基础 维修 知识 方面，分别介绍了汽车安全气囊的故障诊断基本流程 ,检修 方法和注意事项。 为了更全面的介绍汽车安全气囊的诊断分析，在本文的第四章比较详细的介绍了安全气囊的诊断分析与检测，并结合故障诊断分析实例，对一系列常见的问题以实例的形式呈现出来 ，其中主要引用了宝马汽车安全气囊的故障自诊断和奇瑞安全气囊的故障实例。 本文图文并茂，理论联系实际，通俗易懂，对汽车安全气囊系统的构造原理和故障诊断作了较全面的讲解，适用于现在安全气囊的故障诊断，也可以作为学习拓展的参考文献。 关键词 ： 安全气囊 、 构造 、 工作原理 、 维修 、 故障分析。 安徽机电职业技术学院毕业论文 目 录 摘 要 目 录 第一章 安全气囊系统的 概 述 1 1.1 安全气囊系统的作用和分类 1 1.2 安全气囊系统的发展和应 用现状 3 第二章 安全气囊系统的基本知识 5 2.1 安全气囊的组成 .5 2.1.1 碰撞传感器 .5 2.1.2 气囊电脑 . 6 2.1.3 气囊指示灯 . 7 2.1.4 气囊组件 . 7 2.1.5 连接线路 . 9 2.2 安全气囊系统的工作过程 10 2.3 安全气囊系统的工作原理 11 第三章 安全气囊系统维修知识 17 3.1 安全气囊系统故障诊断基本流程 17 3.2 安全气囊检修注意事项 .18. 3.3 安全气囊系统零部件的拆装技巧 20 第四章 安全气囊系统的故障自诊断 . . 24 4.1 安全气囊系统故障分析与检测 24 4.2 安全气囊故障分析实例 25 4.2.1 宝马安全气囊故障自诊断 . 25 4.2.2 奇瑞安全气囊故障现象实例 .29 安徽机电职业技术学院毕业论文 1 第一章 安全气囊系统的概述 1.安全气囊系统的作用和分类 1.安全气囊的作用 安全气囊系统俗称 SRS，是英文 Supplement Restraint System 的缩写，直译为辅助防护系统。由于安全气囊（ Safe Air Bag）是辅助防护系统的重要装置，所以人们用 SRS 表示为安全气囊系统。安全气囊的是最近发展起来的被动安全装置。它对驾驶员和乘员的头部，颈部安全有着十分明显的保护作用。特别是汽车正面碰撞和侧面碰撞时， 其保护作用尤为明显。安全统计结果表明，汽车发生事故时，人体胸部以上受伤的机率高达 75%以 上，而座椅安全带对人体胸部以上的保护作用是十分有限。尤其是车速快时更是如此。 在汽车发生冲撞时，安全气囊系统对保护驾乘人员的安全十分有效。目前安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊的浪费，使维修费用增加很多。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；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。当汽车发生事故时，对乘员的伤害是在瞬间发生的 。例如，以车速 50 公里 /时进行正面撞车时，其发生时间只有十分之一秒左右。为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害，必须设置安全装备，目前主要有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统 (Supplemental Inflatable Restraint System，简称 SRS)。 由于很多事故是难以避免的，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，得到了迅速的发展和普及。 安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。为了减小汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成 的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员前端方向盘中央普遍装有安全气囊系统，有些汽车在驾驶员副座前的工具箱上端也装有安全气囊系统。实验和实践证明，汽车装用安全气囊系统后，汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害程度大大减小。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，也能使侧向安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的安徽机电职业技术学院毕业论文 2 伤害。安装了安全气囊装置的轿车方向盘，在平常情况下与普通方向盘没有什么区别。但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬时间从方向盘内 “蹦 ”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止 驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。这种奇妙的装置自从面世以来，已经挽救了许多人的性命。美国一研究所在分析了 1985 年至 1993 年美国 7000 多起汽车交通事故中发现，有气囊装置的轿车前部撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了 30%，中型轿车降低 11%，小型轿车降低14%。 2.安全 气囊系统的分类 （ 1） 按安全气囊系统的触发机构分 按机械式 SRS 机械式 SRS 不需要电源，没有电子电路和电路配线，全部零件组装再转向盘装饰盖板下面。检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械装置动作来完成的。最早采用机械式 SRS 的是日本本田（ TOYOTA）汽车公司。 电子式 SRS 电子式 SRS 是机械式 SRS 个电子式技术发展的产物。它是利用传感器检测碰撞信号并送往 SRS 电脑， SRS ECU 根据传感器信号并利用内部预先设置的程序不断进行数学计算和逻辑判断。当判断结果为发生碰撞时， SRS ECU 立即发出点火指令引爆点火剂，点火器引爆时产生大量热量使充气剂受热分解，并产生大量氮气向SRS 气囊充气。 （ 2） 按 SRS 的数量可分为 :单 SRS、双 SRS、多 SRS。 （ 3） 按 SRS 的功能可分为：正面 SRS、侧面 SRS 和顶部 SRS。 1.2 安 全气囊系统的发展及现状 使用安全气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国。 1952 年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。 1953 年，第一个气囊的专利就诞生了。但是，由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利付诸实现。到了 1980 年，德国默谢台斯公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。而从 1985 年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。随后，又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。 现在，世界 上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊，其中最大的是德国的波许公司。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。 目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。例如在美国，相应的安徽机电职业技术学院毕业论文 3 法规已从 1989 年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：安全带和小尺寸气囊的配合使用。所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅 靠背上，气囊用尼龙制成，材料厚度为 0.45mm。为了保证气囊的气密性，在其内表面涂复薄薄一层合成橡胶或硅橡胶。在气囊的内表面固定有专门的带子，这些带子在气囊充气时能使其保持一定形状。气囊侧面设有许多孔，这些孔用来快速从气囊中排出气体。这点十分重要的，否则，人就会被气囊推向后面或被一个气囊或几个气囊挤住而受伤。为避免气囊因长期叠置而成硬块，在气囊内部覆盖一层特殊的材料，它可使气囊的有效使用期达到 15 年。 安全 气囊系统采用了一种类似火箭固体燃料发动机的气体发生器，在这种气体发生器中，燃料燃烧产生的气体使气囊充气 。气体发生器的燃料通常使用叠氮化钠，但也有的使用硝化纤维，也有的系统使用压缩气体。 气囊系统中的传感器通常有三种类型：机械式、机电一体式及电子式。大多数气囊采用多个电子传感器分布在车身不同位置以便准确感知碰撞信号，并将信号传递到车上的控制系统中。控制系统也查以控制气囊系统的点火，进行系统的故障诊断，判别定要保护的乘员座位是否有乘员及是什么样的乘员。若判定前排座位上为儿童座椅，那么，在发生碰撞时，儿童座椅前的气囊就不能点火。总之，控制系统可以保证只有在必须使用气囊时才使气囊工作。 当前，安全气囊出现了两种发展 趋势。美国和日本的汽车公司正在努力增大气囊尺寸来保护乘员。而欧洲一些汽车制造公司，如 “默谢台斯奔驰 ”、 “宝马 ”和 “沃尔沃 ”等则认为，安全气囊本身决不是保障乘员的灵丹妙药，它必须在一个统一的汽车被动安全系统中才能有效地发挥作用，在这个系统中，一定要具备紧缩式安全带、结构可靠的座椅、儿童专用座椅和一系列其它部件。而且，最好在车身结构设计开始时就考虑到这个安全系统所有必须的组成部件的安装。 安徽机电职业技术学院毕业论文 4 第二章 安全气囊系统的基础知识 2.1 安全气囊系统的组成 安全气囊一般由传感器 (sensor)、电控单元 (ECU)、气体发生器 (inflator)、气囊(bag)、续流器 (clock spring)等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块 (airbag module)。传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。安全气囊系统的组成如图 2-1 所示 ： 图 2-1 安全气囊的组成 2.1.1 碰撞传感器 碰撞传感器对于各汽车制造厂生产的车辆，碰撞传感器的安装位置不尽相同，而且碰撞传感器的名称也不统一，例如有些碰撞传感器按照工作原理也称为加速度传感器。 按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感 器。触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器，用于检测碰撞时的减速度或惯性，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号；防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器，它与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆。 安徽机电职业技术学院毕业论文 5 按照结构的不同，碰撞传感器分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。防护碰撞传感器一般采用电子式结构，触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。 机电结合式碰撞传感器是利用机械的运动（滚动或转动）来控制电气触点动作，再由触点断开和闭合来控制气囊电路的接通和切断，常见的有滚球式和偏心锤 式碰撞传感器。电子式碰撞传感器没有电气触点，目前常用的有电阻应变式和压电效应式 2 种。机械式碰撞传感器常见的有水银开关式，它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断。 对于早期的汽车，一般设有多个触发碰撞传感器，安装位置一般在车身的前部和中部，例如车身两侧的翼子板内侧、前照灯支架下面以及发动机散热器支架两侧等部位。随着碰撞传感器制造技术的发展，有些汽车将触发碰撞传感器 安装在气囊电脑内。防护碰撞传感器一般都与气囊电脑组装在一起（图 2-2），多数安装在驾驶舱内中央控制台下面 。 图 2-2 带有碰撞传感器的气囊电脑 2.1.2 气囊电脑 气囊电脑它是气囊系统的核心部件，大多安 装在驾驶舱内中央控制台下面（图2-3）。气囊爆炸后，在气囊电脑中会存储碰撞数据和故障码，这些故障码用普通仪器无法清除。为了保证气囊工作的可靠性，很多汽车生产厂家建议气囊电脑一次性使用。但是气囊电脑的价格很高，因此很多具有气囊电脑数据修复功能的仪 器被开发出来，通过读取并修复碰撞数据，可以实现气囊电脑的再次使用。需要注意的是，配件市场上存在将修复电脑作为新配件销售的情况，购买配件时应注意。 安徽机电职业技术学院毕业论文 6 图 2-3 帕萨特 B5 气囊电脑 气囊系统有 2 个电源，即汽车电源（蓄电池和发电机）和备用电源，备用电源电路由电源控制电路和若干电容器组成。当汽车发生碰撞导 致蓄电池和发电 机与气囊系统断开时，备用电源在一定时间内（一般为 6S）可以维持气囊系统供电。在维修气囊系统时应注意备用电源的作用，在断开蓄电池电源后仍需要等待一段时间以使备用电源放电，具体等待时间请参阅相关维修手册 。 2.1.3 气囊指示灯 气囊指示灯安装在仪表板上，用于指示气囊系统功能是否处于正常状态。正常情况下，打开点火开关后，气囊指示灯应点亮几秒钟后熄灭。如果气囊指示灯不亮、一直亮或在行驶途中突然点亮，表示气囊系统有故障，应及时检修。 2.1.4 气囊组件 （ 1） 气囊 气囊按照安装位置的不同，气囊可以分为正面气囊和侧 面气囊（气帘），或者分为驾驶员气囊、前排乘客气囊以及后排乘客气囊。为了提高乘客的安全性，有些轿车还在座位侧面和车门内侧等部位安装了安全气囊。 气囊采用尼龙制成，内层涂有聚氯丁二烯，用以密封气体。气囊静止时被折叠成包，安放在气体发生器上部和气囊饰盖之间，气囊饰盖表面模压有浅印，以便气囊充气爆开时撕裂饰盖，并减小冲出饰盖的阻力。气囊背面或顶部设置有排气孔，当驾驶员压在气囊上时，气囊受压后便从排气孔排气 。 安徽机电职业技术学院毕业论文 7 图 2-4 驾驶员安全气囊 驾驶员气囊安装在转向盘的中央（图 2-4），气囊大小因制造公司的不同而有所差别，例如在欧洲和日本的很多地方，驾驶员安全带是强制使用的，因此欧洲车和日本车的驾驶员安全气囊较小，一般充气后为 40。 图 2.5 前排乘客气囊 前排乘客气囊（图 2-5）安装在前排乘客座椅正前方，仪表板上的杂物箱和仪表板之间。由于乘客气囊距离乘客的距离比较远，因此乘客气囊的体积比驾驶员气囊的体积大。为了避免前排乘客气囊不必要爆炸造成浪费（例如座椅上没有乘客），可以通过开关或仪器将前排乘客气囊关 闭（图 2-6）。 安徽机电职业技术学院毕业论文 8 图 2-6 前排乘客气囊开关 （ 2） 气囊发生器 为了便于安装，驾驶员气囊气体发生器一般都做成圆形。目前，大多数气体发生器都是利用热效应产生氮气充入气囊。 前排乘客气囊的气体发生器为长筒形，其工作原理与驾驶员侧气体发生器相同。 （ 3） 点火器 点火器安装在气体发生器的中央位置，作用是在触发碰撞传感器和防护碰撞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。 2.1.5 连接线路 气囊系统线束连接器及保险机构为了便于将气囊系统线束与其他电气 系统线束区别开，目前大多数汽车的气囊系统线束采用黄色连接器（图 2-7）， 也有采用深蓝色或橘红色连接器。连接器采用了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，以保证气囊系统可靠工作。 安徽机电职业技术学院毕业论文 9 图 2-7 气囊线束采用黄色连接线 从气囊电脑到点火器之间的连接器采用了防止气囊误爆的短路片机构（铜质弹簧片，又称为短路弹簧片）。当连接器拔开时（插头拔下或插头与插座未完全结合）， 短路片自动将靠近气囊点火器一侧插头或插座的个引线端子短接，防止静电或误通电造成气囊误爆。 为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致于损伤气囊组件的连接线束，在转向盘和转向柱之间采用了螺旋线束，即将线束安装在螺旋形弹簧内。在不同汽车制造厂提供的维修手册中，螺旋线束的名称各有不同，例如也称为螺旋弹簧、游丝或游丝弹簧。 螺旋弹簧在转向盘和转向柱之间安装时，需要注意安装位置和方向（图 2-8），当拆卸和安装转向盘时，应将转向柱固定在 “直向前 ”的位置，以免损坏螺旋线束。 图 2-8 安装螺旋弹簧时应注意方向 安徽机电职业技术学院毕业论文 10 2.2 安全气囊系统的工作 过程 乘客侧与司机侧安全气囊的结构和工作过程很相似。典型的司机侧安全气囊组件由安全气囊饰罩、带涂敷层或不带涂敷层的织物折囊垫、充气器（即气体发生器、含引爆剂、扩爆剂和主推进剂）和将安全气囊组件安装在方向盘的连接组件等组成。组件的功用和工作过程如下 ： （ 1） 将从碰撞传感器接收的电信号传给充气器的 引爆剂； （ 2） 引爆剂像根 “电火柴 ”通电後着火，然後再点燃充气器组件内的扩爆剂，扩爆剂又称为引爆管； （ 3） 扩爆剂点燃後，点燃主装药主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠 +氧化剂组成，也有些使用压缩氮气或氩气，还有两种混合应用； （ 4） 推进剂燃烧生成氮气流； （ 5） 迅速膨胀的气体经过过滤进入折囊垫，形成安全气囊雏形； （ 6） 充气器使充入安全气囊的气体压力增高，并开始推压安全气囊饰罩； （ 7） 安全气囊饰罩上的压力不断上升，饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝； （ 8） 随着裂缝的出现，饰罩门开启，为充气安全气囊的喷出提供最佳通路； （ 9） 气体压力继续增长，安全气囊张开至织物绷紧； （ 10） 乘员接触和压迫安全气囊，实现安全保护； （ 11） 通过气体的粘性阻尼作用，乘员前移能量被吸收 和耗散，安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。 2.3 安全气囊系统的工作原理 1.安全气囊的工作原理 安全气囊系统称为 SRS，相对于安全带，安全气囊只是一个辅助保护设备。安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。此系统由一 个传感器激活，该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在碰撞发生的早期，安全气囊开始充气，安全充气大约需要 0.03 秒。安全气囊可以非常快的速度充气十分重要，这能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部位缓慢地减速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达 320 公里 /小时，碰撞时如果人的乘坐姿势不正确，将给人带来严重的伤害。如果前排装备了安全气囊，不要让 6 岁或 140CM 以下的儿童坐在前座，更不要将婴儿座椅安置在前乘客座。 安徽机电职业技术学院毕业论文 11 安全最为重要 现场爆破的安全气囊是 VOLVOS80 的双段式前安全气囊，分为两段激活式，能够根据碰撞强度设定气囊的充气压力，更加人性化地保护驾驶者的人身安全。严重碰撞时，气囊迅速充气，压力最大；非严重碰撞时，气囊先充 70%的气体，经过 0.1 秒的间隔后再充 30%的气体，从而来减小充气压力，让人的头部与气囊更柔和地接触。 VOLVOS80 轿车配备有 22 个安全气囊，有前部先进的双段式安全气囊，安装在前乘客座上的保护乘客胸部的 SIPS 防侧撞气囊，还有保护侧面乘客头部的 IC 气帘等。 瑞典 VOLVO 轿车以安全高质闻名于世， 1959 年 VOLVO的工程师发明了三点式安全带，至今已拯救了数百万人的生命。 在正面撞车时，安全带是最重要的安全设施，但实际上在严重碰撞中它也只能避免头部受重伤。因为尽管有安全带，但在发生严重碰撞时人的上身还是会由于巨大的惯性而往前冲。所以安全带只有与气囊配合起来，才能使乘客在重大事故中得到最好的保护。 化学原理：汽车的安全气囊内有叠氮化钠（ 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 。 叠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 2. 两次动作的双气囊系统工作原理 目前汽车安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊 的浪费，使 维修 费用增加很多 。 两次动作的双安全气囊 系统，在汽车发生冲撞时，能根据汽车的速度和度的大小，自动地选择只使用安全带预紧器动作，还是安全带预紧器和双气囊同时工作。这样，在低速发生冲撞时，系统只使用安全带即能足够保护驾乘人员安全，而不用浪费气囊。如果在速度大于 30km/h 发生冲撞时，安全带和气囊同时动作，以便保护驾乘人员的安全。 两次动作的双气囊系统工作原理 ： 两次动作的双气囊系统在轿车上的布置如所示，它是由 传感器 、中央控制器、双气囊、双安全带预紧器和 接头 等组成。其工作原理如（图 2-9）所示。 中央控制器由中央传感器、电子控制器、安全传感器和辅助电源组成。气囊中除了气囊外，还有电雷管、气体发生器；安全带预紧器中也有电雷管。本系统的电安徽机电职业技术学院毕业论文 12 气联接特点是 : 左右两个前方传感器并联，并联后与左右安全带预紧器电雷管、安全传感器串联。 中央传感器和前方传感器并联，它们串联后的 电路 也并联。 图 2-9 双安全气囊系统部件布置 1.左前方传感器 2.SRS 警示灯（在仪表盘上） 3.转向盘气囊 4.右前方传感器 5.接头 6.乘客气囊 7.中央控制器 8.左安全带预紧器 9.右安全带预紧器 10.预紧器检查接头 图 2-10 两次动作双气囊系统工作原理图 1.蓄电池 2.点火开关 3.中央控制器 4.安全传感器 5.警示灯 6.检查连接器 7.缠叠式电缆 8.转向盘气囊电雷管 9 右安全带预紧器 10 右安全带预紧器 11 左前方传感器 12 右前方传感器 安徽机电职业技术学院毕业论文 13 系统的工 作原理如下 : 在汽车行驶中， 3 个传感器不断将车速变化的信息输入到电子控制器，经电子控制器不断地计算、分析、比较和判断，并随时准备发出指令。当车速小于 30km/h冲撞时，前方传感器和其串联的安全传感器同时向电子控制器输入撞车信号，并发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，而中央传感器发出的信号不能使电子控制器发出引爆气囊电雷管的指令。所以，在低速 (减速度较小 )冲撞时，只要预紧器向后拉紧安全带，就足以保护驾乘人员不撞向前方。 在高速 (减速度较大 )冲撞时，前方传感器和中央传感器同时向电子控制器输入冲撞信号，电子 控制器在迅速判断后发出指令，同时引爆左右预紧器和双气囊的电雷管。安全带向后拉紧的同时， 2 个气囊同时张开，吸收驾乘人员因减速度大而产生的冲撞能量，有效地保护他们的安全，如（图 2-11）所示 图 2-11 气囊张开和安全带后拉图 当汽车和前面的固定物冲撞时，汽车行驶的速度越快，减速度就越大，传感器接受到的力就越大。若将前方传感器和中央传感器预设定的力分为上、下限，即前方传感器的预定冲撞速度在小于 30km/h 的下限值，并且相应的安全传感器预设值也是下限值，则汽车发生低速冲撞时，电子控制器只使安全带预紧器引爆。中央传感器预设值为上限，则汽车高速冲撞时，前方传感器，中央传感器和安全传感器同时向电子控制器输出冲撞信号，电子控制器使所有的电雷管引爆，则安全带拉 紧，气囊张开。 从发生冲撞、传感器发出信号到控制器判断引爆电雷管，大约需要 10ms 时间。引爆后，气体发生器产生大量氮气，迅速吹胀气囊。从发生冲撞到气囊形成，进而到安全带拉紧，全过程所需时间为 30-35ms，所以气囊系统的保护效果是非常好的。 安徽机电职业技术学院毕业论文 14 当气囊引爆后，由于产生的气体大量涌进气囊，使气囊的压力增高，不利吸收冲撞能量，所以，在气囊的后面有 2 个排泄压力的气体排放孔，有利于保护驾乘人员的安全。 系统主要部件 （ 1） 前方传感器 此传感器安装在保险杠后与挡泥板之间，用来感测低速冲撞的信号。前方左右2 个传感器结构相同，都是偏心锤式机械传感器。传感器装在 1 个密封的防振保护盒内，其结构如（图 2-12）所示 前方传感器的工作原理是 :汽车正常行驶时，扭力弹簧将锤、动触头定在止点位置，传感器没有触发信号给中央控制器。当汽车冲撞时，惯性力克服弹簧的扭力而使其产生运动，带动触头转动，使动、静触头接合。此时，传感器向中央控制器发生 “接通 ”信号，同时安全传感器也接通，于是电子控制器发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，使安全带拉紧而达到安全保护作用。 前方传感器有 4 个引脚，其中 2 个引脚接到电子控制器，另外 2 个为 自诊断 引脚。金属电阻的作用是诊断本传感器和中央控制器之间是处于开路状态还是处于正常状态。 （ 2） 中央传感器 中央传感器装在中央控制器内，用来感测汽车发生高速冲撞的信息，并将其输送到电子控制器，用来引爆气囊电雷管，使气囊张开。同时前方传感器也引爆了预紧器的电雷管，即安全带预紧和气囊张开同时起作用。 图 2.12 偏心锤式传感器结构 1-芯轴 2-扭力弹簧 3-锤 4-转盘 5-触桥 6、 11、 16-动触头 7、 13、 15-静触 8、 9-外壳 10、 12-插头 14-止位块 安徽机电职业技术学院毕业论文 15 中央传感器是 1 个固体半导体压力传感器，它具有稳定性好、应变灵敏系数 K值大 (约 100-150)及压敏电阻效应线性好等特点。 中央传感 器的结构如（图 2.13）所示。其悬臂架压在半导体应变片的两端，当汽车发生冲撞时，半导体应变片在悬臂减速度力作用下发生弯曲变形，受压后的电阻发生变化，电阻的变化引 起动 态应变仪输出电压发生变化。汽车的速度越大，冲撞后产生的减速度力越大，则输出的电压也越大。 由于半导体应变传感器输出特性受温度影响较大，故应用晶体管的基极发射极间电压 Vbe 的温度变化来消除传感器输出特性的变化，所以半导体传感器要求有稳定电源。 （ 3） 安全 传感器 发生冲撞时，足够大的减 本系统设立了 2 个安全传感器，用来防止系统在非冲撞时引起气囊的误动作。它们装在中央控制器内，是 1 个水银常开开关，如（图2-14）所示。当 速度力将水银抛上，接通电雷管电路 图 2-14 安全传感器 1.水银（正常） 2.水银（冲撞） 3.触头 4 接电源 5.外壳 6.接电雷管 图 2-13 中央传感器工作 原理 1.传感器加 2.动态应变仪 3.半导体应变片 4.悬架臂 安徽机电职业技术学院毕业论文 16 （ 4） 电子控制器 电子控制器包括引爆控制电路、驱动电路、储存电路和诊断电路等（见图 2-3.2）。它们都集中装在中央控制器上。 实际上，引爆控制电路是 1 个晶体管开关电路。当传感器传来的信号电压足够大时，晶体管的发射极和集电极就导通，压 )相比较，确认是冲撞信号后则接通继电器，由驱动电路接通电源与电雷管的总开关电路，引爆气囊和安全带电雷管。 储存电路和诊断电路是合在一起的。诊断电路不断地分析和诊断气囊系统的各种 故障 ，将这些故障编码储入储存电路，以备将来检修时用。与此同时，驱动电路使仪表盘上的 SRS 警告灯开始闪烁。 诊断储存电路监控如下故障 : 气囊误引 爆和不引爆。 传感器的失灵。 系统各接头和线路的短路或开路。 （ 5） 辅助电源 辅助电源包括 1 个直流稳压器和 1 个电容储能器。直流稳压器能保证供给系统电压的恒定性，使系统能正常工作而不发生失效引爆事故。它是一种带比较、放大和调节动能的集成稳压装置。电容储能器是利用电容储存电能，在冲撞中发生电源中断时，担负起气囊系统的电源作用，避得失效引爆事故。 安徽机电职业技术学院毕业论文 17 第三章 安全气囊系统维修知识 3.1. 安全气囊系统故障诊断流程 1、弄清 SRS 类型，仔细观察警示灯的闪烁情况 （ 1） 按点火方式 分： 机械式 红旗轿车及 1993 年前生产的丰田 CORONA 轿车等； 电信号式 由 SRS 电脑控制触发点火信号。目前绝大多数轿车 SRS 都采用此种类型。 （ 2） 按气囊布置分： 单安全气囊（只装在驾驶员侧）； .双安全气囊（驾驶员侧和乘客侧各有 1 个安全气囊）； 后排安全气囊（装在前排座椅上）； .侧面安全气囊（装在车门上或座椅扶手上，防止乘员受侧面撞击）。 不同类型的安全气囊其结构、性能都不会相同，其维修方法也不尽相同。 此外，要认真仔细地观察警示灯（ SRS 灯、或 SIR 灯、或 AIRBAG 灯）的 工况， 有些车型 SRS 的故障从警示灯就可以进行判断：如马自达车系 SRS 有故障时 AIRBAG 灯会自动闪出故障码，无需跨接检查连接器；再如 1993 款福特车 SRS， SRS 灯亮即表示诊断线路或 SRS 电脑有故障， SRS 灯不亮表示 SRS 灯线路或诊断监视系统无电源， SRS 灯快速闪烁表示所有的碰撞传感器都断电。一般轿车如果 SRS 系统出现断路， SRS 警示灯就会亮（可先检查灯泡有无损坏），亦无故障码显示。如果点火开关置于 OFF 位置 SRS 警示灯还会亮，极有可能是警示灯电路短路。 2、调故障码 一旦弄清是 SRS 有故障，调取 SRS 故障码是简便、快捷诊断故障的方法，但有些车型调 SRS 故障码需要专用仪器，还需要故障码表，如果手头既无仪器又无故障码表，只好按下述方法检查和用简单仪器参数测试来诊断故障。 3、解除 SRS 工作 为了安全地对 SRS 系统进行检查和进行必要的电压、电阻等测试，必须对安全气囊进行解除，即解除处于工作状态下的安全气囊。 SRS 一般的解除工作步骤是： （ 1） 摘下蓄电池负极电缆； （ 2） 等待约 90s，待 SRS 电脑中的电容器（第 2 电源）放电完毕； 安徽机电职业技术学院毕业论文 18 （ 3） 摘下驾驶员侧气囊组件连接器，如果引线线路接头内安装有 短路片或短路棒，即可进行下面步骤；如果没有，必须用跨接线短接接头线端；如果是 1994年后生产的本田车，必须使用在通路板内的红色短路连接器连接；如果是机械式安全气囊，应当将安全气囊锁定机构（在方向盘左侧下面的防护盖内）的解除螺钉逆时针方向旋击。 （ 4） 摘下乘客侧气囊连接器，按上述 “（ 3） ”方法进行短接； （ 5） 重新接上蓄电池负极电缆。 4、检查与参数测试 检查：检查传感器外壳、托架有无变形、裂纹及安装松动等缺陷；检查 SRS 电脑线路连接、传感器连接及连接检查机构、过电检测机构是否可 *；检查各线路连接 器和安全带收紧机构及双锁式连接器是否有损坏等等。 .测试：测试碰撞传感器的电阻、电压值及时钟弹簧电阻值；测试 SRS 电脑输入、输出电压值；测试各线路是否断路、短路等等。 根据维修经验， SRS 的时钟弹簧故障率较高，要注意检测；有些车型 SRS 灯一直亮，没有故障码显示，一般是由于电源电压过低或备用电源电压过低， SRS 电脑未将故障代码存入存储器中所引起的。 此外，在 SRS 的故障诊断过程中，可以参照同类型（不同牌号） SRS 来分析故障原因和位置，也可更换某个零件做对比试验，还可采用症状模拟诊断，特别是诊断 “间歇 ”性故障，症状模拟更是必不可缺少的。 5、检查 SRS 工况 维修好的 SRS 系统，应进行如下检测：接通点火开关， SRS 警示灯应亮约 6s后熄灭，这表示 SRS 故障排除，工作正常，否则应重新检修。 3.2. 安全气囊系统检修注意事项 1、汽车安全气囊正确使用方法 （ 1） 安全气囊必须和安全带配合使用。安全气囊属于被动安全装置，只有和安全带配合使用，才能获得满意的安全保护效果，所以驾驶员和乘员在汽车运行时必须系好安全带。 （ 2） 注意日常检查。主要检查各碰撞传感器的固定是否牢固，搭铁线部位是否清洁、连接是否可 靠，转向盘转动时是否有卡滞现象，以判断转向盘内的 SRS 螺安徽机电职业技术学院毕业论文 19 旋电缆是否完好 ;起动车辆时特别要注意观察 SRS 报警灯是否自动熄灭，如果接通点火开关 68s 后，它依然闪烁或长亮不熄，则表示 SRS 系统有故障。在运行过程中，如果指示灯闪烁 5min 后长亮，也表示 SRS 系统出现故障。 （ 3） 及时排除安全气囊的故障，否则会产生两种严重后果。一种是当汽车发生严重碰撞，需要安全气囊展开起保护作用时，它却不能工作 ;另一种是在汽车正常运行，安全气囊不应工作时，它却突然膨胀展开，给驾驶员和乘员造成不应有的意外伤害，甚至发生安全事故 。 （ 4） 避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管，不要让它在 85 以上的高温环境下，以免造成安全气囊误打开。 （ 5） 避免意外磕碰和振动。安全气囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感，因此应尽量避免碰撞和冲击，以免造成安全气囊不必要的突然展开。 （ 6） 不要擅自改变安全气囊系统及其周边布置。不能擅自改动系统的线路和组件及更改保险杠和车辆前面部分结构。转向盘和乘员侧气囊部位不可粘贴任何装饰品和胶条，以防影响气囊的爆开。 （ 7） 乘员尽量坐后排，儿童和身材矮小的乘员在乘坐有安全气囊的车辆时应尽量坐后 排，因气囊对他们的保护效果并不理想。 2、汽车安全气囊检修注意事项： （ 1） 非安全气囊专业维修人员不得进行安全气囊的检查、维修。 （ 2） 在开始检修前，应将时钟、防盗系统与音响系统的内容记录下来，有电动倾斜和伸缩转向系统、电动车外后视镜、电动坐椅及电动肩带系统装置的车辆，维修后应耍新调整和设置存储。禁止使用车外备用电源。 （ 3） 对安全气囊进行检修作业时，应将点火开关置于锁止位置，先断开蓄电池负极，等待 3min，如指示灯运行异常则应等待 10min，再进行操作，以免发生意外。 （ 4） 气囊拆下放置时，应将缓冲垫 (软面 )朝上，且要远离水、机油、油脂、清洁剂等物。 （ 5） 对不同车型的安全气囊系统故障码的读取与消除方法应加以区别。 （ 6） 禁止对安全气囊的气袋或点火器进行加热或企图用工具打开。 （ 7） 拆卸时应注意保护安全气囊组件，特别是连接器。电焊作业前，应摘开转向柱下多功能开关附近的连接器，对安全气囊系统进行安全保护。 （ 8） 拆卸已经起爆的安全气囊后，应洗手，如有杂质进入眼睛内，应立刻用清水冲洗，以防受到损伤。 （ 9） 安全气囊的元器件，要保证原厂包装 ，并且牌号必须一致。传感器安装架已经变形时，不论安全气囊是否爆开都必须更换新传感器，同时对传感器安装部位进行修复，使传感器外壳方向标记朝向汽车前方。对于已经爆开的气囊，必须全部安徽机电职业技术学院毕业论文 20 更换新件。 （ 10） 安装时必须按规定的拧紧力矩将控制装置安装牢固，螺旋导线线盘对中后方可安装转向盘等。安装线束时，注意线束不要被其他零件挤压，也不要交叉穿越其他零部件。 （ 11） 安全气囊系统安装好后方可测试电器，禁止使用一般的万用表，只能使用专用仪器。 （ 12） 安装前应关闭点火开关，接通蓄电池后打开点火开关，务 必注意头不要在安全气囊打开的轨迹之内活动。 （ 13） 对安全气囊系统的废旧器件应妥善处理，在引爆废旧安全气囊时需注意周围人和自身的安全，尽量避开居民区和人多的地方，选择一个通风场所，并采取安全措施，引爆完毕 10min 后待气囊冷却，烟尘散尽后，人才可过去。 （ 14） 严禁分解已引爆的气囊，因气囊中没有任何可维护的零部件。更不能修理和再次使用已引爆的气囊。 （ 15） 不能被引爆的气囊应妥善保管，并及时进行处理 3.3. 安全气囊零部件拆装 1、 驾驶员侧安全气囊的拆卸与安装 1.带有四幅 条方向盘的汽车 拆卸 拆下蓄电池连接线。 松开转向机轴调整装置锁。 转动方向盘 -1-，直到方向盘幅条垂直为止。把方向轴全部拉出来，并压到下面的位置上。 把转向机轴调整装置固定。 把长约 175mm 的螺丝刀从后面插入方向盘头部的孔中 (螺丝刀的插入45mm) 按箭头方向压紧螺丝刀，同时把卡子 -10-压回去，去掉安全气囊单元的定位件 -3-的连锁。 把方向盘向回转 180，并松开对面第二个定位件。 把方向盘 -1-放到中间位置 (车轮在平直位置上 ) 把安全气囊单元的连锁插头拉下来。 安装 说明： 同一厂家制造的方舟盘和气囊才一起安装。 安徽机电职业技术学院毕业论文 21 接通点火装置 把蓄电池连接板接上 注意：此时无人在车内。 2.带有三个幅条方向盘的汽车 拆卸 拆下蓄电池连接板。 去掉方向轴调整装置上的连锁。 转动方向盘 -1-，直到方向盘轮幅垂直为止。把转向机轴全部拉出来，并压紧在上面的位置上。 把转向机轴调整装置固定。 把长约 175mm 的螺丝刀从背面插入方向盘头部的孔中。 (螺丝刀插入约45mm) 按箭头方向把螺丝刀压住，同时把卡子 -10-压回去，并除去气囊单元定位钩 -3-的连锁。 把方向盘向回转 180，除去对面第二个定位钩的连锁。 把方向盘 -1-放在中间位置 (轮子在平直位置上 ) 把气囊单元连接插头拔下来。 安装 说明： 同一厂家制造的方向盘和气囊单元才可以一起安装 接通点火装置。 披上蓄电池的联接板。 注意：此时无人在车内。 2.方向盘的拆卸与安装 拆卸 把驾驶员侧的气囊单元拆下。 把方向盘 -1-转到中间位置上 (车轮处在平 直位置上 )。 把六角螺栓 -3-或内六角螺栓拆下，把方向盘从转向机轴上拆下。 3.带有滑环的回位环的拆卸与安装 驾驶员侧的气囊单元和方向盘的拆卸。 按箭头方向拆下两个十字槽螺钉。 把转向开关 -1-的上衬套取下。 按箭头方向拆下 -4-个十字槽螺钉。 拆下内六角螺栓 -1-。 松开方向盘 -2-的高度调整装置。 安徽机电职业技术学院毕业论文 22 取下转向开关 -3-的下衬套。 拆下连结插头 -1-。 按箭头方向去除定位钩的连锁，从转向开关上拆下带可滑动的复位环。 说明： 带滑环回位环的拆卸与安装必须在中间位置上进行 (车轮在直线位置 )带滑环的回位环作为一个新的零件，使用线束把回位环固定在中间位置上。 4.前座乘客侧气囊单元的拆卸与安装 断开蓄电池上的接地线。 把前座乘客气囊的盖板 -7-从仪表板上拆下 (按箭头方向盖板用 -4-个卡子卡住 ) 。 把盖板向上翻转并拆下 -6-个六角螺母。 拆下六角螺钉 -3-，把气囊单元从支承臂 -2-上拆下，并拆下连接插头 -4-。 安装说明： 接近点火开关。 接上电池接地线。 注意：此时无人在 车内。 5.驾驶员侧面气囊和前座乘客气囊的拆卸与安装 拆下蓄电池的接地线。 拆下靠背支架，并松开整个气囊 -1-上的靠背护罩。 拆下螺栓 -2-。 拆下气囊单元上的插头 -3-。 把气囊单元 -1-从靠背支架 -4-上拆下。 安装说明： 接边点火。 把车门关上。 连接蓄电池接地线。 注意：此时车内不允许有人。 6.驾驶员侧面气囊和前座乘客气囊传感器的拆卸与安装 断开蓄电池接地线。 把驾驶员和前座乘客座拆下 (使用气囊匹配器 V.A.G506l)。 把整个传感器上的缓冲垫和地毯 -4-解开。 安徽机电职业技术学院毕业论文 23 把连接插头 -2-拆下，把螺钉 -3-拆下。 安装说明： 接通点火开关。 关上车门。 连接蓄电池接地线。 注意：此时车内不允许有人。 安徽机电职业技术学院毕业论文 24 第四章 安全气囊系统的诊断分析 4.1 安全气囊系统故障分析与检测 1.安全气囊系统装置元件 （ 1）安全气囊控制电脑 （ 2）碰撞传感器 （ 3）安全气囊组成 安全气囊系统（ Air Bag Restraint System)，简称 SRS，其系统中的装置元件，包含：安全气囊组成、安全气囊控制电脑。左右碰撞传感器、方向盘游丝弹簧、安全气囊警示灯和安全气囊诊断接头等，分别叙述如下： （ 1） 安全气囊控制电脑 安全气囊控制电脑，是监视和处理碰撞感应和引爆安全气囊的中枢机构，它安装在客座前方的支架上，并附有六支脚的诊断接头，若安全气囊系统电路有故障时，则以仪表板 AIR BAG（安全气囊）警示灯，持续亮 12 秒以上，以提醒检修、如呆系统完全正常，则 AIR BAG 警示灯，在亮 6 8 秒后，自动会熄灭。然而，其连接的诊断接头，仅供 DRB 仪器显示，而无 其他的自我诊断方式。 （ 2） 碰撞传感器 碰撞传感器，安装在水箱左边和右边的板金上，当车辆速度在 14 里 时速以上，车头正面或左、右侧发生撞击时，碰撞传感器内部接 因而导通，并由安全气囊控制电脑指使安全气囊引爆，以保护驾驶者。碰撞传感器的设计，是依据车体碰撞角度和传感器冲击面的力量，使传感器接点导通，而平时的电路回路，则由 9 11K电阻连接，供电路监视之用。 （ 3） 安全气囊组成 安全气囊组成，装在方向盘的正中央，它包含：安全气囊、引爆器和氮气蒸发元素等，在车辆碰撞的十