《汽车附属电气设备及车身电控系统》-4

任务一汽车安全带一、座椅安全带的作用司乘人员由于惯性而急剧向前冲撞时。座椅安全带产生束紧力。限制乘员向前冲撞。从而保护乘员。在任何碰撞事故中。安全带都能将乘员身体可靠地固定在原位上。起着全方位的、无条件的安全保护作用。现在交通法对于安全带的佩戴要求越来越严格。正副驾驶员位置如果不佩戴安全带要相应地扣分或者是罚款。二、座椅安全带的组成不同位置座椅安全带的组成基本相同。这里主要介绍前排座椅安全带的结构组成。前排座椅安全带的结构如图４—１所示。安全带主要包括卷收器、织带、锁扣、导向板、安装附件等。下一页返回任务一汽车安全带１卷收器不使用安全带时。卷收器将织带收回。必要时可以锁紧。当织带拉出的加速度大到一定程度时。卷收器会锁紧织带。起到保护使用安全带的人员的作用。２织带用合成纤维织成。作用是将乘员保护在座椅上。以免制动时乘员在惯性的作用下离开座椅而受到大的伤害。同时织带也可以以一定的速度伸展或收缩。允许使用者自由活动(加速度较小的情况)。３高度调节器３高度调节器一般在肩部。可以调节安全带以适应不同身高乘员的需要。４导向板上一页下一页返回任务一汽车安全带用于控制安全带的拉伸方向。５锁舌与锁扣配合构成安全带的系/脱连接关系。将锁舌插入锁扣内。安全带起作用。可将乘员束缚于座椅上。６安全带收紧器系上安全带除了可以防止乘员在碰撞事故中被抛出车外。还可以减少乘员与车内物件的二次撞击。但安全带并不能将乘员完全固定在座椅上。安全带与乘员之间还留有些许空间。完整的安全带固定机构包括安全带收紧机构、收缩机构、紧急锁紧收缩器。如图４—２所示。其中不带收紧机构的普通安全带。也具有收缩机构与紧急锁紧收缩器。上一页下一页返回任务一汽车安全带安全带收紧器是在普通安全带的基础上加装了点火器形成了收紧系统。如图４—３所示。当汽车发生碰撞时。电子控制单元根据碰撞传感器的信号判断汽车碰撞强度。如果需要收紧安全带。则向安全带收紧器的点火器发出指令。使汽化剂膨胀。推动活塞。促使安全带迅速收紧。将车内乘员拉向座椅靠背。如果电子控制单元经判断后认为需要安全气囊展开。则同时输出气囊引爆和安全带收紧指令。在气囊完全展开以前。使安全带收紧器将安全带收紧。注意:安全带收紧器在设计上只能工作一次。安全带收紧器工作时。可能会发出工作声响。且会有少量烟雾放出(这些气体是无害的)。即使座椅上没有乘员。安全带收紧器也可能会工作。上一页返回任务二安全气囊系统一、安全气囊系统的作用当汽车遭受碰撞导致车速急剧降低时。气囊迅速膨胀。在驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫。利用气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能。从而减轻人体遭受伤害的程度。不同配置的汽车安全气囊的数目有所不同。驾驶员和副驾驶位置的正面气囊主要保护驾驶员和乘员的面部与胸部。后座的侧面气囊主要保护驾驶员和乘员的头部与腰部。二、安全气囊系统的分类１按控制方式分按控制方式不同。安全气囊可分为机械式和电子式。传统的机械式安全气囊在维修方面与今天普遍使用的电子式安全气囊有许多不同之处。下一页返回任务二安全气囊系统２按安装位置分按安装位置不同。安全气囊可分为驾驶员安全气囊、副驾驶员安全气囊、乘员侧面安全气囊、头部安全气囊、膝部安全气囊等。３按气体发气剂分按气体发气剂不同。安全气囊可分为叠氮化钠型和液态氮型。目前前者应用较多。４按碰撞传感器位置分按碰撞传感器位置的不同。安全气囊可分为分离式和整体式两种。５按点火类型分上一页下一页返回任务二安全气囊系统三、安全气囊系统的组成安全气囊主要由碰撞传感器、电子控制单元(安全气囊控制组件)、气囊、气体发生器、安全气囊警告灯、螺旋电缆、线束连接器及其保险机构等组成。通常气体发生器和气囊制成一体。图４—４所示为凌志ＬＳ４００轿车安全气囊系统组成。１碰撞传感器１)碰撞传感器的作用碰撞传感器是安全气囊系统中主要的控制信号输入装置。其作用是在汽车发生碰撞时。由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号。并将信号输送给电子控制单元ＥＣＵ。ＥＣＵ根据碰撞传感器的信号判断是否引爆气体发生器给气囊充气。碰撞传感器相当于一个控制开关。其工作状态取决于汽车碰撞时的减速度大小。上一页下一页返回任务二安全气囊系统２)碰撞传感器的安装位置安全气囊系统一般装有２~４个碰撞传感器。分别安装在车身前部和中部。如汽车前两个翼子板内侧、两侧前照灯支架下面、发动机散热器(水箱)支架左右两侧、左右仪表台下面和安全气囊ＥＣＵ内部等。３)碰撞传感器的类型(１)按功能分。碰撞传感器按功能分为碰撞信号传感器和碰撞防护传感器。(２)按结构分。碰撞传感器按结构可分为机械式、电子式和水银开关式三种。机械式碰撞传感器是一种利用机械机构运动(滚动或转动)来控制电器触点动作。再由触点断开与闭合来控制气囊点火器电路接通与切断的传感元件。常用的有滚球式、滚柱式和偏心锤式三种碰撞传感器。上一页下一页返回任务二安全气囊系统４)机械式碰撞传感器(１)滚球式碰撞传感器。滚球式碰撞传感器结构如图４—５所示。滚球式碰撞传感器主要由滚球、磁铁、导缸、触点和壳体组成。两个触点固定不动。并分别与传感器的引线端子连接。磁铁为永久磁铁。铁质滚球用来感知力或减速度的大小。可在导缸内移动或滚动。壳体上印制有箭头标记。安装时必须按使用说明书规定方向进行安装。上一页下一页返回任务二安全气囊系统滚球式碰撞传感器的工作原理如图４—６所示。当传感器处于静止状态时。在永久磁铁的磁力作用下。导缸内的滚球被吸向磁铁。两个触点未被连通。如图４—６(ａ)所示。当汽车遭受碰撞。使滚球的惯性力大于永久磁铁的吸力时。惯性力与磁力的合力就会使滚球沿着导缸向左运动。将两个触点接通(如图４—６(ｂ)所示)。从而接通安全气囊的搭铁回路。(２)滚柱式碰撞传感器。滚柱式碰撞传感器结构如图４—７所示。滚柱式碰撞传感器由滚柱、片状弹簧、滚动触点、固定触点等组成。片状弹簧和滚动触点各接一根引线。平时滚柱在静止位置。为ＯＦＦ状态。当碰撞时。滚柱滚动使滚动触点与固定触点电路接通。为ＯＮ状态。如图４—８所示。上一页下一页返回任务二安全气囊系统５)电子式碰撞传感器压电式碰撞传感器是利用压电效应制成的传感器。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。２电子控制单元ＳＲＳＥＣＵ的结构有简有繁。福特林肯城市轿车ＳＲＳＥＣＵ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。ＳＲＳＥＣＵ电路框图如图４—９所示。１)专用ＣＰＵ专用ＣＰＵ由模/数(Ａ/Ｄ)转换器、数/模(Ｄ/Ａ)转换器、串行输入/输出(Ｉ/Ｏ)接口、只读存储器ＲＯＭ、随机存储器ＲＡＭ、电可擦除可编程只读存储器ＥＥＰＲＯＭ和定时器等组成。其主要功用是监测汽车纵向减速度是否达到设定阈值。控制气囊点火器引爆电路。上一页下一页返回任务二安全气囊系统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。其功用是对传感器检测的信号进行整形和滤波处理。以便ＳＲＳＥＣＵ能够接收与识别。３)备用电源电路ＳＲＳ有两个电源:一个是汽车电源(蓄电池和交流发电机)。另一个是备用电源(ＢＡＣＫ—ＵＰＰＯＷＥＲ)。(１)备用电源的功用。备用电源又称为后备电源或紧急备用电源。其功用是:当汽车电源与ＳＲＳＥＣＵ之间的电路切断后。在一定时间(一般为６ｓ)内维持ＳＲＳ供电。保持ＳＲＳ的正常功能。上一页下一页返回任务二安全气囊系统(２)备用电源的组成。备用电源电路由电源控制电路和若干个电容器组成。在单气囊控制组件中。设有一个ＳＲＳＥＣＵ备用电源和一个点火备用电源。４)稳压保护电路在汽车电器系统中。许多电器部件带有电感线圈。电器开关琳琅满目。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。都会产生瞬时脉冲电压即过电压。这些过电压如果加到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。ＳＲＳＥＣＵ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能正常工作。还必须设置稳压电路。上一页下一页返回任务二安全气囊系统３气囊气囊安装功能可以分为正面气囊组件和侧面气囊组件两类。安装位置分为驾驶席、副驾驶席、后排乘员席、侧面气囊组件四种。各种气囊的性能如表４—１所示。４气体发生器气体发生器又称为充气器。结构如图４—１０所示。它由上盖、下盖、充气剂(叠氮化钠固体药片)和金属滤网组成。其功用是在点火器引爆点火剂时。产生气体并向ＳＲＳ气囊充气。使气囊膨开。(１)充气剂。充气剂普遍采用叠氮化钠片状合剂。叠氮化钠的分子式为ＮａＮ３。是无色六方形晶体。有剧毒。密度为１８４６ｇ/ｃｍ３。溶于水和液氨。微溶于乙醇。不溶于乙醚。在约３００℃时分解。可由氨基钠与一氧化二氮作用制得。叠氮化钠与铅盐(如硝酸盐)作用可以制备起爆药叠氧化铅。上一页下一页返回任务二安全气囊系统(２)点火器。气囊点火器外包铝箔。安装在气体发生器内部中央位置。其功用是根据ＳＲＳＥＣＵ的指令引爆点火剂。产生热量使充气剂分解。气囊点火器的结构如图４—１１所示。主要由引爆炸药、药筒、引药、电热丝、电极和引出导线等组成。５安全气囊警告灯安全气囊警告灯又称为安全气囊指示灯或者是安全气囊警示灯。安装在驾驶室仪表板上。并在仪表板表面的相应位置制作有安全气囊动作图形或用安全、ＳＲＳ、ＡＩＲＢＡＧ等字样表示。６螺旋电缆螺旋电缆是连接车身与方向盘的电气接线。在不同型号汽车的电路图中。螺旋线束的名称各不相同。有的称为螺旋弹簧、时钟弹簧、游丝弹簧或游丝等。上一页下一页返回任务二安全气囊系统目前。安全气囊系统的所有线束都套装在黄色波纹管内。并与车顶线束总成连成一体。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形弹簧内。再安放到弹簧壳体内。螺旋电缆由转子、壳体、电缆和解除凸轮等组成。如图４—１２所示。转子与解除凸轮之间有连接凸缘和凹槽。方向盘转动时。两者互相触动。成一个整体一起随方向盘转动。电缆很薄很宽。螺旋状盘在壳体内。电缆的一端固定在壳上。另一端固定在转子上。当方向盘向左或向右转动时。电缆在其余量内转动而不会被拖曳。上一页下一页返回任务二安全气囊系统７线束连接器及其保险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、排除故障隐患。设计制造的ＳＲＳ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。为了保证气囊系统可靠工作。ＳＲＳ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、端子双重锁定机构、连接器双重锁定机构和电路连接诊断机构。丰田科罗娜轿车ＳＲＳ连接器示意图如图４—１３所示。连接器采用的各种保险机构如表４—２所示。上一页下一页返回任务二安全气囊系统１)防止误爆机构在图４—１３所示的线束连接图中。从ＳＲＳＥＣＵ至ＳＲＳ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:当连接器拔开(插头拔下或插头与插座未完全结合)时。短路片(弹簧片)自动将靠近ＳＲＳ气囊点火器一侧插座上的两个引线端子短接(如图４—１４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。短路片一般设在连接器插座上。当插头与插座正常连接时。插头的绝缘壳体将短路片向上顶起(如图４—１４(ａ)所示)。短路片与连接器端子脱开。插头引线端子与插座引线端子接触良好。点火器电热丝电路处于正常连接状态上一页下一页返回任务二安全气囊系统２)电路连接诊断机构电路连接诊断机构的作用是:监测连接器插头与插座是否可靠连接。前碰撞传感器连接器及其与ＳＲＳＥＣＵ连接的连接器(图４—１３中连接器ｌ、３、７、９)采用了电路连接诊断机构。结构原理如图４—１５所示。３)连接器双重锁定机构连接器双重锁定机构的作用是锁定连接器插头与插座。防止连接器脱开。在安全气囊系统和座椅安全带控制系统中。线束重要连接部位的连接器(图４—１３中连接器５、８)采用了双重锁定机构。结构原理如图４—１６所示。上一页下一页返回任务二安全气囊系统４)接线端子双重锁定机构在安全气囊系统的每一个连接器中。接线端子都设置有双重锁定机构。其作用是防止接线端子产生滑动。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４—１７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。四、安全气囊系统的工作原理１安全气囊工作原理当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时。安全气囊系统的工作原理完全相同。现以图４—１８所示正面碰撞为例。说明安全气囊系统工作原理。上一页下一页返回任务二安全气囊系统２安全气囊动作过程根据德国博世公司在奥迪轿车上试验研究表明:当汽车以车速５０ｋｍ/ｈ与前面障碍物碰撞时。安全气囊系统ＳＲＳ的动作时序如图４—１９所示。由此可见。气囊在碰撞过程中的动作时间极短。从开始充气到完全充满约为３０ｍｓ。从汽车遭受碰撞开始到气囊收缩为止。所用时间仅为１２０ｍｓ左右。而人的眼皮眨一下所用时间约为２００ｍｓ。因此。气囊动作状态和经历时间无法用肉眼确认。目前世界各国广泛采用模拟人体进行碰撞试验。ＳＲＳ动作过程与经历时间之间的关系如表４—３所示。上一页下一页返回任务二安全气囊系统３安全气囊有效范围汽车安全气囊系统ＳＲＳ并非在所有碰撞情况下都能起作用。正面ＳＲＳ只有在汽车正前方或斜前方±３０°角范围内发生碰撞。纵向减速度达到设定阈值。且防护传感器和任意一个前碰撞传感器接通时。才能引爆气囊充气。在下列条件之一的情况下。ＳＲＳ不会引爆气囊充气五、安全气囊控制电路图４—２０所示为奥迪Ａ６轿车安