汽车车身底盘电控技术与检修课件：安全气囊系统结构与检修

汽车车身底盘电控技术与检测安全气囊系统结构与检修

任务1认识典型的安全气囊的结构、工作原理及其元件名称【相关知识】一、安全气囊系统概况1.安全气囊的作用汽车安全气囊系统（SupplementalRestraintSystem——SRS）是汽车上的一种辅助保护系统，与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供十分有效的防撞保护。图7-1安全气囊工作过程汽车安全性分为：主动安全和被动安全。1）主动安全性主动安全性又称“积极安全性”，所谓主动可理解为防范于未然。重点是将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度，尽量提高汽车行驶的稳定性和舒服性，减少行车时所产生的偏差。图7-2安全气囊2）被动安全性被动安全性又称“消极安全性”，顾名思义就是一旦事故发生时，汽车保护内部乘员及外部人员的安全程度。安全气囊属于汽车被动安全系统。安全气囊作为三点式安全带的补充，是辅助保护设备。图7-3碰撞试验2.安全气囊系统分类按碰撞类型正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和顶部碰撞防护安全气囊。按气囊数目单气囊系统、双气囊系统等。总的来说，安全气囊系统有下列几种形式：安装在方向盘内的驾驶员安全气囊；安装在仪表板内的副驾驶席安全气囊；安装在车门上的侧面安全气囊；安装在前排椅背上的后排座椅安全气囊。它们分别用来在汽车碰撞时保护驾驶员、副驾驶员及乘客。图7-4安全气囊分类3.安全气囊的基本类型机械控制式SRS。采用机械方式检测和引爆气囊，目前已很少使用。电子控制式SRS。采用碰撞传感器和电控单元检测和控制安全气囊的引爆，目前最广泛采用。智能型安全气囊系统。将安全气囊系统与安全带相结合，根据座椅上是否有乘员和是否系好安全带，控制安全气囊系统的引爆时机和安全带收紧器；非智能型安全气囊系统。安全气囊系统和安全带的保护作用互相独立。单/双安全气囊系统单安全气囊系统，只在驾驶员转向盘上安装一个安全气囊；双安全气囊系统，在驾驶员转向盘上和前乘员前仪表台上各安装一个安全气囊。4.汽车对安全气囊的要求1）可靠性高安全气囊的使用年限为7-15年。2）安全可靠能正确区分制动减速度和碰撞减速度的区别。3）灵敏度高当汽车发生碰撞时，在二次碰撞前打开。4）有防误爆功能减速度过过低，轻微碰撞不能引爆。5）有自动诊断功能电控安全气囊要有备用电源同时，网络技术应用也是安全气囊系统的发展方向。在汽车网络中，有一种应用面比较窄，但是非常重要的网络即Safe-By-Wire。Safe-By-Wire是专门用于汽车SRS的总线，通过综合运用多个传感器和控制器来实现SRS的细微控制。Safe-By-WirePlus总线标准是由如飞利浦、德尔福等汽车电子供应商和部件供应商提出。与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比，Safe-By-Wire的优势是有专门面向SRS的汽车LAN接口标准。了保证系统在汽车出事故时也不受破坏，Safe-By-Wire中嵌入有多重保护功能。比如，即使线路发生短路，安全气囊系统也不会因出错而起动。5.安全气囊动作过程安全气囊的工作原理当汽车时速超过30km／h发生前碰撞事故时，装在汽车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器可检测到车速突然减速，由碰撞传感器将撞击信息传给电子控制单元电脑ECU，也称微处理器CPU，经微处理器判断撞击的严重程度，并在几ms内决定是否起动气囊。若需要则发出点火信号，使气体发生器在极短的时间内向气囊充气（气体的数量是经过严格设计计算的），当人体脸部一接触气囊，气囊的泄气孔就逐渐泄气，从而起到对驾驶员和乘客的缓冲保护作用。由于从传感器接收信号到气囊张开仅需50ms，而驾驶员撞向转向盘的时间约为60ms，故在发生碰撞时，能有效地保护驾驶员，避免了驾驶员直接撞转向盘的危险。安全气囊从触发，到充气膨胀，再到驾驶员头部陷入气囊，直至气囊被压扁的全过程，不超过110ms。图7-5安全气囊触发图7-6安全气囊工作图7-7碰撞结束后安全气囊按其被引爆的有效范围分为正向和侧向。正向引爆的安全气囊是在有效范围上30度角或斜前方发生撞车，而且纵向加速度（负值）达到某一值时，气囊才被引爆，而横向加速度（包括从侧面发生的撞车和统纵轴的侧翻）不能引爆，侧向气囊可用于防侧向冲撞。

图7-8正向引爆的安全气囊有效范围虽然安全气囊主要作用是到保护车人员或者财产安全。有些情况安全气囊是存在开启的盲区的，比如：图7-9前门气囊可能不打开二、安全气囊系统的组成组成:传感器、气囊组件及ECU等。图7-10安全气囊系统组成图7-11汽车安全气囊结构(1)碰撞传感器图7-12前碰撞传感器位置图7-13侧碰撞传感器位置采用滚柱式碰撞传感器。左、右两个传感器用螺栓固定在车身前挡泥板内。图7-14滚柱式碰撞传感器该传感器未碰撞时，片状弹簧将滚柱抵靠在止动板上，滚动触点与固定触点断开。图7-14（a）不碰撞时碰撞强度超过限度时，滚柱惯性力克服片状弹簧力，向前滚动，动/静触点闭合，向电控单元输出碰撞信号。碰撞传感器不能解体和维修，并应按规定方向安装。图7-14(b)碰撞时按用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器用于检测碰撞时的减速度，将碰撞信号传给气囊电脑，作为触发信号；滚柱式碰撞传感器就是。防护碰撞传感器与触发碰撞传感器串联，防止气囊误爆。(2)电控单元此SRS电控单元具有引爆控制、故障自诊断和备用电源等功能，一般装安在驾驶室内并与车身刚性连接。电控单元内部触发传感器具有检测碰撞强度的功能，有规定的安装方向。电控单元内部有备用电源。在碰撞过程中因蓄电池断电后，备用电源短时间供给系统电源。点火开关接通后，电控单元始终监视系统各部件的工作情况，当出现故障时，控制SRS指示灯点亮，并将故障内容存储。图7-15电控单元位置备用电源电路由电源控制电路和若干个电容器组成。当汽车电源与SRS电脑之间的电路切断以后，在短时间内，维持安全气囊系统供电，保持安全气囊的正常功能。当汽车遭受碰撞而导致蓄电池和发电机与SRS电脑之间的电路切断时，电脑备用电源能给电脑供电，保持电脑测出碰撞，发出点火指令等正常功能。图7-16电控单元构造图7-17备用电源(3)气囊组件气囊组件主要由充气元件和气囊组成。充气元件包括引爆管、火药、充气剂和隔板。碰撞时，电控单元使引爆管引爆，引燃火药。充气剂在高温高压下分解大量的氮气，经隔板降温、降压和导流后进入气囊，气囊充气后冲破方向盘盖张开。前乘员安全气囊组件位于仪表板右侧杂物箱的上方，结构和工作原理同上。为了避免前乘员气囊不必要张开造成浪费（如座上没人），可以通过开关将其关闭。图7-18气囊组件（4）点火器点火器外包铝箱，安装在气体发生器内部中央位置。其功能是在前SRS电脑发出点火指令时，引爆点火剂，产生热量使充气剂分解。它的所有部件均装在药桶内。点火剂量包括引爆炸药和引药。图7-19点火器结构（5）气体发生器气体发生器的功用是在点火器引爆点火剂时，产生气体向SRS气囊充气，使气囊胀开。气体发生器用专用螺旋和螺母固定在气囊支架上，由点火器、点火剂、金属过滤器和氮气发生剂等组成。图7-20（a）气体发生器图7-20(b)气体发生器(6)螺旋电缆螺旋电缆动态连接驾驶员气囊引爆管与电控单元控制端。螺旋电缆由转子、电缆、凸轮和壳体组成。转子与凸轮之间有连接凸缘和槽，转动转向盘时，两者互相触动，形成一个整体一起旋转。电缆线呈螺旋状缠绕在壳体内，当转动方向盘时，转子和电缆线保持接触而不会拖动导线。图7-21螺旋电缆(7)SRS指示灯安全气囊有故障自诊断功能。将点火开关“ON”后，指示灯亮6-8s后熄灭，说明安全气囊正常。若指示灯不亮、闪烁或常亮则说明有故障。检修时，首先读取故障码。(8)线束和连接器安全气囊系统的线束采用了特殊的包扎和黄色色标，以便于检查和安全警示。各电路插接器带锁止装置，以保证电路连接可靠。也有深蓝色或橘红色插接器。图7-22线束连接器插接器采用导电性和耐久性好的镀金端子，并有防误爆装置：从ECU到点火器之间的连接器采用防误爆的短路弹簧片。当连接器拔开时，短路片自动将靠近气囊点火器一侧插头或插座的2个引线端子短接，防止静电或误通电造成气囊误爆。任务2安全气囊系统检修【相关知识】一、安全气囊检修注意事项安全气囊内有火药及电雷管等易爆品，故在维修操作时必须按正确顺序进行。否则，可能会使安全气囊系统在维修中发生意外，从而导致严重事故，或在需要安全气囊充气起保护作用时却不起作用。因此，检修应注意以下几点：1.气囊系统只能工作一次，发生事故被引爆后的气囊必须更换，为安全起见，气囊系统的所有元件也需更换。气囊系统经10年后必须送维修厂更换，更换日期一般贴在工具箱的标签上或在遮阳镜的下面。2.故障代码是安全气囊系统故障诊断的重要信息源，在系统故障诊断时应首先读取故障码，然后再脱开蓄电池。检修操作前，务必将点火开关转到LOCK位置，并在蓄电池负极端子拆下电缆90s以后方可开始工作。因为安全气囊系统有备用电源．如果在拆下蓄电池负极端子不到90s开始维修工作，它可能会被引爆。若点火开关在ON或ACC位置检修，则会出现故障码。3.由于车内时钟和音响系统的存储内容随蓄电池的脱离而被消除，所以在开始检修前，应将各存储系统的内容作好记录，在检修结束后，应将音响系统和时钟重新设置或调准。同样，对具有方向盘电动倾斜和伸缩转向系统、电动座位、电动车外后视镜和电动安全肩带系紧装置，由于它们都有存储参数的记忆功能，在检修后都必须重新设置。所以在检修结束后必须告知用户，需按其个人的需要和习惯进行调整并重新设置存储器内容。4.若车辆发生轻微碰撞，SRS没有触发，也应检查方向盘衬垫、前座乘客安全气囊总成、座位安全带收紧器和安全气囊传感器。5.若碰撞车辆的SRS系统已经触发，除需更换已经引爆的气囊与安全带预紧装置外，还必须同时更换全都碰撞传感器和中央气囊传感器总成，并检查线束与接头状况。不允许拆卸和修理被更换下的碰撞传感器、中央气囊传感器总成、方向盘衬垫、前座乘客安全气囊总成或座位安全带收紧器以供重新使用。不可用其它车辆的SRS零件，只能使用原厂所设计的零件，包括接线。不允许乱拉线或随意换线，以免影响安全气囊的可靠性。凡需要更换零件时，应装用新零件6.如发现碰撞传感器、SRS电脑或方向盘衬垫、前座乘员安全气囊总成或座位安全带收紧件等系统部件在外壳、托架或连接器有裂纹、凹陷或其它缺陷，应换装新品。在修理过程中，如果会对传感器产生冲击作用，则在修理前应先拆下安全气囊传感器，严禁机械撞击传感器和安全气囊。7.不要让碰撞传感器、SRS电脑、方向盘衬垫、前座乘员安全气囊总成或座位安全带收紧器直接暴露在热空气中或接近火源。在使用喷灯或焊接设备时，不得靠近充气装置，以防引起安全气囊自动充气。宜用高阻抗（至少10kD／V）万用表检测电路。维修工作完成后，应检查SRS警告灯。8.发生过碰撞且SRS系统已触发的碰撞传感器不可重复使用。无论是左侧或右侧，甚至中间碰撞传感器都应同时更换。安装碰撞传感器时，传感器上的箭头应朝向车辆前方。碰撞传感器的定位螺栓是经过防锈处理的。当传感器拆下后，必须换用新的定位螺栓。接上连接器时必须将电气检测机构可靠锁住，否则诊断系统上会检测出故障码。9.拆卸方向盘安全气囊总成时，应将方向盘衬垫顶面向上正置，不可翻转倒置。在搬动新的方向盘衬垫时也务必注意将其顶面朝上。方向盘衬垫上不得涂润滑脂，不得用任何类型的洗涤剂清洗。方向盘衬垫总成应放在环境温度低于93℃、湿度不高且远离电场干扰的地方。车辆报废或仅报废方向盘衬垫机构时，在废弃前用专用工具使气囊触发张开，且操作时应选择在远离电场干扰的地方进行。10.切不可用万用表去测量安全气囊电雷管的电阻，因为微小电流即可引爆电雷管，使安全气囊充气。安装螺旋接线器时，必须将其预置在中间位置，使方向盘由中间位置向左右两个方向各转2.5圈时不致拉断螺旋导线或引起其它故障。11.拆、装前座乘员安全气囊总成放置时，应将气囊门朝上放置。如果将气囊门朝下放置，一旦安全气囊充气张开可能会引发严重事故。安全气囊总成上不得涂润滑脂，气囊门不得用任何类型洗涤剂清洗。安全气囊总成应存放在环境温度低于93℃，湿度不高并远离电场干扰的地方。用电弧焊时，必须先脱开气囊连接器才可开始工作。车辆报废或前座乘员安全气囊总成报废时，在报废前应使安全气囊触发张开，以避免其意外引爆而伤人。操作引爆时应选择在远离电场干扰的地方进行。12.存放拆下的或新的安全带时，双锁式连接器锁柄应处于销定位置，务必注意不能损坏连接器。切不可用万用表测量座位电动安全带收紧器的电阻，以防收紧器被触发。安全带上不得沾油或水，不得用任何类型的洗涤剂清洗。必须先脱开连接器后才可电弧焊。该连接器安装在前车门框板下和地毯下面。车辆报废或仅报废安全带时，在报废前应使安全带收紧器起作用，此项操作应在远离电场干扰的地方进行。已发生过碰撞且