汽车气囊系统与安全带

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1—感应块；2—撞针；3—偏置弹簧；4—D轴；5—顶盖 图8.7 全机械式传感器汽车气囊系统与安全带
2) 机电式传感器 机电式传感器主要有滚球式、偏心式、水银开关式等形式。 (1) 滚球式传感器。如图8.8所示，平时小钢球被磁场力所约束。 当碰撞时，小钢球就在圆柱形钢套内向前运动。一旦接触到前面的 触点，则将局部电路接通。这种传感器目前应用很广，可以检测各 种撞击信号。
下面重点介绍电子式安全气囊系统的工作过程。 电子式安全气囊系统主要由传感器、气囊组件、气体发生器、 电控装置(ECU)等组成，见图8.3。
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1—中央气囊传感器总成；2—前部碰撞传感器(左)；3—气囊与充气装置； 4—螺旋电缆；5—气囊报警灯；6—前部碰撞传感器(右) 图8.3 安全气囊系统的组成汽车气囊系统与安全带
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4) 衬垫
衬垫是气囊组件中一个重要的组成部分，由聚氨酯制成。在制
造过程中使用了很薄的水基发泡剂，所以其质量特别轻。平时它作
为转向盘的上表面，把气囊与外界隔离开，既起到了维护作用，也
起到了修饰作用。气囊膨开时，它在气囊爆发力的作用下快速、及
时地断裂开，并且对安全气囊展开过程毫无阻碍。
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图8.1 安全气囊对乘员的保护汽作车气用囊系统与安全带
2. 安全气囊的类型 (1) 按照气囊的数量分为：单气囊系统(只装在驾驶员侧)、 双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)和多气囊 系统(前排安全气囊、后排安全气囊、侧面安全气囊)。 (2) 按照气囊的大小分为：保护全身的安全气囊、保护整个 上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。 (3) 按照充气装置点火系统的不同分为：电子式气囊与机械 式气囊。 (4) 按照保护对象的不同分为：驾驶员防撞安全气囊、前排 乘员防撞安全气囊、后排乘员防撞安全气囊和侧面防撞安全气 囊。
出特性的变化。所以半导体压力传感器要求有稳定的电源。
注意：如果使用水银开关式以外的安全传感器，在气囊引爆膨
胀后，中央气囊传感器总成绝不可重复使用。因为在气囊动作时，
会有大电流流过传感器的触点，使触点表面产生烧蚀而令电阻过大，
造成气囊可靠性降低。
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1—集成电路；2—惯性质量；3—变形针 图8.12 电子式传感器汽车气囊系统与安全带
1—上盖；2—充气孔；3—下盖；4—充气剂； 5—点火器药筒；6—金属滤网；7—电热丝；8—引爆炸药
图8.13 气体发生器 汽车气囊系统与安全带
目前，大多数气体发生器都是利用热效反应产生氮气而充入气 囊。在点火器引爆点火剂的瞬间，点火剂会产生大量热量，叠氮化 钠受热立即分解释放氮气，并从充气孔充入气囊。
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1—盖；2、3—电极；4—O形圈；5—水银撞上后的位置； 6—壳体；7—水银；F1—水银运动分力；F2—撞击力 图8.11 水银开关式传感器汽车气囊系统与安全带
3) 电子式传感器(中央安全气囊传感器)
电子式加速度计对汽车正向加速度进行连续测量，并将测量结
果输送给ECU。ECU内有一套复杂的碰撞信号处理程序，能够确定
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二、安全气囊的组成与工作原理 机械式安全气囊系统主要由传感器、气囊组件、气体发生器等
组成。安全气囊工作由传感器直接引爆点火，见图8.2。该安全气囊 系统的优点是结构简单，成本低；缺点是可靠性差，容易误动作。
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图8.2 机械式安全气囊系统的工作原理
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在检修安全气囊的过程中，切勿测量点火器的电阻，见图8.15。 该操作可能造成气囊膨开，非常危险。
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图8.15 切勿测量点火器的电阻
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3) 气囊 气囊按位置分为驾驶员气囊、乘员气囊、侧面气囊等；有用来 保护上身的大型气囊，也有用来主要保护面部的小型气囊。驾驶员 气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机硅制造，橡胶涂层起密封和阻 燃作用。气囊背面有两个直径约25 mm左右的泄气孔，当乘员和气 囊相碰时，借助圆孔的放气可减轻振荡。放气过程同时也是一个释 放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于保护乘员。 乘员气囊没有涂层，靠尼龙布本身的间隙泄气。
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图8.6 安全气囊系统的动作时序 (a) 10 ms时；(b) 40 ms时；(c) 60 ms时汽车；气囊(d系)统 与1安1全0带ms时
第二阶段(见图8.6(b))：气体发生器在30 ms内将气囊完全胀起， 撞车(50 km/h的速度) 40 ms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，随驾驶员的前移，安全带被拉长，一部分撞 车时产生的冲击能量由安全带吸收。
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1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝；5—陶瓷片； 6—永久磁铁；7—引出导线；8—绝缘套管；
9—绝缘垫片；10—电极；11—电热头；12—药托 图8.14 点火器的结构 汽车气囊系统与安全带
当SRS的ECU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，引爆炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急 剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入气囊。
汽车上装有车前与车内两种碰撞传感器，位于车前两侧的车前 传感器可保证在正面上30°范围内有效地工作。当汽车发生碰撞时， 由传感器对碰撞程度进行识别，对于中等程度以上的碰撞，传感器 发出信号给ECU，经ECU判别后发出点火信号使点火器工作，气体 发生装置在极短的时间内产生大量气体通过滤清器充入卷收在一起 的气囊，使其膨胀，见图8.4。
在拆卸转向盘衬垫或处理新的转向盘衬垫时，应将衬垫正面朝
上放置，见图8.16。另外，不要将转向盘衬垫存放在另一个衬垫上
面。将转向盘衬垫的金属ห้องสมุดไป่ตู้朝上存放时，如果转向盘衬垫因为某种
原因充气，可能导致严重的事故。
在报废汽车整车或报废SRS组件时，应在报废之前先用专用维
修工具SST将气囊引爆。引爆SRS气囊时，应按制造厂家规定的方
2. 气囊组件 气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、衬垫、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 于仪表板右侧手套盒的上方。 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，使气囊膨开。气体发生器用专用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。气体发生器由上盖、 下盖、充气剂(片状叠氮化钠)和金属滤网组成，见图8.13。上盖上 有若干个充气孔，充气孔有长方孔和圆孔两种。下盖上有安装孔， 以便将气体发生器安装到气囊支架上。上盖与下盖用冷压工艺压装 成一体，壳体内装充气剂、滤网和点火器。金属滤网安放在气体发 生器的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧汽后车气的囊系渣统与粒安全。带
法进行。
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图8.16
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1—自检电阻；2—传感器；3—固定触点；4—旋转触点； 5—偏心转子；6—外壳；7—偏心重块；8—螺旋弹簧 图8.9 偏心式传感器的结汽构车气囊系统与安全带
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，由于偏心重块惯性的作用， 使偏心重块连同偏心转子和旋转触点一起转动，旋转触点与固定触 点发生接触(见图8.10)，从而向ECU发出闭合电路信号。
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1—小钢球；2—磁铁；3—触点 图8.8 滚球式传感器
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(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，它是由外壳、偏心转子、偏心重块、旋转触点与 固定触点、螺旋弹簧等构成的，如图8.9所示。偏心式传感器的外侧 装有一个电阻，作自检之用，即检测传感器总成与其之间的线路是 否有开路或短路。
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图8.4 安全气囊系统的工作原理 汽车气囊系统与安全带
安全气囊系统所用的碰撞传感器，一般根据所承担的任务不同 分为车前传感器、中央传感器与安全传感器。车前传感器用来检测 汽车正面低速碰撞所受到的冲击信号，中央传感器用来检测汽车发 生高速碰撞的信息，安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起安 全气囊误动作。安全气囊点火及点火的判断条件如图8.5(a)、(b)所 示。
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(5) 智能型安全气囊。为了克服普通安全气囊系统的不足，人 们正在研制新一代安全气囊系统，即智能型安全气囊(Smart Air Bag)。智能型安全气囊系统比一般安全气囊系统增加了以下几种功 能：
① 检测乘员是否系上座椅安全带； ② 检测乘员乘坐位置； ③ 检测儿童座椅； ④ 调控安全气囊充气膨胀力； ⑤ 检测座椅上是否有乘员； ⑥ 检测气温。
第三阶段(见图8.6(c))：汽车撞车60 ms之后，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匀 速地逸出。
第四阶段(见图8.6(d))：汽车撞车110 ms之后，驾驶员向后移回 到座椅上，大部分气体已从气囊中逸出，前方又恢复了清晰的视野。
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三、主要部件 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
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2020/11/23
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第一节 安全气囊系统
一、安全气囊的作用与类型 1. 安全气囊的作用 安全气囊系统(Supplemental Restraint System，SRS)也称辅助乘
员保护系统。它是一种当汽车遭到冲撞而急剧减速时能很快膨胀的 缓冲垫，通常它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。如图8.1所示，当汽车发生碰撞时，将在乘员和汽车内 部结构之间迅速打开一个充满气体的袋子，使乘员撞在气袋上，避 免或减缓碰撞，从而达到保护乘员的目的。
起动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。 传感器按其功能可分为碰撞传感器和安全传感器两种。安全传
感器也称触发传感器，其闭合的减速度与碰撞传感器相比要稍小一 些，起保险作用，防止因碰撞传感器短路而造成误爆开。
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传感器按其结构可分为机械式、机电式和电子式三种。 1) 机械式传感器 全机械式传感器的结构如图8.7所示。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 气囊膨开。该传感器用于机械式安全气囊系统。
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1—旋转触点；2—固定触点；3—止动器； 4—偏心重块；5—螺旋弹簧力；6—偏心转子
图8.10 偏心式传感器的工作过汽车程气囊系统与安全带
(3) 水银开关式传感器。水银开关式传感器是安全传感器中常 见的一种。如图8.11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，以保证碰撞传感器可靠工作。
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2) 点火器 点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置，其结构见 图8.14。 点火剂包括引爆炸药和引药，引出导线与气囊插接器插头连接， 插接器中设有短路片(铜质弹簧片)。当插接器插头拔下或插头与插 接器未完全结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或误导电将 电热丝电路接通而造成气囊误膨开。
气囊是否需要膨开。若需要气囊膨开，ECU便会接通点火电路，如
机电式安全传感器同时也闭合，则引发器接通，气囊膨开。
电子式传感器通常是一个半导体压力传感器，其结构如图8.12
所示。汽车的速度越大，碰撞后产生减速度的力就越大，则输出的
电压也越大。由于半导体压力传感器输出特性受温度的影响较大，
故应用晶体管的基极—发射极间的电压的温度变化来消除传感器输
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图8.5 安全气囊点火的判断条件
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安全气囊系统的整个工作过程大约需要100 ms左右，可分为四 个阶段，见图8.6。
第一阶段(见图8.6(a))：汽车撞车，达到气囊系统引爆极限，传 感器从测出碰撞到接通电流需10 ms，引爆器点燃气囊的气体发生 器，而此时驾驶员仍然处于直坐状态。