汽车安全气囊安全系统原理

ldany520

安全气囊系统的结构

    构成安全气囊系统的主要电子元器件有ECU、碰撞传感器（集中式系统安置於ECU内部，分散式系统安置在ECU外部）、警示装置、安全气囊组件、乘员位置传感装置及接头和线束等。



　　安全气囊系统典型ECU结构

    对於单点碰撞传感－集中式安全气囊ECU，采用了与放大和滤波电路相关联的电子加速度计（传感器），能稳定地保持对汽车加速度跟踪（即能按照汽车的加速度成比例地输出电压）。与单片微机相关联的装置

    包括：

    电源供给装置，给所有的电路提供工作电压。属於这部分的两个重要电气装置包括电荷泵和能量贮备（又称备用电源，在碰撞过程中，一旦蓄电池连接松脱，仍能提供足够的贮电容量触发引爆管使安全气囊张开）。

    电荷泵具有提升能量贮备电压，使其高於汽车工作电压的能力。当蓄电池、充电系统或发电机出现故障时，电荷泵能维持能量贮备装置的最低工作电压。另外，在提升能量贮备电压的同时，能检测引爆路电阻偏高等类似的故障；供单片微机监控用的监视计时器；供警示灯控制和故障诊断用的接口电路；触发司机或乘客侧充气组件的引爆电路。引爆路一般由ECU内部电路及ECU的外部元器件组成。外部元器件有：接头、电缆、滑环/盘簧（仅司机路才有）引爆管，对於分散式安全气囊系统还有电子机械碰撞传感器等。ECU监控的首要任务，是在碰撞过程中监测可能妨碍成功引爆安全气囊的所有故障；进一步的任务是监测使安全气囊发生致伤、甚至致死的不适时引爆；与ECU集成在一起的机－电安全传感器；选择输入电路。

    “选择输入”是用来向安全气囊ECU提供乘客座位、司机和乘客安全带的状态信息，这些信息经ECU处理後，除了具有前面提到能改变安全气囊充气速率的功能外，还有安全抑制功能。对於乘客安全气囊，只有在乘客座位被占用、乘客安全带扣上以及安全气囊在较高阈值的情况下，才会引爆充气。将司机安全气囊与乘客安全气囊分开控制，可以减少安全气囊不必要的张开；方便接入外部诊断设备，帮助维修的串行数据线路。

　　安全气囊组件的结构及工作过程

    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。

    安全气囊系统的检修

    如果安全气囊已经引爆，必须更换而不能修复使用。

    注意事项

    检修安全气囊系统与检修汽车的其它系统不同，若操作错误，可能使安全气囊意外引爆导致伤亡。各个厂家采用的传感器、充气器类别和级数、引爆电路布局、引爆－扩爆－推进剂等都有差别，因此，对安全气囊系统检修的注意事项，只能大致归纳如下，详细作业应严格按各车型维修手册的规定。

    安全气囊系统的故障，必须采用显码法（如带有车载微机屏显的凯迪拉克弗利特伍德、林肯大陆等车型）、外接仪器诊断法、闪码法或参数测量法确诊故障部位，才进入维修或换件阶段；检修安全气囊系统时，将点火开关转至“LOCK”位置以及拆下蓄电池负极电缆，还需再等2分钟，才能进行维修工作（让电能贮存电容器放电完毕），否则安全气囊有不适时引爆张开的危险；不能用万用表测量安全气囊组件引爆电阻的阻值。原因是引爆电阻时所需的电流极小，万用表电阻档的输出电流一般都大於引爆电流，即使选用输出电流只有几毫安培的高阻档，也不能保安全气囊不会误爆。目前，大多进口汽车的车型都用安全气囊ECU内的诊断电路，发送比引爆电流微弱许多的监测电流对引爆电阻实行检测。假设方向盘内螺旋电缆聚酯薄膜与铜导体面间的阻值在规定容限，各接触面（点）接触良好，将引爆电阻从引爆电路分离，确诊了安全气囊ECU功效正常後，才可以诊断引爆电阻。

　　以丰田凌志等车型为例：

    (1)点火开关转至“LOCK”位置；

    (2)拆下蓄电池负极电缆，等待90s以上；

    (3)摆正前轮；

    (4)用专用扭力扳手拧松4颗安全气囊组件装置螺钉；

    (5)从上往下掀开带饰罩的安全气囊组件；

    (6)释放安全气囊组件引爆电阻与螺旋电缆之间连接器的双锁定机构（垂直和水平两个方向），再拨下连接器，并确认引爆电阻端的连接器座内的短路片短接有效；

    (7)让安全气囊ECU自诊断电路形成闭合路，将脱开的连接器靠螺旋电缆的接线柱，用维修配线连通，然後将负极电缆接到蓄电池。等待20s，点火开关转至“ACC”或“ON”位置，再等待20s，将诊断座（TDCL）的TC-E1接柱相连。这时安全气囊警示灯将闪码以确认安全气囊ECU是否正常；

    (8)确定安全气囊ECU正常後，将点火开关转至“LOCK”位置，脱开蓄电池负极电缆，再脱开TC-E1接柱之间的连接，等待20s。这时可插入引爆电阻与螺旋电缆之间的连接器，将负极电缆接到蓄电池上，等待20s，点火开关转至“ACC”或“ON”位置後再等待20s，重新连接TC-E1接柱。这时安全气囊警示灯闪出的故障码，可用来判断引爆电阻是否失效。

    安全气囊警示灯的故障检查

    安置在仪板上的安全气囊警示灯，功用是向司机或维修人员指示整个安全气囊系统有否故障，或是在系统有故障时，通过闪码找出故障的部位。汽车在正常行驶中警示灯会熄灭，若发现警示灯在点火开关从“LOCK”转至“ON”位置4s和6s後不熄灭，或在行驶中一直亮着，可能有两个原因：一是安全气囊系统曾发生故障，经闪码与拆修换件完毕後未清除故障码，可按该车型维修手册的规定进行清除；二是警示灯控制电路有故障，大多是警示灯对地短路。检查方法是拨开安全气囊ECU总接头，查找警示灯至ECU间线路的问题，还是ECU内部的问题。拨开ECU接头之前，须先将点火开关置於“LOCK”位置，记下音响锁定密码再拆下蓄电池负极电缆。拨开ECU总接头後，再装回蓄电池负极电缆，如果这时警示灯熄灭，便说明ECU内部搭铁，应该更换ECU总成；如果警示灯仍亮，说明警示灯至ECU间的线路或TDCL及检查接头等处短路。

    妨碍正常引爆的故障条件

    分散式安全气囊系统所用的传感器，均属於外装机电式碰撞传感器。妨碍正常引爆的故障条件有以下4种：ECU与传感器之间开路、对地短路或其它潜在的短路情况、传感器在车架上的安装位置不当及串联电阻值过高不能传导引爆电流。

Jackyyiwen

谢谢楼主分享！

libreal

谢谢楼主分享！！！！！

北纬53度

真是大有学问

爱若无言

有些术语跟平时用的不同！谢了

minyue365

非常感谢，正在负责这个零件，学习知识了

鱼刺

写的很好，赞一个

俯身上路

听不发错的，就是要慢慢看，有一定基础知识最好