1.安全气囊系统的组成。 安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全传感器(开关)、电子控制器及充气装置等组成,典型一例如图6-66所示。
(1)安全气囊传感器。
安全气囊传感器通过汽车碰撞时的减速度感知汽车的碰撞强度,因此也被称为碰撞传感器。安全气囊传感器有机电式和电子式两种类型。
1)机电式碰撞传感器。机电式碰撞传感器的内部有一触点,利用车辆碰撞时惯性力的作用,使传感器内的机械装置运动而使触点闭合,发出汽车碰撞信号。根据机械装置的不同,机电式碰撞传感器可分为偏心锤式、滚球式、滚柱式、水银开关式等多种形式。
触点式碰撞传感器也被用作安全开关(也称安全传感器),用以防止气囊误膨胀。通常将安全开关安装在ECU的内部,串联在气囊点火器的电源电路中(图667)。这样,只有当汽车发生了严重碰撞时安全开关内部触点才闭合,接通点火器电源电路,ECU的点火控制信号才有效。而在其他时间,安全开关断开了点火器的电源电路,避免了点火器误点火的可能,有效地防止了气囊的误爆。
2)电子式碰撞传感器。电子式碰撞传感器将汽车碰撞时的减速度参数转变为相应的电信号,并输送给安全气囊ECU,由ECU对传感器信号进行处理后作出是否引爆气囊的判断。
安全气囊系统所用的电子式碰撞传感器主要有压电式和压敏电阻式两种。
一些汽车的安全气囊将电子式碰撞传感器和安全气囊控制器一起安装在汽车的中间位置,被称为中央安全气囊传感器。
(2)安全气囊组件。
安全气囊组件包括充气装置、气囊、气囊衬垫、底板等。
1)充气装置。充气装置的作用是当安全气囊控制器发出引爆指令时,立刻产生气体并充入气囊,使气囊迅速膨胀。充气装置由气体发生剂、点火剂(火药)、点火器(电热丝)、金属过滤器等组成,如图6-68所示。
点火器的组成如图6-69所示。当电子控制器发出指令时,点火器通电引爆点火剂,点火剂燃烧产生的高温使气体发生剂迅速产生大量气体,经过滤除去烟尘后,充入气囊,使气囊在30ms内膨胀展开。
2)气囊。气囊通常是用尼龙布制成,在尼龙布上还有些排气用的小孔。气囊充气膨胀展开后,能吸收冲击能量,使乘员的头部和胸部减少受伤率及受伤程度。而气囊上设置小孔可在气囊充气后通过小孔排气,使气囊逐渐变软,以增强缓冲作用,并在气囊起作用后,不会有膨胀后的体积而影响车内人员适当的活动。
3)衬垫。衬垫一般由聚氨酯制成,在制造过程中使用了极薄的水基发泡剂,使质量非常轻。平时衬垫粘附在转向盘的上表面,把气囊保护起来,同时又起到了装饰作用。在汽车发生碰撞时,在气囊强大的膨胀力作用下,衬垫迅速被掀开,对安全气囊的膨胀展开不会有任何阻碍作用。
4)饰盖和底板。饰盖是气囊组件中的盖板,安全气囊及充气装置都安装在底板上,底板固定在转向盘或车身上,气囊膨胀展开时,底板承受安全气囊的爆发力。
(3)安全气囊电子控制器。
安全气囊电子控制器根据接收到的碰撞传感器信号判断汽车是否发生了碰撞及碰撞的强度,并确定是否输出点火信号引爆点火剂而使气囊充气膨胀。安全气囊电子控制器内除了SRS微处理器外,还有点火电路、SRS诊断电路等,有的还将安全传感器、SRS备用电源等都集装在一个控制盒中(图6-70)。典型安全气囊控制器的功能电路框图如图6-71所示。
1)备用电源。备用电源是在汽车发生碰撞而电源电路出现意外时,提供安全气囊系统正常工作所需的电能,以确保安全气囊能发挥安全保护作用。安全气囊系统的备用电源通常是一个容量较大的储能电容器。安全气囊备用电源电路与电子控制器组装在个控制盒中,也有一些汽车的安全气囊系统将备用电源单独安装于汽车中间的某处。
在汽车正常运行时,发电机通过充电电路给电容器充电,使电容器始终存有电量。当汽车因碰撞而造成供电线路断路时,电容器可及时释放所存储的电能,确保点火器能正常通电工作,以引爆点火剂,使气囊迅速充气膨胀。
2)点火电路。点火电路的作用是在SRS微处理器输出气囊膨开指令时,迅速使气囊点火器通电,引爆点火剂和气体发生剂,使气囊迅速充气。点火电路通过安全传感器与电源连接,因此,只有在汽车发生了碰撞,并使安全传感器触点通路时,电子控制器才有可能使点火器通电点火,从而避免了在汽车正常使用及维修中产生误点火的可能。
3)全气囊微处理器。安全气囊微处理器通常也是采用单片机,片内包括中央微处理器(CPU)、存储器( ROM/RAM)、输入/输出接口等。CPU根据输入的气囊传感器信号及只读存储器中储存的标准参数判断汽车是否发生了碰撞及碰撞的强度,并通过输出接口向点火电路发出点火指令。
CPU还通过对输入信号和测试信号的监测,进行系统的自检。当安全气囊电子控制系统部件或电路出现故障时,CPU就使SRS警告灯亮起,并在RAM中储存相应的故障码。
2.安全气囊系统工作原理。
(1)安全气囊系统的基本工作原理。
安全气囊电子控制系统的基本组成如图6-72所示。当汽车发生严重碰撞时,碰撞传感器将汽车的减速度转换成相应的电信号,并输入到电子控制器,与此同时,安全传感器内部的触点闭合而接通点火器电源。电子控制器对碰撞传感器输入的信号进行分析处理后,迅速向点火器输出点火信号,点火器通电引燃点火剂并产生高温,使气体发生器产生大量气体,并经过滤与冷却后,充入气囊,使气囊在30ms内突破衬垫而快速膨胀展开。在车内人员还没触及前方硬物之前,抢先在二者之间形成弹性气垫,并及时由小孔排气收缩,吸收强大惯性冲击能量,以保护人体头部、胸部,减轻受伤程度。
(2)安全气囊电子控制系统的工作过程。
安全气囊电子控制系统工作过程如图6-73所示。接通点火开关后,安全气囊系统便开始工作,CPU启动自检子程序,通过检测电路对安全气囊系统器件和电路逐个进行检查,如果有异常,SRS警告灯就闪亮不熄,提示安全气囊系统有故障,需要读取故障码、检查并排除故障;如果均正常,CPU就运行信号采集子程序,对各个传感器进行巡回检测,并运行信号分析与比较程序。
如果汽车运行中没有发生碰撞,CPU在重复运行信号采集及分析比较程序的间隙运行自检子程序,一日检测到异常,便使SRS警告灯亮起,并在RAM中储存相应的故障码。
如果汽车运行中发生碰撞,但CPU分析比较其碰撞强度还不需要气囊膨胀时(大约碰撞时汽车速度为20~30km/h),CPU就只发出引爆安全带收紧器的指令,使安全带拉紧,以保护驾驶人与乘员。当碰撞强度很大(大约碰撞时汽车速度≥30km/h),CPU发出引爆气囊充气装置和安全带收紧器指令,使安全气囊膨胀展开,同时安全带收紧。