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,以便及时启动安全气囊,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。 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13-14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。
(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13-15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。
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13-16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。
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加速度达到设定值时,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13-17),从而向ECU发出闭合电路信号。
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13-18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。
(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内有套复杂的碰撞信号处理程序,能够确定气囊是否需要膨开。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13-19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,造成气囊下次工作的可靠性降低。
2.安全气囊组件。
安全气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成,如图13-20所示。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装置,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。
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。
气体发生器在结构上包括点火器、点火剂、气体发生剂(片状叠氮化钠)和金属滤网等带有微量火药的电热线式点火器设置在充气装置的中央,当车辆发生碰撞,且强度满足气囊触发条件时,控制电流被导向点火器,通过点火器点燃点火剂,火焰迅速扩展传播,使其周围的气体发生剂产生大量氮气。氮气经过滤网过滤并冷却后,经由充气装置的喷口进入气囊,使气囊膨胀展开,冲破转向盘衬盖的气囊可以在驾驶员面前形成缓冲垫。充气完毕后,氮气经气囊背部的排气口迅速排出,利用泄气过程吸收冲击能量,以避免气囊对乘员造成二次反弹伤害。
(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13-21。
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。
在检修安全气囊的过程中,切勿测量点火器的电阻,见图13-22。该操作可能造成气囊膨开,非常危险。
(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25mm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。
(4)饰盖。饰盖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。
在拆卸转向盘饰盖或处理新的转向盘饰盖时,应将饰盖正面朝上放置,见图13-23。另外,不要将转向盘饰盖存放在另一个饰盖上面。将转向盘饰盖的金属面朝上存放时,如果转向盘饰盖因为某种原因充气,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将气囊引爆。引爆SRS气囊时,应按制造厂家规定的方法进行。
3.螺旋电缆。
充气装置与气囊安装在转向盘上,随转向盘一起转动,点火器与电子控制装置之间的连接一般不采用接触可靠性较低的集电环,而是以螺旋电缆的方式将点火器直接与控制器连接,其结构如图13-24所示。螺旋电缆由壳体、旋转体、电缆线和解除凸轮等组成,旋转体和解除凸轮之间有连接凸缘和凹槽,当转向盘转动时,它们相互接触,一起旋转。电缆总长约5m,呈螺旋状盘绕在壳体内,以保证旋转体随转向盘由中间位置向左右各转2.5圈不影响导线的连接。有时螺旋电缆还可成为巡航控制开关的连接通道。
4.SRS警报灯。
SRS报警灯安装在汽车的组合仪表板上,用于提示系统故障,通常其上标有“SRS”、“AIRBAG”、“SIR”字样或如图13-25所示符号。正常情况下,当点火开关接通后,报警灯应点亮6s后熄灭,说明安全气囊系统正常。如果接通点火开关以后报警灯不亮,或者在汽车行进过程中闪烁,则说明安全气囊系统出现了故障,提示应进行检修。
5. ECU。
ECU主要由SRS逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成,安全传感器一般与 SRS ECU一起被制作在SRS控制组件中。轿车SRS控制组件的内部结构如图13-26所示。
(1)SRS逻辑模块。SRS逻辑模块主要用于监测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设定值,控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。在汽车行驶过程中, SRS ECU不断接收前碰撞传感器和防护碰撞传感器传来的车速变化信号,经过数学计算和逻辑判断后,确定是否发生碰撞。当判断结果为发生碰撞时,立即运行控制点火的软件程序,并向点火电路发出点火指令引爆点火剂。
除此之外, SRS ECU还要对控制组件中关键部件的电路不断进行诊断测试,并通过SRS指示灯和存储在存储器中的故障代码来显示测试结果。仪表板上的SRS指示灯可直接向驾驶员提供安全气囊系统的状态信息。逻辑存储器中的状态信息和故障代码可用专用仪器或通过特定方式从串行通信接口调出,以供维修参考。
(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,用于对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波,以便 SRS ECU能够接收、识别和处理。
(3)备用电源电路。安全气囊系统有两个电源:一个是汽车电源;另一个是备用电源。
备用电源又称为后备电源或紧急备用电源。备用电源电路由电源控制电路和两个电容器组成。
备用电源用于当汽车电源与SRS逻辑之间的电路切断后,在一定时间内维持安全气囊系统供电,保证安全气囊系统的正常功能。
(4)保护电路和稳压电路。在汽车电器系统中,许多电器部件有电感线圈,电器开关,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。若过电压加到安全气囊系统电路上,系统中的电子元件就可能因电压过高而导致损坏。为了防止安全气囊系统元件遭受损害, SRS ECU中必须设置保护电路同时,为了保证汽车电源电压变化时,安全气囊系统能够正常工作,还必须设置稳压电路。
6.安全气囊系统保险机构与线束。
为了便于区别电器系统线束插接器,安全气囊系统的插接器与汽车其他电器系统的插接器有所不同。过去曾采用过深蓝色插接器,目前安全气囊系统的插接器绝大多数采用黄色插接器。安全气囊系统的插接器采用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、插接器双重锁定机构和电路连接诊断机构等,用以保证气囊系统可靠工作。如丰田花冠轿车安全气囊系统采用的各种特殊插接器见图13-27,插接器采用的各种保险机构见表13-1。
(1)防止SRS气囊误爆机构。从 SRS ECU至SRS点火器之间的插接器2、5、8均采用了防止气囊误爆的短路片机构,主要用于当插接器拔下时,短路片自动将靠近SRS点火器侧的插头或插接器的两个引线端子短接(见图13-28),防止静电或误通电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。
(2)电路连接诊断机构。电路连接诊断机构用于监测插接器的插头与插接器是否连接可靠。与 SRS ECU连接的插接器采用了电路连接诊断机构,其结构如图13-29所示。
插接器插头上有一个诊断销,插接器上有两个诊断端子,端子上有弹簧片。其中一个诊断端子与碰撞传感器触点的一端相连,另一个诊断端子经过一个电阻与碰撞传感器触点的一端相连。
前碰撞传感器触点为常开触点,当传感器插头与插接器半连接(未可靠连接)时,诊断端子与诊断销尚未接触(见图13-29(a),此时电阻尚未与传感器触点构成并联电路,插接器引线“+”与“-”之间的电阻为无穷大。因为“+”、“-”引线与 SRS ECU插接器1或3的插头连接,所以当ECU监测到碰撞传感器的电阻为无穷大时,即诊断为插接器连接不可靠自诊断电路便控制SRS警告灯闪亮报警,同时将故障编成代码存储在存储器中。
当传感器插头与插接器可靠连接时,诊断端子与诊断销可靠接触(见图13-29(b),此时电阻与碰撞传感器触点并联。因为传感器触点为常开触点,所以当 SRS ECU检测到的阻值为该并联电阻的阻值时,即诊断为插接器连接可靠。
(3)插接器双重锁定机构。安全气囊系统在线束的重要连接部位,其插接器采用了双重锁定机构,用于锁定插接器插头与插接器,防止插接器脱开,其结构如图13-30所示。插接器插头上有主锁和两个凸台,插接器上有锁柄能够转动的副锁。
(4)端子双重锁定机构。安全气囊系统的每一个插接器都设有端子双重锁定机构,用于防止引线端子滑动,主要由插接器壳体上的锁柄与分隔片组成,如图13-31所示。锁柄为一次锁定机构,可防止端子沿引线轴线方向滑动;分隔片为二次锁定机构,可防止端子沿引线径向移动。
