10 乘员保护系统

10 大众汽车乘员保护系统

学习目标

知识目标

(1)了解汽车安全气囊的功能和正确操作的方法；

(2)熟悉汽车乘员保护的组成、各组成部分的结构和工作原理；

(3)了解汽车乘员保护的工作原理；

(4)了解汽车乘员保护常见故障分析方法。

能力目标

(1) 掌握维修手册的使用方法；

(2) 学会汽车安全气囊常见故障诊断和排除方法。

10.1概述

1．汽车安全与乘员保护系统

汽车的安全性分为两大类，一类叫做“主动安全性”，又称“积极安全性”。主动就是防范于未然，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、舒服性和安全性，减少行车时所产生的偏差。例如安装防抱死制动装置ABS的目的是防止制动时发生车轮抱死而发生的方向失控和甩尾现象；安装驱动防滑装置ASR则是防止汽车产生侧滑，而采用转向动力辅助装置则可以减轻驾驶者的疲劳程度等等。另一类叫做“被动安全性”，又称“消极安全性”。一旦事故发生时，被动安全装置用以保护内部乘员及外部人员的安全。安全带和安全气囊属于汽车乘员“被动安全性保护装置”。其中安全带在被动保护过程中起主要作用，而安全气囊起辅助作用，属于“辅助约束系统”（Supplemental Restraint System），即SRS。安全气囊的作用是弥补佩带安全带不能彻底保护汽车乘员头部、脸部和胸部的不足。

乘员保护系统是汽车被动安全的一部分，它主要有安全气囊和安全带二者共同作用，当汽车遭受一定碰撞力后，系统会点燃引爆材料引发化学反应，隐藏在车内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在乘员身体与车内零部件碰撞之前及时到位，在人体接触到安全气囊时，安全气囊通过气囊背面气孔排气，减轻身体所受冲击力，达到减轻乘员伤害的效果。

研究表明，驾驶室内未采用任何保护措施的汽车，在高速行使撞击障碍物时，对乘员（特别是驾驶人）的伤害巨大。安装有安全气囊的汽车在撞击障碍物时，通过充气后展开的气囊，对驾驶人和乘员的头部、胸部及腰部起到保护作用，将大大地减轻驾驶人和乘员的受伤害程度。美国一研究所分析了1985～1993年美国7000起汽车交通事故中发现，装有安全气囊的汽车遇到前部撞击时，驾驶人的死亡率中，大排量汽车降低了30％，中、小排量汽车降低了11％、14％。

2．安全气囊简史

安全气囊的使用已有近30年的历史，它对减少撞车伤亡有不可替代的作用。

最早发展安全气囊系统的国家是美国。1953年8月，John W.Hetrick首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”，并获得了题为“汽车缓冲安全装置（Safety Cushion Assembly For Automotive Vehicles）”的美国专利。但由于当时技术水平及人们观念的限制，未被广泛接受或认可，当时的美国人更倾向于安装安全带。

与此同时，航空公司着眼于保证飞机和宇宙飞船等碰撞事故中乘员的安全，对SRS气囊系统较为重视，并进行了一些试验。其中，在DC—7型客机上的试验结果十分令人振奋，当以接近260km／h的速度进行碰撞试验时，装备SRS气囊系统的模拟人都完好无损，而未装SRS气囊系统的模拟人都被毁坏。随后，本田(HONDA)、福特(Ford)与通用(General)等汽车公司开始组织力量，改进研制和完善SRS气囊系统。

上世纪70年代，通用、福特，奔驰、丰田等汽车公司以及美国MONTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。

1973年美国通用汽车公司开始出售可供顾客选配的汽车气囊系统。

1984年，NHTSA在著名的“联邦机动车安全标准”FMVSS（Federal Motor Vehicle Safety Standard） 208条《乘员碰撞保护》中增加了安装气囊的要求，这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。

1993年前后，美国政府立法规定从1995年9月1日以后制造的汽车前排座前均应装备安全气囊。另外，还要求1998年以后的新汽车都装备驾驶人和乘客用的安全气囊。表10-1给出了安全气囊发展史上的典型事件。

表10-1

10.2 乘员保护系统组成

乘员保护系统由安全气囊控制单元J234、传感器（前部碰撞传感G283、侧面碰撞传感器

G179\G180）、执行器（驾驶员侧安全气囊引爆器N95/N250、副驾驶员侧安全气囊引爆器N131/N132、前部侧面安全气囊引爆器N199/N200、前部安全带拉紧N153/N154、蓄电池切断引爆装置N253），驾驶员侧安全带开关E24和安全带警告指示灯K19等组成，如图10-1所示。安装位置如图10-2所示。

图10-1 乘员保护系统组成

图10-2 乘员保护系统组件安装位置

1.安全气囊控制单元

安全气囊控制单元J234 以及内置的电子系统用于识别汽车是否发生事故。J234 固定于车身中央通道，如图10-2所示。为了能同其他控制单元进行信息交流，安全气囊控制单元与驱动系统CAN 数据总线相连。

安全气囊控制单元J234 任务：

1) 碰撞识别（正面、侧面、尾部）；

2) 分析所有输入信号；

3) 按设计要求触发安全带张紧器、安全气囊，并切断蓄电池；

4) 持续监视整个安全气囊系统；

5) 在规定时间段内（大约150ms）通过电容器单独供应电能，确保系统正常工作；

6) 通过故障警告灯显示故障；

7) 存储系统故障和碰撞信号；

8) 通过驱动系统CAN 数据总线或独立的碰撞输出端（普通导线）将碰撞事件通知其他系统组件；

9) 激活安全带警告。

2. 安全带警告与安全带扣开关

大众汽车车型具有驾驶员安全带警告功能。一旦打开点火开关，安全气囊控制单元对驾驶员侧安全带开关E24的信息进行检查。根据阻值的变化来确定驾驶员是否系上安全带。如果驾驶员未系安全带，集成在组合仪表内的安全带警告灯K19即亮起以示警告。若行驶速度超过5km/h，除了视觉警告之外，还发出声音警告，如图10-3所示。

图10-3 安全带与安全带扣警示灯

为实施“安全带警告”功能，安全气囊控制单元必须要知道驾驶员是否系上安全带的信息。位于安全带锁扣内的安全带开关E24 是一种机械操作开关。控制单元通过测量电阻即可

识别安全带是否系上，如图10-4所示。