安全气囊控制系统电路分析与故障诊断讲课稿

10 安全气囊控制系统电路分析与故障诊断

10.1 安全气囊控制系统电路分析与故障诊断

10.1.1 安全气囊系统的组成与工作原理

在严重的碰撞中，安全气囊系统（SRS）检测到减速度，触发空气囊充气器；于是充气器中发生的化学反应瞬间用无毒气体充满气囊，以帮助限制乘员向前运动。这就有助于保护头部和面部不与方向盘或仪表板发生碰撞，随着空气囊放气，就继续吸收冲击能量，整个过程—充气、保护、放气—整个过程在不到1秒内完成。

10.1.1.1 安全气囊引爆条件

（1）驾驶员与前排乘员侧空气囊引爆条件

在图10-1中箭头之间阴影区域发生严重正面碰撞时，安全气囊系统（SRS）空气囊就会张开。如果冲击的严重程度超过设计的临界值，大概相当于以20-23公里/小时的速度与一个固定的障碍物迎头相撞，而这个障碍物在碰撞时不移动也不变形，安全气囊系统（SRS）空气囊就会张开。如果冲击的严重程度在上述临界值以下，安全气囊系统（SRS）空气囊就可能不张开。

图10-1 碰撞区域

（2）驾驶员与前排乘员侧空气囊不张开情况

如图10-2所示，汽车如果受到侧面或者后面碰撞，或者仅为低速下面碰撞，或者翻滚，SRS空气囊就不会张开。

（a）（b）

（c）（d）

（a）侧面碰撞（b）后面碰撞（c）汽车翻滚（d）低速下面碰撞

图10-2

10.1.1.2 安全气囊系统种类

（1）机械式（M型）空气囊

M型SRS空气囊是驾驶员侧的气囊。气囊传感器、充气器和空气囊都装在空气囊总成内。在方向盘总成内左侧安装有传感器锁止释放螺栓和释放杆，用作保险装置，以防止空气囊启动。如果传感器锁止释放螺栓松动或释放杆脱出，则即使受到冲击，空气囊也不会启动。

①部件的配置和功能

机械式SRS空气囊系统有专门设计的方向盘、含传感器的气体发生器总成和气囊组件总成。

表10-1 机械式（M型）空气囊部件配置和功能

部件功能

空气囊传感器在正面碰撞中检测速度，从而启动充气器

充气器瞬间产生氮气，充满空气囊

空气囊瞬间由充气器产生的氮气充满，而一旦充满，气体就气囊后面的放气孔排出，从而减少驾驶员的冲击。

方向盘总成如图10-3所示，方向盘总成上固定有锁臂盘，该锁臂盘中央设有一个D型支柱。当发生器-传感器装入时，这个支柱必须插入发生器-传感器底部的D型孔中，以便打开发生器-传感器的锁臂，是发生器处于工作状态。

图10-3 方向盘总成

②气囊组件总成

气囊组件总成如图10-4所示，包括一个装饰盖，一个折叠好的袋子和一个金属镶嵌的支架。在气囊展开的过程中这个盖子沿着预设的缝裂开，但其上下部分仍然连在支架上，气袋打开时会膨胀并且在方向盘的上方展开出来。

图10-4 气囊组件总成

③充气器（发生器-传感器）总成

充气器（发生器-传感器）总成如图10-5所示，包含了传感器和产生气体的化学药品，靠它传感信号起爆产生氮气来充满气袋，它装在一个铝制的圆柱形容器中,发生器的引爆不靠电而是靠机械式触发，只要发生器-传感器安装在方向盘里，它便处于工作状态。这个发生器-传感器的设计保证十年的工作寿命，到期必须更换。

图10-5 充气器

（2）电子式（E型）安全气囊系统

E型安全气囊系统（SRS）利用传感器检测碰撞信号并送往E型安全气囊系统（SRS）ECU，该ECU利用传感器的信号并利用内部预先设置的程序不断进行数学计算和逻辑判断，当判断结果为发生碰撞时，ECU发出点火指令引爆气囊点火剂。

①部件配置和功能

表10-2 电子式（E型）安全气囊系统部件配置和功能

部件功能

充气器瞬间产生氮气，使空气囊充气。

空气囊由充气器发出的氮气瞬间使空气囊充气，只要充满气体，气体就会从气囊后面的一些小孔排出。缓和对驾驶员和前排乘客的冲击。

前空气囊传感器这些传感器测量车辆的减速度。

中央空气囊传感器总成根据正面碰撞的减速度，决定是否张开气囊。当转换至诊断模式时，不论系统有任何故障都会进行诊断。

警告灯警告灯点亮时以示警告驾驶员，系统出现不正常情况。螺旋电缆将中央空气囊传感器总成的点火电流传送至充气器。

图10-6 部件配置

②充气器和空气囊

a.用于驾驶员侧（在方向盘总成内）

充气器和空气囊安装于方向盘总成内，其总成不能分解。充气器包括有发火极、引发药柱、气体发生器，在发生严重正面碰撞时，就会使空气囊充气。空气囊是用尼龙布制造的，其内表面涂有橡胶。另外，空气囊后面又放气孔，在空气囊张开后迅速排出氮气。

图10-7 气囊总成（驾驶员侧）

b.用于前排乘客侧（安装在前排乘客侧仪表板内）

充气器包括有发火极、引发药柱、气体发生器。这些部件完全密封在一个金属容器内。空气囊是由尼龙布制造的，由充气器所产生的气体使之充气。充气器和空气囊在空气囊壳内组合成一个整体，安装在前排乘客侧仪表板内。一般乘客侧空气囊容积比驾驶员侧空气囊的容积大2至4倍。

图10-8 气囊总成（前排乘客侧）

c.工作原理

驾驶员侧与乘客侧充气器和空气囊的工作原理是一样的，当发生严重正面碰撞时，所产

生的减速力使空气囊传感器接通时，电流就流至发火极使之发热，所产生的热量点燃点火剂（发火极内）点火剂所产生的火焰瞬间扩散至引发药柱和气体发生剂。气体发生剂产生大量氮气，氮气通过滤清器冷却，冲破方向盘空气囊总成或空气囊门，膨胀至乘客舱内；空气囊张开后，随着气体从放气孔逸出而迅速瘪下来，这就使空气囊的冲击力减小，同时也保证视野开阔。

空气囊充气时，随着氮气的产生会有大的响声和烟雾，这些都是无害的也不表示失火，所见到的烟雾大部分都是滑石粉和钠化合物；滑石粉用作润滑剂以帮助空气囊平顺张开，钠化合物是化学反应的副产品。残留物大部分由无害的碳酸钠组成；但是，其中也有少量的氢氧化钠，所以，一定要尽快清洗残留物，以防可能引起轻微的皮肤过敏。

图10-9 气体发生器示意图

d.中央空气囊传感器总成

中央空气囊传感器总成安装在地板上，由中央空气囊传感器、安全传感器、诊断电路等组成；中央空气囊传感器总成收到来自空气囊传感器的信号，判断空气囊是否必须启动，并且诊断系统内的故障。

a 中央气囊传感器总成安装位置