第8章 汽车安全气囊系统

安全气囊
安全气囊对乘员的保护作用
8.1.2安全气囊的种类 1.按照气囊的数量划分 单气囊系统（只装在驾驶员侧）; 双气囊系统（驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊）; 多气囊系统（前排安全气囊、后排安全气囊、侧面安全气囊）。 2.按照气囊的大小划分 保护全身的安全气囊; 保护整个上身的大型气囊; 主要保护面部的小型护面气囊。 3.按充气装置点火系统划分 电子式; 机械式。
4.按照保护对象的不同划分 1）驾驶员防撞安全气囊 驾驶员防撞安全气囊（Driver airbag，DAB）安装在方 向盘上，分美式和欧式两种。 美式气囊是考虑到驾驶员没有佩带座椅安全带而汽车相 撞时起保护作用，约60L。
欧式气囊是假定驾驶员佩带座椅安全带而设计的，其体 积较小，约40L。日本的安全气囊也属于此类。
机械式SRS工作原理
电子式SRS主要由传感器、气囊组件、气体发生器、电 控装置（ECU）等组成。
电子式SRS的组成 1-气囊报警灯；2-螺旋电缆（装于方向盘内）；3-前部碰撞传感器（右）；4-前排乘 员安全气囊总成；5-中央气囊传感器总成及电控单元；6-方向盘（内装驾驶员安全气 囊）；7-前部碰撞传感器（左）
3
4
插接器双重锁定机构
端子双重锁定机构
源自文库5、8
1、2、3、4、5、7、8、9
1）防止SRS气囊误爆机构
防 止 气 囊 误 爆 机 构 的 结 构 与 原 理
2）电路连接诊断机构
（a）半连接 （b）可靠连接 图8-27 电路连接诊断机构结构与原理
3）插接器双重锁定机构
图8-28 插接器双重锁定机构
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 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。
图8-12 机械式传感器 1—感应块；2—撞针；3—偏置弹簧；4—D轴；5—顶盖
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。 ①滚球式传感器。 如图8-13所示，平 时小钢球被磁场力所 约束。当碰撞时，在 圆柱形钢套内小钢球 就向前运动。一旦接 触到前面的触点，则 将触发电路接通。这 种传感器目前应用很 广，可以检测各种撞 击信号。
3.SRS警报灯
SRS警报灯
4.ECU
图8-24 福特林肯城市轿车SRS控制组件的内部结构 1—能量储存装置（电容）；2—安全传感器总成；3—传感器触点； 4—传感器平衡块；5—4端子插接器；6—逻辑模块；7—SRS ECU插接器
5.安全气囊系统保险机构与线束
图8-25 丰田科罗娜轿车SRS插接器 1、2、3—ECU插接器；4—SRS电源插接器；5—中间线束插接器；6—螺旋线束； 7—右碰撞传感器插接器；8—气囊组件插接器；9—左碰撞传感器插接器；10— 点火器 表8-1 丰田科罗娜轿车SRS插接器保险机构 序号 1 2 名 称 防止气囊误爆机构 电路连接诊断机构 插接器代号 2、5、8 1、3、7、9
2—惯性质量； 3—变形针
2.气囊组件
气囊组件主 要由气体发 生器、点火 器、气囊、 饰盖和底板 组成。
驾驶员侧气囊组件
乘客侧气囊组件
驾驶员侧气囊组件
1）气体发生器 气体发生器又称充气器，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进行 装配。
汽车电子控制技术
沈阳大学
凌永成
配套教材信息
教材名称：汽车电子控制技术（第2版） 教材主编：凌永成 于京诺 教材定价：40RMB 出版社：北京大学出版社 出版时间/版次：2011年7月第2版 国际标准书号（ISBN ）： 978-7-301-19225-2 教材所属系列： 21世纪全国高等院校汽车类 创新型应用人才培养规划教材
膝部安全气囊
福特公司的行人安全气囊
行人安全气囊
奔驰M级轿车安全气囊的布置
8.2 安全气囊系统的结构组成与工作原理
8.2.1安全气囊系统的组成与工作过程 1.安全气囊系统的组成 机械式SRS主要由传感器、气囊组件、气体发生器等组 成。安全气囊工作由传感器直接引爆点火。该SRS的优点是 结构简单，成本低；缺点是可靠性差，容易误动作。
SRS动作时序
8.2.2安全气囊系统的主要部件 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。
了新一代智能型安全气囊（Smart Air Bag）。智能型SRS 比一般SRS增加了以下几种功能。 ①检测乘员是否系上座椅安全带。
②检测乘员乘坐位置。
③检测儿童座椅。
④调控安全气囊充气膨胀力。
⑤检测座椅上是否有乘员。 ⑥检测气温。 此外，还有对乘员的膝盖进行保护的膝部安全气囊 （Knee airbag）和对车外行人进行保护的行人安全气囊 （Pedestrian airbag）。
第8章 汽车安全气囊系统
教学提示：作为重要的被动安全措施，安全气囊 在保护汽车乘员、减轻交通事故伤害程度方面， 发挥着不可替代的作用。多功能、智能化是汽车 安全气囊系统的发展趋势。
教学要求：本章主要介绍汽车安全气囊系统。要 求学生了解汽车安全气囊系统的应用概况和发展 趋势，熟悉汽车安全气囊系统的基本组成和工作 原理。
4）端子双重锁定机构 SRS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。 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。
图8-29 端子双重锁定机构
5）SRS线束 SRS的所有线束都套装在黄色波纹管内，为了保证方向 盘具有足够的转动角度而又不致损伤驾驶员侧SRS气囊组件 的连接线束，在方向盘与转向柱管之间采用了螺旋线束。
图8-20 气体发生器 1-上盖；2-充气孔；3-下盖 ；4-充气剂； 5-点火器药筒；6-金属滤网；7-电热丝；8-引爆炸药
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。
图8-21 点火器结构 1-引爆炸药；2-药筒；3-引药；4-电热丝；5-陶瓷片；6-永久磁铁； 7-引出导线；8-绝缘套管；9-绝缘垫片；10-电极；11-电热头；12-药托
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减速度进行连续测量，并将 测量结果输送给ECU，ECU内有一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，安全传感器同时也闭合，则引发器接通，气 囊膨开。
图8-17 电子式传感器
1—集成电路；
8.1 安全气囊系统概述
8.1.1安全气囊的作用 为了在车辆发生碰撞事故时最大限度地保护驾乘人员，尽 量减小撞车对驾乘人员的伤害程度，现代汽车广泛装备了辅 助约束系统（Supplemental Restraint System，SRS）， 也称辅助乘员保护系统。 作为汽车重要的被动安全措施，SRS系统的安全气囊 （Airbag safety）与座椅安全带(Seat belt)配合使用，可以 为乘员提供十分有效的防撞保护。由于安全气囊是SRS系统 的核心保护部件，故国内也习惯将辅助乘员保护系统称为安 全气囊系统。 安全气囊是一种当汽车遭到冲撞而急剧减速时能很快膨 胀的缓冲垫，当汽车发生碰撞时，能迅速在乘员和汽车内部 结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员撞在气袋上，避 免或减缓碰撞，从而达到保护乘员的目的。
图8-15 偏心式传感器的工作过程 1—旋转触点；2—固定触点；3—止动器； 4—偏心重块；5—螺旋弹簧力；6—偏心转子
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。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 撞传感器的可靠工作。
图8-16 水银开关式传感器 1-盖；2、3-电极；4-O形圈；5-水银撞上后位置； 6-壳体；7-水银；Fl-水银运动分力；F2-撞击力
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，气囊背面有两个泄气孔。乘员 气囊没有涂层，靠尼龙布本身的间隙泄气。
驾驶员安全气囊组件展开图
4）衬垫 衬垫是气囊组件中的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，所以质量特别 轻。 5）饰盖和底板 饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有裂缝，以便气囊能 冲破饰盖膨开。
SRS工作原理
安全气囊的前部碰撞有效范围及点火的判断条件
2.安全气囊系统的工作过程
安全气囊由点火起爆到完全彭开是需要一定时间、经历 一个过程的，其充气速度和膨胀强度是可以控制的，且需与 汽车的碰撞强度相适应。否则，将很难起到良好的乘员保护 作用。
安全气囊的膨胀过程
SRS的整个工作过程大约需要110 ms左右，可分为四个 阶段。
图8-13 滚球式传感器 1—小钢球；2—磁铁；3—触点
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，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。
图8-14 偏心式传感器的结构 1—自检电阻；2—传感器；3—固定触点；4—旋转触点； 5—偏心转子；6—外壳；7—偏心重块；8—螺旋弹簧
近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本防撞安全 气囊规格有所增加，如本田轿车的驾驶员防撞安全气囊的体 积为60L。 2）前排乘员防撞安全气囊
前排乘员防撞安全气囊（Passenger airbag，PAB）也 较大。美式的约160L，欧式的约75L。
3）后排乘员防撞安全气囊 后排乘员防撞安全气囊（Rear side airbag，RSAB） 安装在前排座椅上，防止后排乘员在撞车时受到伤害。
4）侧面防撞安全气囊
侧面防撞安全气囊（Side impact protection airbag） 安装在车门上，防止驾驶员及乘员的肩、臂、腰、骻受侧面 撞击。 5）安全气帘 安全气帘（Inflatable curtain，IC）安装在汽车车顶与 车门的交接处，用于汽车在遭受横向撞击或翻车时保护乘员 的头部、肩部不受伤害。 6）智能型安全气囊 为了克服普通安全气囊系统的不足，一些高端汽车装备
①重量传感器，根据座椅上的重量感知是否有人，以及 乘员是大人还是小孩；
②电子区域传感器，能在驾驶室中产生一个低能量的电子区 域，测量通过该区域的电流测定乘员的存在和位置； ③红外线传感器，根据热量探测乘员的存在，以区别于其他 无生命的物品； ④光学传感器，如同一台照相机注视着座椅，并与存储的空 座椅的图像进行比较，以判别人体的存在和位置； ⑤超声波传感器，通过发射超声波，然后分析遇到的物体后 的反射波探明乘员的存在和位置。 设计开发智能安全气囊的另一个重要工作就是编制计算机软 件。一般来说，计算机软件要能根据乘员的身材、体重、是 否系好安全带、人在座椅上所处位置、车辆碰撞时的车速以 及撞击程度等，在一刹那间就做出反应，调整安全气囊的起 爆和膨胀时机、速度和强度，使安全气囊对乘客提供最合理 和最有效的保护，特别是减少对儿童等身体矮小者的伤害。
图8-30 螺旋弹簧与螺旋线束 1、3—线束插头或插接器；2—螺旋弹簧；4—螺旋壳体；5—搭铁插头
8.3 智能安全气囊系统
8.3.1智能安全气囊系统概述 智能安全气囊是在普通安全气囊的基础上增加传感器， 以探测出座椅上的乘员是儿童还是成年人，是否系好安全带 以及乘员所处的位置、高度，通过采集这些数据，由电子计 算机软件分析和处理控制安全气囊的起爆和膨胀，使其发挥 最佳作用，避免安全气囊出现不必要的起爆，从而极大地提 高其安全保护作用。 智能安全气囊比普通安全气囊主要多了两个核心元件， 即传感器及与之配套的计算机软件。 目前使用的传感器主要有以下几种。