安全气囊毕业论文

辽宁省交通高等专科学校毕业设计文件

设计论文题目汽车安全气囊系统的分析_____

系部___ 汽车系_______专业___汽车检测与维修

姓名____王开新____班级___10242_____学号___17___

完成期限__2013__年_2_月_14_日至_2013_年_6__月_5_日指导教师_______沈沉_____职称_____教授_______

摘要

汽车安全气囊系统是当汽车遭到冲撞而急剧减速时能很快地膨胀缓冲垫，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部。目前，按照安全气囊的数量可分为单气囊系统(只装在方向盘内的驾驶员安全气囊)和双气囊系统(安装在驾驶侧和副驾驶侧)，两者的工作原理是基本相同的。本文简单介绍了汽车安全气囊系统（SRS）基本的组成从安全气囊系统的作用和分类的角度出发，系统介绍了汽车安全气囊系统的发展史及应用现状、组成结构、工作原理、常见维修知识以及注意事项，同时也引进实例，对各部分介绍作进一步的解释和阐述。

关键词:汽车；安全气囊（SRS）；工作原理；故障分析；安全气囊系统故障

Abstract

Automobile airbag system is that when the car has been a collision and a sharp slowdown can quickly expand cushion, can protect the car interior crew does not hit the car. At present, according to the number of airbags can be divided into single airbag system (only in the direction the disk driver airbags) and dual airbags system (installed on the driving side and the co-pilot side), the working principle is basically the same. This article briefly introduces the basic composition of automobile airbag system (SRS) from the perspective of function and classification of airbag system, system of automobile airbag system is introduced the development history and application status, composition structure, working principle and the matters needing attention, common maintenance knowledge, at the same time also introduced as an example, to introduce each part for further explanation and elaboration.

Keyword: automobile; airbags (SRS); working principle; fault analysis; fault airbag system

目录

引言 (1)

1汽车安全气囊系统简介 (2)

1.1安全气囊系统的组成 (2)

1.1.1安全气囊 (2)

1.1.2气囊指示灯 (2)

1.2安全气囊系统的分类 (2)

1.2.1按照气囊的数量 (2)

1.2.2按照气囊的大小 (2)

1.2.3按照保护对象的不同 (3)

1.3安全气囊发展 (3)

1.4安全气囊系统的正确使用 (3)

1.5安全注意事项 (4)

2汽车安全气囊系统的基本组成及工作过程 (5)

2.1汽车安全气囊系统的基本组 (5)

2.2汽车安全气囊的工作过程 (5)

3汽车安全气囊使用重要性 (7)

3.1碰撞传感器 (7)

3.2电脑ECU组成及作用 (7)

3.3充气元件与气囊的组成、作用、原理 (7)

4安全气囊系统检查注意事项 (8)

5安全气囊系统的检修 (9)

5.1 SRS系统的组成部件 (9)

5.2维修注意事项 (9)

结论 (10)

参考文献 (11)

引言

众所周知，汽车是我们人类最伟大的发明之一。它的出现给人们带来巨大的方便，使人们实现了“日行千里”的移动梦想，但是同时也给人们带来了巨大的伤害——交通事故。随着用户安全意识的提高，为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车装用安全气囊系统越来越普及。据统计安全气囊系统在汽车相撞时，可使头部受伤率减少25％，面部受伤率减少80％左右[1]。所以汽车的安全性备受关注。无论一个人驾驶技术多么高超，有些事故还是难以避免的。因此安全装备特别是安全气囊就显得尤为重要。

1汽车安全气囊系统的基础知识

1.1 安全气囊系统的组成

1.1.1安全气囊

安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元(ECU)、气体发生器(inflator)、气囊(bag)、续流器(clock spring)等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块(airbag module)。传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。安全气囊系统的组成如图 1.1所示。

图1.1 安全气囊的组成

1.1.2气囊指示灯

气囊指示灯安装在仪表板上，用于指示气囊系统功能是否处于正常状态。正常情况下，打开点火开关后，气囊指示灯应点亮几秒钟后熄灭。如果气囊指示灯不亮、一直亮或在行驶途中突然点亮，表示气囊系统有故障，应及时检修。

1.2安全气囊系统的分类

1.2.1按照气囊的数量

(1)单气囊系统(只装在驾驶员侧)；

(2)双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶员侧各有一个安全气囊)。

1.2.2按照气囊的大小

安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元(ECU)、气体发生器(inflator)、气囊(bag)、续流器(clock spring)等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块(airbag module)。传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。安全气囊系统的组成如图1.1所示。

气囊指示灯安装在仪表板上，用于指示气囊系统功能是否处于正常状态。正常情况下，打开点火开关后，气囊指示灯应点亮几秒钟后熄灭。如果气囊指示灯不亮、一直亮或在行驶途中突然点亮，表示气囊系统有故障，应及时检修。

(1)单气囊系统(只装在驾驶员侧)；

(2)双气囊系统(驾驶员侧和副驾驶

(3)保护全身的安全气囊；

(4)保护整个上身的大型安全气囊；

(5)主要保护面部的小型护面气囊；

1.2.3按照保护对象的不同

(1)驾驶员防撞安全气囊

驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，分美式和欧式两种。美式气囊是考虑到汽车相撞时驾驶员没有佩带座椅安全带而设计的，其体积较大，约60L。欧式气囊是设定发生事故时驾驶员佩带座椅安全带而设计的，其体积较小，约40L。日本的安全气囊即属于此类，近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本的防撞安全气囊规格有所增加。如本田的驾驶员防撞安全气囊的体积为60L[2]。

(2)前排乘员防撞安全气囊

由于乘员在车内位置不固定，因此为保护其在撞车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。美式的约l-10L左右，欧式的约为75L左右(后者考虑了乘员受座椅安全带的约束)[3]。

(3)后排乘员防撞安全气囊

装在前排座椅上。

(4)侧面防撞安全气囊

装在车门上，防止乘员受侧面冲击。

1.3安全气囊发展

安全气囊是l953年由美国人约翰·赫缀克发明的,1973年日本本田汽车公司引进安全气囊技术进行实车应用。经过了30 多年的漫长历程，直至1984年，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施，其中规定从 l995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。如今，这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品，种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车，大多数都装有安全气囊，有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高，但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外，大部分车型还只是安装了正面气囊[4]。

1.4安全气囊系统的正确使用

(1)安全气囊系统应配合安全带使用；安全气囊系统属于辅助性安全装置，其基本的前提是要佩带安全带。

(2)安全气囊系统不得带病工作；如果安全气囊系统带病工作，会产生两种不良现象：一是当汽车发生碰撞需要安全气囊系统工作时，它却不工作；二是安全气囊系统不该工作时，却错误工作。前者将失去安全气囊系统保护功能；后者将对乘员造成意外伤害。甚至导致交通事故。

(3)对安全气囊传感器不能进行人为冲击试验在汽车修理作业中如对传感器有冲击，应将它拆下，待修理完毕后再按规定装复。

(4)安全气囊系统的气囊保存要严格按规定执行气囊保存时，如果存放位置不当，可能引起气囊误触发，例如丰田皇冠轿车的气囊不允许竖直放置。安全气囊系统不是对所有乘员都使用，例如除了预先设计好以外安全气囊系统对年幼乘员或矮个乘员并不适用。一般认为，大部分安全气囊系统只适用于身高1.78m，体重75kg左右的男性乘员。

1.5安全注意事项

(1)安全气囊组件要采用原厂包装，用货车装运，不得与其他危险品一起运输；

(2)安全气囊组件的检查与拆装需有专业人员承担；

(3)对安全气囊系统的任何作业均应先摘下蓄电池电缆。等30s以上，等待控制块中的电容完全放电后再进行，以免造成气囊误爆；

(4)不要使安全气囊系统的部件受到85℃以上的高温；

(5)安全气囊组件和控制块要避免受到磕碰和振动；

(6)对安全气囊系统的电气测试要待系统安装好后才可进行，切不可用万用表测量气囊引发器的电阻，以免造成气囊误爆；

(7)不得擅自改动安全气囊系统的线路和元件；

(8)在方向盘和乘客侧气囊部位不可粘贴任何饰物或胶条；

(9)废旧安全气囊应交专业人员处置，以免发生危险。

2汽车安全气囊系统的基本组成及工作过程

2.1汽车安全气囊系统的基本组成

驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊。按其总体结构可分为机械式和电子式安全气囊系统两类。机械式安全气囊不需要电源，检测碰撞和引爆点火剂都是利用机械装置来完成。电子式安全气囊是机械式安全气囊与电子技术结合的产物。目前汽车采用的安全气囊系统普遍都是电子式安全气囊系统。电子式安全气囊系统主要由碰撞传感器、微处理器(SRSECU)、辅助防护系统指示灯(SRS指示灯)、气体发生器和气囊等主要部件组成，图2.1为汽车安全气囊系统的组成示意图。

图 2.2汽车安全气囊系统的组成示意图

碰撞传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。气囊中所用的气体多为氮气。

2.2汽车安全气囊的工作过程

汽车在行驶中发生一定强度碰撞后，传感器开关启动，控制线路即开始处于工作状态，并接着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，接着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。

(1)将从碰撞传感器接收的电信号传给充气器的引爆剂。

(2)引爆剂像根“电火柴”通电后着火，然后再点燃充气器组件内的扩爆剂，扩爆剂又称为引爆管。

(3)扩爆剂点燃后，点燃主装药一主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠+氧化剂组成，也有些使用压缩氮气或氩气，还有两种混合应用。

(4)推进剂燃烧生成氮气流。

(5)迅速膨胀的气体经过过滤进入折囊垫，形成安全气囊雏形。

(6)充气器使充入安全气囊的气体压力增高，并开始推压安全气囊饰罩。

(7)安全气囊饰罩上的压力不断上升，饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝。

(8)随着裂缝的出现，饰罩门开启，为充气安全气囊的喷出提供最佳通路。

(9)气体压力继续增长，安全气囊张开至织物绷紧。

(10)乘员接触和压迫安全气囊，实现安全保护；通过气体的粘性阻尼作用，乘员前移能量被吸收和耗散，安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0．01秒内微处理器开始工作，0．03秒内点火装置启动，0．05秒内高压气体进入气囊，0．08秒内气囊向外膨胀，0．11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。

图 2.2为汽车安全气囊系统的组成示意图。

3汽车安全气囊使用重要性

现代科学技术突飞猛进，汽车技术也在不断的创新改进全国各大汽车制造厂商“以人为本”，改进车辆的安全质量技术和创建和谐社会安全稳定大环境，对车辆进行全方位的更新设计，汽车的安全气囊 (SRS)就是一个突出例子。汽车，是一个动态的物体，是人们的出行工具之一，也是一个绿色环保的独立体。随着人民生活水平的日益提高，汽车工业的迅猛发展，汽车人户已经是一个非常大的趋势，随之人车安全也提到了一个非常重要的态势。为了减小汽车发生正面及侧面碰撞时由于巨大的惯性力造成对车内人员的伤害，在驾驶员和乘员的头部两侧均增设了安全气囊 (SRS)，以便在事故发生的第一时间安全气囊(SRS) 打开，最大限度的保护车内人员不受到致命的伤害，在一定程度上降低损失。

安全气囊(SRS)系统主要由碰撞传感器、安全气囊的电脑(ECU)和充气元件、气囊三部分组成。

3.1碰撞传感器

主要由壳体、偏心转子、偏心重块、固定触点、旋转触点等组成，碰撞传感器是(SRS)系统中主要的控制信号输入装置。作用是在汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测车辆的碰撞强度信号，并将该信号输入ECU。电脑ECU可根据碰撞传感器的信号，判断是否引爆充气元件，使气囊充气参与工作。

碰撞传感器多数采用惯性或机械开关结构，譬如日本丰田车系所采用的则为上述结构的传感器。在工作正常情况下，偏心转子和偏心重块在螺旋弹簧弹力的作用下，顶靠在与外壳相连的止动块上，此时旋转触点与固定触点不接触开关(0FF)。当汽车发生碰撞时，偏心重块由于惯性力带动偏心转子克服弹簧弹力偏转。当碰撞强度达到设定值时，偏心转子偏转角度将旋转触点与固定触点接触而闭合，碰撞传感器向ECU输入一个“ON”信号，此时的电脑(ECU)只有收到碰撞传感器输入的“ON”信号时才会引爆充气元件。

3.2电脑ECU组成及作用

安全气囊ECU是安全气囊系统的控制中心，其功用是接收碰撞传感器及其他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊充气，并对系统故障进行自诊断。为了确保(SRS)系统工作的可靠性，防止误爆，气囊引爆必须满足一个条件(SRS)，即侦测电路的触发传感器和碰撞传感器同时接通时，气囊才能被引爆充气。

3.3 充气元件与气囊的组成、作用、原理

充气元件与气囊均安装在方向盘内和副座前上方，属一次性不可分解，当车辆在维修中必要时可拆开通往各碰撞传感器的接线处，以防误爆。充气元件主要由电爆管、点火药粉，气体发生剂、充气元件。其是充气元件是给气囊充气，气囊由尼龙布制成，表面敷有树脂。

当车辆发生碰撞时，碰撞的冲击力促使碰撞传感器和触发传感器接通，(ECU)接通引爆电路，电流流过电爆管，使其发热将电爆管内的点火介质引燃，火焰随即扩散到点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，气体经滤网冷却后进人气囊内，气囊急剧膨胀，冲破方向盘等缓解了对驾驶员和乘员的冲击。

4安全气囊系统检查注意事项

在检查安全气囊系统之前，首先应当仔细阅读制造厂家提供的《使用维修手册》。同时注意以下几点：

(1)安全气囊系统的故障很难确认，自诊断系统保留在存储器中的故障代码是排除故障的重要信息来源。因此在检查排除SRS故障时，必须在拆下蓄电池负极电缆端子之前读取故障代码。

(2)检查工作务必在点火开关转到锁止(LOCK)位置，并将蓄电池负极电缆端子拆下20s或更长一些时间之后才能开始。这是因为SRS装备有备用电源如果检查工作在拆下蓄电池负极电缆端子20s以内就开始进行，气囊系统有备用电源供电。检查中就有可能导致气囊误膨开。另外，汽车音响系统、防盗系统、时钟、电控座椅、座椅安全带控制系统、驾驶位置设定的倾斜和伸缩转向系统、电控车外后视镜等系统均具有存储功能，当蓄电池负极电缆端子拆下之后存储的内容将会丢失。因此在检查工作开始之前，应通知汽车用户将音响、防盗系统的密码和其它控制系统的有关内容记录下来。当检查工作结束之后，再由维修人员或汽车用户重新设置密码和有关内容并调整时钟。绝不允许使用车外电源来避免各系统存储内容丢失，以免导致SRS气囊误膨开。

(3)检查SRS时，即使只发生了轻微碰撞而SRS 气囊并未膨开，也应对前碰撞传感器、驾驶席气囊组件、乘员席气囊组件、座椅安全带收紧器进行检查。

(4)SRS对零部件的工作可靠性要求极高，所有零部件均为一次性使用部件，决不允许修复后的碰撞传感器、气囊组件、SRS ECU、座椅安全带收紧器等部件重复使用。如需更换零部件，则应使用新品，不允许使用不同型号车辆上的零部件。

(5)在检修汽车其它零部件时，如有可能对SRS 的传感器产生冲击，则应在检修工作开始之前，先将碰撞传感器拆下，以防气囊误膨开。

(6)前碰撞传感器、SRS ECU或气囊组件不得暴晒或接近火源。

(7)绝对不能检测点火器的电阻值，否则就有可能导致气囊引爆。检测其它部件的电阻值和检测SRS线路电阻值时，必须使用至少大于10k~／V的高阻抗万用表，即使用数字式万用表。如果使用指针式万用表，由于其阻抗小。表内电源电压加到气囊系统上就有可能引爆气囊。

(8)在SRS各个总成或零部件的表面上，均标有说明标牌或注意事项，使用与检查时必须照章行事。

(9)当安全气囊系统SRS的检查工作完成之后，必须对SRS指示灯进行检查。当点火开关转到接通(ON)或辅助(ACC)位置时，SRS指示灯亮6s左右后自动熄灭，说明安全气囊系统SRS正常。

(10)碰撞传感器的动作具有方向性。安装前碰撞传感器和SRSECU时．传感器和SRSECU壳体上的箭头方向必须按使用说明书规定进行安装。

5安全气囊系统的检修

如果安全气囊已经引爆，必须更换而不能修复使用。检修安全气囊系统与检修汽车的其它系统不同，若操作错误，可能使安全气囊意外引爆导致伤亡。各个厂家采用的传感器、充气器类别和级数、引爆电路布局、引爆～扩爆～推进剂等都有差别，因此，对安全气囊系统检修的注意事项，大致归纳如下，详细作业应严格按各车型维修手册的规定。安全气囊系统的故障，必须采用显码法、外接仪器诊断法、闪码法或参数测量法以确定故障部位，再进入维修或换件阶段检修安全气囊系统时，将点火开关转至“LOCK”位置以及拆下蓄电池负极电缆，还需再等2～5分钟(让电能贮存电容器放电完毕)以上，才能进行维修工作，否则安全气囊有不适时引爆张开的危险；不能用万用表测量安全气囊组件引爆电阻的阻值(引爆电阻时所需的电流极小，万用表电阻档的输出电流一般都大干引爆电流，即使选用输出电流只有几毫安培的高阻档，也不能保证安全气囊不会误爆)。

目前，大多进口汽车的车型都用安全气囊ECU内的诊断电路，发送比引爆电流微弱许多的监测电流对引爆电阻实行检测。假设方向盘内螺旋电缆聚酯薄膜与铜导体面间的阻值在规定容限，各接触面(点)接触良好，将引爆电阻从引爆电路分离，确诊了安全气囊ECU功效正常后，才可以诊断引爆电阻。

下面以奥迪A6轿车SRS系统为例做简要介绍。

5.1SRS系统的组成部件

奥迪A6轿车SRS系统的主要部件有电子控制及监测单元1234(即气囊电脑)，SRS故障指示灯，气囊组件，爆燃式安全带张紧器，螺旋导线单元(即气囊滑环F1 38) 和连接线束等，它取消了传统的车身前部碰撞传感器，而把它们集成在了控制单元 J234内。

5.2维修注意事项

(1)绝对不能用万用表测量任何与SRS 系统有关的电路(在拔掉组件的情况下可以测量其导线的导通与否)。

(2)维修SRS系统之前，应将点火开关转到OFF位置，拆除电瓶线负极并等待5分钟以上(拆电瓶线前应向车主索要录音机密码．修复完成后要对录音机进行解码)。

(3)安装电子控制及监测单元J234时，必须按照规定的方向安装，使箭头指向车的前方。

(4)安装螺旋导线单元时，必须使汽车前轮处于直行位置，并且使螺旋导线也在中间位置(即往正反两个方向转的圈数相同的那个位置)，否则装上后，转动方向盘时有可能拉断螺旋导线。

(5)更换SRS电脑J234后，必须对新电脑J234进行编码，否则故障灯常亮，SRS系统不工作。

(6)若线束有损坏，必须更换新件。

奥迪A6轿车SRS系统具有强大的自诊断能力，内容包括：读取故障代码、清除故障代码、查询控制电脑编号、给控制单元编码、读取测量数据流等功能。奥迪A6的OBDⅡ诊断接口在方向盘下驾驶员右腿上方，接上诊断仪(如V．A．G1 552)就可以通过它的自诊断系统诊断出故障的大致原因，再通过查阅具体的资料，就可以确定正确的维修方法。