兩次動作的安全氣囊系統(tǒng)

hzjheng.cn 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：wl04qc1b 類別：汽車構造維修時間：2006-12-09

1.概述

在汽車發(fā)生沖撞時，安全氣囊系統(tǒng)對保護駕乘人員的安全十分有效。目前安全氣囊系統(tǒng)一般為轉向盤單氣囊系統(tǒng)，或者雙氣囊系統(tǒng)。安裝有雙氣囊和安全帶預緊器系統(tǒng)的車輛在發(fā)生沖撞時，不管速度高低，氣囊和安全帶預緊器同時動作，因此造成低速沖撞時氣囊的浪費，使維修費用增加很多。

兩次動作的雙安全氣囊系統(tǒng)，在汽車發(fā)生沖撞時，能根據(jù)汽車的速度和加速度的大小，自動地選擇只使用安全帶預緊器動作，還是安全帶預緊器和雙氣囊同時工作。這樣，在低速發(fā)生沖撞時，系統(tǒng)只使用安全帶即能足夠保護駕乘人員安全，而不用浪費氣囊。如果在速度大于30km/h發(fā)生沖撞時，安全帶和氣囊同時動作，以便保護駕乘人員的安全。

2.兩次動作的雙氣囊系統(tǒng)工作原理

兩次動作的雙氣囊系統(tǒng)在轎車上的布置如圖 1所示，它是由傳感器、中央控制器、雙氣囊、雙安全帶預緊器和接頭等組成。其工作原理如圖 2所示。

中央控制器由中央傳感器、電子控制器、安全傳感器和輔助電源組成。氣囊中除了氣囊外，還有電雷管、氣體發(fā)生器；安全帶預緊器中也有電雷管。本系統(tǒng)的電氣聯(lián)接特點是:①左右兩個前方傳感器并聯(lián)，并聯(lián)后與左右安全帶預緊器電雷管、安全傳感器串聯(lián)。②中央傳感器和前方傳感器并聯(lián)，它們串聯(lián)后的電路也并聯(lián)。

系統(tǒng)的工作原理如下:

在汽車行駛中，3個傳感器不斷將車速變化的信息輸入到電子控制器，經(jīng)電子控制器不斷地計算、分析、比較和判斷，并隨時準備發(fā)出指令。當車速小于30km/h沖撞時，前方傳感器和其串聯(lián)的安全傳感器同時向電子控制器輸入撞車信號，并發(fā)出引爆安全帶預緊器電雷管的指令，而中央傳感器發(fā)出的信號不能使電子控制器發(fā)出引爆氣囊電雷管的指令。所以，在低速(減速度較小)沖撞時，只要預緊器向后拉緊安全帶，就足以保護駕乘人員不撞向前方。

在高速(減速度較大)沖撞時，前方傳感器和中央傳感器同時向電子控制器輸入沖撞信號，電子控制器在迅速判斷后發(fā)出指令，同時引爆左右預緊器和雙氣囊的電雷管。安全帶向后拉緊的同時，2個氣囊同時張開，吸收駕乘人員因減速度大而產(chǎn)生的沖撞能量，有效地保護他們的安全，如圖 3所示。

當汽車和前面的固定物沖撞時，汽車行駛的速度越快，減速度就越大，傳感器接受到的力就越大。若將前方傳感器和中央傳感器預設定的力分為上、下限，即前方傳感器的預定沖撞速度在小于30km/h的下限值，并且相應的安全傳感器預設值也是下限值，則汽車發(fā)生低速沖撞時，電子控制器只使安全帶預緊器引爆。中央傳感器預設值為上限，則汽車高速沖撞時，前方傳感器，中央傳感器和安全傳感器同時向電子控制器輸出沖撞信號，電子控制器使所有的電雷管引爆，則安全帶拉緊，氣囊張開。

從發(fā)生沖撞、傳感器發(fā)出信號到控制器判斷引爆電雷管，大約需要10ms時間。引爆后，氣體發(fā)生器產(chǎn)生大量氮氣，迅速吹脹氣囊。從發(fā)生沖撞到氣囊形成，進而到安全帶拉緊，全過程所需時間為30-35ms，所以氣囊系統(tǒng)的保護效果是非常好的。

當氣囊引爆后，由于產(chǎn)生的氣體大量涌進氣囊，使氣囊的壓力增高，不利吸收沖撞能量，所以，在氣囊的后面有2個排泄壓力的氣體排放孔，有利于保護駕乘人員的安全。

3.系統(tǒng)主要部件

(1)前方傳感器

此傳感器安裝在保險杠后與擋泥板之間，用來感測低速沖撞的信號。前方左右2個傳感器結構相同，都是偏心錘式機械傳感器。傳感器裝在1個密封的防振保護盒內，其結構如圖 4所示。

前方傳感器的工作原理是:汽車正常行駛時，扭力彈簧將錘、動觸頭定在止點位置，傳感器沒有觸發(fā)信號給中央控制器。當汽車沖撞時，慣性力克服彈簧的扭力而使其產(chǎn)生運動，帶動觸頭轉動，使動、靜觸頭接合。此時，傳感器向中央控制器發(fā)生“接通”信號，同時安全傳感器也接通，于是電子控制器發(fā)出引爆安全帶預緊器電雷管的指令，使安全帶拉緊而達到安全保護作用。

前方傳感器有4個引腳，其中2個引腳接到電子控制器，另外2個為自診斷引腳。金屬電阻的作用是診斷本傳感器和中央控制器之間是處于開路狀態(tài)還是處于正常狀態(tài)。

(2)中央傳感器

中央傳感器裝在中央控制器內，用來感測汽車發(fā)生高速沖撞的信息，并將其輸送到電子控制器，用來引爆氣囊電雷管，使氣囊張開。同時前方傳感器也引爆了預緊器的電雷管，即安全帶預緊和氣囊張開同時起作用。

中央傳感器是1個固體半導體壓力傳感器，它具有穩(wěn)定性好、應變靈敏系數(shù)K值大(約100-150)及壓敏電阻效應線性好等特點。

中央傳感器的結構如圖 5所示。其懸臂架壓在半導體應變片的兩端，當汽車發(fā)生沖撞時，半導體應變片在懸臂減速度力作用下發(fā)生彎曲變形，受壓后的電阻發(fā)生變化，電阻的變化引起動態(tài)應變儀輸出電壓發(fā)生變化。汽車的速度越大，沖撞后產(chǎn)生的減速度力越大，則輸出的電壓也越大。

由于半導體應變傳感器輸出特性受溫度影響較大，故應用晶體管的基極發(fā)射極間電壓V_be的溫度變化來消除傳感器輸出特性的變化，所以半導體傳感器要求有穩(wěn)定電源。

(3)安全傳感器

本系統(tǒng)設立了2個安全傳感器，用來防止系統(tǒng)在非沖撞時引起氣囊的誤動作。它們裝在中央控制器內，是1個水銀常開開關，如圖 6所示。當發(fā)生沖撞時，足夠大的減速度力將水銀拋上，接通電雷管電路。

(4)電子控制器

電子控制器包括引爆控制電路、驅動電路、儲存電路和診斷電路等(參見圖 2所示)。它們都集中裝在中央控制器上。

實際上，引爆控制電路是1個晶體管開關電路。當傳感器傳來的信號電壓足夠大時，晶體管的發(fā)射極和集電極就導通，將傳來的信號與已經(jīng)儲存的信號(電阻、電壓)相比較，確認是沖撞信號后則接通繼電器，由驅動電路接通電源與電雷管的總開關電路，引爆氣囊和安全帶電雷管。

儲存電路和診斷電路是合在一起的。診斷電路不斷地分析和診斷氣囊系統(tǒng)的各種故障，將這些故障編碼儲入儲存電路，以備將來檢修時用。與此同時，驅動電路使儀表盤上的SRS警告燈開始閃爍。

診斷儲存電路監(jiān)控如下故障:

①氣囊誤引爆和不引爆。

②傳感器的失靈。

③系統(tǒng)各接頭和線路的短路或開路。

(5)輔助電源

輔助電源包括1個直流穩(wěn)壓器和1個電容儲能器。直流穩(wěn)壓器能保證供給系統(tǒng)電壓的恒定性，使系統(tǒng)能正常工作而不發(fā)生失效引爆事故。它是一種帶比較、放大和調節(jié)動能的集成穩(wěn)壓裝置。電容儲能器是利用電容儲存電能，在沖撞中發(fā)生電源中斷時，擔負起氣囊系統(tǒng)的電源作用，避得失效引爆事故。