汽車安全氣囊的應用現狀畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圖24 安全氣囊的工作原理 典型的氣囊系統包括二個組成部分：探測碰撞點火裝置(或稱傳感器)，氣體發生器的氣囊(或稱氣袋)。當傳感器開關啟動后，控制線路即開始處于工作狀態，并借著偵測回路來判斷是否真有碰撞發生。如果訊號是同時來自兩個傳感器的話才會使安全氣囊開始作用。由于汽車的發電機及蓄電池通常都處于車頭易受損的部位，因此，安全氣囊的控制系統皆具有自備的電源以確保作用的發揮。在判定施放安全氣囊的條件正確之后，控制回路便會將電流送至點火器，借著瞬時快速加熱，將內含的氮化鈉推進劑點燃。在近乎爆炸的化學反應快速發生的同時，會產生大量無害的以氮氣為主的氣體，將氣囊充氣至飽滿的狀態，并借著強大的沖擊力，氣囊能夠沖開方向盤上的蓋而完全展開，以保護駕駛者頭部不受傷害。同時在推進劑點燃的過程之中，點火器總成中的金屬網罩可冷卻快速膨脹的氣體，隨即氣囊可由設計好的小排氣口排氣，以發揮逐漸緩沖功能，并避免在車身仍繼續移動時阻礙碰撞后的視線。[5]需要特別說明的是，傳感器只有在滿足了一定的條件下才會工作。安全氣囊的傳感器的設計有很多種，有一部分是采用擺錘或杠桿式開關，還有的是彈簧負載的轉輪式，此外還有用水銀開關的產品。但不論感測器開關型式如何，都必須有足夠的撞擊力才能使得開關啟動，同時這個撞擊力必須來自正的方向才行。通常這個撞擊力約等于以時速25公里至50公里左右碰撞固定物所產生的結果。當汽車受到這種高速碰撞時，裝在車前端的碰撞傳感器和裝在汽車中部的安全傳感器，就可檢測到車速突然減速，并將這一信號迅速傳遞給安全氣囊系統的控制電腦，電腦在經過分析確認之后，才會引爆安全氣囊包內的電熱點火器，使氣囊發生迅速膨脹。 據計算，，，此刻之后，駕車者才會撞上氣囊。 可見，氣囊的打開與否與撞擊角度和撞擊速度都有關，一般來說在汽車翻轉、輕微碰撞、側面碰撞或后面碰撞時，氣囊均不會打開，比如桑塔納2000升級版在車身正面左右各30度以內受到重創時才會打開安全氣囊。再有一點，對于撞擊速度而言，安全氣囊系統測定的是撞擊后車輛的減速度，因此，在做安全碰撞實驗時，一般都是讓車筆直地撞在不能移動且不能變形的墻上。 汽車安全氣囊的工作原理SRS工作原理：當車輛發生碰撞時，安全氣囊控樹模塊快速對信號做出處理，確認發生碰撞的嚴重程度已超出安全帶的保護能力，便迅速釋放氣囊，使乘員的頭、胸部直接與較為柔軟有彈性的氣囊接觸，從而通過氣囊的緩沖作用減輕乘員的傷害。如圖25所示。一般說來，輕微的碰撞不會打開安全氣囊，只有在車輛正面一定角度范圍內才是打開安全氣囊的有效碰撞范圍，后碰、側碰、翻轉都不會引發安全氣囊打開。[6] 圖25 早期的安全氣囊為機械式安全氣囊系統，現在國內外氣囊廠家主要采用的是電子式安全氣囊系統。基本型安全氣囊系統包含了駕駛員、乘員正面保護安全氣囊及安全帶預緊裝置。雖然安全氣囊在結構上會有所不同，但其工作原理基本一致。汽車行駛過程中，傳感器系統不斷向控制裝置發送速度變化（或加速度）信息，由控制裝置（中央控制器）對這些信息加以分析判斷，如果所測的加速度、速度變化量或其它指標超過預定值（即真正發生了碰撞），則控制裝置向氣體發體發生器發出點火命令或傳感器直接控制點火，點火后發生爆炸反應，產生 N2 或將儲氣罐中壓縮氫氣釋放出來充滿碰撞氣袋。乘員與氣袋接觸時，通過氣袋上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達到保護乘員的目的。 電子式SRS 電子式SRS主要由傳感器、氣囊組件、氣體發生器和電控裝置組成。如圖26所示。 圖26電子式安全氣囊系統特點是由傳感器感知車輛運動情況，由ECU監控并作出判斷，判斷當前的事件是否是嚴重碰撞事件，如果是嚴重碰撞事件則驅動氣囊展開，保護駕乘人員的安全。安全氣囊作用過程大約需要100ms左右，可分為4個階段。如圖27所示： 圖27分別為：第一階段：0～20ms 汽車撞車，達到氣囊系統引爆極限，傳感器將信號輸送到中央電子控制器（ECU ），ECU判斷后確認是嚴重碰撞則引發氣體發生器；第二階段：20～40ms氣體發生器在30ms內完全將氣囊完全漲起，撞車40ms后駕駛員身體開始向前移動，因為安全帶斜系在駕駛員身上，隨著駕駛員的前移，安全帶被拉長，一部分撞車時產生的沖擊波能量被安全帶化解。第三階段：40～60ms 駕駛員的頭部及身體上部都壓向氣囊，氣囊后面的排氣口允許氣壓在壓力作用下均勻的溢出。氣袋排氣孔打開，氣囊泄氣并收縮。氣體的阻尼作用吸收了碰撞的能量，緩解了氣囊對乘員頭部和臉部的壓力，乘員陷入較柔軟的氣囊中，使得乘員得到保護。第四階段：60～100ms 最后氣體全部從排氣孔排出，氣囊癟下。 由于安全氣囊系統屬于汽車安全部件，它所采用的電子器件均有較高的特殊性能要求，需要精度高、可靠性好、抗干擾能力強等特點。[6] 安全氣囊的化學原理　　汽車的安全氣囊內有氮酸鈉（NaN3）或硝酸銨（NH4NO3）等物質。當汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時，這些物質會迅速發生分解反應，產生大量氣體，充滿氣囊。氮化鈉分解產生氮氣和固態鈉；硝酸銨分解產生大量的一氧化二氮（N2O）氣體和水蒸氣。新型安全氣囊加入了可分級充氣或釋放壓力的裝置，以防止一次突然點爆產生的巨大壓力對人頭部產生的傷害，特別在乘客未佩戴安全帶的時候，可導致生命危險。具體形式有：1. 分級點爆裝置，即氣體發生器分兩級點爆，第一級產生約40%的氣體容積，遠低于最大壓力，對人頭部移動產生緩沖作用，第二級點爆產生剩余氣體，并且達到最大壓力。總的來說，兩級點爆的最大壓力小于單級點爆。這種形式，壓力逐步增加。2. 分級釋放壓力方式，囊袋上開有泄壓孔或可調節壓力的孔，分為完全憑借氣體壓力頂開的方式或電腦控制的拉片。這種方式，一開始壓力達到設定極限，然后瞬時釋放壓力，以避免過大傷害。　第3章 SRS的維修基礎和檢修 SRS的正確使用 安全氣囊打開的必要條件： ／小時以上，但關鍵因素是碰撞發生時的加速度(在國 家鑒定試驗中，碰撞瞬時的加速度約為40g； ； ：剛性墻壁或障礙物； ：在碰撞發生后的幾十毫秒內。 ：車輛以50公里時速撞向墻壁和撞向沙堆的效果截然不同，因此50公里／小時只是相對速度，只有當實際碰撞滿足條件時，安全氣囊才會自動打開。 使用方法： 駕駛者應將座位盡量向后移，以便有足夠空間使安全氣囊在發生意外擴張后充分發揮其保護作用。駕駛者不宜傾前控車，坐姿要正確及緊貼座位背椅，且扣上安全帶。12歲以下的小孩應坐在汽車的后排，并扣上安全帶。體重不超過18公斤的幼孩應放在配有幼孩座椅裝置的后排座位，并扣上安全帶。 SRS使用的注意事項： 1. 安全氣囊組件要采用原廠包裝，用貨倉裝運，不得與其他危險物品一起運輸。 2. 安全氣囊不得私自拆裝，檢查與維修必須由專業人員進行。 3. 對SRS的任何作業均應先摘下蓄電池電纜。等30S后在進行操作。 4. 不要使SRS的部件受到85C以上的高溫。 5. 安全氣囊組件和控制塊要避免受到磕碰和震動。 6. 不得擅自改動SRS的線路和元件。[6] SRS的故障診斷與檢修 診斷注意事項 在維修、檢測該系統時，如果不按正確的順序進行操作，就有可能使SRS在維修過程中意外的打開并造成嚴重的事故。另外如果操作有限，就有可能在需要SRS保護時它不起作用。因此，在排除故障之前，一定要注意在脫開蓄電池，并務必檢查診斷代碼。 診斷方法SRS指示的故障是比較難卻認的，一般有2種方法：參數測量法和自診斷檢測法。老一點的車型較采用參數測量法，現代新型汽車普遍采用自診斷檢測法。 參數測量法步驟： ：當發動機啟動后儀表盤上的SRS指示燈常亮時，應該進行SRS的自我分析， ：利用用戶故障分析對照表作為參考，向用戶竟可能的進行詳細的故障碼查詢。 ：檢查故障碼，記錄輸出的任何故障碼。如果輸出正常代碼則電源電路曾經有不正常現象，因此該進行電源電壓診斷檢查。 ：在重復點火開關數次后，檢查故障碼，如有故障碼輸出正確則應對照故障表查詢。 ：在經過故障模擬后，確定了故障碼及故障信息就可以確診故障，進行檢修。 自診斷檢測法步驟： ：首先將點火開關轉到ACC或者ON位置，檢查SRS指示燈是否常亮，常亮則是中央安全氣囊傳感器檢測到故障代碼：然后再檢查SRS指示燈是否會在大約6S后熄滅，如果在6S后也會常亮，或者是在點火開關于OFF位置時也亮，則可能是SRS指示燈電路發生短路。 ：將點火開關轉到ACC或者ON位置并等待大約20s，并使用專用工具將TDCL的端子和TC和E1連接起來，讀取由SRS燈閃爍的代碼。 ：按讀取的診斷代碼從各車的故障表中查出代碼內容、故障原因及檢修方法，然后對故障部位進行檢查并修復。關閉點火開關，斷開安全氣囊與ECU的連接將故障碼清除。 SRS的檢修 維修中的安全措施 ，應將緩沖墊朝上，上面不可重疊任何物品。安全氣囊存放地溫度不可高于93C，濕度也不可過高。安全氣囊不能用清洗劑清洗，不準涂潤滑油，只能用濕布擦拭。 ，該部件不能修理，切勿拆開，如有故障請更換整個部件。往轉向柱上安裝轉向盤時，要前輪回正，使轉向柱和時鐘彈簧間的配對標記對正，而后安裝。拆卸轉向機構時，要將前輪回中并取下點火鑰匙，否則有可能損傷時鐘彈簧，或是安全氣囊打開。安全氣囊展開后，時鐘彈簧要更換。 ，借以與其他系統線束區別。維修時一般不要損壞連接器。檢修電焊作業前，要摘開轉向柱下多功能開關附近的安全氣囊連接器以防連接器失去安全功能。 、跌落、震動或酸水油的腐蝕。 故障檢修程序 查明故障是否在傳感器、執行機構、線路或線插上，修理故障。在維修故障零件后裝回分解的零件。 ，安全氣囊指示燈應正常發亮；如此時燈不亮應檢查安全氣囊燈泡是否燒壞、線路是否短路。 ，應先將安全氣囊拆去接線接頭，并將安全氣囊線段揭短。 ，如發現松動時，應加以緊固。 ，必須清楚故障代碼，然后再重復進行點火開關的開/關操作，檢查故障代碼，若輸出正常代碼，則進行證實實驗；若輸出故障代碼，在查故障代碼表。，確保所有的故障已被排除，如果指示燈顯示不正常，在重新檢查。 檢修后進行電氣檢查 用一只12V的小燈泡代替安全氣囊介入電路，檢查時，以下情況小燈泡均不發光為正常。 1. 接通點火開關。 2. 啟動發動機 3. 汽車行駛至車速超過80Km/h時，緊急制動。 4. 在崎嶇道路上行駛，或設置常見故障，高速駛過。 沃爾沃汽車的檢修 沃爾沃汽車的結構特點Volvo74460、760、780、850、9960、s70車系，均配備SRS附加防碰撞系統裝置，即所謂的安全氣囊系統。SRS結構包括：SRS指示燈、安全氣囊觸發裝置、碰撞傳感器及緊急備用電源等。 1. SRS指示燈當置點火開關“ON”位后，儀表盤上的SRS指示燈會亮，若是SRS功能正常，無論發動機是否啟動，大約在10S之內，該燈將自動熄滅，如果SRS指示燈在行駛途中亮起，或是一直不熄滅，就表示SRS有故障產生，必須進行檢修。 2. 安全氣囊觸發裝置安全氣囊觸發裝置，其安裝在轉向盤內，位于安全氣囊引爆器正下方。當碰撞感應器發出碰撞信號，或轉向盤觸發電路導通時，安全氣囊即被點火點燃引爆器，而將安全氣囊展開。 3. 安全氣囊當意外事故發生時，轉向盤中央的安全氣囊總成會依據碰撞傳感器或觸發發生電路信號，將氮氣引爆充氣，使安全氣囊在1/20s內展開，以保護駕駛員的安全。若是安全氣囊以發揮作用，最好是將安全氣囊總成與轉向盤一并更換。4. 碰撞傳感器VOLVO車種的碰撞感應器，裝在駕駛座下方，與緊急備用電源組件并排，其傳感器內設計有：一個運動慣性力傳感器，用來檢測減速時慣性力比例。一個水銀開關，即碰撞信號的開關，作為同步觸發引爆安全氣囊之用。一個微處理器，它具有檢測故障的自診功能，可由儀表盤SRS指示燈以閃爍的方式閃示故障碼，若有安全氣囊爆發過的情況，微處理器即會保存記錄，以備日后分析。一個持久記憶裝置，即使電源斷開，也不影響他的工作。 5. 緊急備用電源組件緊急備用電源組件是由電源控制電路和電容器組成，猶如蓄電池一般，如果發生碰撞，電瓶電源受到撞擊損壞，造成電源中斷時，緊急備用電源仍可以提供足夠的電源，讓碰撞感應器執行任務。 沃爾沃汽車故障檢修1. 自我診斷SRS具有自我診斷功能，是由碰撞感應器內部