第九章 安全气囊

第九章安全气囊系统SRS第九章安全气囊系统SRS

9.1安全气囊系统的功用安全气囊系统的全称是辅助防护系统或辅助防护安全气囊系统，英文为SRS。安全气囊系统是座椅安全带的辅助系统装置，只有在使用安全带的条件下，该系统才能充分发挥保护驾驶员和乘员的作用，当汽车碰撞时，汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后，汽车速度将急剧变化，驾驶员和乘客就会受到惯性力的作用而向前运动，并与车内的方向盘、挡风玻璃或仪表台等构件发生碰撞，这种碰撞称为二次碰撞。为了减轻或避免驾驶员与乘客在二次碰撞中遭受伤害，汽车上装备了座椅安全带和SRS等被动保护装置。2第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理各型汽车SRS采用控制部件的结构、数量和安装位置各有不同，但是其基本组成大致相同。安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊系统控制组件（SRSECU）、安全气囊组件（SRS组件）、安全气囊系统指示（SRS指示灯）四部分组成，如图9-1所示。3第九章安全气囊系统SRS

1-正面安全气囊2-碰撞传感器3-SRSECU4-侧碰撞传感器5-安全带6-侧安全气囊图9-1安全气囊系统组成4第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.1碰撞传感器安装位置：SRS一般设有3~4只碰撞传感器，分别安装在车身前部和中部。如汽车前两翼子板内侧、两侧前照灯支架下面、发动机散热器（水箱）支架左、右两侧、左右仪表台下面和SRSECU内部等等。由多个碰撞传感器连成的逻辑电路能有效的防止安全气囊的误爆现象。用于此类目的的传感器，一般均为采用惯性工作原理的加速度传感器。5第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理二、碰撞传感器的作用：碰撞传感器又称撞击传感器、撞击烈度传感器，是安全气囊系统中最重要的控制信号输入环节。作用是当碰撞发生时，产生与碰撞强度相一致的电信号，并对汽车碰撞强度做出检验，最后将其产生的碰撞强度成比例的电子信号传送给电控单元（ECU）。电子控制装置（ECU）作为判断依据，然后由ECU来决定是否引爆充气元件，向气囊充气。6第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理三、碰撞传感器分类与结构：按工作原理分机械式、电子式、水银开关式。1、机械式又分滚球式、滚轴式、偏心锤式。因为它们结构、工作原理相似，所以将用滚球式讲解。碰撞传感器有塑料外壳、惯性重块、触点、限位元件、自检监控电阻组成。它的外壳有朝前的安装方向标记，以确保碰撞导通的正确性。如图9-2所示。7第九章安全气囊系统SRS

图9-2滚球式碰撞传感器8第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理限位元件有两种形式：一为卷簧式；一为磁铁式，都是利用其约束力将惯性重块限制在一个不导通的位置（OFF）的。自检监控电阻串接在触点间，用来对系统电路进行自检，监控碰撞传感器与SRS电脑间联接导线是否短路或断路。它可提供导通时间长短信息，便于逻辑判断。因自检用电阻的电阻值较大,触点两端虽有电压，但流过的电流极小，气囊不会因此引爆。这种自检用电阻在电控系统的开关电路中经常使用，起自诊监控作用。如图9-3所示。9第九章安全气囊系统SRS

1-惯性管2-卷簧3-触点4-限位板5-自检电阻（10KΩ）6-惯性钢板7-磁铁8-自检电阻9-方向标志图9-3滚球式传感器结构10第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理碰撞传感器的工作原理：在正常情况下，惯性重块被限制在一个固定位置，电开关触点不导通，时OFF状态。当汽车发生正面碰撞时，其碰撞强度达到设定值后，惯性重块由于减速度惯性的作用，克服卷簧与磁铁的约束力，向SRS电脑输出导通（ON）信号，电脑的安全传感器对碰撞性质分析认定后即引爆气囊，如图9-4所示。11第九章安全气囊系统SRS

a）静止状态b）工作状态9-4滚球式工作原理12第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理2、电子式又分为压变电阻式和压电式（1）、压阻式碰撞传感器该传感器的结构主要由电子电路，电阻应变器，振动块，缓冲介质和壳体组成，电子电路包括稳压与温度补偿电路W,信号处理与放大电路，如图9-5所示；应变计的电阻R1，R2,R3,R4制作在硅膜片上，如图9-5b所示；当硅膜片产生变形时，应变电阻的阻值就会发生变化。为了提高传感器的检测精度，应变电阻一般都连接成桥式电路，并设计由稳压和温度补偿电路，如图9-5c所示。13第九章安全气囊系统SRS

a-结构b-压变电阻c-电路原理图9-5压阻式碰撞传感器的结构原理14第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理当汽车遭受碰撞时，振动块振动，缓冲介质随之振动，应变计的应变电阻产生变形，阻值随之发生变化，经过信号处理与放大后，传感器S端输出的信号电压就会发生变化，SRS电脑根据电压信号强弱便可判断碰撞的强度，即碰撞激烈度，如果信号电压超过设定值，SRS电脑就会立即向点火器发出点火指令引爆点火剂，使充气剂受热分解产生气体。（2）、压电效应式碰撞传感器是利用压电效应制成的传感器压电效应是指压电晶体在压力作用下，晶体外形发生变化而使其输出电压发生变化的效应，图9-6a）；压电晶体通常用石英或陶瓷制成，在压力作用下，压电晶体的外形和输出电压就会发生变化，如图9-6b）所示。15第九章安全气囊系统SRS

图9-6压电效应16第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理当汽车遭受碰撞时，传感器内的压电晶体在碰撞产生的压力作用下，输出电压就会变化。SRSECU根据电压信号的强度便可判断碰撞的烈度。如果电压信号超过设定值时，SRSECU就会立即向点火器发出指令，引爆点火剂使气体发生器给气囊充气，SRS气囊膨胀开，达到保护驾驶员和乘客的目的。3、水银开关式碰撞传感器水银开关式碰撞传感器是利用水银导电良好的特性制成的传感器。一般用做防护传感器（安全传感器），如图9-7所示。17第九章安全气囊系统SRS

9-7水银开关式碰撞传感器18第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理水银开关式碰撞传感器安装位置，如图9-8所示。当汽车未碰撞时，传感器处于静止状态，水银在重力作用下处于如图9-9a所示位置，传感器两个端子处于断开状态。当汽车碰撞时且减速达到设定时，水银产生的惯性力及其运动方向的分力将克服其重力的分力而将水银抛向传感器电极，使两个电极接通。当传感器用作碰撞信号传感器时，两个电极接通则碰撞信号输出SRSECU；当传感器用作碰撞防护传感器时，则将点火器电源电路接通，如图9-9b所示。19第九章安全气囊系统SRS

图9-8水银开关式碰撞传感器安装位置20第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理当汽车未碰撞时，传感器处于静止状态，水银在重力作用下处于如图9-9a所示位置，传感器两个端子处于断开状态。当汽车碰撞时且减速达到设定时，水银产生的惯性力及其运动方向的分力将克服其重力的分力而将水银抛向传感器电极，使两个电极接通。当传感器用作碰撞信号传感器时，两个电极接通则碰撞信号输出SRSECU；当传感器用作碰撞防护传感器时，则将点火器电源电路接通，如图9-9b所示。21第九章安全气囊系统SRS

a未碰撞时b碰撞时图9-9水银开关式碰撞传感器的工作原理22第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理应该说明，有的汽车（如新款本田轿车）为了简化SRS系统的控制电路，将碰撞传感器装于电脑总成中，电脑安装在驾驶员座椅的右前方，该处时车身受力的集中敏感部位。一旦引爆，整个SRS系统一律更换新元件。如图9-10所示。23第九章安全气囊系统SRS

图9-10电脑总成内安装碰撞传感器24第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件一、安全气囊系统控制组件组成及安装位置：安全气囊系统控制组件通常称为SRS电脑，简称SRSECU，一般安装在换挡操作手柄前面或后面的装饰板内、后排座椅下面中部位置或后备箱内。当SRSECU内部装有碰撞传感器时，SRSECU应当安装在汽车纵向轴线上，以便该传感器准确检测碰撞信号。丰田轿车SRSECU结构框图，由备用电源电路、故障记忆电路、故障诊断与监测电路和点火引爆电路等组成，如图9-11所示,。25第九章安全气囊系统SRS

图9-11SRS系统电路26第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件二、安全气囊控制原理：当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时，安全气囊系统的工作原理完全相同。当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和SRSECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入SRSECU，以便判断是否发生碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRSECU发出控制指令将气囊组件中的点火器（电雷管）电路接通，电雷管引爆使点火剂（引药）受热爆炸（即电热丝通电发热引爆炸药）。27第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂（叠氮化钠固体药片）受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便充开气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员或乘客，使驾驶员或乘客面部和胸部压靠在充满气体的气囊上，在人体与车内构件之间铺垫一个气垫。将人体与车内构件之间的碰撞变为弹簧碰撞，通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而达到保护人体之目的。电子控制装置（ECU）：28第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂（叠氮化钠固体药片）受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便充开气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员或乘客，使驾驶员或乘客面部和胸部压靠在充满气体的气囊上，在人体与车内构件之间铺垫一个气垫。将人体与车内构件之间的碰撞变为弹簧碰撞，通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而达到保护人体之目的。电子控制装置（ECU）：29第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件

ECU是安全系统的控制中心，它接受来自传感器的输入信号。对引爆条件加以判断，控制充气元件点火电路的通断，同时还兼有对系统装置进行检测对故障进行诊断的功能。控制装置是独立的安全控制系统，一般由五种功能控制电路组成。（1）电压调节电路；（2）备用电源电路；由大容量电容器组成，防止碰撞后电路断电，而不能引爆气囊。通过它的自放电功能，向引爆电路输出应急电流，确保安全气囊及时引爆。备用电源的供电时间只有6S，能有效引爆气囊。30第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件（3）引爆控制电路接收安全传感器的触发信号，向气囊的电热引爆管发出引爆大电流；（4）安全传感器电路：中央安全气囊传感器为电阻式加速度传感器，用来检测车辆的减速度，工作原理如图12-4.。辆碰撞时传感器的悬臂端受到减速惯性力的作用产生弯曲，阻抗电桥电路的输出发生改变。传感器将这种弯曲转变为电信号。当电信号超过设定值时，点火控制电路被接通。31第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件（5）报警自诊电路SRS系统的报警灯设在组合仪表中。通常其上有“SRS”AIRBAG“SIR”字样或如图9-12所示符号。在正常情况下，点火开关导通，该灯亮，SRS系统进入自检状态。如系统无故障，6S后灯灭，SRS系统即进入等待状态。正常情况下，当点火开关接通后，报警灯应点亮6S后熄灭，说明安全气囊系统正常。如接通点火开关以后报警灯不亮；或者汽车行进过程中闪烁，则说明系统存在故障，应进行检修。32第九章安全气囊系统SRS

图9-12SRS系统的报警灯33第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件三、安全气囊组件安全气囊组件又称为SRS组件，由气囊、气体发生器以及点火器、螺旋弹簧（即螺旋线束）、等组成。其中由气囊、气体发生器以及点火器是一个不可分离的整体，只能一体更换，如图9-13所示。34第九章安全气囊系统SRS

图9-13安全气囊组件35第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件气囊由高强度尼龙布制成，表面涂有氯丁橡胶敷层，经折叠后，放置在气体发生器上方，气囊背面设有排气孔。各部分气囊的容积不等，一般驾驶员气囊容积为60L到90L，副驾驶员气囊则为150L到300L，如图9-14所示。36第九章安全气囊系统SRS

9-14气囊容积37第九章安全气囊系统SRS

9.2安全气囊系统的组成和控制原理9.2.2安全气囊系统控制组件充气元件的功用主要是产生气体，向气囊充气，以使气囊胀开。充气元件由上盖、下盖、充气药粉和滤网组成，上盖、下盖制成一体，下盖上设有安装孔，以便将充气元件安装在气囊支架上。滤网安装在气体发射器内，用以过滤燃烧后的渣粒。充气元件与气囊安装在转向盘上，随转向盘一起转动，引爆管与电子控制装置之间的联接一般不采用接触可靠性较低的集电环，而是以螺旋电缆的方式将引爆装置直接与控制器相联接。38第九章安全气囊系统SRS

9.3检测碰撞传感器应注意事项电控安全气囊系统使用碰撞传感器均受SRS微机的检测，当碰撞传感器发生故障时，仪表版上的SRS故障致使灯亮，并在SRS微机中存储相应的故障码。当检测碰撞传感器时，应注意以下事项：1.检查安全气囊系统时，即使只发生了轻微碰撞而安全气囊并未胀开，也应对碰撞传感器和SRS气囊系统及其其他部件进行检查。39第九章安全气囊系统SRS

9.3检测碰撞传感器应注意事项2.安全气囊系统对零件的工作可靠性要求极高，所有零件均为一次性使用零件，绝不要试图修复碰撞传感