安全气囊系统零部件
安全气囊系统零部件
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1．碰撞传感器
碰撞传感器是一个自动控制开关，按功能可分为碰撞强度传感器和碰撞防护传感器。碰撞强度传感器分别安装在汽车左前部、右前部、侧面和SRSECU内部，其功能是在汽车碰撞时检测汽车减速度，从而感知碰撞强度。碰撞防护传感器一般安装在SRSECU内部，其功能是控制安全气囊引爆管是否触发点火。汽车碰撞发生时，只有在碰撞防护传感器与任一碰撞强度传感器同时接通时，引爆管点火电路才接通引爆并点燃气体发生器中的叠氮化钠药片，使气囊瞬间充气膨胀。两种传感器的结构和工作原理相同，但碰撞防护传感器设定的电路接通阈值要稍微小一点。
碰撞传感器有机电开关式、电子开关式和水银开关式3大类型。常用的机电开关式碰撞传感器有滚轴式、滚球式和偏心锤式，它利用机械运动(滚轴或滚球的滚动和偏心锤的转动)来控制触点的开合，触点的断开或闭合则控制安全气囊引爆管点火电路的接通或断开，从而使点火电路触发。
(1) 滚轴机电开关式碰撞传感器
见图9-6，滚轴机电开关式碰撞传感器由止动销、滚轴、滚动触点、固定触点、底座和片簧等零件构成。片簧5的一端固定在底座6上，另一端略微弹起。滚轴2可沿片簧5滚动，滚动触点3固定在滚轴2上，可随滚轴一起滚动并引出传感器的一个电极。固定在片簧5上并与之绝缘的固定触点4接传感器的另一个电极。
汽车未碰撞时，传感器处于静止状态(图9-6(a))。此时滚轴在弹起的片簧作用下，靠向止动销一侧，滚动触点与固定触点形成的开关处于断开状态，传感器电路不接通，无碰撞信号输入SRSECU。
滚轴机电开关式碰撞传感器在日本丰田、本田、三菱等轿车和美国福特林肯城市轿车的
SRS上均有使用。
(2) 滚球机电开关式碰撞传感器
在图9-7中，滚球机电开关式碰撞传感器亦称偏压磁铁式碰撞传感器，该传感器主要由固定触点1、滚球2、永久磁铁3和壳体等零件构成。滚球用铁材料制成，能在柱状滚道内滚动。略带弹性的两个固定触点绝缘固定在壳体上，分别引出两个传感器电极。
汽车未碰撞时(图9-7(a))，传感器处于静止状态，滚球被永久磁铁吸引，静止于右侧，两个固定触点未搭接，传感器电路未接通，无碰撞信号输人SRSECU。
当汽车碰撞且减速度达到碰撞强度设定的阈值时(图9-7(b))，滚球由于惯性产生的惯性力大于永久磁铁的磁力，滚球克服磁力在柱状滚道内滚动到两个固定触点侧，将两个固定触点搭接，使传感器电路接通，碰撞强度信号即输入SRSECU。
(3) 偏心锤机电开关式碰撞传感器
在图9-8中，偏心锤机电开关式碰撞传感器由复位弹簧11、偏心锤2、挡板3、固定触点4、转动触点5和壳体等零件构成。直径方向上的两个固定触点绝缘固定在壳体上，引出一个传感器电极，直径方向上可以转动的两个转动触点引出另一个传感器电极，转动触点与偏心锤同步转动。复位弹簧使偏心锤复位并靠在挡板上定位。
汽车未碰撞时(图9-8(a))，传感器处于静止状态，在复位弹簧作用下，偏心锤与挡板接触，转子总成也处在静止状态。转动触点与固定触点不接触，传感器电路未接通，无碰撞信号输入SRSECU。
当汽车碰撞且减速度达到碰撞强度设定的阈值时(图9-8(b))，偏心锤由于碰撞惯性产生的惯性力大于复位弹簧的弹性力，使转子总成在惯性力矩作用下，克服复位弹簧弹性力矩沿逆时针转动一个角度。同步转动的转动触点也逆时针转动一个角度，于是固定触点与转动触点接触，将传感器电路接通，碰撞强度信号即输入SRSECU。
偏心锤机电开关式碰撞传感器在日本丰田、马自达轿车的SRS上均有使用。
(4) 水银开关式碰撞传感器
水银开关式碰撞传感器利用水银的良好导电性控制气囊引爆管点火电路的接通，一般用做碰撞防护传感器。
见图9-9，水银开关式碰撞传感器由电极1和5、密封圈2、水银珠4、螺塞6和壳体3等零件构成。能够在管状壳体内移动的水银珠是一个导电体。安装在绝缘螺塞上的两个电极互相绝缘，并各引出一个传感器电极。螺塞和壳体也是绝缘的。
汽车未碰撞时(图9-9(a))，传感器处于静止状态，水银珠在重力作用下处于壳体下端，传感器的两电极断开，传感器电路未接通，无碰撞信号输入SRSECU。
当汽车碰撞且减速度达到碰撞强度设定的阈值时(图9-9(b))，水银珠由于碰撞产生的惯性力在壳体轴线方向的分力，克服水银珠重力在壳体轴线方向的分力，将水银珠抛向传感器电极一端，变形并将两电极接通，碰撞强度信号即输入SRSECU。
(5) 电子开关式碰撞传感器
利用压阻效应或压电效应原理工作，电子开关式碰撞传感器一般用做中心碰撞。
2．气体发生器
气体发生器又称充气泵，是安全气囊系统中非常重要而又复杂的一个部件，要求它在引爆管对其点燃后，在0.03～0.05s的极短的时间内产生大量压缩气体，充填到SRS气囊中使其鼓起。气体发生器工作性能的好坏对安全气囊系统的安全保护功能起着至关重要的作用，其气体最高膨胀压力一般为160kPa以上。
汽车安全气囊系统的气体发生器有机械式气体发生器和电子式气体发生器两种。图9-10为机械式气体发生器的结构，它由过滤器1、气体发生剂3、增压剂4、撞针5、机械式雷管6、触发钢球7和触发杠杆8等组成。
(5) 电子开关式碰撞传感器
利用压阻效应或压电效应原理工作，电子开关式碰撞传感器一般用做中心碰撞。
2．气体发生器
气体发生器又称充气泵，是安全气囊系统中非常重要而又复杂的一个部件，要求它在引爆管对其点燃后，在0.03～0.05s的极短的时间内产生大量压缩气体，充填到SRS气囊中使其鼓起。气体发生器工作性能的好坏对安全气囊系统的安全保护功能起着至关重要的作用，其气体最高膨胀压力一般为160kPa以上。
汽车安全气囊系统的气体发生器有机械式气体发生器和电子式气体发生器两种。图9-10为机械式气体发生器的结构，它由过滤器1、气体发生剂3、增压剂4、撞针5、机械式雷管6、触发钢球7和触发杠杆8等组成。
气体发生剂的质量产气速度rw为
rw=rAs?ρχ=bPn Asρχ (kg／s)
式中，As为气体发生剂片剂表面总面积(m2)；p为气体发生剂的密度(kg／m3)；χ为气
体发生剂中能产生气体的成分的百分比，一般为60％。
单位时间气体的流出量C为
C= aAtP (kg／s)
式中，a为气体输出系数，即为气体特征速度的倒数，常取值为6.97×10-4；At为燃烧
室喷嘴的总面积(m2)；P为燃烧室中燃烧气体的压力(Pa)。
3．SRS气囊组件
SRS气囊组件按功能分为正面气囊组件和侧面气囊组件，安装位置分为驾驶员席、副驾驶员席、后排乘员席气囊组件。
SRS气囊组件将安全气囊和机械式气体发生器或电子式气体发生器组合起来。驾驶员席与副驾驶员席气囊组件结构和工作原理大体相同，一般用同一个SRSECU控制。
安装在驾驶室内驾驶员席和副驾驶员席的、采用电子式气体发生器的SRS安全气囊组件外形见图9-12。图中所示为在事先已断开点火开关和蓄电池搭铁线的前提下，驾驶员席和副驾驶员席的SRS安全气囊组件已分别从转向盘中央和仪表盘上取下，缓冲装饰垫面朝上的情况。副驾驶员席的SRS安全气囊组件的引爆管导线剥去25mm长的绝缘皮，用带导线的鳄鱼夹连接。为了保证SRS的被动安全保护功能，已从车上拆下的过期未引爆的安全气囊组件，绝不能再装到汽车上，必须更换新的安全气囊组件。已经拆下的过期安全气囊组件，将装饰垫面朝上，置于重叠的5～6个旧轮胎中，将其引爆后，重新装填气体发生剂等再组装。
安全气囊气袋常用聚酰胺织物(如尼龙等)来制造，在气囊袋的内表面涂上聚氯丁二烯来形成密封层。安全气囊气袋与气体发生器外壳边缘紧密压粘，再折叠成包放在气体发生器与缓冲装饰垫面之间。安全气囊的放气开口一侧固定在安装支架上。缓冲装饰垫面表面有模压出的撕痕，类似于邮票上的齿孔，以便于安全气囊引爆膨胀时立即撕裂装饰垫，减少安全气囊膨胀时的阻力。
4．安全气囊微处理器(SRSECU)
SRSECU是安全气囊系统的核心部件，主要由专用CPU、备用电源电路、稳压电路、信号处理电路、保护电路、监测电路和点火电路等组成。图9-13是美国福特林肯城市轿车的SRSECU内部元件布置示意图，图9-14是韩国现代轿车的SRSECU电路示意图。
(1) 专用CPU
专用CPu的主要功能是监测汽车碰撞时，汽车前进方向上的减速度即碰撞强度是否达到设定的阈值，从而控制安全气囊引爆管是否引爆。专用CPU由模／数(A／D)转换器、数／膜(D／A)转换器、串行输入／输出接口、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、电可擦除可编程的只读存储器(EEPROM)和定时器等组成。
汽车行驶过程中，专用CPU不断监测汽车上碰撞传感器，一旦获得传感器信号则判断汽车是否是减速行驶还是发生了碰撞。当判断结果为发生碰撞，且汽车减速度信号反映汽车碰撞强度达到或超过设定阈值时，专用CPU立即执行控制引爆管点火的软件程序，向引爆管点火电路发出引爆指令。
专用CPU还对SRSECU中的关键部件和电路(如传感器、备用电源、点火电路、SRS指示灯及其驱动器电路等)进行不间断地监视，如这些部件或电路发生故障，则闪亮SRS指示灯并存储故障代码，以提醒驾驶员及时维修。
(2) 信号处理电路
信号处理电路的功能是对碰撞传感器检测到的信号进行整形和滤波处理，以便SRSECU能够接收与识别。信号处理电路主要由放大器和滤波器组成。
(3) 备用电源
备用电源由电容器构成，其功能是在汽车碰撞时，如蓄电池或发电设备损坏而不能给安全气囊系统供电的情况下，紧急提供保证安全气囊系统工作所需要的电力。备用电源的供电时间虽然只能延续6s，但在此供电时间内，却能保证SRSECU测出碰撞强度、发出引爆指令点燃气体发生剂，使安全气囊保护作用可靠启动。当时间超过6s以后，备用电源的供电能力下降，不能保证安全气囊系统正常工作。
汽车点火开关接通10s之后，如果汽车蓄电池电压或发电电压高于SRSECU的最低工作电压，则对备用电源的电容器进行充电，直至电容器电能储存足够为止。
(4) 稳压保护电路
稳压保护电路的功能是保证供给各电子元件的电压不至于发生大的波动而损坏电子元器件。由于汽车电器部件中有许多电感线圈，当电路中的开关器件接通或断开使负载电流发生突然变化时，都会产生瞬时的脉冲高压对SRS电路中的元器件造成损害。为了防止SRS元件损坏造成SRS保护作用失效，保证汽车电源电压波动时SRS也能正常工作，必须设置稳压保护电路。
安全气囊微处理器(SRSECU)在汽车上的安装依车型而异，如本田市民轿车、雅阁轿车因防护传感器与SRSECU组装在一起，则将SRSECU安装在变速杆前面的装饰板下面。当防护传感器与SRSECU分开时，SRSECU的安装位置就各不相同，马自达、宝马BMW5、BMW7系列轿车将它安装在驾驶员侧的仪表盘下面，而宝马BMW3系列轿车则安装在副驾驶员侧的仪表盘下面。
5．电路连接装置
安全气囊系统的插接器应特别可靠，采用双保险锁和分断自动短路引焊电阻丝来予以保证。如插接器分断，则短路棒将会把引爆管的电源端接线和搭铁端接线短路，以防止误通电或静电造成引爆管触发。维修时，不能使用普通仪表或万用表去检测引爆电热丝是否断路。
6．SRS线束
SRS电路线束用特种包装和颜色标识。螺旋电缆能保证安装在转向盘中央的安全气囊系统电路可靠连接。另外，插接器触片与插头表面镀金用来防止接触不良。
7．SRS指示灯
安装在仪表盘上的SRS指示灯的功能是，一旦SRS出现故障则闪亮来提示驾驶员。当汽车点火开关接通后，SRS指示灯闪亮6s后熄灭，说明安全气囊系统自检通过，SRS无异常。如汽车点火开关接通后SRS指示灯不亮，或在汽车行驶中点发亮或闪烁，则说明SRS有故障。维修时用测试仪调出故障代码，对照故障提示进行检查维修。
检查或维护安全气囊系统时，应特别小心，稍有不慎，就有可能导致安全气囊意外地膨胀鼓起，造成不必要的财产损失甚至对人身的伤害。因此，每次检查或维修前，应首先关闭点火开关，拆除蓄电池负极后等待10min以上。其次，检查或维修中，绝不能使用普通仪表或万用表测量任何与安全气囊系统有关的电路。第三是充分利用SRS故障诊断仪，在拆除蓄电池负极前，调出故障代码来帮助检查或维修。
检查或维修时，不慎碰撞而安全气囊并未展开，也应对碰撞传感器和气囊组件进行仔细检查。汽车碰撞后，安全气囊已经膨胀使用过，必须更换气囊组件，同时要更换碰撞传感器和控制元件。安全气囊安装在汽车上过了一定的时间，即使没有发生碰撞膨胀，全套安全气囊零部件也必须更换。
如SRS指示灯一直发亮，首先应检查ECU的插接器各端子是否正确连接，若连接正确，则说明升压电路有故障，即在蓄电池电压过低的情况下，升压电路不能将电压提升到SRS正常工作要的电压。故障排除后，在SRS工作电压恢复正常之后10s，SRS指示灯会自动熄火。如SRS指示灯闪烁，则说明插接器端子问可能短路。
某轿车SRS故障代码见表9-1。
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