1、.簡述汽車安全氣囊的工作原理 目錄1 前言22 汽車安全氣囊發(fā)展23 汽車安全氣囊系統(tǒng)的基本組成及工作過程33.1 汽車安全氣囊系統(tǒng)的基本組成33.2 汽車安全氣囊的工作過程44 安全氣囊系統(tǒng)的檢修54.1 SRS 系統(tǒng)的組成部件64.2 維修注意事項(xiàng)65 安全氣囊未來發(fā)展方向75.1新型材料的應(yīng)用75.2頂棚安全氣囊系統(tǒng)75.3智能化、多安全氣囊8參考文獻(xiàn)8簡述汽車安全氣囊的工作原理摘 要:本文簡單介紹了汽車安全氣囊系統(tǒng)(SRS)基本的組成、工作原理和工作過程。并對奧迪A6轎車安全氣囊系統(tǒng)的檢修做簡要說明。然后簡單介紹了幾種安全氣囊新技術(shù)。關(guān)鍵詞:汽車 安全氣囊 工作原理 檢修 發(fā)展方向1

2、前言隨著汽車綜合性能的提高， 汽車的安全裝置越來越重要，汽車的安裝置分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩種，主動(dòng)安全裝置(如ABS、ASR等)是指汽車防止發(fā)生事故的能力，被動(dòng)安全裝置是指汽車一旦發(fā)生事故，汽車保護(hù)乘員的能力。汽車發(fā)生事故時(shí)，對乘員的傷害是在瞬間發(fā)生的，例如，以車速50公里/時(shí)進(jìn)行正面撞車時(shí)，其發(fā)生時(shí)間只有十分之一秒左右。為了在這樣短暫的時(shí)間中防止或減小對乘員的傷害， 目前汽車主要裝有安全帶、防撞式車身和安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)(SRS是英文Supplemental RestraintSystem的縮寫)等。2 汽車安全氣囊發(fā)展安全氣囊是1953年由美國人約翰赫綴克發(fā)明的。1973年日本本田汽車公司

3、引進(jìn)安全氣囊技術(shù)進(jìn)行實(shí)車應(yīng)用。經(jīng)過了30多年的漫長歷程，直至1984年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS208)在美國經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開始實(shí)施， 其中規(guī)定從1995年9月1日以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊，同時(shí)還要求1998年以后的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。如今，這個(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬個(gè)產(chǎn)品，種類也發(fā)展為正面氣囊、側(cè)面氣囊、安全氣簾等等。各國生產(chǎn)的中高級轎車，大多數(shù)都裝有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國內(nèi)消費(fèi)者對汽車被動(dòng)安全性能的要求也越來越高， 但目前除了極少數(shù)高級車裝備了側(cè)面氣囊之外，大部分車型還只是安裝

4、了正面氣囊。3 汽車安全氣囊系統(tǒng)的基本組成及工作過程3.1 汽車安全氣囊系統(tǒng)的基本組成駕駛員處的安全氣囊是存放在方向盤襯墊內(nèi)，當(dāng)您看見方向盤上標(biāo)有“SRS”或“Airbag”字樣，就可知此車裝有安全氣囊。按其總體結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式和電子式安全氣囊系統(tǒng)兩類。機(jī)械式安全氣囊不需要電源，檢測碰撞和引爆點(diǎn)火劑都是利用機(jī)械裝置來完成。電子式安全氣囊是機(jī)械式安全氣囊與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。目前汽車采用的安全氣囊系統(tǒng)普遍都是電子式安全氣囊系統(tǒng)。電子式安全氣囊系統(tǒng)主要由碰撞傳感器、微處理器(SRSECU)、輔助防護(hù)系統(tǒng)指示燈(SRS指示燈)、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成，如下圖為汽車安全氣囊系統(tǒng)的組成示意圖1。

5、碰撞傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹。氣囊裝在方向盤轂內(nèi)緊靠緩沖墊處，其容量約50至90升不等，做氣囊的布料具有很高的抗拉強(qiáng)度，多以尼龍材質(zhì)制成，折疊起來的表面附有干粉，以防安全氣囊粘著在一起爆發(fā)時(shí)被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時(shí)氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時(shí)會自動(dòng)泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷。氣囊中所用的氣體多為氮?dú)狻?.2 汽車安全氣囊的工作過程汽車在行駛中發(fā)生一定強(qiáng)度碰撞后，傳感器開關(guān)啟動(dòng)，控制線路即開始處于工作狀態(tài)，并接著偵測回路來判斷是否真有

6、碰撞發(fā)生。如果訊號是同時(shí)來自兩個(gè)傳感器的話才會使安全氣囊開始作用。由于汽車的發(fā)電機(jī)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(tǒng)皆具有自備的電源以確保作用的發(fā)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(diǎn)火器，接著瞬時(shí)快速加熱，將內(nèi)含的氮化鈉推進(jìn)劑點(diǎn)燃。安全氣囊組件工作過程如(圖2)。(1)將從碰撞傳感器接收的電信號傳給充氣器的引爆劑。(2)引爆劑像根“電火柴”通電后著火，然后再點(diǎn)燃充氣器組件內(nèi)的擴(kuò)爆劑，擴(kuò)爆劑又稱為引爆管。(3)擴(kuò)爆劑點(diǎn)燃后，點(diǎn)燃主裝藥-主推進(jìn)劑。傳統(tǒng)的主推進(jìn)劑由氮化鈉加氧化劑組成，也有些使用壓縮氮?dú)饣驓鍤猓€有兩種混合應(yīng)用。(4)推進(jìn)劑燃燒生成

7、氮?dú)饬鳌?5)迅速膨脹的氣體經(jīng)過過濾進(jìn)入折囊墊，形成安全氣囊雛形。(6)充氣器使充入安全氣囊的氣體壓力增高，并開始推壓安全氣囊飾罩。(7)安全氣囊飾罩上的壓力不斷上升，飾罩材料延伸變形和撕裂薄弱區(qū)的接縫。(8)隨著裂縫的出現(xiàn)，飾罩門開啟，為充氣安全氣囊的噴出提供最佳通路。(9)氣體壓力繼續(xù)增長，安全氣囊張開至織物繃緊。(10)乘員接觸和壓迫安全氣囊，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)；通過氣體的粘性阻尼作用，乘員前移能量被吸收和耗散， 安全氣囊中過壓氣體經(jīng)過安全氣囊通氣孔排出而不致傷害乘員。據(jù)計(jì)算， 正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的0.01秒內(nèi)微處理器開始工作，0.03秒內(nèi)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)，0.05秒內(nèi)高壓氣體進(jìn)入

8、氣囊，0.08秒內(nèi)氣囊向外膨脹，0.11秒內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會撞上氣囊。4 安全氣囊系統(tǒng)的檢修如果安全氣囊已經(jīng)引爆， 必須更換而不能修復(fù)使用。檢修安全氣囊系統(tǒng)與檢修汽車的其它系統(tǒng)不同，若操作錯(cuò)誤，可能使安全氣囊意外引爆導(dǎo)致傷亡。各個(gè)廠家采用的傳感器、充氣器類別和級數(shù)、引爆電路布局、引爆擴(kuò)爆推進(jìn)劑等都有差別，因此，對安全氣囊系統(tǒng)檢修的注意事項(xiàng)，大致歸納如下，詳細(xì)作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按各車型維修手冊的規(guī)定。安全氣囊系統(tǒng)的故障，必須采用顯碼法、外接儀器診斷法、閃碼法或參數(shù)測量法以確定故障部位，再進(jìn)入維修或換件階段；檢修安全氣囊系統(tǒng)時(shí)，將點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)至“LOCK”位置以及拆下蓄電池負(fù)極電纜，還需再

9、等25分鐘(讓電能貯存電容器放電完畢)以上，才能進(jìn)行維修工作，否則安全氣囊有不適時(shí)引爆張開的危險(xiǎn)； 不能用萬用表測量安全氣囊組件引爆電阻的阻值(引爆電阻時(shí)所需的電流極小，萬用表電阻檔的輸出電流一般都大于引爆電流， 即使選用輸出電流只有幾毫安培的高阻檔， 也不能保證安全氣囊不會誤爆)。目前，大多進(jìn)口汽車的車型都用安全氣囊ECU內(nèi)的診斷電路， 發(fā)送比引爆電流微弱許多的監(jiān)測電流對引爆電阻實(shí)行檢測。假設(shè)方向盤內(nèi)螺旋電纜聚酯薄膜與銅導(dǎo)體面間的阻值在規(guī)定容限，各接觸面(點(diǎn))接觸良好，將引爆電阻從引爆電路分離， 確診了安全氣囊ECU功效正常后，才可以診斷引爆電阻。下面以奧迪A6轎車SRS系統(tǒng)為例做簡要介紹。

10、4.1 SRS 系統(tǒng)的組成部件 奧迪A6 轎車SRS系統(tǒng)的主要部件有電子控制及監(jiān)測單元J234(即氣囊電腦)，SRS故指示燈，氣囊組件，爆燃式安全帶張緊器，螺旋導(dǎo)線單元(即氣囊滑環(huán)F138)和連接線束等，它取消了傳統(tǒng)的車身前部碰撞傳感器， 而把它們集成在了控制單元J234內(nèi)。4.2 維修注意事項(xiàng) (1)絕對不能用萬用表測量任何與SRS系統(tǒng)有關(guān)的電路( 在拔掉組件的情況下可以測量其導(dǎo)線的導(dǎo)通與否)。 (2)維修SRS系統(tǒng)之前，應(yīng)將點(diǎn)火開關(guān)轉(zhuǎn)到OFF位置，拆除電瓶線負(fù)極并等待5分鐘以上( 拆電瓶線前應(yīng)向車主索要錄音機(jī)密碼，修復(fù)完成后要對錄音機(jī)進(jìn)行解碼)。 (3)安裝電子控制及監(jiān)測單元J234時(shí)，必

11、須按照規(guī)定的方向安裝，使箭頭指向車的前方。 (4)安裝螺旋導(dǎo)線單元時(shí)，必須使汽車前輪處于直行位置，并且使螺旋導(dǎo)線也在中間位置(即往正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)的圈數(shù)相同的那個(gè)位置)，否則裝上后，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)有可能拉斷螺旋導(dǎo)線。 (5)更換SRS電腦J234后，必須對新電腦J234進(jìn)行編碼，否則故障燈常亮，SRS系統(tǒng)不工作。(6)若線束有損壞，必須更換新件。奧迪A6轎車SRS系統(tǒng)具有強(qiáng)大的自診斷能力，內(nèi)容包括:讀取故障代碼、清除故障代碼、查詢控制電腦編號、給控制單元編碼、讀取測量數(shù)據(jù)流等功能。奧迪A6的OBD診斷接口在方向盤下駕駛員右腿上方，接上診斷儀(如V.A.G1552)就可以通過它的自診斷系統(tǒng)診斷出故障

12、的大致原因， 再通過查閱具體的資料，就可以確定正確的維修方法。5 安全氣囊未來發(fā)展方向5.1新型材料的應(yīng)用杜邦公司與德國阿莎芬堡的TakataPetri聯(lián)合開發(fā)中，推出一個(gè)新的HytrelRS材料規(guī)格，成為業(yè)界第一個(gè)可以應(yīng)用于安全氣囊系統(tǒng)中的來源于可再生資源的熱塑性彈性體。杜邦HytrelRS保留了Hytel標(biāo)準(zhǔn)等級的技術(shù)特性，含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)35 以上的可再生物質(zhì)，可以滿足汽車制造業(yè)對可持續(xù)發(fā)展方案的需求。5.2頂棚安全氣囊系統(tǒng)美國TRW汽車集團(tuán)推出一種全新的裝配于汽車頂棚的安全氣囊系統(tǒng)，可取代通常安裝在汽車儀表盤里面的安全氣囊。TRW全新的頂棚安全氣囊系統(tǒng)是一項(xiàng)獨(dú)特的技術(shù)。有研究表明，該技術(shù)提

13、高了未來汽車內(nèi)飾風(fēng)格的靈活性，并可為乘員提供優(yōu)異的約束和保護(hù)功能。此外，這種全新的設(shè)計(jì)，不需將安全氣囊安裝在儀表盤內(nèi)，也不需專門制作一扇為安全氣囊打開的門，顯著降低了汽車儀表盤的開發(fā)制造成本，提高了開發(fā)效率且適用于各種汽車架構(gòu)。該頂棚安全氣囊系統(tǒng)包括一個(gè)氣袋和一個(gè)氣體發(fā)生器。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時(shí)，氣體發(fā)生器向氣袋充氣并打開，對乘員實(shí)施保護(hù)。其不僅有助于減輕事故中乘員所受的傷害，而且提高了車廂內(nèi)飾設(shè)計(jì)的美感，同時(shí)也節(jié)省了儀表盤內(nèi)的空間。5.3智能化、多安全氣囊 隨著科技的發(fā)展和人們對汽車安全重視程度的提高，汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)近年來也發(fā)展得很快，智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的

14、必然趨勢。 新的技術(shù)可以更好地識別乘客類型，采取不同的保護(hù)措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來判斷乘客與儀表板遠(yuǎn)近、重量、身高等因素，進(jìn)而在碰撞時(shí)判斷是否點(diǎn)爆氣囊、采用1級點(diǎn)火還是多級點(diǎn)火、點(diǎn)爆力有多大，并與安全帶形成總體控制。通過傳感器，氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車輛當(dāng)前經(jīng)歷的碰撞形式，是正面碰撞還是角度碰撞，側(cè)面碰撞還是整車的翻滾運(yùn)動(dòng)，以便驅(qū)動(dòng)車身不同位置的氣囊，形成對乘客的最佳保護(hù)。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用也是安全氣囊系統(tǒng)的發(fā)展方向。在汽車網(wǎng)絡(luò)中，有一種應(yīng)用面比較窄，但是非常重要的網(wǎng)絡(luò)即Safe-By-Wire。 Safe-By-Wire是專門用于汽車安全氣囊系統(tǒng)的總線，Safe-By-Wire技術(shù)旨在通過綜合運(yùn)用多個(gè)傳感器和控制器來實(shí)現(xiàn)安全氣囊系統(tǒng)的細(xì)微控制。Safe-By-Wire Plus總線標(biāo)準(zhǔn)是由汽車電子供應(yīng)商和部件供應(yīng)商如飛利浦、德爾福等公司提出。與整車系統(tǒng)常用的CAN、FlexRay等總線相比，Safe-By-Wire的優(yōu)勢在于它是專門面向安全氣囊系統(tǒng)的汽車LAN接口標(biāo)準(zhǔn)。為了保證系統(tǒng)在汽車出事故時(shí)也不受破壞，Safe-By-Wire中嵌入有多重保護(hù)功能。比如說，即使線路發(fā)生短路，安全氣囊系統(tǒng)也不會因出錯(cuò)而起動(dòng)。Safe-By-Wire