第二节电子式安全气囊Word文档下载推荐.docx
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功能
前气囊传感器
检测车辆的减速率
中央气囊传感器总成或气囊传感器总成*1
根据碰撞减速力的大小来决定是否使气囊充气张开；
若系统内有任何电路故障时，它会切换至诊断状态，以提供自检功能
侧气囊传感器总成
根据侧面碰撞减速力的大小来决定是否使侧气囊充气张开
充气装置
瞬间产生气囊充气所需的氮气
气囊
接收充气装置瞬间产生的氮气，一旦充满，即从气囊后而的穿孔中释放出氮气。
它可吸收驾驶员和前乘员的撞击力
螺旋电缆
将点火所需电流由中央气囊传感器总成或气囊传感器总成传送至点火装置
警告灯
亮起以警告驾驶员系统有故障
*1：
若该车装备有电子式安全带收紧器，则中央气囊传感器总成或气囊传感器总成将同时控制气囊和安全带收紧器动作
二、元件的结构和工作原理
1、前气囊传感器（只适用部分车型）
前气囊传感器固定在两边的前翼子板内侧，传感器本身是一个机械式开关。
当传感器检测出前方撞击的力量大于设定值时，传感器内部的触点闭合，并将此信号送至中央气囊传感器总成（见图17）。
图17前气囊传感器
（1）结构。
前气囊传感器包括：
外壳、偏心转子、偏心重块、固定触点和旋转触点等。
在传感器本体外侧有一个电阻，作白检之用，检测中央气囊传感器总成与前气囊传感器之间的线路是否有开路或短路（见图18）。
图18前气囊传感器的结构
（2）工作原理。
在正常情况下，偏心转子和偏心重块在螺旋弹簧弹力的作用下，紧靠在与外壳相连的止动块上。
此时固定触点和旋转触点并未接合。
当发生正面碰撞，如果碰撞的减速率大于设定值时，由于偏心重块惯性的作用，使偏心重块连同偏心转子和旋转触点一起转动，直到与固定触点闭合（如图19所示）而使前气囊传感器闭合。
图19前气囊传感器的工作过程
★为确保安全气囊系统的高可靠性，前气囊传感器在气囊充气张开后绝不可再重复使用。
因为在气囊动作时会有大电流流过传感器触点，这可能会使触点表面烧蚀而造成电阻过大。
若重复使用，可能造成气囊充气张开的可靠性降低。
2、中央气囊传感器总成或气囊传感器总成
当车辆设有前气囊传感器时，此传感器总成称为中央气囊传感器总成，里面所包含的传感器也称为中央气囊传感器；
如果车辆未设置前气囊传感器，则称为气囊传感器总成，里面所包含的传感器称为气囊传感器。
如图20所示，中央气囊传感器总成安装在车内地板的中间位置上，它从气囊传感器（前气囊传感器和其内置的中央气囊传感器）接收信号，判断气囊应否张开，并诊断系统的故障。
图20中央气囊传感器总成
如图21所示，中央气囊传感器总成由中央气囊传感器、安全传感器，点火控制与驱动电路和诊断电路组成。
一个可靠性极高的备用电源系统也组合在总成内，以防在碰撞时因汽车电源系统的损坏而导致气囊系统不工作。
图21中央气囊传感器总成电路
（1）中央气囊传感器。
中央气囊传感器封装在中央气囊传感器总成内。
它有电子式和机械式两种。
电子式可检测出减速率，然后点火控制和驱动电路再根据此信号判断是否让气囊充气。
机械式也可测出减速率，并直接驱动气囊充气。
1）电子式。
电子式中央气囊传感器是一种智能传感器，它将传感元件、信号适配器和滤波器等集成在一块IC上，具有可靠性高、功能强等优点。
如图22所示，传感器有一悬臂梁，悬臂梁的质量就是惯性质量，当传感器承受冲击时，悬臂梁会发生弯曲。
这一弯曲变形可由其上的变形计测出，并转换成电信号，经集成电路整理放大后的输出信号随减速率线性变化。
图22电子式中央气囊传感器
2）机械式。
当机械式传感器检测到正面撞击的速度大于设定值时，其触点会闭合使气囊充气。
（2）安全传感器。
安全传感器有几种形式。
图23中是以配重动能为基础而闭合触点的机械式和以水银为导体的水银开关式。
安全传感器的作用主要是为了防止气囊误开。
此传感器触发的基准减速率比气囊作用的设定值小。
图23安全传感器
如果使用水银开关式以外的安全传感器时，在气囊已作用充气之后，中央气囊传感器总成绝不可重复使用。
因为在气囊动作时，会有大电流流过传感器触点，使触点表面产生烧蚀而令电阻过大，造成气囊可靠性降低。
1992年8月以后产的丰田汽车已不再采用水银开关式安全传感器。
1）点火控制和驱动电路（适用于电子式中央气囊传感器）。
点火控制与驱动电路对中央气囊传感器来的信号进行计算，如果计算值比预定值大，它就触发点火，使气囊充气。
2）备用电源，，备用电源由备用电容器和直流—直流变压器组成。
在电源系统由于碰撞而失效的情况下，备用电容器将释放电能，以供应系统所需的电力。
当蓄电池电压下降到一定值时，直流—直流变压器用于提高电压。
3）诊断电路。
本诊断电路可诊断系统内的任何故障。
当故障被检测出来后，点亮组合仪表上的故障警告灯以告示驾驶员。
这一电路可监视下列各种情况：
·
造成点火失效的故障；
造成意外点火的故障；
诊断电路本身的故障，即造成不能检测点火失效和意外点火的故障。
4）记忆电路。
当诊断电路检测出故障时，这一故障被编成代码储存在记忆电路中。
此代码可随时取出，以分辨故障部位及进行快速诊断。
按照车型、年份的不同，记忆电路可分为两种形式，一种是当电源中断时，记忆内容即自动消失；
另一种是即使供应电源中断，记忆内容仍能保留。
5）安全电路。
安全电路禁止点火。
当诊断电路检测到的故障可能会引起意外点火时，诊断电路向安全电路送出一个信号，用于禁止点火。
3、侧气囊传感器总成
侧气囊传感器总成有两种类型，第一种是独立于正面安全气囊系统而自成体系的，它从封装于侧气囊传感器总成内的侧气囊传感器接收信号，判断侧气囊是否应打开，并诊断系统的故障。
这一类型的侧气囊传感器总成有自己的侧气囊故障警告灯。
这种侧气囊传感器总成由侧气囊传感器、安全传感器、点火控制与驱动电路、诊断电路等组成。
这些组成部分的作用和工作原理与中央气囊传感器总成相同。
另一种是侧气囊传感器总成由侧气囊传感器、安全传感器等组成的。
侧气囊传感器总成接收侧气囊传感器来的信号，并判断应否打开侧气囊。
若需要打开侧气囊，则侧气囊传感器总成向中央气囊传感器总成（或气囊传感器总成）发出信号，最终由中央气囊传感器总成向侧气囊传爆管送出电流，使侧气囊张开充气。
上述两种类型的左、右两个侧气囊传感器总成分别安装在左、右侧车身的中间立柱上，两者是相互独立的，如图24所示。
图24安装在中间立柱上的侧气囊传感器总成
4、充气装置和气囊
安全气囊系统对充气装置的要求主要有3个方面：
1）能在约30ms内产：
生大量气体；
2）所产生的气体应无毒性，温度电不能过高；
3）整个装置应具有很高的可靠性和很好的稳定性。
充气装置主要有压缩气体式、烟火式和混合式3种。
压缩气体式因充气较慢、受环境温度影响较大、系统的性能不稳定而在目前已较少使用。
丰田汽车的充气装置主要采用烟火式。
1998年开始，逐渐在前座乘员气囊和侧气囊上采用混合式充气装置。
（1）驾驶员充气装置和气囊。
驾驶员充气装置采用烟火式。
充气装置和气囊均装设于方向盘衬垫内，它们是不可分解的。
如图25所示，充气装置包括传爆管、点火药粉与气体发生剂等。
在车辆正面严重碰撞时，充气装置瞬间给气囊充气。
气囊由尼龙布制成，并在内表面涂有树脂。
图25驾驶员充气装置
如图26所示，当车辆正面严重碰撞时，减速力使气囊传感器导通，电流流入传爆管使其产生高热，从而点燃传爆管内的点火物质。
火焰随即扩散到点火药粉和气体发生剂。
气体发生剂于是产生大量氮气，这些氮气经过滤器降温后进入气囊内。
气囊被迅速充气并急剧膨胀，冲破方向盘衬垫，缓冲了乘员的二次碰撞冲击。
气囊在充气完成后，氮气由释放孔迅速排泄，，这不但可减少乘员对气囊的冲击力量，而且可确保乘员有良好的视野。
图26点火装置截面图
（2）前乘员充气装置和气囊。
前乘员充气装置有烟火式和混合式两种。
这两种形式的充气装置和气囊均密封在一个外壳内，装在手套箱上方的仪表台上，如图27所示。
图27前乘员充气装置和气囊
1）烟火式前乘员充气装置（图28）。
这种形式的充气装置是一个金属盒，里面有传爆管、点火药粉和气体发生剂等。
气囊由尼龙布制作，由充气装置生成的氮气充气展开。
前乘员气囊的展开体积约为驾驶员气囊的2~4倍。
图28烟火式前乘员充气装置截面图
烟火式前乘员充气装置的工作过程与驾驶员充气装置相同。
如图29所示。
图29烟火式前乘员充气装置的工作过程
2）混合式前乘员充气装置。
这种形式的充气装置由传爆管、推进剂、销、隔片和压缩氩气等其他元件组成，如图30所示。
图30混合式前乘员充气装置
若因正面碰撞的惯性力使气囊传感器接通，则电流会点燃充气装置内的传爆管。
被传爆管点燃的推进剂使氩气膨胀，同时也使销触发，击穿隔片。
膨胀的气体从被销击穿的隔片通过，经气体释放孔流到气囊内。
随着气体进一步膨胀，前乘员气囊推开气囊门而弹出，缓冲前乘员头部和胸部所受到的撞击。
其工作过程如图31所示。
图31混合式前乘员充气装置的工作过程
（3）侧充气装置和气囊。
侧充气装置和侧气囊组合在一个壳体内，装设在座椅靠背外侧，如图32所示。
充气装置由传爆管、乙醇、压缩氩气和隔片组成。
如图33所示。
图32侧充气装置和气囊
图33侧充气装置的结构
气囊由强力尼龙布制作，由被充气装置加热的氩气来充气。
当侧气囊传感器因车辆严重的侧碰撞造成的减速力而导通时，气囊传感器立即把电流送到侧气囊充气装置，使传爆管点火。
传爆管的火焰瞬间即扩散到乙醇。
乙醇的燃烧使氩气的压力剧增，膨胀的气体撕破隔片，充进气囊（如图34所示）。
图34侧充气装置的工作过程
受到氩气充入而膨胀的气囊撕破座椅外罩的缝纫口，在乘员的侧面弹出并进一步膨胀。
膨胀的气囊吸收乘员手臂和胸部所受的冲击，然后在气囊表面排出氩气，缓缓收缩。
5、螺旋电缆（图35）
螺旋电缆是连接车身与方向盘的电器接线。
螺旋电缆由转子、壳体、电缆和解除凸轮组成。
转子与解除凸轮之间有连接凸缘和凹槽，方向盘转动时，两者互相触动，形成一个整体一起随方向盘转动。
电缆很薄很宽，有4.8m长，螺旋状盘在壳体内。
电缆的一端固定在壳体上，另一端固定在转子上。
当方向盘向左或向右转动时，电缆在其裕量内转动而不会被拖曳。
图35螺旋电缆
车辆维修时，螺旋电缆必须正确地找到中间位置（有对中记号），在车辆正直向前的状态下安装到转向柱上。
否则容易造成电缆被扯断和其他故障。
6、气囊警告灯（图36）
夫妻的烦恼
丈夫和妻子神情沮丧地站在家门前，邻居不解地问：
“发生什
么事情了？
”“简直糟透了！
我们汽车库的钥匙忘在房间里，房间
的钥匙忘在汽车里，可汽车锁在车库里了。
”
图36三种气囊警告灯
气囊警告灯装在组合仪表上。
1992年8月以前产的车型警告灯用英文AIRBAG表示，1992年8月以后产的车型改用图形。
1996年8月～1997年6月的凌志LS400还设有专用于侧气囊系统的侧气囊警告灯。
1997年7月以后的车型用一个气囊传感器总成控制所有气囊，所以侧气囊警告灯也随之而取消。
当气囊传感器总成的自检系统检测到气囊系统有故障时，气囊警告灯被点亮以警告司机。
此外，故障代码的输出也由气囊警告灯的闪烁来进行。
在正常情况下，点火开关转到ACC或ON位置时，该灯亮约6s，然后熄灭。
7、安全气囊系统的连接器
安全气囊系统中的所有连接器均为黄色，以便与其他系统的连接器相区别。
这些连接器专为安全气囊系统而设，具有多种不同的特殊功能，而且连接器的端子均镀金，以保证高度的可靠性和耐久性。
下面以1993年款的凌志LS400为例，介绍这些特殊的连接器。
图37是这一系统的线路连接图。
系统共有12个连接器，不同的连接器有不同的特殊机构，这些机构有4种：
端子双锁机构、安全气囊防误动机构、电器连接检查机构和连接器双锁机构。
一个连接器可有多种不同的机构（参看图37下的表格）。
编号
名称
应用
1
端子双锁机构
连接器①，②，③，④，⑤，⑥，⑦，⑧，⑨，⑩，，
2
安全气囊防误动机构
连接器①，③，④，⑤，⑥，⑨，⑩，，
3
电器连接检查机构
连接器①，②，⑧，⑨，
4
连接器双锁机构
连接器③，④，⑤，⑥，⑦，⑩，，
图371993年款凌志LS400安全气囊系统线路连接图
1）端子双锁机构（图38）。
连接器是由壳体和分隔片组成的两件式结构。
这种设计可保证端子由两个锁紧装置（分隔片和壳体内的撞杆）锁定，以防端子脱出。
这种端子双锁机构也被其他系统的连接器所采用。
图38端子双锁机构连接器
2）安全气囊防误动机构（图39）。
连接器上有一个短路簧片，当连接器脱开时，短路簧片就自动地将传爆管的电源端和接地端接通，使传爆管侧的电路成为一个闭合电路，以确保传爆管不会被误触动。
联想
某水手同妻子去看海上冒险影片，当银幕上演到一只船触了
暗礁被水淹没时，水手的妻子看到她丈夫跳了起来，满脸是汗。
“怎么啦？
”她问他，“难道海上的恐怖把你吓成这个样子？
“我们快走，”他叫道，“我忘了关洗澡间的水龙头啦！
”
图39安全气囊防误动机构
3）电器连接检查机构（图40）。
这一机构用来检查连接器连接得是否正确和完全。
例如，当前气囊传感器连接器连接时，其接线检测引脚也自动地把传感器的输入端和输出端通过电阻连接起来。
一个微小的电流流到中央气囊传感器总成，以检查连接器是否连接正确。
图40电器连接检查机构
连接器内壁有一斜面，当连接器接上时，接线检测引脚沿这一斜面插入，当连接器完全插入时，接线检测引脚伸出斜面的端部，与端子接触上（如图41所示）。
图41电器连接检查机构的工作原理
4）连接器双锁机构。
这种机构的连接器（插头和插座）由两个锁紧装置锁定，以增强连接的可靠性。
如果主锁未锁定，两个凸片就会妨碍和阻止副锁的锁定，如图42所示。
图42连接器的双锁机构
三、安全气囊点火的条件
当车辆在如图10所示的阴影区受到正面碰撞，且碰撞所产生的冲击力大于预定值时，安全气囊系统会自动触发。
安全传感器在设计上比前气囊传感器和中央气囊传感器（气囊传感器）在更小的减速率下即可闭合。
如图43～图45所示，当安全传感器闭合，再加上前气囊传感器或中央气囊传感器（气囊传感器）也闭合时，电流将流过传爆管，并点火。
图43安全气囊点火的条件逻辑图一
图44安全气囊点火的条件逻辑图二
图45安全气囊点火条件控制图
点火发生后，大量气体在几毫秒内生成，气囊内的气体压力迅速上升，充气的气囊将方向盘衬垫和仪表板门撑开。
接着气囊充气结束，气体通过气囊后面或侧面的排气孔排出而使气囊泄气。
与气囊充气的同时，E型座椅安全带收紧器内的气体向下推动活塞并拉紧拉索，使安全带收紧一定长度。
四、自我诊断
1、自我诊断功能
安全气囊系统具有自我诊断功能，可诊断系统内的任何故障。
中央气囊传感器总成（或气囊传感器总成）内设有专门的诊断电路。
诊断电路分3个阶段，时刻监视着安全气囊系统的工作，如图46所示。
图46安全气囊系统自我诊断流程图
1）初始检查。
当点火开关转到ACC位置或ON位置时，诊断电路点亮气囊警告灯约6s，进行初始检查。
此时，安全电路被触发，禁止传爆管点火。
诊断电路检查中央气囊传感器（或气囊传感器）以及点火与驱动电路功能是否正常。
如果在初始检查中检测出故障，气囊警告灯在6s后仍保持亮。
2）恒定检查。
如果初始检查未检出故障，气囊警告灯大约在6s后熄灭，安全电路也不再被触发，以使传爆管可随时点火。
此时诊断电路开始进行恒定检查，对气囊系统各元件、电源系统和线束的故障（如短路或开路等）连续不断地进行检查。
如果测出故障，气囊警告灯亮起，以警告司机。
当电源电压下降时，警告灯会亮，但在电压恢复到正常时，警告灯大约在10s后熄灭。
3）电源关断时的故障检查。
当点火开关关上时，即对备用电容器进行诊断。
如果此时测出故障，气囊警告灯在点火开关转到ACC或ON位置时保持亮。
2、诊断代码的读取
安全气囊系统发生故障时，中央气囊传感器总成或气囊传感器总成会点亮气囊警告灯发出警告，同时会把故障以代码的形式储存起来。
诊断代码可通过一定的程序，由警告灯闪烁的方式输送出来。
诊断代码的读取方法如下：
1）将点火开关转到ACC或ON位置。
2）连接TDCL（DLC2）或检查连接器（DLCl）上的端子TC和E1（图47），这时气囊警告灯开始闪烁，显示诊断代码。
图47检查连接器端子
（1）正常代码。
警告灯连续闪烁，每秒钟亮灭两次。
（2）故障代码。
故障代码由两位数组成。
输出代码的第一个数表示故障代码的首位；
熄灭1.5s后，输出代码的第二个数，表示故障代码的第二位数。
如果有两个以上的代码输出，它们之间将会有2.5s的停顿。
所有代码都输出后，停顿4s后再重复输出。
在有多个故障代码的情况下，显示顺序是代码号由小到大，如图48所示。
图48正常代码和故障代码
3、故障代码的清除
即使在故障被修复之后，故障代码仍保留在中央气囊传感器总成内。
如果未清除储存的故障代码，则当点火开关转至ACC或ON位置时，气囊警告灯不会熄灭。
清除故障代码的方法会因记忆电路形式的不同而不同。
对于常规的RAM（随机存取储存器）记忆电路，当其电源被切断时，记忆内容即被清除。
而对EEPROM（电子可擦可编程只读寄存器）记忆电路，即使其电源被切断，记忆内容也不会被清除。
丰田汽车在安全气囊系统中采用过3种记忆电路：
（1）没有备用电源的常规RAM。
这种形式的记忆电路在点火开关关上时，即可清除故障代码，不需作特别的处理。
这种形式广泛应用在1995年以后的车型上，如凌志LS400、GS300、ES300、丰田佳美、亚洲龙、皇冠和大霸王等。
（2）EEPROM。
这种形式的记忆电路即使拆下蓄电池电源线，亦无法清除故障代码，必须输入特殊的信号到中央气囊传感器总成才能把故障代码清除掉。
这种形式主要用于1993~1994年的车型上。
清除的方法有两种：
使用导线和仪器——丰田手持式测试器。
1）方法一：
使用诊断导线。
①将诊断导线连接到TDCL或检查连接器的TC和AB端子。
②将点火开关转到ACC或ON位置，并等待大约6s。
③由TC端子开始，交替地将TC和AB端子接地两次，每次接地的时间为1.0s±
0.5s，最后将TC端子接地。
在交替将TC和AB端子接地时，断开一个端子的接地并立即使另一个端子接地。
这一动作必须在如图49所示的时间内完成。
若动作不准确，则要重复进行，直至代码被清除。
图49清除故障代码的程序
④若操作程序正确，则在保持TC端子接地的情况下，气囊警告灯以50ms的周期闪烁，表明代码已经清除。
2）方法二：
使用丰田手持式测试器（图50）。
图50丰田手持式测试器的连接
①将丰田手持式测试器连接至TDCL或检查连接器。
②按照测试器屏幕上的指示将故障代码清除。
③有备用电源的常规RAM和EEPROM。
由于故障代码储存在常规RAM中，当蓄电池电源线从蓄电池脱开，即可清除故障代码。
但此时故障代码41就储存到EEPROM中。
于是点火开关转至ACC或ON位置时，警告灯仍保持亮。
要清除故障代码41，其方法与上述
（2）相同。
这种形式主要用于1993年以前的车型，现已不再使用。
本节要点：
1、电子式SRS系统的组成；
2、各元件的结构和工作原理。
复习题：
1、电子式SRS系统由那些元件组成？
2、前SRS传感器有几种结构形式?
3、中央SRS传感器起什么作用？
4、中央SRS传感器有几种形式？
5、安全传感器起什么作用？
6、侧SRS传感器总成有那两种形式？
7、充气装置有几部分组成？
8、充气形式有几种形式？
9、螺旋电缆起什么作用？
10、SRS系统的连接器有哪些特殊机构？
11、SRS系统点火有几个条件？
12、
丰田公司SRS系统如何人工诊断？
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