09 项目九 安全气囊.pptx

第1页：项目九知识要求与能力要求

项目九 安全气囊

知识要求

• 正确描述汽车安全气囊的组成、结构及各部件间的相互关系
• 正确描述安全气囊系统及主要部件的工作过程

能力要求

• 正确完成安全气囊系统的主要部件的检修作业
• 正确完成安全气囊系统常见故障的诊断作业

第2页：安全气囊的类型

（一）安全气囊的类型

1．按碰撞类型分类

正面防护安全气囊、侧面防护安全气囊和顶部碰撞防护安全气囊。

2．按安全气囊数目分类

单气囊系统、双气囊系统。

3．按安全气囊控制类型分类

机械式和电子控制式安全气囊。

第3页：安全气囊的要求与碰撞过程

（二）对安全气囊的要求

1. 可靠性高
2. 安全可靠
3. 灵敏度高
4. 有防误爆功能
5. 有自动诊断功能

（三）安全气囊的工作过程：1．碰撞过程

本页图示碰撞发生后10ms、40ms、60ms、110ms时车辆与乘员的姿态变化。

第4页：安全气囊系统的工作过程

2．工作过程

当汽车时速超过30km/h发生前碰撞事故时，装在汽车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器可检测到车速突然减速，由碰撞传感器将撞击信息传给电子控制单元ECU，经微处理器判断撞击的严重程度，并在几ms内决定是否起动气囊。若需要则发出点火信号，使气体发生器在极短时间内向气囊充气。当人体脸部一接触气囊，气囊的泄气孔就逐渐泄气，从而起到对驾驶员和乘客的缓冲保护作用。

第5页：安全气囊系统的组成与传感器作用

（四）安全气囊系统的组成

本页图示凌志LS400轿车安全气囊组件在车上的布置位置。

1．传感器

作用：在汽车发生碰撞时，由传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将信号输入电子控制单元（ECU），ECU根据碰撞传感器的信号判断是否引爆充气元件给气囊充气。

第6页：碰撞传感器的分类与扭力螺栓式

传感器分类

安全气囊系统用传感器按功用不同可分为碰撞传感器和防护碰撞传感器两大类。碰撞传感器按总体结构不同可分为机电结合式碰撞传感器、电子式碰撞传感器和水银开关式碰撞传感器；机电结合式又分为滚球式、滚轴式和偏心锤式传感器。

扭力螺栓式传感器的工作过程

扭力螺栓的弹力限制重块的移动，以防止安全气囊误爆。当两辆汽车发生碰撞、作用于重块的减速度超过扭力螺栓的弹力时，重块开始移动；当保持在高减速度时，凸轮与发火销相互脱离，发火销依靠扭力螺栓的弹性力射出，使气体发生器内的点火销点火。重块移动过程中减速度下降，并由扭力弹力使重块回复非工作状态。主要零件包括扭力螺栓、发火销、凸轮、重块。

第7页：杆式传感器的工作过程

杆式传感器的工作过程

杆式传感器主要由滚柱、圆柱体、驱动轴、偏置销、偏置弹簧、发火销弹簧等构成。在汽车正常行驶时，驱动轴与发火销处于配合状态，发火销不能射出；在恶劣路面行驶或越过路面凸起物时，由于偏置弹簧弹力以及滚珠与汽缸间隙间的空气流动阻力，限制滚珠移动以防止误爆。当车辆碰撞、减速度急剧增加使偏置弹簧弹力超过阻力时，滚珠开始移动，在高减速度下滚珠推挤驱动轴使之旋转，处于发火销脱离配合状态，发火销由于发火销弹簧的作用被射出，使气体发生器的点火剂点火。

第8页：滚球式与滚轴式碰撞传感器

滚球式碰撞传感器

主要由滚球、磁铁、导缸、触点和壳体组成，两个触点固定不动并分别与传感器引线端子连接，磁铁为永久磁铁，铁质滚球用来感测惯性力或减速度，可在导缸内移动；壳体上印有箭头标记，安装时必须按规定方向安装。当汽车遭受碰撞、滚球惯性力大于永久磁铁磁力时，合力使滚球沿导缸移动将两个触点接通，从而接通ECU搭铁回路。

滚轴式碰撞传感器

主要由止动销、滚轴、滚动触点、底座和片状弹簧组成。片状弹簧一端固定在底座上、另一端绕在滚轴上，滚动触点固定在滚轴部分的片状弹簧上并可随滚轴转动，固定触点与片状弹簧绝缘固定在底座上并与另一引线端子连接。

第9页：滚轴式传感器的接通状态

滚轴式碰撞传感器的原理

当传感器处于静止状态时，滚轴在片状弹簧弹力作用下滚向止动销一侧，滚动触点与固定触点处于断开状态；当汽车遭受碰撞、滚轴的惯性力大于片状弹簧弹力时，惯性力克服弹簧弹力使滚轴向前滚动，使滚动触点与固定触点接触，从而接通电控单元的搭铁回路。

第10页：偏心锤式碰撞传感器

偏心锤式碰撞传感器

主要由偏心重块、偏心转子、旋转触点、固定触点、复位弹簧、挡块和壳体等组成，转子安装在传感器轴上，其减速度以10km/h的碰撞速度为基准。

不发生碰撞时，偏心转子在螺旋弹簧力作用下处于不工作位置，固定触点和旋转触点不接触；当发生正面碰撞且作用在偏心重块上的减速度超过预定值时，偏心重块、偏心转子和旋转触点作为整体移动，使固定触点和旋转触点接触，碰撞传感器输出信号。

第11页：水银式与电子式传感器

水银式安全传感器

是一个水银常开开关，用来防止系统在非碰撞状态引起气囊误动作，一般装在中央控制器内。当发生碰撞时，足够大的惯性力将水银上抛，接通传爆管电路。

电子式传感器

对汽车碰撞时的减速度进行间接测量，并将结果输送给微处理器；微处理器内有复杂的碰撞信号处理程序，能够判定气囊是否需要打开，如需要便接通点火电路，若防护碰撞传感器闭合则点火器接通、气囊打开。当汽车发生碰撞时，半导体应变电阻在悬臂梁减速惯性力作用下发生弯曲应变，受压后电阻发生变化；车速越大、碰撞后的加速度力越大，输出电压也越大。由于半导体压力传感器输出特性受温度影响较大，故应用晶体管基极—发射极间电压来消除输出特性的变化。

第12页：安全气囊指示灯与备用电源

2．安全气囊指示灯与安全气囊电源

（1）安全气囊警告灯

位于组合仪表上，当中央安全气囊传感器总成自诊断机构检测出故障时，警告灯向驾驶员发出故障警告。正常情况下，点火开关转到ACC或ON位置时警告灯会亮大约6秒钟然后熄灭；如果指示灯不亮、不停闪耀或常亮，则说明安全气囊系统有故障。若中央控制器异常不能控制指示灯，指示灯便由其他电路直接控制。

（2）安全电源

一个是汽车电源（蓄电池和交流发电机），另一个是备用电源。单气囊系统的控制组件中设有一个电脑备用电源和一个点火备用电源，其功用是当汽车电源与电控单元之间的电路切断后，在一定时间（一般为6秒）内维持安全气囊系统供电。电脑备用电源能在6秒内供给电能，保持电脑测出碰撞、发出点火指令等功能；点火备用电源能在6秒内供给足够点火能量引爆点火剂，使充气剂受热分解给气囊充气。超过6秒后备用电源供电能力降低，气囊不能充气膨开。

第13页：螺旋电缆线盘与连接器

3．电气连接件

（1）螺旋电缆线盘

用于转向盘上的电气开关到转向柱及车身侧的电气连接，由旋转接线、螺旋电缆线盘壳、螺旋电缆、点火器连接器等组成。

（2）连接器和线束

气囊系统的连接器特别强调可靠性，采取了双保险锁定和分断自动短接等措施。连接器分断后，点火器的电源端和地线端会自动短接，防止因误通电或静电造成点火器误触发。

第14页：中央控制器（ECU）与诊断

4．中央控制器（ECU）

中央控制器由CPU、RAM、ROM、接口、驱动器等电子电路组成，还包括诊断电路；诊断电路并不控制气囊动作，仅监视气囊装置的故障并开通气囊指示灯。

（1）起动诊断测试

开机时进行测试，包括：ROM测试；RAM测试；A/D转换器测试；电子加速度计功能测试；储能测试。

（2）连接诊断测试

诊断电路在工作中还要对一些重要参数进行连续监测，以判断系统是否发生故障，内容包括：点火输入电压是否正常；点火器是否对地或对电源正极短路；驾驶员侧点火器阻值是否超差；乘员侧点火器阻值是否超差；乘员侧充气器低压开关电路是否正常；外界碰撞传感器有无故障。

第15页：气体发生器的结构

5．机械部分

气囊机械部分主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成。

（1）气体发生器

作用：在有效的时间内产生气体使气囊膨开。本页图示AUDI A6 AVANT双级气体发生器，包括破裂片、金属过滤器、气体出口、隔板、点火介质、点火器、工作介质、补偿介质、壳体等。

第16页：点火器的作用过程

（2）点火器

点火器安装在充气泵中，可接收安全气囊电脑的低电平信号，发热点燃充气泵中的叠氮化钠。其作用过程是：点火器引线端加电，电流通过电热头，加热头加热引燃引药，生成的压力和热量冲破药筒将充气器的点火系统点燃。点火器由引爆炸药、药筒、引药、电热丝、陶瓷片、永久磁铁、引出导线、绝缘套管、绝缘垫片、电极、电热头、药托等组成。

第17页：气囊的类型与展开特性

（3）气囊类型

按布置位置可分为驾驶员侧气囊、乘员气囊、后排气囊、侧面气囊等；按大小可分为保护整个上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。

性能要求

安全气囊要求具有良好的耐热性，在规定的温度变化范围内尺寸稳定；汽车发生碰撞后气囊膨胀的延迟期不超过10ms。若气囊以爆炸速度直接展开，有可能撞击驾驶员使其受伤，为此气囊后部和侧面带有缝隙或排气口，实现可控展开。理想情况是气囊在碰撞之后、乘员开始前扑之前瞬时展开，此时头部移动须小于15cm；接着乘员扑向气囊，气囊立即冷却和泄漏，在收缩的同时吸收冲击能量，保护乘员免受危害。

第18页：项目实施环境与检修注意事项

二、项目实施

（一）项目实施环境

实训车辆、现代汽车诊断仪器、万用表、常用拆装工具等。

（二）项目实施步骤：1．安全气囊系统的解除与复原

1. 气囊系统只能工作一次，发生事故被引爆后的气囊必须更换，为安全起见气囊系统的所有元件也需更换。
2. 故障代码是安全气囊系统故障诊断的重要信息源，故障诊断时应首先读取故障码，然后再脱开蓄电池；检修操作前务必将点火开关转到LOCK位置，并在蓄电池负极端子拆下电缆90s以后方可开始工作。
3. 由于车内时钟和音响系统的存储内容随蓄电池脱离而被消除，检修前应将各存储系统的内容作好记录，检修结束后重新设置。
4. 若车辆发生轻微碰撞、气囊装置没有触发，也应检查方向盘衬垫、前座乘客安全气囊总成、座位安全带收紧器和安全气囊传感器。
5. 若气囊装置已经触发，除更换已引爆的气囊与安全带预紧装置外，还必须同时更换全部碰撞传感器和中央气囊传感器总成，并检查线束与接头状况。

第19页：气囊系统的解除操作步骤

3．操作步骤：气囊系统的解除处理

对安全气囊系统进行检查和更换元件操作之前，必须对系统进行解除处理，以避免发生气囊误爆事故，操作步骤如下：

1. 拆下蓄电池负极电缆。
2. 卸下气囊组件与转向盘的紧固螺母。
3. 拆下驾驶员侧气囊连接器。
4. 短接螺旋电缆线盘接气囊组件的线端，使系统仍保留自诊断功能。
5. 打开手套盒并完全翻下来。
6. 拆下乘员侧气囊连接器。
7. 短接线束侧的气囊线端。
8. 重新接上蓄电池负极电缆。

第20页：气囊系统的复原程序

气囊系统的复原

完成检查与修理后，按如下程序进行系统复原：

1. 拆下蓄电池负极电缆。
2. 卸下螺旋电缆线盘的跨接线，接驾驶员侧气囊连接器。
3. 按保养手册的说明将驾驶员侧气囊安装到转向盘上，调准位置并加以固定。
4. 除去连接器上的跨接线。
5. 接上乘员侧气囊的连接器，合上手套盒。
6. 接上蓄电池负极电缆。
7. 查验保养指示灯工作是否正常。
8. 重新接上蓄电池负极电缆。

第21页：安全气囊的报废处理

3．安全气囊报废处理

在报废整车或报废安全气囊组件时，应在报废之前先用专用维修工具将安全气囊引爆。引爆工作应在远离电场干扰的地方进行，以免电场过强而导致安全气囊误爆。本页图示车上引爆安全气囊的方法。

第22页：安全气囊的车下引爆

安全气囊的车下引爆

本页图示安全气囊的车下引爆方法：将气囊组件拆下后固定在专用支架上，按规定的接线与距离进行引爆处理。

第23页：装备安全带收紧器的安全气囊

三、拓展知识：（一）装备安全带收紧器的安全气囊

1．系统结构

在常规安全气囊的基础上增加了前排左、右两个座椅安全带收紧器，安装在前排座椅左右两侧或前左右车门立柱旁边。

2．系统的工作过程

安全带收紧器由气体发生器、带轮、离合器、自动安全带卷筒、活塞（或转子）和软轴等组成，气体发生器和点火器的结构原理与安全气囊组件基本相同。

第24页：智能型安全气囊

（二）智能型安全气囊

1. 增加多普勒车速传感器（Doppler speed sensor），以监测汽车与障碍物的相对速度。
2. 增设红外乘员传感器（infrared sensor），以监测乘员的有无与其身材的大小。
3. 安全带增设收紧装置，在智能型安全气囊引爆前先收缩安全带缓解冲撞损失，碰撞后自动解除收紧力；在相对速度低于16km/h时，只收紧安全带而不引爆智能型安全气囊。