[毕业设计精品]汽车安全气囊系统的结构原理及故障分析论文.doc
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1、摘 要在我国,随着高速公路的发展和汽车性能的提高,汽车的行驶速度越来越快,特别是由于汽车拥有量的迅速增加,交通越来越拥挤.等诸多因素导致近年来汽车安全事故的损失逐年上升。所以,汽车的安全性就变得尤为重要。汽车安汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种。主动安全是指汽车防止发生事故的能力,主要有防抱死系统,制动力分配系统等。被动安全是指在万一发生事故的情况下汽车上的配置保护乘员的能力。目前主要有安全带、安全气垫 、防撞式车身和安全气囊防护系统( Airbag Restraint System)等。(以下简称为:安全气囊。)安全气囊的作用即在碰撞的第一阶段和第二阶段之间,迅速在车内人员与汽车构件之间
2、产生一个充满气体的气垫,在碰撞过程中通过气囊的阻尼排气等过程吸收乘员的动能,使碰撞的第二阶段得以减缓,以减轻碰撞对人员的伤害程度。安全气囊属于汽车乘员“被动安全性保护装置”。其中安全带在被动保护过程中起主要作用,而安全气囊属于辅助约束系统(Supplemental Restraint System),即SRS。关键词:汽车 被动安全 辅助约束系统 安全气囊目 录前 言2第1章 汽车安全性概述31.1汽车安全31.2安全带与安全气囊31.3 安全气囊的分类4第2章 汽车安全气囊系统的结构原理62.1安全气囊的组成原理62.2安全气囊系统的工作原理72.3 安全气囊的工作原理8第3章 安全气囊技术
3、在汽车中的应用9 3.1安全气囊的正确使用 9 3.2安全气囊的检修,储存和运输9 3.3安全气囊的缺陷10第4章汽车安全气囊系统的检测与故障分析13 4.1 SRS系统故障自诊断测试13 4.2读取安全气囊系统故障代码14 4.3注意事项15 4.4清楚安全气囊故障代码154.4.1清除41以外的故障代码164.4.2清除代码41以外故障代码的注意事项164.4.3清除代码4116结 论18致 谢19参考文献20前 言随着高速公路的发展和汽车性能的提高,汽车行驶的速度越来越快。又由于汽车保有量的迅速增加,道路交通越来越拥挤。这就使得汽车事故频繁发生,所以汽车的安全性就变得尤为重要,成为当今汽
4、车设计和生产的一个重要课题。汽车的安全性分为主动安全和被动安全。主动安全是指汽车防止发生事故的能力,主要有操纵的稳定性,制动的可靠性、平顺性等;被动安全是指汽车在发生事故的情况下保护乘员的能力,主要有防撞式车身、安全带和辅助乘员的保护系统(SUPPLEMENTAL-RESTRAINT SYSTEM,以下简称安全气囊)等。由于汽车事故难以避免,因此被动安全显得非常重要,安全气囊作为被动安全的研究成果,由于使用方便、效果显著、造价不高,所以近年来得到迅速发展和普及。第1章 汽车安全性的概括1.1汽车安全汽车装备的安全装置分为主动安全装置和被动安全装置。主动安全装置的功用是避免发生事故,目前主要有制
5、动系统,灯光与照明系统;被动安全装置的作用是减轻事故对驾驶员与乘员的伤害程度,目前采用的主要有座椅安全带,两节货三节式转向柱,安全气囊控制系统和座椅安全带系统。而安全气囊属于“辅助约束系统”(Supplemental Restraint System),即SRS。它是装在汽车上的充气软囊。安全性是汽车最基本也是最重要的性能,特别是在人们注重安全性和舒适性的今天,安全气囊的性能和数量是衡量汽车技术指标的主要依据,目前我国已拥有安全气囊的自主知识产权。1.2安全带与安全气囊为了说明安全带和安全气囊在保护乘员方面的重要性,首先说明造成乘员伤害的原因。当汽车和障碍物之间发生碰撞事故时,汽车和障碍物之间
6、的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降。例如,如果一辆汽车以50km/h的速度与一个固定不动的障碍物正面相撞,则汽车至完全停止所需时间大约0.1s。在这短暂的时间内,可发生的事情却相当多:在碰撞的瞬间,前护杠停止运动,但汽车的其他部分仍以50kmh的速度前进。随着车辆前部逐渐损坏,汽车即开始吸收动能并减速;在碰撞过程中,当开始减速慢下来时,内部乘员则仍以原来的速度向前移动。于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、风挡玻璃等之间的碰撞,造成了乘员的伤害。这种乘员和汽车内部结构之间的碰撞称为二次碰撞1、被动安全装置:用来减轻事故导致的伤害程度的装置,如安全气囊、安全带、护膝垫、两节或三节
7、式转向柱。2、主动安全装置:车轮制动器、防抱死制动系统、刮水器与洗涤器、雷达车距控制与报警系统等。3、一次碰撞:汽车发生碰撞时,汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞。4、二次碰撞:一次碰撞后,汽车速度将急剧变化,驾驶员和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动,并与车内的转向盘、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。在车辆事故中,导致驾驶员和乘员遭受伤害的主要原因是二次碰撞。注:安全气囊的作用就是要减小司乘人员在二次碰撞中的伤害程度.如果乘员未系上安全带,则他们会继续以50km/h的速度前进,直到撞及车室内部物件才会停止。在此例中,乘员撞击车室内部的速度,与从三楼的窗户跳下撞击地面时的
8、速度相当。如果乘员系上安全带,则他们将逐渐减速,因此作用到他们身上的撞击力将减轻。但是在严重的碰撞事件中,虽然系上安全带的碰撞力比未系安全带少了很多,但乘员仍可能会撞到车室内部物件而造成伤害。汽车安全气囊的基本思想是:在发生一次碰撞后,二次碰撞前,迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子,使乘员撞在气袋上,避免或减缓二次碰撞,从而达到保护乘员的目的由于乘员和气囊相碰时容易因振荡造成乘员伤害,所以在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。这样,当乘员和气囊相碰时,借助圆孔的放气可减轻振荡,放气过程同时也是一个释放能量的过程,因此可以很快地吸收乘员的动能,有助于保护乘员。1.3安全气囊的
9、分类安全气囊系统按保护面的不同,可分为供正面碰撞保护用的安全气囊系统和供侧面保护用的侧安全气囊系统, 此外,安全气囊还可按充气装置点火系统的形式、气囊数量和气囊传感器数量等3种方式来分类。 1、按充气装置点火系统分 (1)电子式(E型) (2)机械式(M型) 2、按气囊数量分 (1)1个:用于驾驶员(E型或M型) (2)2个:用于驾驶员和前座乘员(只有E型) (3)4个:用于驾驶员和前座乘员的正面和侧面(只有E型) 3、按气囊传感器数量分(只有E型) (1)1个:气囊传感器 (2)3个:一个中央气囊传感器和两个前气囊传感器E型、双气囊、3传感器M型、单气囊E型、单传感器、双气囊E型侧气囊第2章
10、 汽车安全气囊系统的结构原理2.1 安全气囊系统的组成驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内,因此,当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样,就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处,其容量约50至90升不等,做气囊的布料具有很高的抗拉强度,多以尼龙材质制成,折叠起来的表面附有干粉,以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破;为了防止气体泄漏,气囊内层涂有密封橡胶;同时气囊
11、设有安全阀,当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体,避免将乘客挤压受伤;气囊中所用的气体多是氮气。尽管各款汽车的安全气囊在控制不见的结构,数量和安装位置不同,但其基本组成大致相同,主要有传感器,安全气囊组件,安全气囊系统指示灯和SRS ECU四部分组成。安全气囊系统的基本结构如图-5。图-5(1)传感器 用于检测汽车发生事故后的碰撞信号,并将信号输送给SRS ECU,并用以判断是否发生碰撞。传感器一般安装在车身的前部和中部。分为前碰撞传感器,中英碰撞传感器和防护传感器。(2)安全气囊组件 主要由气囊,气体发生器,点火器,地板和装饰盒等组成。(3)安全气囊指示灯 用于指示安全区囊的工
12、作状态。当系统发生异常时,指示灯自动发亮报警。(4)SRS ECU 有备用电源电路,故障记忆电路,故障诊断与检测电路和点或引爆电路组成。2.2安全气囊系统的基本工作原理典型的气囊系统包括二个组成部分:探测碰撞点火装置(或称传感器),气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后,控制线路即开始处于工作状态,并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位,因此,安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后,控制回路便会将电流送至点火器,借着瞬时快速加热,将内
13、含的氮化钠推进剂点燃。 在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时,会产生大量无害的以氮气为主的气体,将气囊充气至饱满的状态,并借着强大的冲击力,气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开,以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中,点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体,随即气囊可由设计好的小排气口排气,以发挥逐渐缓冲功能,并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。 需要特别说明的是,传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种,有一部分是采用摆锤或杠杆式开关,还有的是弹簧负载的转轮式,此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何,都必须有足够的撞击力才能使得开
14、关启动,同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速25公里至50公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时,装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器,就可检测到车速突然减速,并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑,电脑在经过分析确认之后,才会引爆安全气囊包内的电热点火器,使气囊发生迅速膨胀。 据计算,正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作,0.03秒内点火装置启动,0.05秒内高压气体进入气囊,0.08秒内气囊向外膨胀,0.11秒内气囊完全胀大,此刻之后,驾车者才会撞上气囊。 可见,气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有
15、关,一般来说在汽车翻转、轻微碰撞、侧面碰撞或后面碰撞时,气囊均不会打开,比如桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。再有一点,对于撞击速度而言,安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度,因此,在做安全碰撞实验时,一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。2.3 安全气囊的工作原理典型的气囊系统包括二个组成部分:探测碰撞点火装置(或称传感器),气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后,控制线路即开始处于工作状态,并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的
16、部位,因此,安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后,控制回路便会将电流送至点火器,借着瞬时快速加热,将内含的氮化钠推进剂点燃。 在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时,会产生大量无害的以氮气为主的气体,将气囊充气至饱满的状态,并借着强大的冲击力,气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开,以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中,点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体,随即气囊可由设计好的小排气口排气,以发挥逐渐缓冲功能,并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。 需要特别说明的是,传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计
17、有很多种,有一部分是采用摆锤或杠杆式开关,还有的是弹簧负载的转轮式,此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何,都必须有足够的撞击力才能使得开关启动,同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速25公里至50公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时,装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器,就可检测到车速突然减速,并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑,电脑在经过分析确认之后,才会引爆安全气囊包内的电热点火器,使气囊发生迅速膨胀。 据计算,正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作,0.03秒内点火装置启动,0.05
18、秒内高压气体进入气囊,0.08秒内气囊向外膨胀,0.11秒内气囊完全胀大,此刻之后,驾车者才会撞上气囊。 可见,气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有关,一般来说在汽车翻转、轻微碰撞、侧面碰撞或后面碰撞时,气囊均不会打开,比如桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。再有一点,对于撞击速度而言,安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度,因此,在做安全碰撞实验时,一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。第3章 安全气囊技术在汽车中的应用3.1安全气囊的正确使用安全气囊是一种一次性的安全防护装置,不允许在装车后进行任何试验。汽车若无碰撞事故正常行驶长达10年时
19、,应更换新的安全气囊系统。使用时应注意:(1)安全气囊必须和安全带配合使用。安全气囊属于辅助防撞安全装置,只有和安全带配合使用,才能获得满意的效果,所以驾驶员和乘员在汽车运行时必须系好安全带。(2)注意日常检查。主要检查各碰撞传感器的固定是否牢固,搭铁线部位是否清洁、连接是否可靠,方向盘转动时是否有卡滞现象,以判断方向盘内的SRS螺旋电缆是否完好。起动车辆时特别要注意观察SRS报警灯是否自动熄灭,如果接通点火开关6s后,它依然闪烁或长亮不熄,则表示SRS系统有故障。在运行过程中,如果指示灯闪烁5min后长亮,也表示SRS系统出现故障。(3)及时排除安全气囊的故障,否则会产生两种严重后果。一种是
20、当汽车发生严重碰撞,需要安全气囊展开起保护作用时,它却不能工作。另一种是在汽车正常运行,安全气囊不应工作时,它却突然膨胀展开,给驾驶员和乘员造成不应有的意外伤害,甚至发生安全事故。(4)避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管,不要让它承受85以上的高温,以免造成安全气囊误打开。(5)避免意外磕碰和振动。安全气囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感,因此应尽量避免碰撞和冲击,以免造成安全气囊不必要的突然展开。(6)不要擅自改变安全气囊系统及其周边布置。不能擅自改动系统的线路和组件及更改保险杠和车辆前面部分结构。在方向盘和乘员侧气囊部位不可粘贴任何装饰品和胶条,以防影响气囊的爆开。(7)乘员尽量坐后排。
21、儿童和身材矮小的乘员在乘坐有安全气囊的车辆时应尽量坐后排,因气囊对他们的保护效果并不理想。(8)严格按规范保管安全气囊系统元器件。安全气囊系统中有火药、传爆管等易燃易爆物品,必须严格按规范运输、保管,否则将会造成严重后果。 3.2安全气囊的检修,储存和运输1.检修安全气囊应注意日常的检修。安全气囊的一般检查,应按故障代码显示的故障进行检修,可以由驾驶员或专业修理工严格按照维修手册操作规程进行。不允许非专业人员对安全气囊系统进行拆开和检修。在检修时应将点火开关断开,切断电源,因为拆除蓄电池后,故障代码会消失。所以在拆除蓄电池之前,应读取和记住故障代码显示的故障特性。电源切断要等待10min以上,
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