汽车车身电控系统原理与检修(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:刘春晖

出版社:机械工业出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

汽车车身电控系统原理与检修

汽车车身电控系统原理与检修试读:

前言

随着汽车技术的高速发展,汽车电子化程度不断提高,使得汽车维修理念、维修项目和维修方法都发生了根本性的变化。目前汽车电控技术应用普遍,尤其是在汽车车身控制上的应用越来越广泛,各车身电控系统大量采用智能控制,维修难度越来越大,因此对从事汽车维修岗位人员的素质及技能要求也越来越高,要求汽车维修技术人员能够在相对短的时间内掌握新车型、新系统的维修技术和方法,具备自我学习和知识更新能力。

最近几年,车身电控技术已成为汽车不断更新改进的主要技术,它从功能、结构、原理到故障诊断与维修技术都有了飞跃性的变化。但目前关于汽车车身电控系统的图书相对较少,而且存在内容更新较慢、相关内容差别较大等情况,这就给广大师生及维修人员学习掌握车身电控技术带来了诸多不便。为此我们收集了国内外有关汽车车身电控装置的最新资料,结合目前应用较广泛的主流车型的实际配置,查阅了大量汽车维修资料和文献编写了此书。

本书在编写体例上力求简练准确、图文并茂,表达形式力求达到直观明了、易读易学的效果。

本书共分7章,主要内容包括:安全气囊系统、汽车巡航控制系统、中控门锁与防盗系统、电动车窗与天窗系统、电动后视镜与电动座椅系统、倒车雷达与GPS导航系统、汽车声像系统7个方面。

本书由山东华宇职业技术学院刘春晖、张斌任主编,参加本书编写工作的还有张文、魏金铭、黄现国、孙长勇、蔡志涛、张薇薇、刘宝君、尹文荣、王淑芳、魏代礼、徐伟、李川、于岭岭。

本书在编写过程中借鉴和参考了大量国内外的汽车技术资料、维修资料和相关书籍,在此向维修资料的作者及编者深表感谢!由于编者水平所限,书中难免有错误和不当之处,恳请使用本书的广大师生、有关专家和广大读者批评指正。编者

第一章 安全气囊与安全带系统

随着汽车保有量的迅速增加,汽车交通事故的发生变得更为频繁,因此驾驶人和乘员的安全问题也就变得尤为重要。安全气囊的装备与使用避免了驾乘人员与转向盘、仪表板、风窗玻璃的碰撞,防止驾乘人员的头部和胸部受伤,进而降低了正面或侧面碰撞中驾乘人员的伤亡率,图1-1所示为碰撞过程中安全气囊所起的保护作用。图1-1 碰撞过程中安全气囊所起的保护作用

汽车的安全装置分为主动安全装置和被动安全装置两种,主动安全装置的功用是避免发生事故;被动安全装置的功用是减轻事故造成的伤害程度,目前汽车上采用的被动安全装置主要有安全气囊控制系统和座椅安全带控制系统、座椅安全带、护膝垫、两节或三节式转向柱等。

第一节 安全气囊系统的组成原理

安全气囊(Safety Air Bag)系统的确切名称是辅助防护系统(Supplemental Restraint Sys-tem)或辅助防护安全气囊系统(Supplemental Restraint Safety Air Bag System),英文缩写为SRS。安全气囊系统是座椅安全带的辅助装置,只有在使用安全带的条件下,该系统才能充分发挥保护驾驶人和乘员的作用。由于安全气囊在汽车发生碰撞时能够起到安全防护作用,因此,人们通常都将其称为安全气囊系统。公安部和交通部规定:自1993年7月1日起,所有轿车和中小客车在行驶过程中,驾驶人必须系上安全带。一、汽车碰撞导致人体遭受伤害的原因

当汽车发生碰撞时,汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后,汽车速度将急速下降,驾驶人和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动,其头部和胸部会与车内的转向盘、风窗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,导致驾驶人和乘员遭受伤害的主要原因是二次碰撞。

碰撞分为正面碰撞和侧面碰撞两种。当汽车发生正面碰撞时,在惯性力的作用下,驾驶人头部、面部或胸部可能与转向盘和风窗玻璃发生二次碰撞,前排乘员可能与仪表台发生二次碰撞,后排乘员可能与前排座椅发生二次碰撞;当汽车遭受侧面碰撞时,驾驶人和乘员可能与车门、车门玻璃或车门立柱发生二次碰撞。车速越高,惯性力就越大,遭受伤害的程度也就越大。二、安全气囊系统的作用

当汽车遭受碰撞导致车速急速下降时,安全气囊迅速膨胀,在驾驶人、乘员与车内构件之间迅速形成一个气垫,利用气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能,从而减小人体遭受伤害的程度。正面气囊的主要功用是保护驾驶人和乘员的面部与胸部,侧面气囊的主要功用是保护驾驶人和乘员的头部与腰部,如图1-2所示。大量统计和实测数据表明:在汽车相撞时,如果正确使用安全带和安全气囊,可使头部受伤率减少25%左右,面部受伤率减少80%左右。图1-2 汽车遭受正面碰撞时安全气囊的作用情况a)驾驶席气囊 b)驾驶席与乘员席气囊1—驾驶人 2—前排乘员三、安全气囊的类型(1)按照安全气囊的数量分类 按照安全气囊系统中气囊数量的不同,可分为单气囊系统、双气囊系统和多气囊系统。单气囊系统只在驾驶人转向盘上安装一个安全气囊,仅起保护驾驶人的作用;双气囊系统在驾驶人转向盘和前仪表板上各安装一个安全气囊,可保护驾驶人和前排乘员;多气囊系统除了在驾驶人转向盘和仪表板上各安装一个安全气囊外,还在车门上、座椅侧面也分别安装有多个安全气囊。(2)按照安全气囊引爆控制方式分类 按照安全气囊引爆控制方式的不同,可分为机械式和电子式两类。机械式安全气囊采用机械方式检测和引爆气囊,目前已很少使用;电子式安全气囊采用传感器和电控单元检测、控制气囊的引爆,是目前普遍采用的控制方式。(3)按照安全气囊的大小分类 按照安全气囊大小的不同,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。(4)按照安全气囊保护对象分类

1)驾驶人用安全气囊。驾驶人用安全气囊如图1-3所示,它是目前轿车上采用得最广泛的一种安全气囊,在轿车发生正面碰撞时可对驾驶人起保护作用。它装在转向盘上,分美式和欧式两种。美式气囊的设计是假定驾驶人没有佩戴安全带而汽车发生碰撞时起保护作用,其体积较大,约60L;欧式气囊的设计则是假定驾驶人已佩戴了安全带,其体积较小,约40L。图1-3 驾驶人及前排乘员用安全气囊

2)前排乘员用安全气囊。前排乘员可以是大人,也可能是儿童,坐姿也是各种各样。发生碰撞事故时,前排乘员必然会与仪表板、前风窗玻璃、窗框及门框等发生碰撞,因此,为保护前排乘员在撞车时免受伤害,前排乘员用安全气囊通常较大,如图1-3所示。美式气囊前排乘员侧容积一般为120~160L,欧式气囊前排乘员侧容积一般为60~80L。

3)侧面防撞用安全气囊。根据使用要求不同,侧面防撞用安全气囊(图1-4)可以装在车门上横梁中、车门内板中或座椅侧面。车门上横梁中的侧面防撞用安全气囊用来保护乘员的头部;装在车门内板中的侧面防撞用安全气囊和装在座椅侧面的侧面防撞用安全气囊用来保护乘员的胸部、心脏、肺脏等重要器官。目前,宝马汽车公司已开始采用双侧面防撞用安全气囊来扩大侧面的防护面积。

4)后排乘员用安全气囊。通常后排座不设置安全保护装置,但近年来后排乘员的安全防护逐渐开始受到重视,已较普遍地在后排座上安装了安全带,并开发和配备了后排乘员用安全气囊(包括后排乘员用防侧撞安全气囊)。

后排乘员用安全气囊的容积一般可达到100L,其结构与其他安全辅助气囊系统基本相同。大多数后排乘员用安全气囊安装在前排座椅靠背中,气囊引爆后在后排乘员与前排座椅之间形成防护气垫。图1-4 侧面防撞用安全气囊

5)下肢用安全气囊。保护驾驶人下肢用的下肢安全气囊如图1-5所示,它由一个安全气囊和气体发生器组成,容积可达13L。在汽车发生碰撞时,下肢用安全气囊能够有效地防止驾驶人的小腿和膝部与各种踏板、操纵杆等发生碰撞,对驾驶人的小腿和膝部进行保护。下肢用安全气囊安装在仪表板下部的前围板上,其结构与其他安全气囊的结构基本相似。

6)车顶部安全气囊。一些高档豪华车在车顶的两侧会配有两条管状气囊,在意外情况发生时能够有效地缓解来自车顶上方的下压力,配合侧面气帘能够有效地保护乘客的头部和颈部。图1-5 下肢用安全气囊

7)窗帘(屏蔽)式安全气囊。由于侧向气囊不能全部覆盖侧窗,玻璃的碎片可能溅入车厢内伤到人的脸部或身体,所以目前出现了一种以窗帘状展开的气囊,称为窗帘式安全气囊。

窗帘式安全气囊在车辆侧面碰撞时,与侧向安全气囊同时展开。其安装位置位于车顶纵梁的内衬中,如图1-6所示。丰田汽车公司曾经研究开发过窗帘式安全气囊,这种安全气囊在侧向碰撞时可冲破车门内衬向上方张开,但其尚未大批量在汽车上应用。

8)车外安全气囊。车外安全气囊又称为保险杠内藏式气囊,如图1-7所示。当汽车在正面碰撞行人时,气囊迅速向前张开并向两侧举升,托起被撞行人,同时防止行人跌向两侧。目前车外气囊系统正处于研制阶段。图1-6 窗帘式安全气囊图1-7 车外安全气囊

第二节 安全气囊系统的控制过程

一、安全气囊系统的控制原理

当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时,安全气囊系统的控制原理完全相同。安全气囊系统控制原理如图1-8所示。

当汽车遭受前方或侧面一定角度范围内的碰撞时,安装在汽车前部和安全气囊控制单元(SRS ECU)内部的碰撞传感器就会同时检测到汽车突然减速的信号,并将信号输入到SRS ECU,SRS ECU判断车辆是否发生碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时,SRS ECU发出控制指令将气囊组件中的点火器(电雷管)电路接通,点火器引爆使点火剂(引药)受热爆炸(即电热丝通电发热引爆炸药)。点火剂引爆时,迅速产生大量热量,使充气剂(叠氮化钠固体药片)受热分解并释放出大量氮气充入气囊,气囊便冲开气囊组件上的装饰盖并迅速膨胀,使驾驶人和乘员面部和胸部压靠在充满气体的气囊上,在人体与车内构件之间形成一个气垫,将人体与车内构件之间的硬性碰撞变为弹性碰撞,通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能,从而达到保护人体的目的。图1-8 安全气囊系统的控制原理二、安全气囊系统的控制过程介绍

德国博世(BOCSH)公司在奥迪(Audi)轿车上的试验研究表明:当汽车以车速50km/h与前面障碍物碰撞时,安全气囊的动作时序如图1-9所示。

1)碰撞10ms后,安全气囊达到引爆极限,点火器引爆点火剂并产生大量热量,充气剂(叠氮化钠药片)分解,驾驶人未动作,如图1-9a所示。

2)碰撞40ms后,气囊完全充满,体积最大,驾驶人因惯性力发生前移,安全带斜系在驾驶人身上并迅速拉紧,部分冲击能量已被吸收,如图1-9b所示。

3)碰撞约60ms后,驾驶人头部及身体上部压向气囊,气囊的排气孔在气体和人体压力作用下排气节流吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能,如图1-9c所示。

4)碰撞约100ms后,大部分气体已从安全气囊中逸出,驾驶人身体上部回到座椅靠背上,汽车前方恢复视野,如图1-9d所示。

5)碰撞约120ms后,碰撞危害解除,车速降低直至为零。

由此可见,从开始充气到完全充满约为30ms,从汽车遭受碰撞开始到气囊收缩为止,所用时间仅为120ms左右,而人们眨一下眼皮所用时间约为200ms。因此,安全气囊在碰撞过程中动作时间极短,气囊动作状态和经历时间无法用肉眼确认。目前世界各国广泛采用模拟人体进行碰撞试验,安全气囊动作过程与经历时间之间的关系见表1-1。图1- 9安全气囊系统的动作时序a)10ms后 b)40ms后 c)60ms后 d)100ms后表1-1 安全气囊动作过程与经历时间的关系三、安全气囊的有效范围

安全气囊并不是在任何碰撞中都会起动,发生正面碰撞时只有满足碰撞角度(汽车受撞击方向与车辆的中心线夹角)小于30°(发生正面碰撞,且方向在汽车总轴线两侧30°)和碰撞强度足够大这两个条件时才起动,如图1-10所示。即正面冲击力同汽车轴线夹角必须小于30°,才能使气囊胀开。选装侧面气囊的碰撞角度范围如图1-11所示。此外,如果车速不超过25km/h是不会起动的。因为低于25km/h的车速发生碰撞,虽然能够损坏车头,但是车头的塑性变形区和安全带已经可以为乘员提供有效的保护缓冲。一般情况下,安全气囊会在超过25km/h的速度发生撞击时才会起动。

需要说明的是,如果车辆受到侧面(如车辆没有侧面安全气囊)、后方撞击或者是翻滚,安全气囊也不会起动。图1-10 正面碰撞时安全气囊的有效范围

安全气囊触发与否取决于撞车时轿车的减速度与控制单元设定的减速度。若撞车时轿车的减速度小于控制单元设定的基准值,则即使碰撞可能严重损坏轿车,系统也不会触发安全气囊。如捷达(JETTA)轿车的安全气囊控制单元设定的减速度为3~4g。3~4g之间不一定爆,小于3g一定不爆,大于4g一定爆。在下列条件之一的情况下,正面气囊不会引爆充气。

1)汽车遭受侧面碰撞超过斜前方30°时。

2)汽车遭受横向碰撞时。

3)汽车遭受后方碰撞时。

4)汽车发生绕纵向轴线侧翻时。

5)纵向减速度未达到设定阈值时。

6)所有前碰撞传感器都未接通或SRS ECU内部的安全传感器未接通时。图1-11 选装侧面气囊的碰撞角度范围

7)汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的道路条件下行驶时。

第三节 安全气囊的结构和工作原理

安全气囊主要由传感器、电控单元(ECU)、气囊组件、安全气囊警告灯等组成,其主要部件在汽车上的位置如图1-12所示。图1-12 安全气囊的组成和布置一、传感器

传感器是安全气囊主要的控制信号输入装置。其作用是检测、判断汽车发生事故时的碰撞强度信号,并将此信号输入电控单元,电控单元根据传感器的输入信号来判断是否引爆充气元件使气囊充气。

1.碰撞传感器的分类

碰撞传感器种类繁多、形式各异,常用的碰撞传感器可按功能与结构进行分类。(1)按碰撞传感器的用途分类 碰撞传感器相当于一只控制开关,其工作状态取决于汽车碰撞时的减速度大小。安全气囊传感器按功能的不同,可分为碰撞信号传感器和碰撞防护传感器两种类型。

碰撞信号传感器主要用来检测碰撞强度,又称为碰撞烈度(激烈程度)传感器,它通常安装在汽车左前与右前翼子板内侧,两侧前照灯支架下面,发动机散热器支架左、右两侧,左右仪表板下面等。

碰撞防护传感器又称为安全传感器或保险传感器,简称防护传感器,一般都安装在SRS ECU内部。防护传感器和碰撞信号传感器的结构原理完全相同,其唯一区别在于设定的减速度阈值有所不同。换句话说,一只碰撞传感器既可用作碰撞信号传感器,也可用作碰撞防护传感器,但是必须重新设定其减速度阈值,设定减速度阈值的原则是碰撞防护传感器的减速度阈值比碰撞信号传感器的减速度阈值稍小。如果汽车以40km/h的速度与一辆停驶的同样大小的汽车相碰撞,或以不低于22km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物时,碰撞信号传感器便会动作,接通搭铁回路。(2)按碰撞传感器的结构分类 按传感器结构不同,碰撞传感器可分为机电结合式、水银开关式和电子式3种类型。

机电结合式碰撞传感器是一种利用机械机构运动(滚动或转动)来控制电器触点动作,再由触点断开与闭合来控制气囊点火器电路接通与切断的传感元件。目前常用的有滚球式、滚轴式和偏心锤式3种碰撞传感器。

水银开关式碰撞传感器是利用水银(汞)导电良好的特性来控制气囊点火器电路接通或切断,一般用作防护传感器。

电子式碰撞传感器没有电器触点,常用的有压阻效应式和压电效应式两种,一般用作防护传感器。

2.滚球式碰撞传感器图1-13 滚球式碰撞传感器的结构1—滚球 2—磁铁 3—导缸 4—触点 5—壳体

滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式碰撞传感器,其结构如图1-13所示,主要由铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点和壳体组成。

滚球式碰撞传感器两个触点分别与传感器引线端子连接。滚球用来感测减速度大小,在导缸内可移动或滚动。壳体上印制有箭头标记,方向与传感器结构有关,有的规定指向汽车前方(如丰田雷克萨斯LS400型轿车),有的规定指向汽车后方,因此在安装传感器时,箭头方向必须符合使用说明书规定。

滚球式碰撞传感器工作原理如图1-14所示。当传感器处于静止状态时,在永久磁铁磁力作用下,导缸内的滚球被吸向磁铁,两个触点与滚球分离,传感器电路处于断开状态,如图1-14a所示。图1-14 滚球式传感器工作原理a)静止状态 b)工作状态

当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时,滚球产生的惯性力将大于永久磁铁的电磁吸力。滚球在惯性力作用下就会克服磁力沿导缸向两个固定触点运动并将固定触点接通,如图1-14b所示。当传感器用作碰撞信号传感器时,固定触点接通则将碰撞信号输入安全气囊系统电控单元;当传感器用作碰撞传感器时,则将点火器电源电路接通。

3.滚轴式碰撞传感器

滚轴式碰撞传感器的结构如图1-15所示,主要由止动销、滚轴、滚动触点、固定触点、底座和片状弹簧组成。图1-15 滚轴式碰撞传感器的结构原理a)静止状态 b)工作状态1—止动销 2—滚轴 3—滚动触点 4—固定触点 5—底座 6—片状弹簧

片状弹簧一端固定在底座上,并与传感器的一个引线端子连接,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,并可随滚轴一起转动。固定触点与片状弹簧绝缘固定在底座上,并与传感器的另一个引线端子连接。

当传感器处于静止状态时,滚轴在片状弹簧的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,如图1-15a所示,传感器电路断开。

当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时,滚轴产生的惯性力将大于片状弹簧的弹力。滚轴在惯性力作用下就会克服弹簧弹力向右滚动,滚动触点与固定触点接触,如图1-15b所示。

当传感器用作碰撞信号传感器时,滚动触点与固定触点接触,将碰撞信号输入安全气囊控制单元;当传感器用作碰撞防护传感器时,将点火器电源电路接通。

4.偏心锤式碰撞传感器

偏心锤式碰撞传感器又称为偏心转子式碰撞传感器。丰田、马自达汽车的安全气囊系统采用了这种传感器,其结构如图1-16所示,主要由偏心锤、偏心锤臂、转动触点臂、转动触点、固定触点、复位弹簧、挡块、壳体等组成。

转子总成由偏心锤、转动触点臂及转动触点组成,安装在传感器轴上。偏心锤偏心安装在偏心锤臂上。转动触点臂两端固定有触点,触点随触点臂一起转动。两个固定触点绝缘固定在传感器壳体上,并用导线分别与传感器接线端子连接。

偏心锤式传感器的工作原理如图1-17所示。当传感器处于静止状态时,在复位弹簧弹力作用下,偏心锤与挡块保持接触,转子总成处于静止状态,转动触点与固定触点断开,如图1-17a所示,传感器电路处于断开状态。

当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时,偏心锤产生的惯性力矩将大于复位弹簧的弹力力矩,转子总成在惯性力矩作用下克服弹簧力矩沿逆时针方向转动一定角度,同时带动转动触点臂转动,并使转动触点与固定触点接触,如图1-17b所示。当传感器用作碰撞信号传感器时,转动触点与固定触点接触,将碰撞信号输入安全气囊控制单元;当传感器用作碰撞防护传感器时,将点火器电源电路接通。图1-16 偏心锤式碰撞传感器的结构1、8—偏心锤 2、15—锤臂 3、11—转动触点臂 4、12—壳体 5、7、14、17—固定触点引线端子 6、13—转动触点 9—挡块 10、16—固定触点 18—传感器轴 19—复位弹簧图1-17 偏心锤式碰撞传感器工作原理a)静止状态 b)工作状态

5.水银开关式碰撞传感器

水银开关式碰撞传感器利用水银良好的导电特性而制成,结构如图1-18a所示,它主要由水银、壳体、电极和密封螺塞组成。

水银开关式碰撞传感器的工作原理如图1-18b所示,当传感器处于静止状态时,水银在其重力作用下处于图1-18a所示位置,传感器的两个接线端子处于断开状态。当汽车发生碰撞且减速度达到设定阈值时,水银产生的惯性力在其运动方向的分力将克服其重力的分力而将水银抛向传感器电极,使两个电极接通。当传感器用作碰撞信号传感器时,两个电极接通,将碰撞信号输入安全气囊控制单元;当传感器用作碰撞防护传感器时,将点火器电源电路接通。

6.电子式碰撞传感器

电子式碰撞传感器利用压阻效应或压电效应原理工作,一般用于安全传感器(即装在SRS ECU内部)。

1)压阻效应式碰撞传感器。压阻效应式碰撞传感器(应变电阻计式碰撞传感器)的结构如图1-19所示,它主要由集成电路、应变电阻和重块等组成。应变电阻R、R、R、R制作在硅膜片上,当膜1234片产生变形时,应变电阻的阻值就会发生变化。为了提高传感器的检测精度,应变电阻一般都连接成桥式电路,并设计有稳压和温度补偿电路W、信号处理与放大电路A,如图1-19c所示。当汽车遭受碰撞时,重块产生振动,使膜片产生变形,应变电阻阻值随之发生变化,经过信号处理与放大后,传感器S端输出的信号电压就会发生变化。SRS ECU根据电压信号的强弱便可判断碰撞的激烈程度。如果信号电压超过设定值,SRS ECU就会立即向点火器发出点火指令引爆点火剂,使充气剂受热分解产生气体给气囊充气。图1-18 水银开关式传感器结构a)静止状态 b)工作状态1—水银(静态位置) 2—壳体 3—水银(动态位置) 4—密封圈 5—电极(接点火器) 6—电极(接电源) 7—密封螺塞F—水银运动方向分力 F—惯性力 α—水银运动方向与水平方向之间的12夹角图1-19 压阻效应式碰撞传感器的结构原理a)结构 b)外形 c)原理电路图1-20 压电效应式碰撞传感器的结构原理

2)压电效应式碰撞传感器。压电效应式碰撞传感器是利用压电效应制成的传感器。压电效应是指某些晶体的薄片受到压力或机械振动后产生电荷的现象。压电晶体通常用石英或陶瓷制成。在压力作用下,压电晶体的外形和输出电压会发生变化。当汽车遭受碰撞时,传感器内的压电晶体在碰撞产生的压力作用下,输出电压就会变化(图1-20),SRS ECU根据电压信号的强弱便可判断碰撞的烈度。如果电压信号超过设定值,SRS ECU就会立即向点火器发出点火指令,引爆点火剂使气体发生器给气囊充气,安全气囊膨开,保护驾驶人和乘员。二、电控单元

安全气囊电控单元(SRS ECU)是安全气囊系统的核心部件,其外形如图1-21所示,内部结构如图1-22所示,主要由安全气囊逻辑模块、能量储存装置(电容)、电路插接器等组成。SRS ECU一般与安全传感器一起被制作在安全气囊控制组件中,通常安装在驾驶室变速杆前、后的装饰板下面。

SRS ECU的电路图如图1-23所示,主要由安全气囊逻辑模块、信号处理电路、备用电源和稳压电路等组成。图1-21 SRS ECU外形图(1)安全气囊逻辑模块 安全气囊逻辑模块主要用于监测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设定值,控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。

安全气囊逻辑模块由模/数(A/D)转换器、串行输入/输出(I/O)接口、只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、可擦除可编程的只读存储器(EEPROM)和定时器等组成。

在汽车行驶过程中,SRS ECU不断接收到前碰撞传感器和安全传感器传来的车速变化信号,经过计算和逻辑判断后确定是否发生碰撞。当判断结果为发生碰撞时,立即运行控制点火的软件程序,并向点火电路发出点火指令引爆点火剂;点火剂引爆时产生大量热量,使充气剂受热分解释放大量气体给气囊充气。

除此之外,SRS ECU还要对控制组件中关键部件的电路不断进行诊断测试,并通过安全气囊指示灯和存储在存储器中的故障码来显示测试结果。仪表上的安全气囊指示灯可直接向驾驶人提供安全气囊系统的状态信息。逻辑存储器中的状态信息和故障码可用专用仪器或通过特定方式从串行通信接口调出,以供装配检查与设计参考。(2)信号处理电路 信号处理电路主要由放大器和滤波器组成,用于对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波,以便SRS ECU能够接收、识别和处理信号。图1-22 SRS ECU内部结构(林肯城市轿车)1—能量储存装置(电容) 2—安全(防护)传感器总成 3—传感器触点 4—传感器平衡块 5—四路插接器 6—逻辑模块(CPU) 7—电路插接器图1-23 SRS ECU的电路图(3)备用电源电路 安全气囊系统有两个电源:汽车电源(蓄电池和交流发电机)及备用电源。备用电源又称为后备电源或紧急备用电源,由电源控制电路和若干个电容器组成。当汽车遭受碰撞而导致蓄电池或交流发电机与SRS ECU之间的电路切断时,备用电源能在6s之内向控制单元供给电能,保证SRS ECU测出碰撞、发出点火指令等正常功能;点火备用电源能在6s之内向点火器供给足够的点火能量引爆点火剂。时间超过6s之后,备用电源供电能力降低,SRS ECU备用电源不能保证控制单元测出碰撞和发出点火指令;点火备用电源不能供给最小点火能量,气囊将不能充气膨开。

在单安全气囊系统的控制组件中,有一个控制单元备用电源和一个点火备用电源。在双安全气囊系统的控制模块中,有一个控制单元备用电源和两个点火备用电源,即两条点火电路各有一个备用电源。点火开关接通10s后,如果汽车电源电压高于安全气囊ECU的最低工作电压,那么控制单元备用电源和点火备用电源即可完成储能任务。(4)保护电路和稳压电路 在汽车电器系统中,许多电器部件带有电感线圈,电器开关多、电器负载变化频繁。当线圈电流接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变化时,都会产生瞬时脉冲电压,即过电压。若过电压加到安全气囊系统电路上,系统中的电子元件就可能因电压过高而损坏。为了防止安全气囊系统元件受到损伤,SRS ECU中必须设置保护电路。同时,为了保证汽车电源电压变化时安全气囊系统能够正常工作,还必须设置稳压电路。三、气囊组件

气囊组件主要由气体发生器、点火器和气囊等组成。其中,驾驶人侧气囊组件位于转向盘中心处,前排乘员侧气囊组件位于仪表板右侧、杂物箱的上方,侧面气囊组件位于前排座椅的靠背里。

1.气囊

气囊一般由尼龙布制成,采用机器缝制,有些气囊在缝制的同时还采用粘接技术。气囊在静止状态时,像降落伞未打开时一样折叠成包,安放在气体发生器上部与气囊饰盖之间,如图1-24、图1-25所示。气囊充气膨胀展开后,能吸收冲击能量,保护驾驶人和乘员的头部和胸部,减少受伤率及受伤程度,而气囊上的小孔,在充气后就进行排气,使气囊逐渐变软,加强缓冲作用并防止车内人员受到二次伤害。此种气囊一般采用密封性涂层,涂层材料主要有两种,一种是广泛采用的氯丁橡胶涂层,另一种是主要用于载货汽车的硅酮涂层,其耐用性高。也有气囊采用具有一定透气性的不涂覆织物来控制其缓冲性,但对其透气性有严格的要求,要解决其受热膨胀对人体的灼伤问题。气囊饰盖表面模压有撕印,以便气囊充气时撕裂饰盖,减小冲出饰盖的阻力。

气囊的大小依制造公司不同而有所差异。在日本和欧洲,由于座椅安全带的使用率超过90%,因此驾驶人侧安全气囊大都采用体积较小(约40L)的气囊(奔驰(Benz)、萨博(SAAB)和沃尔沃(VOLVO)公司除外,这些公司采用的气囊的体积与美国采用的基本相同,约为60L),通常称为“面部气囊”或“欧洲气囊”。模拟试验证明,如果驾驶人正确佩戴座椅安全带,这种成本较低的小气囊完全能够保护驾驶人的面部和胸部。在美国,由于有的州政府并未规定强制使用座椅安全带(使用率仅为50%左右),因此美国制造和进口气囊的体积较大,约为60L。采用这种体积较大的气囊时,即使在驾驶人没有佩戴座椅安全带的情况下,气囊也可起到保护驾驶人面部和胸部的作用。各种安全气囊的性能比较见表1-2。图1-24 驾驶人侧安全气囊组件的结构1—饰盖撕印 2—气囊饰盖 3—气囊 4—气体发生器 5—点火器引线图1-25 前排乘员侧安全气囊组件结构1—点火器引线 2—饰盖撕印 3—气囊饰盖 4—安全气囊 5—杂物箱 6—空调风向开关 7—仪表台 8—气体发生器表1-2 各种安全气囊性能比较

2.气体发生器

气体发生器又称为充气器,用于在点火器引爆点火剂时产生气体向气囊充气,使气囊膨胀打开。气体发生器用专用螺栓和专用螺母固定在气囊支架上,装配时只能用专用工具进行装配。

充气剂普遍采用叠氮化钠片状合剂。叠氮化钠的分子式为NaN,333是无色六方形晶体,剧毒,密度为1.846×10kg/m,溶于水和液态氨,微溶于乙醇,不溶于乙醚,在约300℃时分解。可由氨基钠与一氧化二氮作用制得。目前,大多数气体发生器都是利用热效反应产生氮气而充入安全气囊。在点火器引爆点火剂瞬间,点火剂会产生大量热量,叠氮化钠药片受热立即分解释放氮气,并从充气孔充入气囊。虽然氮气是无毒气体,但是叠氮化钠的副产品中有少量的氢氧化钠和碳酸氢钠(白色粉末),这些物质是有害的,因此在清洁气囊膨开后的车内空间时,应保证通风良好并采取防护措施。

驾驶人侧安全气囊气体发生器的结构如图1-26所示,它主要由上盖、下盖、充气剂(片状叠氮化钠)和金属滤网等组成。上盖上有若干个充气孔,充气孔有长方孔和圆孔两种。下盖上有安装孔,以便将气体发生器安装到气囊支架上。上盖与下盖用冷压工艺压装成一体,壳体内装有充气剂、滤网和点火器。金属滤网安放在气体发生器的内表面,用以过滤充气剂和点火剂燃烧后的渣粒。图1-26 驾驶人侧气囊气体发生器的结构1—上盖 2—充气孔 3—下盖 4—充气剂 5—点火器药筒 6—金属滤网 7—电热丝 8—引爆炸药

前排乘员侧气囊气体发生器的结构如图1-27所示,主要由密封端塞、自点火火药、振荡管、主气发生器、辅气发生器、过滤器、成形过滤器、爆炸片、起爆药、壳体、密封垫及排气喷嘴等组成。乘员侧安全气囊的气体发生器为长筒形,气体发生器用药质量一般在500g左右。由于乘员侧安全气囊距离乘员比驾驶人侧安全气囊距离驾驶人的距离大,因此乘员侧气囊的体积比驾驶人侧安全气囊的体积要大。

混合型气体发生器结构如图1-28所示,它主要由充气器壳体、点火器、密封焊塞、点火火药、爆炸片、出气口等组成。点火器与内装氢气的容器合为一体,当汽车碰撞信号由碰撞传感器传到安全气囊控制单元时,控制单元立即向点火器发出点火指令,点火器接到指令后迅速引爆。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

下载完整电子书

若在网站上没有找合适的书籍,可联系网站客服获取,各类电子版图书资料皆有。

客服微信:xzh432

登入/注册
卧槽~你还有脸回来
没有账号? 忘记密码?