帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修毕业论文.docx
《帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修毕业论文.docx（34页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修毕业论文
帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修毕业论文
毕业设计（论文）
题目：
帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修
学生姓名：
XXX
学号：
专业：
汽车服务工程
年级：
指导教师：
XXX
教务处制
摘要......................................................................................................................
1绪论................................................................................................................1
1.1安全气囊的发展....................................................................................1
1.2安全气囊的重要性................................................................................2
1.3安全气囊的种类....................................................................................2
2帕萨特汽车安全气囊的结构与工作原理....................................................4
2.1帕萨特轿车安全气囊的组成................................................................4
2.2帕萨特轿车安全气囊的工作原理........................................................10
2.3帕萨特汽车安全气囊的工作过程........................................................11
3帕萨特汽车安全气囊系统故障的检修与排除............................................14
3.1帕萨特轿车安全气囊系统检修注意事项............................................14
3.2帕萨特轿车安全气囊故障诊断方法....................................................18
3.3帕萨特轿车安全气囊系统故障诊断步骤............................................22
3.4帕萨特轿车安全气囊系统元件检修....................................................15
3.5帕萨特轿车安全气囊故障诊断案例分析............................................24
4汽车安全气囊的发展趋势............................................................................26
4.1安全气囊的智能化................................................................................26
4.2安全气囊的绿色环保化........................................................................26
4.3安全气囊的虚拟技术化........................................................................27
4.4安全气囊的小型、轻型化....................................................................27
4.5安全气囊的保护全方位化....................................................................27
结论......................................................................................................................29
致谢......................................................................................................................30
参考文献..............................................................................................................31
帕萨特汽车安全气囊故障诊断与检修
摘要
汽车安全气囊是汽车安全系统中一个重要组成部分，它的安全性能是乘员生命的有力保障。
本文以帕萨特轿车安全气囊为例，主要对轿车安全气囊系统的发展、作用、分类、组成及工作原理、检修与故障诊断等作了详细的介绍，并对安全气囊的常见故障进行了分析诊断，对提高轿车安全气囊系统的可靠性有一定的见解。
在基础维修知识方面，分别介绍了汽车安全气囊的故障诊断基本流程，检修方法和注意事项。
关键词：
安全气囊；组成及工作原理；检修与故障诊断
1绪论
1.1汽车安全气囊的发展
安全气囊的使用已有50年的历史，它对减少撞车伤亡有不可替代的作用。
美国“高速公路安全保险机构”的报告指出，装有安全气囊的汽车在撞车时，死亡人数减少了23％。
新泽西某一医院整形外科在4年时间里对2300起事故作了研究后认为，配有安全带和安全气囊的驾驶员在车祸中面部受伤减少了75％，而这主要是安全气囊的功劳。
可见，安全气囊能够在交通事故中起到很大的保护作用。
最早发展安全气囊系统的国家是美国。
目前，已在北美、欧洲、日本等发达国家和各地区流行，但只有在美国以立法的形式强制安装。
1953年8月，John·W·He·Trick首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”，并获得了题为“汽车缓冲安全装置（SafetyCushionAssemblyForAutomotiveVehicles）”的美国专利US2649311。
他在1952年的一次事故后，萌发了设计撞车安全装置的想法。
在一次事故中，他为躲避一个障碍物而猛打方向盘，并进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。
这次事故后他意识到必须有一个更好的装置来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。
但由于当时技术水平及人们观念的限制，未被广泛接受或认可，当时的美国人更倾向于安装安全带。
而当意识到只有不到15％的汽车驾驶员和乘员使用安全带时，60年代末，美国高速公路行车安全管理局（NHTSA）开始顾虑汽车厂商发展安全气囊。
70年代，美国通用、福特，德国奔驰、日本丰田等汽车公司以及美国MONTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊，其中1971年5月德国的一个研究小组成功地将火箭推进技术应用于汽车安全气囊。
这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。
1973年美国通用汽车公司开始出售可供顾客选配的汽车气囊系统。
1984年，NHTSA在著名的“联邦机动车安全标准”FMVSS（FederalMotorVehicleSafetyStandard）208条《乘员碰撞保护》中增加了安装气囊的要求，这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。
1993前后，美国政府立法规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座均应装备安全气囊。
另外，还要求，1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊。
安全气囊在近几年得到飞速发展，价格大幅下降，装备安全气囊的轿车从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。
同时有些轿车前排安装了乘客用安全气囊（即双气囊规格），乘客用安全气囊与驾驶员用安全气囊相似。
只是气囊的体积要大一些，所需的气体也多一些而已。
进入90年代以来，安全气囊的安全性已经被人们普遍接受，并被视为一种现代化和高档次的安全装置。
但是，对于驾驶员和乘员来说，安全驾驶才是第一位的，这是任何先进的安全装置都无法替代。
1.2安全气囊的重要性
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，同时汽车的保有量迅速增加，使得汽车交通事故频繁发生，驾驶员和乘员的安全问题变得十分突出。
而交通事故往往是意外发生的，发生时间极短，人不可能有反应时间来主动保护自己，只有靠被动安全装置来减少事故对人体的伤害。
现代汽车上所使用的被动安全装置主要有安全带、防撞式车身和安全气囊等。
汽车发生碰撞事故时，汽车安全带将乘员“束缚”在座椅上，可减少汽车正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害；防撞式车身可在吸收汽车动能的同时减缓驾乘人员移动的程度，并保证驾乘人员有足够的生存空间，减轻二次碰撞造成的伤害；而安全气囊将避免乘员与转向盘、仪表板、风窗玻璃等之间所发生的二次碰撞，防止驾乘人员受到严重的脑和胸部损伤，以降低在正面或侧面碰撞中驾乘人员的伤亡率。
1.3安全气囊的种类
（1）按其总体结构可分为机械式与电子式两大类。
目前汽车上采用的安全气囊系统普遍都是电子式。
（2）按SRS气囊的数量可分为单安全气囊系统、双安全气囊系统和多安全气囊系统。
单安全气囊系统只装备有驾驶席气囊。
双安全气囊系统装备有驾驶席和前排乘员席两个安全气囊。
多安全气囊系统装备有三个或三个以上的安全气囊。
（3）按照保护对象分类
1）驾驶员防撞安全气囊。
驾驶员防撞安全气囊装在转向盘上。
2）前排乘员防撞安全气囊。
由于乘员在车内位置不固定，因此为保护其撞车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。
3）后排乘员防撞安全气囊。
装在前排座椅上。
4）侧面防撞安全气囊。
装在车门上，防止乘员受侧面撞击。
2帕萨特汽车安全气囊的结构与工作原理
2.1帕萨特安全气囊的组成
安全气囊系统主要由碰撞传感器、电子控制单元、警告灯、气体发生器和气囊等组成。
如图2-1所示为帕萨特安全气囊系统组件位置图。
图2-1帕萨特安全气囊系统组件位置图
1-前安全气囊传感器RH2-方向盘衬垫（带安全气囊）3-安全气囊警告灯4-前安全气囊传感器LH5-螺旋形电缆6-中央安全传感器总成
2.1.1碰撞传感器
碰撞传感器是安全气囊系统中主要的控制信号输入装置，其作用是在汽车发生碰撞时，由碰撞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。
帕萨特轿车全气囊系统一般装有4个碰撞传感器，在前左、右挡泥板各装一个，在前保险杠中间装有一个，车内还装有一个。
碰撞传感器常采用惯性式机械开关结构。
图2-2为帕萨特轿车轿车采用的惯性开关式碰撞传感器的外形，图2-3为其结构示意图。
（a）（b）
图2-2撞传感器外形
1-传感器总成2-电阻（自检用）
（a）结构
（b）动作过程
（c）传感器内部链接
图2-3碰撞传感器的结构
1-传感器总成2-壳体3-偏心旋转质量中心4-偏心转子5-旋转触点6-固定触点7-螺旋弹簧8-偏心重块9-限位器10-螺旋弹簧恢复力11-传感器触点12-连接检测电阻13-插座
碰撞传感器由壳体、偏心转子、偏心重块、固定触点、旋转触点等部分组成。
在传感器外还固定一电阻R，如图2-3（b）所示，其作用是在系统进行自检时，检测ECU与碰撞传感器之间的联接是否正常。
碰撞传感器在正常情况下，偏心转子和偏心重块在弹簧张力作用下，顶靠在与外壳固结的止动块上，活动触点与固定触点不接触；当汽车在传感器控制的方向受到碰撞，且冲击力超过传感器的设定值时，偏心块在惯性力作用下带动偏心转子克服弹簧张力而转动，使其上的活动触点与固定触点闭合，从而向ECU发出信号，以驱动充气元件。
2.1.2电子控制单元电脑
安全气囊ECU是SRS的控制中心.它是由稳压电路、中央气囊传感器、记忆电路、诊断电路、安全传感器、点火控制引爆电路、备用电源等部分组成。
安全传感器是一个以水银为导体的开关。
见图2-4。
当减速度超过预定值时，在惯性作用下，水银接通触点，安全传感器闭合。
图2-4安全传感器
中央气囊传感器采用压电式加速度传感器，用于检测车辆减速度，见图2-5所示。
当车辆碰撞时，传感器悬臂受惯性作用产生弯矩，并转变为电信号。
当信号值超过设定值时，则接通气体发生器引爆电路。
（a）传感器芯片（b）传感器总成
图2-5中央气囊传感器
1-悬臂梁2-应变电阻3-集成电路4-金属罩5-传感器芯片6-终端接脚
诊断电路是不断对可能造成无法引爆或意外引爆气囊的故障进行检查，发现故障，则将故障内容按代码存贮于记忆电路，供维修时读取，同时接通SRS系统警告灯，以通知驾驶员注意。
备用电源由电容器和直流转换器组成。
当车辆因碰撞造成汽车电源损坏时，将由电容器继续供电。
为了保证SRS系统工作可靠，防止误引爆，系统随时要检测碰撞传感器、中央气囊传感器和安全传感器。
三者之中，安全传感器闭合所设置的减速度值最小，其相互间的联接关系如图2-6所示。
安全气囊的触发条件是：
当车辆发生正面碰撞时，若某个安全传感器和某个碰撞传感器同时闭合；或者某个安全传感器和中央气囊传感器同时闭合；或三种传感器同时闭合，则安全气囊引爆。
图2-6传感器的联接
2.1.3充气元件和气囊
作为气囊总成，充气元件和气囊是不能分解的。
单气囊SRS系统，气囊总成安装在驾驶员前端的方向盘内；而双气囊SRS系统，除在驾驶员前端的方向盘内安装有气囊总成和在副驾驶前方的工具箱上端配备有气囊总成外，帕萨特1.8T他轿车前排乘员安全带还带有电子预紧装置。
图2-7为方向盘内置式安全气囊总成图。
气囊由防裂性能好的聚酰胺织物制成，里层涂有聚氯丁二烯。
为使气囊柔软，起到更好的缓冲作用，其上有些小排气孔，以便使气囊在充气后即开始排气，及时离开，既保护乘员又不致妨碍视线。
图2-7方向盘内置式安全气囊总成图
1-气囊2-火药3-电雷管4-氮气发生剂5-方向盘盒6-过滤器7-充气元件
位于气囊下部的充气元件由电雷管、火药、气体发生剂、缓冲垫、过滤屏、过滤网及外壳等组成，见图2-8所示。
当碰撞发生后，电雷管引爆火药，产生大量高温气体，冲撞或粉碎气体发生剂，同时使高温气体降温并继续产生气体。
经过多次过滤，除去烟雾及灰尘，从气体喷口喷入气囊，使气囊在车辆碰撞的瞬间充满气体。
图2-8充气元件结构
1-火药2-缓冲垫3-过滤网4-气体喷口5-外壳6-外壳7-二次过滤器8-一次过滤器9-氮气发生剂10-电雷管
2.1.4螺旋连接器
充气元件与气囊安装在方向盘上，随时与方向盘—起转动，螺旋连接器用于将随方向盘转动的电雷管引线与固定的ECU导线联接起来，见图2-9所示。
螺旋连接器由转子、壳体、导线和解除凸轮组成。
转子与解除凸轮之间有连接凸缘与凹槽，转动方向盘时，两者相互接触，形成整体旋转。
约5m长的螺旋导线装在螺旋连接器内，可随方向盘任意方向旋转2.5圈而不拖动异物。
此外，在螺旋连接器上还接有喇叭开关触点；在装备巡航控制系统的车上，螺旋连接器还连接有CCS主开关。
图2-9螺旋连接器
1-壳2-至电爆管接头3-解除凸轮4-转子5-转向盘转轴6-缆线
2.1.5安全气囊警告灯
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某一故障时，警告灯就会向驾驶员发出故障警告。
在正常情况下，当点火开关转到ACC或ON位置时，警告灯会亮大约6秒钟，然后熄灭。
2.2帕萨特轿车安全气囊的工作原理
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电脑ECU，也称微处理器CPU，经微处理器判断撞击的严重程度，并在几毫秒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的时间内向气囊充气（气体的数量是经过严格设计计算的），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。
由于从传感器接收信号到气囊张开仅需50ms，而驾驶员撞向转向盘的时间约为60ms，故在发生碰撞时，能有效地保护驾驶员，避免了驾驶员直接撞转向盘的危险。
安全气囊从触发，到充气膨胀，再到驾驶员头部陷入气囊，直至气囊被压扁的全过程，不超过110ms。
如图2-10所示为安全气囊系统的工作框图。
图2-10安全气囊系统的工作框图位置图
2.3帕萨特轿车安全气囊的工作过程
安全气囊的作用过程如下：
碰撞→碰撞传感器→电子控制器→（电脉冲）→气体发生器→气囊展开→乘员保护。
汽车发生正面碰撞时驾驶员的安全气囊展开过程如图2-11所示（其中具体时间与多种因素有关，图示时间仅供参考）：
以图2-11为例，从汽车开始碰撞计时：
（1）0～10ms：
在汽车特定的敏感部位处，装置碰撞传感器。
碰撞传感器受到足够的碰撞冲量作用时，在10ms的瞬间内，将触发信号输送到中央电子控制器。
（2）10～20ms：
在中央电子控制器中，主要有对安全气囊系统进行监测和控制的微处理器，能够对传感器输入的触发信号立即进行计算、比较和判断。
如果碰撞冲量超过预先的设定值，中央电子控制器立即释放一个电脉冲火花，使气体发生器中的雷管急速爆炸。
（3）20～60ms：
雷管的爆炸击穿装气体发生器的燃料盒，将固定燃料点燃并产生高温、高压气体（氮气），快速地经过滤器过滤冷却后冲入安全气囊。
气囊在20～60ms内张开达到最大容积，在乘员与车内装备之间形成一个气垫。
在同一瞬间，乘员因惯性力的作用，可能向前冲出150～200mm，头部、脸部和胸部正好与迎面而来的气囊相接触。
但高压气囊膨胀的能量，会把乘员“回弹”到座椅上，使得乘员身体受到一定损伤。
（4）60～100ms：
与此同时，装在气囊后面的排气孔打开，气囊泄气并收缩。
由气体的阻尼作用，吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力，使乘员陷入较柔软的气囊中。
由于安全气囊将乘员与车内装备隔开，而使得乘员得到保护。
最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下。
图2-11帕萨特轿车正面碰撞时安全气囊发生作用的过程示意图
整个碰撞——安全气囊展开对乘员的安全保护过程，大约60～100ms。
安全气囊展开进行保护的过程，是一种不可逆的过程，在完成保护过程后，必须重新安装安全气囊控制器和安全气囊总成。
一般来说，车辆的轻微碰撞不会使气囊打开。
只有在车辆正面一定角度范围内碰撞才能使气囊打开。
安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。
从理论上讲，只有车辆的正前方左右大约60°之间位置撞击在固定的物体上，速度高于30KM/h，这时安全气囊才可能打开。
这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的车速，而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度，实际碰撞中汽车的速度高于试验速度气囊才能打开。
后碰，侧碰，翻转都不会引发气囊打开。
安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。
此外，气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的范围；气囊中78％的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。
安全气囊同样也有它不安全的一面。
据计算，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下，而气囊则会以大约300km/h的速度弹出，而由此所产生的撞击力约有180公斤，这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。
因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿出一场“悲剧”。
需要强调的是：
安全气囊只是起到辅助作用。
在不系安全带的情况下安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，还会对乘员有严重的杀伤力。
安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾驶者的颈椎。
因此，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。
3帕萨特汽车安全气囊系统检修与故障诊断
3.1安全气囊系统检修注意事项
帕萨特安全气囊检修注意事项如下：
（1）非安全气囊专业维修人员不得进行安全气囊的检查、维修。
（2）在开始检修前，应将时钟、防盗系统与音响系统的内容记录下来，有电动倾斜和伸缩转向系统、电动车外后视镜、电动坐椅及电动肩带系统装置的车辆，维修后应刷新调整和设置存储。
禁止使用车外备用电源。
（3）对安全气囊进行检修作业时，应将点火开关置于锁止位置，先断开蓄电池负极，等待3min，如指示灯运行异常则应等待10min，再进行操作，以免发生意外。
（4）气囊拆下放置时，应将缓冲垫（软面）朝上，且要远离水、机油、油脂、清洁剂等物。
（5）对不同车型的安全气囊系统故障码的读取与消除方法应加以区别。
（6）禁止对安全气囊的气袋或点火器进行加热或企图用工具打开。
（7）拆卸时应注意保护安全气囊组件，特别是连接器。
电焊作业前，应摘开转向柱下多功能开关附近的连接器，对安全气囊系统进行安全保护。
（8）拆卸已经起爆的安全气囊后，应洗手，如有杂质进入眼睛内，应立刻用清水冲洗，以防受到损伤。
（9）安全气囊的元器件，要保证原厂包装，并且牌号必须一致。
传感器安装架已经变形时，不论安全气囊是否爆开都必须更换新传感器，同时对传感器安装部位进行修复，使传感器外壳方向标记朝向汽车前方。
对于已经爆开的气囊，必须全部更换新件。
（10）安装时必须按规定的拧紧力矩将控制装置安装牢固，螺旋导线线盘对中后方可安装转向盘等。
安装线束时，注意线束不要被其他零件挤压，也不要交叉穿越其他零部件。
（11）安全气囊系统安装好后方可测试电器，禁止使用一般的万用表，只能使用专用仪器。
（12）安装前应关闭点火开关，接通蓄电池后打开点火开关，务必注意头不要在安全气囊打开的轨迹之内活动。
（13）对安全气囊系统的废旧器件应妥善处理，在引爆废旧安全气囊时需注意周围人和自身的安全，尽量避开居民区和人多的地方，选择一个通风场所，并采取安全措施，引爆完毕10min后待气囊冷却，烟尘散尽后，人才可过去。
（14）严禁分解已引爆的气囊，因气囊中没有任何可维护的零部件。
更不能修理和再次使用已引爆的气囊。
（15）不能被引爆的气囊应妥善保管，并及时进行处理。
3.2萨特轿车安全气囊系统元件检修
车辆要进行安全气囊系统的检查，或已受到碰撞的车辆要进行这方面的检查应按以下顺序进行。
如果发现问题，就将其更换成新的。
3.2.1方向盘衬垫（带安全气囊）、方向盘和螺旋型电缆
（1）检查项目：
1）没有受到碰撞的汽车
进行诊断系统检查。
对安装在汽车上的方向盘衬垫（带安全气囊）肉眼检查：
方向盘上的表面凹槽部分是否有刻痕、微小裂纹或明显的污渍。
2）受到碰撞而安全气囊未张开的汽车
进
升级会员 