爱丽舍轿车安全气囊的结构原理及故障诊断毕业论文.docx
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爱丽舍轿车安全气囊的结构原理及故障诊断毕业论文
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本科生毕业论文设计
题目爱丽舍轿车安全气囊系统的结构
原理与故障诊断
目录
中文摘要、关键词…………………………………………………1
英文摘要………………………………………………………2
1.概述……………………………………………………………3
1.1安全气囊概述…………………………………………………3
1.2爱丽舍安全气囊系统的类型…………………………………3
1.3安全气囊系统的功用………………………………………4
2.爱丽舍轿车安全气囊的结构原理………………………5
2.1安全气囊及其相关部件………………………………………5
2.2中央传感器及控制器…………………………………………8
2.3电控单元ECU……………………………………………………………10
2.4其他重要部件介绍………………………………………………………10
2.5安全气囊系统的保险装置………………………………………………12
3.安全气囊系统的工作过程…………………………………………………17
3.1安全气囊的控制原理……………………………………………………17
3.2安全气囊的动作时序……………………………………………………17
3.3安全气囊的控制范围……………………………………………………18
4.安全气囊系统故障诊断…………………………………………………19
4.1安全气囊系统故障诊断的基本流程…………………………………19
4.2爱丽舍轿车安全气囊系统检测……………………………………19
4.3安全气囊系统故障分析与检测……………………………………23
4.4爱丽舍轿车安全气囊系统常见故障……………………………………24
总结……………………………………………………………………………26
参考文献………………………………………………………………………27
致谢……………………………………………………………………………28
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爱丽舍轿车安全气囊系统的结构原理与故障诊断
摘要当下私家车已逐渐成为家庭生活的必需品，它不仅给出行带来方便，而且也象征着车主的身份和地位，是高质量生活的重要标志。
与此同时，汽车的安全、环保、节能也已成为了当今汽车工业乃至人类社会所面临的三大焦点问题，汽车的安全性问题更是首当其冲，受到人们的高度重视。
汽车的安全性有主动和被动之分：
汽车的主动安全性，是为防止汽车发生交通事故；被动安全性则是交通事故已经发生后，其自身所具有的保护乘员、行人不受伤亡或伤亡程度降低至最小性能。
目前汽车上广泛采用的被动安全装置，主要有座椅安全带与安全气囊。
汽车安全气囊的结构原理及故障诊断的研究，在很大意义上影响着汽车产品质量的提升，也在逐渐提高车主对汽车安全性的期望值和满意度。
本论文主要阐述东风雪铁龙爱丽舍轿车安全气囊系统的结构特点、工作原理及常见故障诊断进行了分析。
关键词安全性安全气囊结构原理故障诊断
Abstract
Theprivatecarshasgraduallybecomethenecessitiesoffamilylife,itnotonlytotraveltobringconvenience,andisasymboloftheowner'sidentityandstatus,isanimportantsymbolofhighqualitylife.Atthesametime,thecarsafety,environmentalprotection,energysavinghasalsobecometheautoindustryandeventhehumansocietyfacesthreebigfocusofthecarsafetyisfirst,greatattentionbypeople.Carthesafetyofactiveandpassivecent:
caractivesafety,istopreventtoautomobiletrafficaccidents;Passivesecurityisthetrafficaccidenthasoccurs,theitselfistheprotection,thecrewfromcasualtiesorreducedcasualtiestoaminimumperformance.Nowautomotivewidelyusedonthepassivesafetydevice,basicallyhaveseatbeltsandairbags.
Thestructureoftheautomobileairbagprincipleandfaultdiagnosisoftheresearch,inasense,thecarthequalityofproductsoftheinfluencetoascend,andgraduallyincreasetocarownersinsafetyexpectationsandsatisfaction.ThispapermainlyexpoundsthedongfengCitroentheElyseecarairbags,structurecharacteristics,workingprincipleandcommonfaultdiagnosisisanalyzed.
Keywords:
Elyseecarsafetyairbagstructurefaultdiagnosis
1概述
1.1安全气囊概述
安全气囊是汽车被动安全中技术中含量很高的一项产品，其保护效果已被人们普遍认识。
汽车安全气囊系统的确切名称应该是辅助防护系统（SupplementalRestraintSystem）或辅助防护气囊系统（SupplementalRestraintAirBagSystem），英文缩写为SRS，直译成中文应为“辅助可充气约束系统”，英文中重点强调的是安全气囊是辅助性的设备。
由于辅助防护系统SRS在汽车发生碰撞时能够起到安全防护的作用，因此人们一直都普遍将其称为安全气囊系统。
据美国General汽车公司在1989年做的一项研究表明：
因安全气囊系统是座椅安全带的辅助控制装置，安全气囊系统与安全带只有在共同使用的条件下保护效果才最佳，可使驾驶员和乘员的伤亡程度减少至43%~46%。
由此可见，为了充分发挥SRS的保护作用，确保汽车驾驶员和乘员的人身安全，在汽车行驶时一定要系好安全带。
当汽车发生碰撞时，安全带会将乘员“绑”在座椅上，由于巨大的拉力，会使其身体被“束缚”而不至于撞到仪表板、方向盘和风窗玻璃上，从而有效地避免了乘员发生二次碰撞；同时，在汽车发生翻滚等情况下，也会避免乘员被抛离座位而发生更危险的后果。
安全气囊的大体保护原理是：
当汽车遭受一定的碰撞强度后，安全气囊系统就会引发类似爆炸的化学反应，在车体内部隐藏的气囊就会瞬间充气而弹出，在碰撞之前使乘员身体与车内硬件设备间起到缓冲铺垫作用，减轻身体遭受更强大的冲击力，从而乘员所受伤害程度会被大大地减轻。
1.2爱丽舍安全气囊系统的类型
按总体结构的不同，安全气囊系统可分为机械控制式和电子控制式两大类。
机械控制式气囊系统早在20世纪90年代就已被淘汰，目前在汽车上所装备的安全气囊均为电子控制式，故本文所论述的爱丽舍轿车安全气囊采用的是电子控制式。
按气囊的数量，爱丽舍轿车采用的是双气囊系统，驾驶员和副驾驶（前排乘员）处各有一个气囊，而后排则没有安装，如下图1-1所示。
在驾驶位的气囊安装在方向盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部，因此在意外发生的瞬间，这两个气囊可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部。
图1-1爱丽舍轿车引爆后的安全气囊
1.3安全气囊系统的功用
当汽车遇到突发事故而发生碰撞时，其速度将会急剧下降，首先发生的必然是汽车与汽车（或障碍物）之间的碰撞，我们将其称为一次碰撞；而在汽车外部发生碰撞的同时，其内部将在惯性力的作用下，会使车内乘员急剧向前运动，则乘员将与内部硬件设备之间发生二次碰撞，这正是造成乘员伤亡最主要的原因。
在二次碰撞中为有效地避免乘员受到伤害，汽车在发生一次碰撞后，同时又在二次碰撞之前，首先迅速引爆预张紧装置，安全带便会立即收紧，此刻气囊又会引爆，迅速在乘员和车内构件之间充起一个气囊，让乘员扑在气囊上，从而乘员受到的冲击会被缓和并吸收碰撞能量，在此过程中人体因惯性力而产生的动能，会利用安全气囊排气节流的阻尼作用来吸收，从而人体遭受伤害的程度会被减轻，安全气囊膨胀时的状态如图1-2所示。
图1-2安全气囊膨胀后
2爱丽舍轿车安全气囊的结构原理
做为车身被动安全性的辅助装置，爱丽舍轿车的安全气囊系统主要包括驾驶位和副驾驶位安全气囊、电控单元（气囊电脑ECU）、前排座椅安全带预紧装置、中央传感器及控制器、报警指示灯、前排乘员安全气囊控制开关等，以下将分类叙述其主要的零部件。
2.1安全气囊及其相关部件
2.1.1前排安全气囊和前排座椅安全带预紧装置
中央传感器及控制器控制安全气囊和座椅安全带预紧装置，前排乘员安全气囊控制开关主要用来开启和关闭安全气囊，当单人驾驶或儿童安全座椅被安置在副驾驶位时，前排乘员安全气囊系统的关闭便用到了此功能。
前排安全气囊的结构如图2-1所示，前排座椅安全带的预紧装置的结构如图2-2所示。
图2-1前排安全气囊的结构
图2-2前排座椅安全带预紧装置的结构
2.1.2驾驶员安全气囊和前排乘员安全气囊
驾驶员位置处的安全气囊结构，主要由气囊、气体生成器、气囊盖板、气囊固定板、气囊室壳体等构成，如图2-3所示。
图2-3驾驶员气囊的结构示意图
前排乘员安全气囊，即副驾驶位处的安全气囊，是由一个特殊结构的单元气体发生器、顶盖、气囊固定板、气囊、气囊室壳体等构成，如图2-4所示。
由于其容量要比驾驶员处的气囊大，因此其火花系统就设计的更大，以便使气囊在需要膨胀时更迅速、更到位。
图2-4前排乘员气囊
2.1.3安全气囊气体发生器
安全气囊气体发生器又可称为充气器，其主要作用是电雷管引爆后迅速点燃充气剂（普遍采用叠氮化钠片状合剂来作为安全气囊的充气剂），产生氮气后向气囊充气，气囊因此而膨胀起来。
爱丽舍轿车安全气囊的气体发生器，其结构主要由导流板、导流孔、外壳、防护罩、点火火药、电雷管、防护罩等构成，如图2-5所示。
图2-5安全气囊气体发生器
2.1.4预张紧装置
爱丽舍轿车的预张紧装置是用来做安全带补充装置的，当汽车发生强烈碰撞冲击时，预张紧装置便会立即启动，因此便会将乘员“绑紧”在车辆上，缩短乘员与安全带之间的距离，从而驾驶员或乘员向前冲击的时间被延缓，减轻甚至是避免了驾驶员和乘员的头部及上身与转向盘或仪表盘发生碰撞，更加有效地提高了安全气囊的作用。
预张紧装置主要由加固板、滑轮、管道、密封件、气体生成器、安全带锁扣及拉锁等部件构成，其结构及爱丽舍轿车上的安装位置如图2-7所示。
图2-7预张紧装置的结构及其安装位置
2.2中央传感器及控制器
在爱丽舍轿车座舱的中央通道内装有中央传感器及控制器（图2-8a）。
爱丽舍轿车的中央传感器及控制器主要包括安全传感器、数据处理和存储装置、能量储藏器、电子加速表、诊断及诊断输出装置等部件，其各部件的功用分别如下所述：
（1）安全传感器用来确认碰撞是否确实发生，以避免系统意外点火；
（2）电子加速表用于测量车辆在碰撞后的减速度；
（3）能量储藏器储存能量，以保证在碰撞时可靠点火，满足工作；
（4）当需要分析和处理加速表提供的数据、存诸诊断参数、控制点火、进行内部和外部诊断、存储及管理、信号显示故障等工作时就用到了诊断、数据处理和存储装置；
（5）诊断输出装置用于对存储装置中存储的数据进行读取和清除。
图2-8中央传感器及控制器
爱丽舍轿车安全气囊中的中央传感器及控制器是AC4型号的，控制盒有AC4（标准型）和AC4-1（带有乘客气囊功能）2个不同的版本。
中央传感器及控制器共有如图2-8b所示的18个端子，其中各端子的功能如表2-1所示。
表2-1中央传感器及控制器端子的功能
2.3电控单元ECU
安全气囊系统的电控单元，也就是普遍所说的气囊电脑（简称SRSECU），是用来作安全气囊系统的核心部件。
电控单元的功用是监测与判断汽车减速信号的阈值，当达到所设定的“引爆车速”阈值时，就会点燃气囊的引爆器。
爱丽舍轿车的电控单元主要由A/D转换器、I/O接口、RAM存储器、ROM存储器、D/A转换器、PROM存储器和定时器等部件组成。
电控单元不断地对控制系统的电路进行诊断测试，其测试结果将通过存储器中的故障代码和气囊指示灯来显示，气囊系统的状态信息可由气囊指示灯来直接提供。
可用专用仪器从通讯接口调出电脑存储器中的状态信息和故障代码，以供设计参考与装配检查。
图2-9气囊电脑内部结构图解
2.4其他重要部件介绍
2.4.1碰撞传感器
加速度传感器和安全传感器在爱丽舍轿车上各被采用了一个。
加速度传感器用来测试汽车发生碰撞时的加速度信号。
一个极薄的压电陶瓷片在汽车碰撞后将出现变形，产生电荷而形成电流，以控制气囊引爆。
气囊的引爆依据来源于碰撞传感器突然的减速信号阈值（称谓“引爆车速”），它是气囊是否安全的关键。
气囊的引爆车速通常是根据大量的事故统计数据，总结出不同车速的碰撞事故对乘员造成的伤害程度，据此确定何种车速需要引爆气囊，以此来对乘员进行保护。
安全传感器采用的是机电式，用来测试汽车碰撞时所受到的冲击信号，其结构由质量块和弹簧构成。
当安全传感器承受一定强度的碰撞冲击时，因惯性作用质量块便会触发机械开关，进而会引爆气囊。
据国外资料参考得知，对于使用安全带的安全气囊来讲，一般来规定：
当汽车的车速在20km/h以下遭受正面碰撞时，气囊不得引爆；而当汽车车速在30km/h以上正面碰撞时，气囊必须引爆；汽车车速在20~30km/h之间时为引爆模糊区，气囊是否引爆可任意。
而单独作用的气囊在以车速12.8km/h左右正面碰撞时，气囊不引爆；以20.9km/h正面碰撞时气囊必须引爆。
2.4.2备用电源
安全气囊系统中的备用电源是由若干个电容器和电源控制电路构成的。
在双气囊系统车型（如爱丽舍）中，设有两个引爆备用电源和一个备用电源。
备用电源的作用可简述如下：
当安全气囊和汽车电源之间的电路被切断后，在6s内维持安全气囊系统供电，保证SRS的正常工作。
当遭受碰撞而导致电路切断时，备用电源能在6s之内向安全气囊系统提供电能，以便保持安全气囊系统发出引爆指令、测出碰撞等正常的功能；点火器能在6s内由引爆备用电源向其提供充足的点火能量，从而引爆点火剂，使充气剂受热分解为气囊充气。
备用电源的供电能力会随时间过6s之后降低，ECU备用电源于是便不能确保电脑发出点火指令和测出碰撞；最小点火能量不能由点火备用电源来供给，SRS气囊不能充气膨开。
2.4.3电雷管
电雷管又可称为引爆器，当气囊的控制单元发出点火指令后，将电热丝电路接通，电热丝便迅速发红从而引爆Pb（N3）2（叠氮化铅）炸药，并瞬间爆炸产生热量，药筒内的温度和压力因急剧升高而冲破药筒，从而使Pb（N3）2充气剂受热分解，释放氮气充入气囊。
气囊控制单元的低电流引爆信号也可以使电雷管接受，对此则必须采取相应的预防措施，以确保电流信号顺利通过这个电路。
2.4.4气囊指示灯
气囊指示灯安装在仪表盘上，其功能是当发现其闪亮后，表示安全气囊系统出现故障，以此来及时提示驾驶员。
当接通点火开关，气囊指示灯闪亮6s后熄灭，则说明安全气囊系统工作正常；如果接通点火开关后，指示灯不亮或在汽车行驶中发亮或闪烁，则说明安全气囊系统出现故障。
2.5安全气囊系统的保险装置
汽车在运行过程中，安全气囊系统的工作是否可靠，将直接关系到人身安全。
因此，安全气囊系统必须要设置保险装置，以便其在事故发生时顺利引爆，而又在安全情况下保证不误爆。
在研究保险装置前，首先从线束和插接器说起。
为方便检查和排除故障，其线束和插接器与其他电器系统均有区别，线束外套和插接器均采用黄、橘红和红这三种颜色，大部分采用黄色插接器。
另外为满足某一部分特殊功能的需要，安全气囊系统的一些插接器采用了特殊结构的镀金端子，其导电性能和耐久性能良好，并设有防止气囊误爆机构、插接器双重锁定机构和电路连接诊断机构等，以保证安全气囊可靠工作。
图2-10爱丽舍轿车SRS线束连接器位置示意图
2.5.1防止气囊误爆机构
在如图2-10所示的线束连接图中，从安全气囊ECU至点火器之间的连接器2、5、8均采用了防止气囊误爆机构。
防止气囊误爆机构为一块铜制弹簧片（称为短路片），其功用是：
当拔开连接器时，短路片自动短接靠近气囊点火器一侧插座上的两个引线端子，防止静电或误通电将点火器电路接通，而造成气囊误膨胀开。
防止气囊误爆机构的原理和结构如下图2-11所示：
a）b）
图2-11防止气囊误爆机构的结构与原理
a）当插座与连接器插头接在一起时，短路片被插头的绝缘体顶起，短路片与点火器的两个端子分开，点火器中的电热丝电路处于正常的连接状态；
b）当拨下连接器后，点火器的两个引线端子就会被短路片自动短接，从而点火器上的电热丝就会与短路片构成回路，此时即使在点火器上误被加上电源也不会引爆，从而防止安全气囊误引爆。
2.5.2电路连接诊断机构
插接器的插头与插接器正是借助于电路连接诊断机构来检测其是否连接可靠，与SRSECU连接的插接器采用了电路连接诊断机构，其结构见图2-12.
插接器的插头上有个诊断销，同时也有两个诊断端子设置在了连接器插座上，
这两个诊断端子都与碰撞传感器的触点相连，并且其中一个需要经过一个电阻，在诊断端子上设有弹簧片。
因前碰撞传感器为动合触点，当插接器和传感器插头处于半连接状态时，见图a），诊断端子与诊断销尚未接触，此时传感器触点并不能和电阻构成并联电路，同时插接器引线之间的电阻为无穷大。
因正负引线与安全气囊的插接器1或3插头连接，因此电阻被检测为无穷大时，SRS报警灯便由自诊断电路控制而报警，同时存储器存储故障代码。
当传感器插接器和插头可靠连接时，见图b），诊断销和诊断端子可靠接触，此时碰撞传感器触点便于电阻并联。
因传感器的触点为动合触点，所以当该并联电阻的阻值为SRSECU检测到的阻值时，即连接可靠。
a）b）
a半连接;b可靠连接
图2-12线束连接诊断机构的结构原理
2.5.3插接器双重锁定机构
在安全气囊系统和座椅安全带收紧系统的线束中，各种气囊组件和螺旋线束等重要连接部位的插接器都采用了双重锁定机构。
（a）（b）（c）
a..主锁打开，副锁被挡住；b.主锁锁定，副锁可以锁定；c.双重锁定
图2-13插接器双重锁定机构
插接器双重锁定机构的结构原理如图3-13所示，其功用是：
锁定连接器插头和插座，防止连接器脱开。
在插接器插头上设有主锁和两个凸台，插接器上有锁柄能够转动的副锁。
2.5.4接线端子双重锁定机构
在安全气囊系统的每一个连接器中，接线端子都设置有双重锁定机构，其功用是：
用于防止引线端子滑而导致接触不良。
图2-14为接
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