李金辉汽车安全气囊的研究与改进定稿.docx
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李金辉汽车安全气囊的研究与改进定稿
黑龙江农业经济职业学院
毕业论文
汽车安全气囊系统的检修
姓名:
李金辉
指导教师:
孔庆玲
专业:
汽车技术服务与营销
班级:
111
2013年11月7日
目录
摘要1
前言2
1.安全气囊系统组成及原理3
1.1安全气囊的组成3
1.1.1气体发生器3
1.1.2控制装置3
1.2安全气囊的原理3
1.3安全气囊的打开条件4
2.安全气囊的改进4
2.1安全气囊的特点4
2.2安全气囊使用过程中存在的缺陷5
2.3对现有安全气囊的改进5
3.安全气囊系统的检修6
3.1安全气囊的连接检查6
3.2安全气囊检修时应注意的问题7
4.奥迪A6轿车SRS系统的故障诊断与排除方法8
结论9
参考文献10
致谢11
汽车安全气囊系统的检测
摘要:
如今随着生活水平的提高,汽车已走进了千家万户,但是人们在购买汽车的时候所关注的只是品牌、价格及款式,确忽视其本身的安全性,在驾车的过程中,汽车对驾驶者的保护性能。
所以针对这一问题,本论文通过对汽车安全气囊系统的研究,提出汽车安全气囊改进的思路。
详细地叙述了汽车安全气囊的结构、原理、检修、目前存在的缺陷,改进的方法,并阐述奥迪A6轿车安全气囊系统的故障诊断与排除方法。
关键词:
安全气囊、气体发生器、控制装置、改进
前言
汽车安全气囊系统(简称SRS)是汽车被动安全的一种装置,它的保护效果已经被人们普遍认识。
通常安全带与安全气囊是配套使用的,没有安全带,安全气囊的安全效果将要大打折扣。
据调查,单独使用安全气囊可使事故死亡率降低大约18%左右,而当安全气囊与安全带配合使用时可使事故死亡率降低大约47%左右。
当发生碰撞事故时,安全带将乘员“约束”在座椅上,使乘员的身体不至于撞到方向盘、仪表板和风窗玻璃上,避免乘员发生二次碰撞;避免乘员在
车辆发生翻滚等危险情况下被抛离座位、气囊在低速行驶时打不开、气囊启动时对乘客造成伤害、乘客偏离座位时安全气囊起不到保护作用。
针对这一些问题可以用一些新的技术来改进,比如:
磁电式传感器、智能化控制系统、乘员探测系统的选择及采用,
下面就是本文针对汽车安全气囊系统检修的过程中存在缺陷问题的改进方法。
1.安全气囊系统组成及原理
1.1安全气囊的组成
汽车气囊主要由传感器、缓冲气囊、气体发生器及控制装置等组成。
(如图一)
图1汽车安全气囊
1.1.1气体发生器
安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内(30ms左右)产生大量的气体充满气囊,产生的气体必须对人体无害,且不能温度太高,同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。
气体发生器主要有:
压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。
混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器,也是目前广泛应用一种气体发生器。
1.1.2控制装置
控制装置一般集成在微计算机中。
当汽车发生碰撞事故时,电控装置接收多个传感器传来的车身不同位置的减速信号,经过反复不断的分析、比较、计算,决定是否发出点火信号。
要求控制装置能够在复杂的碰撞情况下作出非常准确的判断,点火时刻也必须精确控制。
1.2安全气囊的原理
虽然安全气囊在结构上会有所不同,但其工作原理基本一致。
汽车行驶过程中,传感器系统不断向控制装置发送速度变化(或加速度)信息,由控制装置(中央控制器)对这些信息加以分析判断,如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值(即真正发生了碰撞),则控制装置向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火,点火后发生爆炸反应,产生N2或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气袋。
乘员与气袋接触时,通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量,达到保护乘员的目的。
安全气囊根据安装的位置及保护对象不同,主要分为:
对驾驶员进行保护的气囊,装在方向盘内,防止驾驶员与转向盘、仪表板及前挡风玻璃发生碰撞;对前排乘员进行保护的气囊,装在仪表板内,防止乘员与仪表板、前挡风玻璃发生碰撞;对后排乘员进行保护的气囊,一般安装在前排座椅的靠背上后部或头枕内部,防止乘员与前排座椅发生碰撞。
由于后排乘员受到的伤害程度较轻,后座椅安全气囊一般只在高级轿车上使用。
1.3安全气囊的打开条件
为了保证安全气囊在适当的时候打开,汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件,只有满足了这些条件,气囊才会爆炸。
虽然在一些交通事故中,车内乘员碰得头破血流,甚至出现生命危险,车辆接近报废,但是如果达不到安全气囊爆炸的条件,气囊还是不会打开。
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。
汽车发生碰撞时的主要受力部位是保险杠和车身纵梁,为了缓冲碰撞时的冲击力,车身前部大都设计有碰撞缓冲区,而且车身的刚度公布也是不均匀的。
在一些事故中,例如当轿车与没有后部防护装置的卡车发生钻入性追尾事故,或轿车碰撞护栏后发生翻车事故,或发生车身侧面碰撞等,这样的事故往往没有车身前部的直接撞击,主要是车身上部和侧面发生碰撞,碰撞车身部位的刚度很小,虽然车舱发生了很大的变形,造成了车内乘员受伤或死亡,但是由于碰撞部位不对,有时候气囊并不能打开。
2.安全气囊的改进方法
2.1安全气囊的特点
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。
安全气囊对于在遭受正面撞击时,的确能有效保护乘客,即使未系上安全带,防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。
据统计,配备安全气囊的车发生正面碰撞时,可降低乘客受伤的程度高达64%,甚至在其中有80%的乘客未系上安全带!
至于来自侧方及后座的碰撞,则仍有赖于安全带的功能。
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”。
安全气囊在近几年得到了飞速的发展,价格大幅度下降,装备了安全气囊的轿车也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的安全气囊(即双安全气囊规格),乘客用的安全气囊与驾车者用的安全气囊相似,只是气囊的体积要大些,所需的气体也多一些而已。
2.2安全气囊使用过程中存在的缺陷
安全气囊作为提高汽车安全性的有效措施之一越来越受到人们的重视。
世界各国都投人大量的人力物力致力予安全气囊的开发,使得安全气囊系统得到大力发展。
在一些实际的碰撞事故中证明安全气囊确实具有降低乘员伤亡的功效,但也发现了其存在的一些间题。
安全气囊在使用中存在的问题有:
第一、气囊可能在很低的车速时打开。
汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时,乘员和驾驶员系上安全带即可,完全不需要安全气囊展开起保护作用。
如果这时展开气囊反而会造成不必要的浪费,甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤害。
第二、气囊的启动会对乘员造成伤害。
安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板,并且在瞬间展开充气,很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。
第三、当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时,气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用,还可能会对乘员造成一定的伤害。
2.3对现有安全气囊的改进
从安全气囊在使用过程中存在的缺陷可知,现有安全气囊的基本设计目标是用来对付严重交通事故的,但在一些不太严重的事故中,系统反应过度,反而会对驾乘人员施加作用过大,适得其反,造成不必要的伤害。
针对实际使用中存在的问题,我们更希望在安全气囊展开之前,安全气囊系统能够精确感应汽车发生的碰撞,并按照程序来判断碰撞事故的严重程度,如果碰撞级别比较低的话,只需将安全带的预紧机构拉紧即可;如果碰撞级别比较高,需要启动安全气囊,则将点燃气囊的指令传递给气囊系统。
这也就是要求安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故;并且能模仿人脑,根据实际的碰撞程度来判别安全气囊是否需要展开,有一定灵活性;并且能够针对不同体形的乘员适当的调整安全气囊。
因此我们可以采用一些最新的技术来改进。
1.磁电式传感器的采用
磁电式传感器可以安装在车身上的任何位置,只要稍微调整一下某些参数值,使得其能够识别峰值为0~588m/s²和时间脉冲为0~20ms的碰撞加速度信号即可。
只要使得碰撞加速度峰值和时间脉冲宽度同时满足条件,就会向气囊发出触发信号,展开气囊,对人体进行保护。
传感器的信号判别电路由三部分组成:
信号幅度判别电路;信号宽度判别电路;有用、无用信号判别电路。
通过对碰撞信号进行多方位的判别,可使控制装置获取的碰撞信号更全面,发出的点火控制更准确,从而确保安全气囊在必要的情况下展开。
如何获得稳定的冲击加速度信号是研究传感器的关键,也是保证传感器准确获取碰撞信号的关键。
磁电加速度传感器采用落锤冲击试验装置来调整校正其感应敏感度。
释放锤头,与橡胶面碰击时,安装在锤头上面的加速度或磁电式传感器将感受到冲击加速度。
不同落高对应不同加速度;调整橡胶厚度,可改变信号宽度;调整落锤高度,可改变信号幅度。
磁电式传感器不仅电子判别电路出错率低,感应碰撞信号的可信度高而准确;而且通过标锤落定实验可以调节它的感应范围宽度,满足汽车碰撞产生脉冲的再现,从而还可以安装于车身上任何部位。
还有就是它设计简单,价格低廉,对绝大多数汽车使用者来说都不再是望而却步的奢侈品。
2.智能化控制系统的采用
对安全气囊控制系统的要求是准确判断事故的碰撞强度,控制气囊的展开与否。
针对安全气囊在使用中的缺陷,必须进一步提高控制系统灵活性、准确性,为此我们可以采用智能式控制系统。
目前,安全气囊系统开发人员正在根据神经网络原理开发智能型气囊系统。
它主要是利用神经末梢(即各种传感器)将各自探索到的周围环境的各种信息传输给中枢神经(即电脑或微机),并能将碰撞事故的碰撞类型,碰撞事故严重程度以及碰撞时的车速等信息一起传递给电脑,由电脑对这些信息进行加工处理分析,做出相应反应,并执行与这些信息相对应的、正确的气囊保护程序,即所谓的智能式控制系统。
3.乘员探测系统的选择
针对气囊未能对不同的乘员做出相应的保护,我们可在乘员座位上安装一个乘员探测系统,对车座上是否有人,乘员的体型大小,以及就座时偏离正中情况进行探测。
相当于专门安装一个传感器,探测的乘员乘坐信息,并传递给中央电脑控制中心。
如果发生碰撞的话,控制中心在对各种传感器传过来的信息进行判断的同时综合考虑乘员探测系统探测所得的乘员乘坐信息。
这样的话,安全气囊系统就可以针对驾驶员和乘员的乘坐情况适时适量展开气囊,完全避免。
理想的安全气囊是可以针对各种不同的特殊情况对汽车的使用者进行保护。
安全气囊应尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置信息及撞车类型和撞车速度的数据,建立数据库,对碰撞中乘员和车的有关信息进行识别判断,调整安全约束系统参数,使人体获得最佳保护。
要实现这一理想,以我们目前的研究来说可能还有很长的一段差距,但我们可以逐步完成。
以上的探讨思考也只是向理想迈进的一个步伐而已,相信今后随着科学技术研究的发展,我们的汽车安全措施会更加的完善。
3.安全气囊系统的检修
3.1安全气囊的连接检查
安全气囊SRS系统电气连接或布线错误可能会引起大多数的间断故障,因此检修SRS系统时应重点检查下列部件的连接情况:
第一,接头部分是否出现接触不良、端子是否完全插入接头、有无松动;如果有损坏的接头或不合适的端子,应予以更换;
第二,端子是否被污染或腐蚀,应确保端子清洁,没有异物嵌入;端子与部件或连接接头的布置是否适当,小心地检查故障电路中所有接头端子,确保良好的接触;端子到线束接头连接是否良好、是否有不良的弯曲、导线绝缘体弯度是否大于导线自身、导线到端子接触区域是否出现腐蚀等。
第三,是否出现绝缘体磨损穿透,裸露区域是否接触到车辆的其它导线或部件而引起间断的短路;导线在绝缘体内部是否断开,如果多股导线只有1股或2股未受损,电阻会很大,为了避免上述情形的发生,进行导线和端子维修时,务必遵照规定进行布线和维修。
3.2安全气囊检修时应注意的问题
经常听说某个修理工在维修汽车安全气囊时,因为不注意而造成安全气囊的误引爆,产生很严重的事故,给自已和维修企业造成很大的损失。
因为一旦安全气囊被引爆,你要为汽车更换引爆安全气囊甚至安全气囊控制电脑,如果车的档次较高,很有可能你维修厂甚至你所在的地区的维修厂都没有更换安全气囊的技术水平及相应配件,想一想是不是后果很严重。
所以在维修汽车及安全气囊时,一定要按照操作规程进行,以避免不必要的麻烦和损失,总的来讲应遵循以下几点:
第一,诊断维修SRS之前,应首先检查诊断代码,然后再脱开电瓶电缆,因为诊断代码是故障诊断时最重要的信息来源;将点火开关打到OFF(或LOCK)位置和从电瓶负极端子拆下电缆90s(有的车型为60s)以后才能开始工作,因为安全气囊一般都配有备用电源,如果从电瓶上拆下负极电缆后不到90s(或60s)就开始维修工作,气囊可能会充气张开;当负极端子从电瓶上脱开后,时钟和音响系统的存储内容(许多音响都带有防盗密码)都将消失。
所以,在开始工作前,应将各存储系统的存储内容作好记录,在工作结束以后,应对音响系统重新设置,重新输入密码并调准时钟;即使只发生轻微的碰撞,而SRS并没有张开,也应仔细检查安全气囊、传感器、安全带收紧器、控制电脑以及电缆、插头等;在修理过程中,如果有可能会对车前传感器有冲击作用,则在修理前,应先将传感器拆下;不要拆卸和修理中央传感器(或控制电脑)、车前传感器、安全气囊、安全带收紧器以供重新使用,也不可使用其它车上的SRS配件。
第二,不要让安全气囊、传感器、安全带收紧器直接暴露在热空气或火焰中;如果传感器、安全气囊、安全带收紧器、控制电脑等元件的紧固件已经脱落或其外壳、托架、连接件有裂纹、凹陷或者有其它缺陷,都应予以更换;应用高阻抗(至少10kΩ/V)仪表诊断系统故障;在SRS零部件上都有说明标牌,必须严格按照这些注意事项进行。
在系统维修工作完成后,应检查SRS警告灯,看系统工作是否正常;已发生过碰撞且SRS已经充气张开的安全气囊、控制电脑、车前传感器、中央传感器、安全带张紧器等不可重复使用;安装传感器时,传感器上的箭头应指向车辆前方,有些车辆的车前传感器定位螺栓是经过防锈处理的,当传感器拆下时,最好换用新的定位螺栓。
第三,在接上连接器时务必将各种锁止机构可靠锁住,以防连接器松脱或者出现一些失灵代码;方向盘必须正确地装入转向柱内,否则会引起电缆接触不良,同时,螺旋形电缆应处于中间位置,否则极易在打方向盘时遭到损坏;放置安全气囊时不可重叠堆放,当拆下安全气囊时,应把它顶面朝上放置。
如果安全气囊金属面朝上放置,安全气囊因某种原因突然充气张开时将会导致严重事故;千万不要去测量安全气囊传爆管的电阻,因为这可能会使安全气囊张开,是非常危险的。
同时,也千万不要去测量安全带收紧器的电阻,这也可能会使收紧器动作,也是非常危险的。
第四,安全气囊及安全带收紧器上不能沾油和水,不能涂润滑脂,也不得用任何类型的清洗剂清洗,安全气囊及安全带收紧器应存放在湿度不高并远离电场干扰的地方,也不可放置在高温环境或阳光爆晒的地方;当用电弧焊时,应先将安全气囊及安全带收紧器的连接器脱开才可开始工作。
4.奥迪A6轿车SRS系统的故障诊断与排除方法
奥迪A6安装了先进的AGB101RP—M机械式预紧卷缩器,它除了具有普通紧急锁止安全带的功能外,还具有智能化的燃爆控制功能。
它主要由点火器、爆破管、气体发生器、张紧装置等组成。
当撞车发生时,SRS电脑向张紧器中的点火器发出点燃指令,在12ms内驱动安全带预紧装置,使安全带在乘客能承受的最大拉力程度内迅速缩紧,减小人体的前移和侧移,与引爆的气囊一起保护驾乘人员不受伤害
奥迪A6轿车SRS系统具有强大的自诊能力,内容包括:
读取故障代码、清除故障代码、查询控制电脑编号、给控制单元编码、读取测量数据流等功能。
奥迪A6的诊断接口在方向盘下驾驶员右腿上方,接上诊断仪就可以通过它的自诊断系统诊断出故障的大致原因,再通过查阅具体的资料,就可以确定正确的维修方法。
在诊断出线束有问题时(主要是短路或断路),不要在没拔掉气囊组件的情况下测量。
哪部分导线有故障,就把它所连接的所有组件都拆下来,再进行测量。
测量时要注意短路保险片的作用,否则测量不准确。
车上任何一个安全气囊被引爆,该撞车数据信息就会被存入电子控制及监测单元里的永久存储器内,并生成00595故障码,且该故障码无法清楚,原则上这时就应该更换SRS电脑J234,因为电脑J234内的引爆程序只能启动一次,此后该程序将被自动擦除。
如电脑J234有故障或引爆了气囊,在更换电脑后,必须对新电脑进行编码,否则SRS故障灯常亮,并有故障码存在。
给电脑J234编码的方法是使用诊断仪,利用自诊断的查询功能查看旧电脑的零件号和编码。
综上所述,SRS系统对人体的保护作用巨大,正确的维护与修理,以避免其失效与异常动作是至关重要的。
维修人员必须掌握该系统的组成机构和工作原理,对发生的故障能够进行正确的诊断和排除,确保SRS系统在意外碰撞时正确可靠的触发,保护驾乘人员的生命安全。
结论
本位通过对汽车安全气囊系统上结构、工作原理、检修方法、目前存在缺陷的研究,希望能启示下人们在购买汽车的时候能选择一款更加适合的我们车,也使我对汽车安全气囊的改进有了一些好的想法。
此次对汽车安全气囊的研究,使我对汽车安全气囊的认识更加深入,我又对奥迪A6轿车SRS系统的故障诊断与排除方法进行了专门的研究。
经过这次的论文使我进一步了解汽车安全气囊在汽车安全技术中发展得很快,智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。
参考文献
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致谢
这次论文的成功,我要特别感谢我的指导老师孔庆玲老师对我的热情关怀和悉心指导。
在我撰写论文的过程中,孔庆玲老师倾注了大量的心血和汗水,无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面,还是在论文的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了孔庆玲老师悉心细致的教诲和无私的帮助,特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益,在此表示真诚地感谢和深深的谢意。
感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢!
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