20192007年高考英语试题及参考答案(江苏卷).ppt
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1、安全气囊系统 活动一 概述 活动二 安全气囊系统的组成及原理 项目十 安全气囊系统 汽车安全气囊系统作为汽车被动安全的重要组成部分,其对车内乘 员安全保证的重要性不言而喻。通过相应知识链接和发展历史的介绍, 为汽车安全气囊系统原理、结构和检修诊断知识的学习打下一定的理论 基础。 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,主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等。汽车 上的主动安全装置主要有防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS) 、电子稳定程序(ESP)等。被动安全是指在万一发生事故的情况下,汽车 保护乘员的能力。汽车上的被动安全装置主要有安全气囊(
2、SRS)、安全 带、安全气垫、防撞式车身等。由于现实的复杂性,有些事故是难以避 免的,因此被动安全性也非常重要。 安全气囊作为被动安全性的重要研究成果,由于使用方便、效果显 著、造价不高,所以得到迅速发展和普及。 项目十 安全气囊系统 活动一 概述 一、安全气囊系统的发展历史 1953年8月18日,美国人约翰赫特里特获得了“汽车缓冲安全装置”的美国专利, 他发明的安全气囊系统是纯机械式的气囊系统。压缩空气装在一个圆柱形的压力容器中 ,用一个弹簧装置来传感汽车的减速情况。当汽车减速度达到一定值时,通过弹簧移动 将阀门打开,气体便从压力容器充入几个气囊中并使其膨胀。这些气囊既可在方向盘上 或在仪表
3、盘上,用以保护驾驶员,也可放在前排座椅的背后,用以保护后排乘客。这正 是今天所用安全气囊的雏形。 20世纪80年代,美国、德国、日本等国家均投入人力和物力对安全气囊进行开 发,使安全气囊的性能日趋完善,并迅速地进入实用阶段。 项目十 安全气囊系统 活动一 概述 1973年,美国通用汽车公司首先采用现代安全气囊系统。 1981年,梅塞德斯奔驰公司首先采用烟火式锁紧卷收器,为采用汽 车安全气囊铺平了道路。 1984年,美国联邦政府将汽车被动安全装置纳入法规,要求从 1987年开始到1994年使轿车装配气囊率逐步达到100。 1992年,美国联邦政府法律规定,1994年以后出厂的新车必须装 备驾驶座
4、安全气囊系统和安全带。 1993年,在美国政府的提议下,通过了目前世界上最严格的汽车 安全法规FMVSS-208,随后,欧洲也通过了ECER94法规,只有安装汽 车安全气囊系统,才能满足上述法规要求。 1994年,欧美各大汽车公司将汽车安全气囊系统做为标准装备, 安装在轿车和轻卡上。 1998年,日本丰田公司首次提出智能型安全气囊系统概念。 1999年,美国福特公司研制成功世界首套智能型安全气囊系统。 项目十 安全气囊系统 活动一 概述 二、安全气囊系统的种类及特点 安全气囊的种类和特点如表10-1所列。 项目十 安全气囊系统 活动一 概述 课后练习 1、通过本活动的学习,能够了解安全气囊系统
5、的发展历史; 2、能够叙述安全气囊系统的种类及特点。 项目十 安全气囊系统 活动一 概述 安全气囊(SRS)作为一个电子控制系统,能够在汽车发生正面或 侧面碰撞事故时检测到汽车所受到的冲击力(减速度)强度,经过安全气 囊系统电控单元ECU的判定,若强度超过预先规定的数值,则立刻接通 充气元件中的引爆管电路,点燃引爆管内的点火介质,火焰引燃点火药 粉和气体发生剂,迅速产生大量气体,在极短的时间(3040ms)内向气 囊充气,使气囊急剧膨胀,乘员受伤程度将会大为减轻。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 一、系统组成 安全气囊系统主要由碰撞传感器、电控单元(ECU)、指示灯和气
6、囊 组件四部分组成,如图10-1所示。 图10-1安全气囊系统的组成 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 (一)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,检测汽车碰撞的强度信号,并将信号输入安全气囊 控制单元,安全气囊控制单元根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充 气元件使气囊充气。在安全气囊系统中,一般装有24个碰撞传感器, 左前、右前挡泥板各装1个,有的前面保险杠中间还装有1个,有的车内 还装有1个。碰撞传感器的种类如表10-2所列。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 1、重锤式加速度传感器 重锤式加速
7、度传感器如图10-2所示。在没有发生碰撞时,传动杆在预紧 弹簧的作用下,将钢球推向左端,点火针在预紧弹簧的作用下顶住传动杆的D 形块。当发生足够大的碰撞时,钢球在惯性力的作用下向右移动,推动传动杆 向右转动,从而使传动杆的D形块向右转动,以释放点火针。点火针在预紧力 的作用下向右猛烈推进,击中针刺引爆剂,导致引爆剂立即点火,从而使气囊 充气。 图10-2重锤式加速度传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 2、轨道球式加速度传感器 轨道球式加速度传感器如图10-3所示。在没有发生碰撞时,钢球在永久磁 铁的吸引下紧靠轨道的后背。当发生足够大的碰撞时,钢球在自身惯性力的作用
8、下抵抗磁铁的吸引力向前移动到轨道最前端,使前端的两个簧片短接,导致引爆 剂立即点火,从而使气囊充气。 图10-3轨道球式加速度传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 3、滚柱卷簧式加速度传感器 滚柱卷簧式加速度传感器如图10-4所示。在正常情况下,偏心转 子和偏心重块在螺旋弹簧弹力的作用下,顶靠在与外壳相连的止动块上 ,此时,旋转触点与固定触点不接触,开关关闭。当汽车发生碰撞时, 偏心重块由于惯性力将带动偏心转子克服弹簧弹力产生偏转。当碰撞强 度达到设定值时,偏心转子偏转角度将使旋转触点与固定触点接触而闭 合,此时碰撞传感器向SRS电脑输入一个接通信号。SRS电脑只有收
9、到 碰撞传感器输入的接通信号时,才会去引爆充气元件。 图10-4滚柱卷簧式加速度传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 4、压电式加速度传感器 压电式加速度传感器如图10-5所示。在发生碰撞时,传感器受到 冲击,质量块的惯性力作用在压电晶体上,压电晶体在力的作用下产生 电荷。电荷的大小与加速度的大小直接相关,通过测量电荷就可以知道 加速度的大小。 图10-5压电式加速度传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 5、压阻式加速度传感器 压阻式加速度传感器如图10-6所示。在发生碰撞时,惯性块的惯性 力使弹簧弯曲,贴在板簧的应变片的电阻发生变化,根据这
10、一变化量就 能测量作用在传感器上的加速度。 图10-6压阻式加速度传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 6、电容式加速度传感器 电容式加速度传感器如图10-7所示。在发生碰撞时,惯性块的惯性力使 平弹簧弯曲,从而改变惯性质量与定片之间的相对距离或面积,导致电容发 生变化,根据这一变化量就能测量作用在传感器上的加速度。 图10-7电容式加速度传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 7、压阻式集成传感器 压阻式集成传感器如图10-8所示。在发生碰撞时,惯性力使悬臂梁 弯曲,贴在板簧的应变片的电阻发生变化,集成在另一端的集成电路将 该信号放大并输出,
11、根据这一变化量就能测量作用在传感器上的加速 度。电容式集成传感器与此类似,只不过通过电容的变化来测量加速度 的大小。 图10-8 压阻式集成式传感器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 以上,是根据碰撞传感器的总体结构进行的分类介绍。需要说明的 是,就碰撞传感器的功用来分类的话,车前碰撞强度传感器是用于检测 汽车遭受碰撞的激烈程度;而安全传感器则与车前碰撞强度传感器串联 ,用于防止安全气囊产生误爆现象。安全传感器一般与SRS电脑组装在 一起,安装在驾驶室中部变速杆前后的装饰板下面。安全传感器与车前 碰撞传感器都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值,并将信号送 到控制单元。
12、 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 它们之间的主要区别是:安装位置不同和作用效果不同。车前碰撞传感 器负责检测碰撞的激烈程度,其信号是供控制单元判断是否引爆点火剂而使 充气剂给气囊充气。安全传感器是防止车前碰撞传感器短路而造成安全气囊 误胀开,其信号是供控制单元确定是否发生碰撞,又称侦测传感器、防护传 感器或保险传感器。例如,当安装或检查车前碰撞传感器时,如果不慎将其 连接器端子短路或将其与安全气囊控制单元连接的连接器端子短路,那么控 制单元就会引爆点火器,安全气囊就会充气胀开,造成不必要的损失。设置 安全传感器后,如果安全传感器触点不闭合,那么安全气囊电路始终断开, 从
13、而便可避免安全气囊误爆。在一般情况下,安全传感器动作所需的惯性力 ,或减速度值比车前碰撞传感器动作所需的惯性力或减速度值要小一些。当 安全传感器动作时,即将安全气囊点火器的电源电路接通。 在安全气囊系统中,只有当安全传感器与任意一只车前碰撞传感器同时 接通时,安全气囊回路才能接通,安全气囊才可能充气。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 (二)安全气囊电控单元 安全气囊电控单元是安全气囊系统的控制中心,主要由信号处理电路、 备用电源电路以及保护电路和稳压电路组成,如图10-9所示。 图10-9 安全气囊电控单元(SRS电脑) 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成
14、及原理 其功用是接收碰撞传感器及其他各传感器输入的信号,判断是否点火引爆 气囊充气,并对系统故障进行自诊断。SRS电脑还要对控制组件中关键部件 的电路(如传感器电路、备用电源电路、点火电路、安全气囊指示灯及其驱动 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代 码来显示测试结果。仪表盘上的安全气囊指示灯可直接向驾驶员提供安全气 囊系统的状态信息。SRS电脑存储器中的状态信息和故障代码,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。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 1、信号处理电路 信号处理电路主要由放大器和滤波器组成。其功用是对传感
15、器检测的信 号进行整形、放大和滤波,以便电控单元能够接收、识别和处理。 2、备用电源电路 安全气囊系统有两个电源:一个是汽车电源(蓄电池和交流发电机);另 一个是备用电源。备用电源又称为后备电源或紧急备用电源。备用电源电路 由电源控制电路和若干个电容器组成。在单安全气囊系统的控制组件中,设 有一个电脑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 ,设有一个电脑备用电源和两个点火备用电源,即两条点火电路各设一个备 用电源。点火开关接通10s之后,如果汽车电源电压高于电控单元的最低工作 电压,那么备用电源和点火备用电源即可完成储能任务。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成
16、及原理 备用电源的功用是:当汽车电源与SRS电脑之间的电路切断后,在一定 时间(一般为6s)内,维持安全气囊系统供电,保持安全气囊系统的正常功 能。当汽车遭受碰撞而导致蓄电池和交流发电机与电控单元之间的电路切断 时,电脑备用电源能在6s之内向电控单元供给电能,保持电控单元测出碰 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,使充气剂受热分解给气囊充气。时间超过6s之后, 备用电源供电能力降低,备用电源不能保证SRS电脑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,SRS气囊不能充气胀开。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组
17、成及原理 3、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,电器开关琳琅满目, 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,这些过电压如果加到安全气囊 系统电路上,系统中的电子元件就可能因电压过高而导致损坏。为了防止安 全气囊系统元件遭受损害,安全气囊控制模块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。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 (三)指示灯 SRS指示灯是安全气囊系统指示灯的简称,又称为SRS警告灯或SRS警 示灯。SRS
18、指示灯安装在驾驶室仪表盘面膜的下面,并在面膜表面的相应位 置制作有图形或SRS、AIRBAG等字样标识。 SRS指示灯的功用是指示安全气囊系统功能是否处于正常状态。当点火 开关接通“ON”或“ACC”位置后,如果SRS指示灯发亮或闪亮约6s(闪6下)后自 动熄灭,表示安全气囊系统功能正常。如果SRS指示灯不亮、一直发亮或在 汽车行驶途中突然发亮或闪亮,表示自诊断系统发现安全气囊系统有故障, 应及时排除。自诊断系统在控制SRS指示灯发亮或闪亮的同时,还会将所发 现的故障编成代码存储在存储器中。检查或排除安全气囊系统故障时,首先 应用专用检测仪器或通过特定方式从诊断插座或通信接口调出故障码,以便
19、快速查寻与排除故障。实践证明:在汽车遭受碰撞,气囊已经胀开后,故障 码一般难以调出。如此设计的目的是:要求在安全气囊引爆后,必须更换 SRS电脑。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 (四)气囊组件 驾驶员席气囊组件安装在方向盘的中央,前排乘员席气囊组件安装在正 前方的仪表台上。驾驶员席SRS气囊组件主要由气囊装饰盖、SRS气囊、气体 发生器和装在气体发生器内部的点火器组成。 正面SRS气囊组件的功用是:保护驾驶员与乘员的面部和胸部,防止方 向盘、挡风玻璃、仪表台和前排座椅伤害人体。 侧面SRS气囊组件的功用是:保护驾驶员与乘员头部和腰部,防止车门 或车身伤害人体。 项目十
20、 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 1、驾驶员席气囊组件 (1)气囊及气囊装饰盖 气囊是用聚酰胺织物制成,内层涂有聚氯丁二烯,用以密闭气体。气囊 在静止时,像降落伞一样折叠成包,安放在气体发生器上部与气囊饰盖之 间。气囊开口一侧固定在气囊的安装支架上,先用金属垫圈与气囊支架的座 圈夹紧,然后用铆钉铆接。此外,固定气体发生器的专用螺栓也穿过金属垫 圈和支架座圈将气体发生器固定在一起,以便承受气体的冲击。 气囊一般在汽车遭受碰撞后10ms内开始充气,从开始充气到完全膨胀 开的整个时间约为30ms。它沿转向柱偏挡风玻璃方向膨开,防止驾驶员面部 与挡风玻璃、胸部与方向盘发生碰撞。气囊背面
21、或顶部有2个4个排气孔, 当驾驶员在惯性力的作用下,压到气囊上时,气囊便从排气孔排气,持续时 间不到1s,从而吸收驾驶员与气囊碰撞的动能,使人体不受伤害。近来研制 出一种新的可呼吸气囊,它并没有排气孔。有的气囊内设拉绳,用以控制其 胀开的形状。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 气囊装饰盖表面模压有撕印,以便使气囊充气时撕裂饰盖,并减小冲出 饰盖的阻力。目前,气囊的材料是由420d、630d、840d的尼龙或尼龙66织 物制成(d代表织物纤维度单位:旦尼尔)。气囊在具有良好的耐磨性和防裂性 能的同时,机械强度高,使用寿命长,表面涂膜容易与涂层接合牢固等优 点。气囊织物必须
22、进行不少于50项的特性试验。气囊的大小依据制造公司不 同而有所不同。在日本和欧洲,由于安全带使用率高,气囊体积都较小(约 40L);在美国,由于安全带使用率低,所用的气囊体积较大(约60L)。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 (2)气体发生器 气体发生器又称为充气器,其功用是在点火器引爆点火剂时,产生气体 向气囊充气,使气囊胀开,如图10-10所示为烟火式气体发生器的结构。 图10-10烟火式气体发生器 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 气体发生器用专用螺栓和螺母固定在气囊支架上,只有用专用工具才能 进行装配。驾驶员席气体发生器一般都做成圆形,便于
23、安装。气体发生器由 上盖、下盖、充气剂和金属滤网组成,其壳体由上盖和下盖两部分组成。上 盖有若干个气孔,下盖有安装孔,便于安装。上、下盖冷压成一体,壳体内 装有充气剂、滤网和点火器。滤网用以过滤充气剂和点火剂燃烧后的渣粒。 充气剂大都采用叠氮化钠(氮化钠有剧毒)片状合剂。因为它的制作工艺 成熟,用氮化钠的药片质量可以调节气囊发生器的充气特性。大多数气囊采 用热效反应产生氮气使气囊充气。在点火器引爆点火剂时,点火剂会产生大 量的热量,氮化钠受热立即分解,产生大量的氮气,充入气囊。 项目十 安全气囊系统 活动二 安全气囊系统的组成及原理 (3)点火器 点火器外包铝箔,安装在气体发生器的中央位置。其
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