汽车主要部件：加速度传感器、压力传感器和气囊组件

6.4.1　传感器

传感器用于检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时启动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。

传感器按其功能可分为碰撞传感器和安全传感器两种。安全传感器也称触发传感器，其闭合的减速度与碰撞传感器相比要稍小一些，起保险作用，防止因碰撞传感器短路而造成误爆开。

传感器按其结构可分为机械式传感器、机电式传感器和电子式传感器3种。

(1)机械式传感器

机械式传感器如图6-7所示。当传感器中传感重块的减速度达到某一特定值时，传感重块便将其机械能直接传给引发器使气囊膨开。该传感器用于机械式安全气囊系统。

(2)机电式传感器

机电式传感器主要有滚球式传感器、偏心式传感器、水银开关式传感器等。

①滚球式传感器如图6-8所示，平时小钢球被磁场力所约束。当碰撞时，在圆柱形钢套内的小钢球就向前运动。一旦接触到前面的触点，则将局部电路接通。这种传感器目前应用很广，可以检测各种撞击信号。

图6-7　机械式传感器

1—感应块；2—撞针；3—偏置弹簧；4—D轴；5—顶盖

图6-8　滚球式传感器

1—小钢球；2—磁铁；3—触点

②偏心式传感器。偏心式传感器为具有偏心转动质量的机电式加速度传感器，由外壳、偏心转子、偏心重块、旋转触点与固定触点、螺旋弹簧等构成，如图6-9所示。偏心式传感器的外侧装有一个电阻，做自检之用，检测传感器总成与其之间的线路是否有断路或短路。

资源6-8　偏心锤式安全气囊传感器工作过程

图6-9　偏心式传感器

1—自检电阻；2—传感器；3—固定触点；4—旋转触点；5—偏心转子；6—外壳；7—偏心重块；8—螺旋弹簧

当汽车正常行驶时，偏心转子和偏心重块被螺旋弹簧拉回，处于平衡状态，此时转子上安装的旋转触点与固定触点不接触。当车辆受到正面碰撞且速度达到设定值时，由于偏心重块惯性的作用，使偏心重块连同偏心转子和旋转触点一起转动，旋转触点与固定触点发生接触，如图6-10所示，从而向ECU发出闭合电路信号。

图6-10　偏心式传感器的工作过程

1—旋转触点；2—固定触点；3—止动器；4—偏心重块；5—螺旋弹簧力；6—偏心转子

③水银开关式传感器。水银开关式传感器是安全传感器中常见的一种，如图6-11所示。当汽车碰撞时，水银产生惯性力抛向电极2和电极3，使两极接通，并使点火器接通。安全传感器一般比碰撞传感器所需的惯性力或减速度小，以保证碰撞传感器的可靠工作。

(3)电子式传感器(中央安全气囊传感器)

①加速度传感器

加速度传感器用来对汽车正向减速度进行连续测量，并将测量结果输送给ECU，ECU内有一套复杂的碰撞信号处理程序，能够确定气囊是否需要膨开。若需要气囊膨开，ECU便会接通点火电路，安全传感器同时也闭合，则引发器接通，气囊膨开。

资源6-9　水银开关式碰撞传感器工作过程

图6-11　水银开关式传感器

1—盖；2、3—电极；4—O形圈；5—水银撞上后位置；6—壳体；7—水银F1—水银运动分力；F2—撞击力

如图6-12所示。图6-12(a)为结构图。加速度传感器原理如图6-12(b)所示，发生碰撞后由于电容器的电极(移动片或移动电极)位置发生变化，造成电容器的电量发生变化，使得输出电压发生变化，电控单元检测到相应的电压信号就可判断碰撞的减速度是否接通电子点火器点火，触发安全气囊。加速度传感器可作为前部预碰撞传感器，前、后门碰撞传感器，也可作为中央控制传感器。

图6-12　减速度传感器

(a)结构图；(b)原理图

②压力传感器

压力传感器通常是一个半导体压力传感器，如图6-13所示。汽车的速度越大，碰撞后产生减速度的力就越大，则输出的电压也越大。由于半导体压力传感器输出特性受温度影响较大，故应用晶体管的基极-发射极间电压的温度变化来消除传感器输出特性的变化，所以半导体压力传感器要求有稳定的电源。可作为前门碰撞传感器或中央碰撞传感器。

(www.xing528.com)

图6-13　压力传感器

6.4.2　气囊组件

气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成。驾驶员侧气囊组件位于转向盘中心处，副驾驶侧气囊组件位于仪表板右侧手套盒的上方。

(1)气体发生器

气体发生器又称充气器，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。气体发生器由上盖、下盖、充气剂(片状叠氮化钠)和金属滤网等组成，如图6-14所示。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，用来过滤充气剂和点火剂燃烧后的渣粒。

图6-14　气体发生器

1—集成电路；2—惯性质量；3—变形针

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气囊。在点火器引爆点火剂的瞬间，点火剂会产生大量热量，氮化钠受热立即分解释放氮气，并从充气孔充入气囊。

(2)点火器

点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置。其结构如图6-15所示。

点火剂包括引爆炸药和引药，引出导线与气囊插接器插头连接，插接器中设有短路片(铜质弹簧片)。当插接器插头拔下或插头与插接器未完全结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或误导电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。

当SRSECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆炸药，引爆炸药瞬间产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解并释放氮气充入气囊。

图6-15　点火器结构

1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝；5—陶瓷片；6—永久磁铁；7—引出导线；8—绝缘套管；9—绝缘垫片；10—电极；11—电热头；12—药托

(3)气囊

气囊按位置分为驾驶员气囊、乘员气囊、侧面气囊等；有用来保护上身的大型气囊，也有用来主要保护面部的小型气囊。驾驶员气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机硅制造。橡胶涂层起密封和阻燃作用，气囊背面有两个泄气孔。乘员气囊没有涂层，靠尼龙布本身的间隙泄气。

(4)衬垫

衬垫是气囊组件中的一个重要的组成部分，由聚氨酯制成。在制造过程中使用了很薄的水基发泡剂，所以质量特别轻。平时它作为转向盘的上表面，把气囊与外界隔离开，既能起到维护作用，也能起到修饰作用。气囊膨开时，它在气囊爆发力的作用下及时、快速裂开，并且对安全气囊展开过程毫无阻碍。

(5)饰盖和底板

饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有裂缝，以便气囊能冲破饰盖膨开。气囊和充气器装在底板上，底板装在转向盘或车身上，气囊膨开时，底板承受气囊的反力。

6.4.3　SRS警报灯

SRS警报灯位于仪表板上，如图6-16所示。接通点火开关时，诊断单元对系统进行自检，若SRS警报灯点亮6s后熄灭，表示系统正常；若6s后依然闪烁或长亮不熄，表示气囊系统出现故障，提示应进行检修。

图6-16　SRS警报灯

若ECU出现异常，不能控制SRS警报灯，SRS警报灯便在其他电路的直接控制下，作出异常显示。如ECU无点火电压，警报灯常亮；ECU无内部工作电压，警报灯常亮；ECU不工作，警报灯在看门狗电路的控制下，以3次/s的频率闪烁；ECU未接通，警报灯经线束插接器的短接条接通。

6.4.4　ECU

ECU主要由SRS逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成，安全传感器一般与SRSECU一起被制作在SRS控制组件中。福特汽车公司林肯城市轿车SRS控制组件的内部结构如图6-17所示。

(1)SRS逻辑模块

SRS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。在汽车行驶过程中，SRSECU不断接收前碰撞传感器和防护碰撞传感器传来的车速变化信号，经过数学计算和逻辑判断后，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。

除此之外，SRSECU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SRS指示灯和存储在存储器中的故障代码来显示测试结果。仪表板上的SRS指示灯，可直接向驾驶员提供SRS的状态信息。逻辑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，以供维修参考。

图6-17　福特汽车公司林肯城市轿车SRS控制组件的内部结构

1—能量储存装置电容；2—安全传感器总成；3—传感器触点；4—传感器平衡块；5—4端子插接器；6—逻辑模块；7—SRSECU插接器

(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SRSECU能够接收、识别和处理。

(3)备用电源电路

安全气囊系统有2个电源:一个是汽车电源；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2个电容器组成。备用电源用于当汽车电源与SRS逻辑之间的电路切断后，在一定时间内维持SRS供电，保持SRS的正常功能。

(4)保护电路和稳压电路

在汽车电气系统中，许多电气部件有电感线圈，电气开关多，电气负载变化频繁。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SRS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SRS元件遭受损害，SRSECU中必须设置保护电路。同时，为了保证汽车电源电压变化时，SRS能够正常工作，还必须设置稳压电路。