汽车安全气囊故障分析最终.doc

吉林铁道职业技术学院
毕 业 论 文

汽车安全气囊故障分析

学院名称：吉林铁道职业技术学院
专业名称： 汽车技术服务与营销
学生姓名： 梁可乐
指导教师： 程英杰
起止日期： 2010年9月—2011年3月

吉 林 铁 道 职 业 技 术 学 院

摘 要
汽车安全气囊的结构与故障分析本文先简单的介绍了安全气囊的产生与发展以及安全气囊系统结构的简单介绍。随着我国社会的日趋发展，汽车已经成为人们必不可少代步工具，私家车也越来越多，从而带来的问题也就越来越多，而汽车的安全问题已经日益突显。汽车安全己经成为制约我国交通运输业和汽车工业进一步发展的重要因素之一，开展汽车安全性研究是十分必要和紧迫的。从汽车安全气囊的结构和工作原理出发，对安全气囊起爆条件进行故障分析；同时对在安全气囊ECU中增加事故数据存储器（EDR）。记录碰撞事故数据进行了研究和有效验证。当发生碰撞事故后，通过碰撞数据读取器读出数据（这些数据包括车速、否系了安全带以及碰撞前安全气囊报警灯是否亮了等参数）来分析安全气囊的故障，从而保证更高的可信度。

关键词：安全气囊 碰撞 起爆

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目录
目 录
题目…………………………………………………………...................1
摘要及关键词…………………………………………………………...1
第一章：前言…………………………………………………………...1
第二章 汽车安全气囊故障发生的原因
第2.1节 安全气囊的构成……………………………………………..2
第2.2节 安全气囊的工作原理………………………………………..2
第2.3节 气囊不起爆条件的情况……………………………………..3
第2.4节 安全气囊不激活情况………………………………………..4
第三章 安全气囊起爆条件分析
第3.1节 车辆撞击角度和力度与气囊起爆条件的关系……………..5
第3.2节 安全气囊在碰撞中的缺陷…………………………………..5
第四章 安全气囊系统的诊断
第4.1节 气囊自诊断系统……………………………………………..7
第4.2节 安全气囊系统的故障代码与系统诊断……………………..8
结论……………………………………………………………………. .9
参考文献………………………………………………………………. 10
致谢 …………………………………………………………………... 11

前 言
第1章 前言
随着我国社会的日趋发展，汽车已经成为人们必不可少代步工具，私家车也越来越多，从而带来的问题也就越来越多，而汽车的安全问题已经日益突显。汽车安全己经成为制约我国交通运输业和汽车工业进一步发展的重要因素之一，开展汽车安全性研究是十分必要和紧迫的。
汽车安全气囊的初步想法产生于美国。1952年,美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性,1953年8月18日,J.W.HETRICK取得了第一个美国安全气囊的专利权,但是,当时由于技术水平的限制,还不能把这种想法或专利付诸实现,直至1984年，汽车碰撞安全标准（FMVSS208）在美国经多次被废除后又重新被认可开始实施，其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。如今，这个在当年颇具创意性的发明已转化为千百万个产品，种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。在20世纪80年代末，我国一批从事汽车碰撞安全和军工研究的专家与学者开始关注汽车安全气囊的研究与发展。1992年9月，我国自行设计与研制的FS-01型安全气囊通过了撞车实验与设计定型。在“九五”规划和“十五”规划中，国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三个重大发明之一（电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统）。

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第2章 汽车安全气囊发生故障的原因
第2章 汽车安全气囊发生故障的原因
第2.1节 安全气囊的构成
汽车安全气囊系统主要由传感器、点火控制器、控制器、气体发生器和气囊等组成，其中气体发生器和气囊一起组成气囊模块。汽车上的安全气囊控制总成还应包括安气囊的方向盘、仪表板部分以及用于传导的导线系统等。安全气囊系统组成安全气囊的工作过程是：当汽车发生碰撞时，传感器感受汽车碰撞强度，电子系统接受并处理传感器信号。当经过计算机判断有必要打开时，立即由触发装置发出点火信号触发气体发生器，气体发生器收到信号后迅速产生大量的气体并充满气袋，使得乘员扑在气垫上，以缓和冲击并吸收碰撞能量，达到减轻乘员伤害的目的。当人体与气袋接触时，通过气袋的排气孔节流阻尼来吸收碰撞能量，从而达到尽量减少伤害、保护乘的目的。
第2.2节 安全气囊的工作原理
不管是司机座安全气囊还是乘客座安全气囊，正面气囊和侧面气囊都是单独控制的，一般同时动作，只有在受到的纵向和横向冲击烈度都超过基准值时，正面安全气囊和侧面安全气才同时动作。正面安全气囊和侧面安全气囊的工作原理都是一样的。它们都是由检测感器检测碰撞信号，传感器一旦检测到碰撞信号立即输送给判断电路，判断电路再通过驱动电路点燃安全气囊使其工作。冲撞传感器的核心部件是一个对压力敏感的半导体器件，安装在远离发动机的轿车横梁上一个安全的位置。虽然它远离碰撞点，碰撞力经过汽车的结构元件严重衰减才能传到它这里，但因为它灵敏度极高，对微小的力的变化也能有很大输出，所以不会漏检。另一个重要部件是判断电路中的微处理器。它能根据输人信号的幅度和时间对是否发生碰撞进行判断。判断过程是这样的，它把输人信号与人们事先存储的基准进行比较，当信号大于基准值时，判断电路就认定发生了碰撞。一旦判断电路认定本车正在发生碰撞，就发出点火命令，命令经驱动电路放大实施点火，安全气囊就膨胀展开。

第2.3节 气囊不起爆条件的情况

在下列情况下超出中等程度的碰撞会导致安全气囊膨胀见图3-1以超过48km/h的车速正面撞击坚硬的墙壁，在前面30°以内与车辆的正面碰撞

图3-1气囊激活条件
安全气囊激活的局限取决于冲击的强度，在下列情况下安全气囊可能不膨胀:
(1)撞击道牙石,人行道台阶或者坚硬的物体见图3-2。

图3-2气囊激活局限Ⅰ
(2)驶入一个大洞中或是撞到洞的远边见图3-3。

图3-3气囊激活局限Ⅱ

(3)由于撞到树木或者杆子而导致盖面的严重损害但是还不足以激活安全气囊见图3-4。

图3-4气囊激活局限Ⅲ

第2.4节 安全气囊不激活情况
以下事件中安全气囊不会展开：
(1)追尾或车辆的侧翻一般不会导致安全气囊起爆见图3-7。

图3-7气囊不激活情况Ⅰ
(2)侧面撞击不会导致安全气囊的起爆见图3-8[6,7]。

图3-8气囊不激活情况Ⅱ

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第3章 安全气囊气爆条件分析
第3章 安全气囊气爆条件分析
第3.1节 车辆撞击角度和力度与气囊气爆条件的关系
目前的气囊不起爆中最常见的有两类：一是轿车与后下部没有护栏的货车相撞；二是轿车与道路两边的护栏相撞。并非所有的严重碰撞都能打开安全气囊。轿车的刚度分布是不均匀的，抵抗碰撞的主要构件是保险杠高度平面内的车身前纵梁。当发生钻入碰撞时，最典型的是轿车与没有后下部防护装置的大型载货车发生的追尾碰撞，车身上部发生碰撞，这部分的刚度很小，造成很大的变形侵入驾驶舱，威胁乘员生存。由于冲击减速度很小，又不足以达到气囊起爆的门槛值。轻微的碰撞、急刹、后碰、侧碰、翻转都不会引爆气囊，这是因为在侧碰（或碰撞时辆车轴线角度超出范围）时，车体正面感受的加速度变化只是一个分量。只有在车辆正面一定角度范围内才是打开气囊的“有效碰撞范围。
第3.2节 安全气囊在碰撞中的缺陷
大量试验表明，在碰撞中，方向盘对人的伤害最大，而且这种伤害是头、胸部的伤害，重伤的几率很高。
安全气囊的设计主要是为了保护驾驶员。在轻度碰撞的时候驾驶员不会受伤，因为有安全带在，从气囊设计来讲没有必要打开。很多驾驶员撞了车之后说为什么气囊没有打开，绝大多数情况驾驶员或者车里的乘员没有受很严重的伤害，没有受到伤害的时候就没有必要打开气囊。没有受到伤害就不需要保护，气囊是汽车出现严重事故时保护驾驶员的最后一道防线。
从安全气囊的工作原理来看，安全气囊并不完全安全，它燃爆时的冲击力不亚于一次轻微的交通事故。如果不佩带安全带，驾乘者就会由于巨大的惯性而过早地冲向未充满的安全气囊，这时就会发生意外中的意外，安全气囊反而起了负面作用。安全气囊的瞬间爆发力是惊人的，足以击断驾乘者的颈椎！
据计算，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2s之内停下，而气囊则会以大约300km/h的速度弹出，这个弹出产生的撞击力约有180kg。头部、颈部等人体较脆弱的部位很难承受这么大的冲击力。当安全气囊爆开时，还会于0.1s内产生相当于150～170dB的噪音，可能会对听力造成损害。业内人士形象地将其解释为，以较小损伤抵消较大伤害，所以安全气囊并非越敏感越好，动不动就燃爆的安全气囊不仅起不到保护作用，还将耗费大量资金用于更换新气囊。
由于气囊的点爆和展开是针对78kg男性假人采取正确坐姿，佩带安全带在汽车碰撞时的惯性运动状况设计的。一般气囊系统不会识别乘员的尺寸、重量、是否离气囊装饰板盖太近而确定强充气、弱充气或不点爆充气。
遇到身材矮小的妇女和儿童或驾驶员距离转向盘、仪表板、前挡风玻璃过近时，气囊仍然正常点爆，就会弹伤甚至弹死这些乘员。此外，安全气囊若要真正起到安全的作用，弹出的角度、力度都要经过精确计算，稍有差错就可能酿出一场悲剧。

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第4章 安全气囊系统的诊断
第4章 安全气囊系统的诊断
第4.1节 气囊自诊断系统
每次车辆启动后，SRS-ECU将执行一系列诊断测试来检查气囊系统的功能是否准备就绪。这个检验会防止约束系统误起爆，同时确保碰撞中必要的起爆。如果发现故障,SRS-ECU将存储一个适当的故障代码和打开警告灯来指示一个故障状态[11]。气囊自诊断系统的测试过程：
（1）循环诊断测试
对于每400ms被完成的诊断检验项目存在一个优先等级。如果SRS-ECU发现一个高级优先权检验项目的关键故障,次要优先权项目的诊断检验将不被正常执行。因此,低级别检验项目的诊断试验将被跳过[12]。表5-1描述高级别试验项目影响低级别诊断试验。如果SRS-ECU察觉到涉及加速度计或微控制器相关的确定故障，为了防止不必要的点火,SRS-ECU将阻止任何约束系统部件点火,在除了与加速度计和微控制器有关的故障之外的任何类型故障的条件下点火将不被抑制[13]。
微型控制器将监测电池输入电压Vbatt,来检查是否在依照表5-2的正常操作范围内。
（2）微控制器不仅在启动检测而且在循环诊断检测中可以检测下面的条款
a)点火电路触发晶体管：高端晶体管不仅在启动检测中而且在循环诊断检测中被检测。但是由于低端晶体管在短路接电源的故障的情况下打开，所以低端晶体管只能在启动检测中被检测以避免误起爆。
b)点火电压由增压转换器提供。
c)加速度传感器在启动检测时进行自检。
d)在循环诊断中加速度传感器允许偏移的范围。
e)微控制器包括(AD转换器,ROM,RAM,等)。
f)安全传感器状态
第4.2节 安全气囊系统的故障代码与系统诊断
（1）故障记录（故障代码存储）
当气囊系统有故障被确定后，SRS-ECU会在EEPROM中存储相应的代码、首次的判断时间、最后的判断时间和发生的次数。
（2）故障状态显示(警告灯起爆)
灯泡检查：当工作电压提供给电池输入,SRS-ECU为了检查灯泡而点亮警告灯。在初始化阶段灯将以1hz闪亮6s然后关掉。无论如何，为了通知驾驶员，如果一些起爆故障存在，警告灯将在工作电压提供后一直亮。如果历史上的故障数少于5，警告灯再通电后将被关闭6s。
一有故障，警告灯就指示出来。如果外部故障是历史的，指示将被取消。当历史故障的发生次数超过或等于5时，即使故障没有显示,指示灯将一直亮。一个起爆的或历史的故障仅能被系统管理人员重新设置，一个SRS-ECU的内部故障或故障“碰撞记录”不能被重新设置，因此，通过诊断仪可以读出相应的故障代码。
（3）微控器-独立的警告灯点亮
有明确的故障状态的微处理器不能行使职责，因而不能控制警告灯工作。在这种情况,警告灯将不顾微处理器，通过适当的电路直接点亮。

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结 论
结论
通过本文以上对安全气囊的结构的介绍和安全气囊的工作原理的讲述具体的了解了安全气囊，并在此基础对安全气囊的故障进行了分析找出了安全气囊不能正常工作的原因。同时对在安全气囊中增加事故数据存储器。记录碰撞事故数据进行了研究和有效验证。当发生碰撞事故后，通过碰撞数据读取器读出数据（这些数据包括车速、否系了安全带以及碰撞前安全气囊报警灯是否亮了等参数）来分析安全气囊的故障，从而保证更高的可信度。根据安全气囊的故障代码对安全气囊进行检测来提前发现问题解决问题，使安全气囊能在事故中保护人类的安全从而更好的为人类服务。

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参考文献
参考文献
[1]钟志华;杨济匡,汽车安全气囊技术及其应用[J]，中国机械工程,2000,(1)：15～16
[2]原贵美熊;河内和广;车辆安全气囊系统 [M], 丰田自动车株式会社, 2006,(4)：4～6
[3]金泰勋; 郑世和, 司机安全气囊装置结构[M] ,  德尔斐韩国株式会社, 2007,(6)：18～19
[4]  李晓巍,汽车安全气囊安全系统原理与维修[J], 黑龙江科技信息,2007(17)： 3～4 。
[5]蓝标成，安全气囊市场增长趋缓 国产化程度稳步提高 , 中国电子报, 2006,(7)。
[6]中国汽车工程学会著，汽车安全技术[M]，北京:人民交通出版社，2004.(61)：11～13。

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致谢
致谢

在毕业设计完成之际，我首先要特别感谢本次毕业设计的导师程英杰老师，她给予了我无私的帮助和指导，使我少走了很多弯路，学到了很多宝贵的知识和经验。
同时我也要感谢所有其他的老师，我能完成此次毕业设计，得益于所有老师对我的辛勤教育和悉心教导。
我还要感谢我所有的同学和朋友，无论是在三年的大学生活中还是在最后的毕业环节里，他们都给了我很多支持和帮助，让我快乐的走过了这三年，顺利的完成了毕业设计。
最后，向在百忙中抽出时间对本次毕业设计进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！

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