安全气囊工作原理图
SRSECU将碰撞传感器送来的碰撞信号与ECU内储存的碰撞触发数据进行比较,如果判定碰撞强度达到或超过其规定值,则指令接通安全气囊引爆管的工作电路,引爆管迅速爆炸燃烧,并引燃气体发生器内的气体发生剂。气体发生剂的燃烧十分剧烈,在瞬间产生释放出大量气体,经过滤冷却后充入折叠的安全气囊,使气囊在极短的时间内突破衬垫迅速膨胀展开成扁球状。
在驾驶员或乘员头部、胸部或身体因碰撞时的反冲力向前或向侧面冲去时,鼓起的气囊在驾驶员或乘员的前部或侧面车身硬件间成弹性缓冲气垫,利用气体本身的阻尼作用或气囊背面排气孔排气节流的阻尼作用,吸收并分散驾驶员和乘员的冲击能量。气囊鼓起后很快就从气囊背面的小孔排出部分气体而变瘪,柔软的气囊表面就能有效地保护人体头部、胸部和身体其他部分免受冲击伤害或减轻伤害程度。
我们以德国博世(BOSCH)公司生产的SRS在奥迪轿车上进行的试验来说明下安全气囊工作状态,当汽车以50km/h的速度撞击前方障碍物时,安全气囊系统的保护动作过程可分为图9-5所示的4步。
1) 见图9-5(a),碰撞约10ms后,SRS达到引爆极限。引爆管引爆产生大量热能,点燃气体发生剂叠氮化钠药片,使其受热分解。此时驾驶员尚未因碰撞惯性向前倾。
2) 见图9-5(b),碰撞约40ms后,安全气囊完全充气膨胀,体积变到最大。驾驶员由于碰撞惯性力作用向前扑,此时系在驾驶员身上的安全带迅速收紧,吸收了部分冲击能量。
3) 见图9-5(c),碰撞约60ms后,驾驶员头部及身体上部快速压向已膨胀的安全气囊,人体的冲击能量被弹性气囊吸收并扩散。安全气囊背面的排气孔在气体张力和人体压力的作用下,向外排气,排气节流阻尼进一步吸收人体与安全气囊之问弹性碰撞产生的动能,有效地保护了驾驶员的生命安全。
4) 见图9-5(d),碰撞约110ms后,大部分气体已从安全气囊逸出,气囊变瘪,防止了驾驶员被膨胀的气囊憋气窒息。在安全带作用下,驾驶员上身后倾回到座椅靠背上,汽车前方恢复视野。
碰撞约120ms后,汽车碰撞产生的动能危害完全解除,车速降低直至为零。
汽车安全气囊系统中常用的碰撞传感器一般可以分成滚球式碰撞传感器、滚轴式碰撞传感器、偏心锤式碰撞传感器、水银开关式碰撞传感器、电阻应变计式碰撞传感器、压电效应式碰撞传感器六大类,下文我们会详细介绍这六大类碰撞传感器的工作原理。
1、碰撞传感器工作原理之滚球式碰撞传感器
滚球式碰撞传感器又称为偏压磁铁式碰撞传感器,结构如图1所示,主要由铁质滚球、永久磁铁、导缸、固定触点和壳体组成。
两个触电分别与传感器引线端子连接。滚球用来感测减速度大小,在导缸内可以移动或滚动。壳体5上印制有箭头标记,方向与传感器结构有关,有的规定指向汽车前方(如丰田凌志LS400型轿车),有的规定指向汽车后方,因此在安装传感器时,箭头方向必须符合使用说明书规定。
滚球式碰撞传感器工作原理如图2所示。当传感器处于静止状态时,在永久磁铁作用下,导缸内的滚球被吸向磁铁,两个触点与滚球分离,传感器电路处于断开状态,如图2所示。
当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时,滚球产生的惯性力将大于永久磁铁的电磁吸力。滚球在惯性力作用下就会克服磁力沿导缸向两个固定触点运动并将固定触点接通,如图2所示。当传感器用作碰撞传感器信号时,固定触点接通则将碰撞信号输入SRS ECU;当传感器用作碰撞防护传感器时,则将点火器电源接通。
2、碰撞传感器工作原理之滚轴式碰撞传感器
滚轴式碰撞传感器的结构如图3所示。