汽车安全气囊系统(电子式)主要由传感器、电子控制单元(ECU)、气囊组件和报警与诊断系统组成。
在汽车安全气囊系统中的传感器有两种,一种叫做碰撞传感器,一种叫做安全传感器。碰撞传感器是一种闭合电器电路的装置,当探测到车辆受到碰撞达到规定强度时,碰撞传感器迅速闭合各电器的电路,由这一开关信号识别发生碰撞后的突然减速,并把此信息送入控制单元。从结构上区分,碰撞传感器有质量惯性开关型、半导体应变片式和磁体质量惯性式等。质量惯性开关型碰撞传感器(也称做前方传感器)装于汽车保险杠后与挡泥板之间,用来感测低速冲撞时的信号,常见的结构为偏心锤式机械传感器。该传感器装在一个密封的防振保护盒内,汽车正常行驶时,阻力弹簧将锤动触头定在止点位置,传感器没有触发信号输出。当汽车碰撞时,在减速度和重锤质量形成的惯性力作用下,转盘克服弹簧阻力带动触桥转动,使动、静触头结合,向控制单元发出接通触发信号,同时安全传感器也接通并将信号送入控制单元,于是控制单元发出引爆安全带预紧器和安全气囊电雷管的指令。偏心锤式机械传感器要能区分汽车碰撞或制动时的减速度,不将制动减速度力传给控制单元。
气体发生器通常可分为固体燃料式和混合式两种。固体燃料式气体发生器所产生的气体全部来自气体发生剂(即汽化剂)的燃烧。混合式气体发生器则是在储气缸中储有压缩气体和一小部分火药,工作时火药将储气缸阀门炸开,压缩气体冲出来固体燃料式发生器有外壳、引发器或引燃器、增压充剂、气体发生剂、过滤器等组成。气体发生器外壳一般由铝合金或钢板冲压成型。引发器在传感器动作时,会响应来自电源的低电平信号使气囊点火系统触发。它是靠电热丝发热的热量引燃火药,将增压剂引燃。
增压剂可以促使气体发生剂快速燃烧。目前,气体发生器使用的气体发生剂主要是叠氮化钠合剂,该合剂燃烧后产生氮气。为使叠氮化钠充分燃烧,还要加入助燃剂。由于叠氮化钠是一种有毒物质,因而还有许多的无毒化合物燃料在应用。但是,一般它们的性能不够稳定,有待进一步提高。过滤器具有两方面的作用,一是冷却生成的气体,二是滤出燃烧后产生的杂质。
气囊的外形像一个降落伞可以折叠。现在的气囊有两种设计构思,一种是传统的用涂层织物制成,通过改变其气道的尺寸来控制缓冲性能的强弱;另一种是具有一定透气性的不涂覆织物,来控制其缓冲性,但对其透气性有严格的要求。目前多采用前一种,大多是以防裂性能好的聚酰胺织物制成,里层涂有聚氯丁乙烯。图5-6 与图5-7 为安全气囊的结构示意图,图5-8 和图5-9 为一汽生产的Mazda 6 中的安全气囊。
电子控制器又称安全气囊电脑组件,是安全气囊系统的核心部件,主要有电脑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成。电脑模块的作用是监测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设计域值,控制气囊组件中的点火器引爆点火剂。另外,它还要对控制组件中关键部件(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)进行检测诊断,并将故障代码显示出来。信号处理电路的功用是对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波,变为安全气囊电脑能够识别和处理的信号。备用电源的作用是当汽车电源与安全气囊电脑之间的电路由于某种原因断开后,在一段时间(一般
为6s)内维持安全系统供电,保持安全气囊系统的正常功能。它一般由电源控制电路和几个电容器组成,是靠电容储存的能量来维持气囊工作。但时间超过6 s,备用电源的供电能力下降,不能保证电脑可以测出碰撞和发出点火指令,安全气囊不能充气胀开。为了防止安全气囊系统的元件可能承受过电压而损害,安全气囊的控制模块设有保护电路。另外,为了保证在汽车电源电压变化时,安全气囊仍然能够正常工作,也设置了稳压电路。