汽车安全气囊的故障诊断与维修毕业设计-.doc
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1、毕业设计设计题目 汽车安全气囊的故障诊断与维修 姓 名 学 号 院 系 机电工程 专 业 汽车检测与维修 指导教师 201 年 月20日 诚 信 声 明本人郑重声明:所呈交的毕业设计文本和成果,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究所取得的成果。成果不存在知识产权争议,本毕业设计不含任何其他个人或集体已经发表过的作品和成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计者签名: 年 月 日目录第一章 安全气囊系统概述51.1汽车安全气囊分类51.1.1电子式安全气囊51.1.2机械式安全气囊51.2安全气囊控制系统的组成及工作原理61.4.1传感器61.4.2电子控制器与微处理器71.4
2、.3信号输入输出系统71.4.4安全气囊系统电源81.4.5警告和诊断系统81.4.6辅助组成9第二章 安全气囊故障的分析与检测112.1安全气囊的工作过程112.2安全气囊系统故障诊断基本流程122.3安全气囊系统故障分析与检测132.3.1安全气囊系统的检测132.3.2故障内容的读取142.3.3清除代码4114第三章奇瑞A5安全气囊故障检测与维修案例分析163.1案例1163.2案例218摘 要随着汽车行业的发展以及人们生活水平的提高,汽车成为人们生活中最主要的交通工具。而汽车性能的改进使汽车的保有量大幅度增加,但国人的安全意识却很淡薄。交通事故逐年上升。由于汽车行驶过程中的速度很快,
3、在碰撞事故发生后由于惯性,极易对前排的乘坐人员造成生命威胁。据调查,全球每年死于车祸中的人数约为50万,受伤人数超过1000万.被动安全系统这一作为提高提车安全性的有效措施之一,在现代汽车上的装备越来越高。同时,近些年来,随这人们对汽车认知程度的提高,以及政府部门对交通事故的重视和宣传,汽车本身的安全因素越来越成为人们评价一两车好坏的重要因素。从而,汽车安全这一曾经被认为是只有汽车专业人士和汽车制造厂商才应该去关心的问题逐渐走向大众化。汽车安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,主要有防抱死系统,制动力分配系统等。被动安全是指在万一发生事故的情况下汽车上的
4、配置保护乘员的能力。当汽车发生事故时,对乘员的伤害是在瞬间发生的。据有关机构统计,在所有可能致命的车祸中,如果使用安全带,可以挽救45%的生命;如果同时使用安全气囊,这一比例将上升60%。针对此问题,安全带、安全气囊等被动安全系统陆续被使用,是在事故发生后对驾乘人员起保护作用。这里,让我们一起来了解其中的安全气囊。解读安全气囊的工作原理,和驾乘人员怎样做才是真正意义上的的安全。并以和悦、A5安全气囊的检测与维修为例,简单分析介绍一下气囊的检修。关键词:安全气囊;工作原理; 安全带;故障检测;第一章 安全气囊系统概述1.1汽车安全气囊分类 从结构形式上,安全气囊可分为电子式和机械式两种。无论是电
5、子式还是机械式,工作原理大体相同,所不同的是控制系统的工作方式不一样。1.1.1电子式安全气囊 由电子传感器、中央电子控制器、气体发生器、气囊等组成。 传感器接到碰撞信号后,将信号传至中央电子控制器(ECU),信号经过判断、确认,传至气体发生器,气体发生器引发点火、充气,气囊膨胀。电子式安全气囊可以分为很多种情况。图1-1所示为安全气囊ECU内部电路功能模块图 图1-1安全气囊ECU内部电路功能模块图 1.1.2机械式安全气囊 由机械式传感器、气体发生器、气囊组成。气囊装于方向盘衬垫内,气体发生器在气囊之下,传感器在气体发生器的下面。 当传感器受到设定的冲量后,传感器内的球体下移,导致拨杆下移
6、并由转动,支块也随之移动,拨杆的另一端上移,压迫偏压弹簧。此时撞针脱位被弹出撞击气体发生器内的引爆装置。由于气体发生器内装有叠氮化钠或双基燃料或高压气体,爆发后,气体充斥表面涂膜的气囊,使之充气膨胀,形成一个凸状气垫,吸收人体的冲击力,使人体受伤害的程度减轻。 此外,按照气体发生器的工作原理,还可分为燃烧式和储气式.图2-1所示为前排乘员气囊的组成 图2-1前排乘员气囊的组成1.2安全气囊控制系统的组成及工作原理1.4.1传感器 在安全气囊控制系统中,普遍采用了传感器来感知汽车在发生碰撞时的信号,检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度,一旦碰撞强度达到或超过设计所允许的强度后,各个传感器立即起作用,同
7、时产生和输出一系列被碰撞的信号,这些碰撞信号传输给中央电子控制器,由中央电子控制器中的微处理器来进行处理和判断,决定是否引爆安全气囊。汽车安全气囊控制系统中所采用的传感器,主要类型为惯性加速度传感器,正常情况下,依靠弹性元件使传感器保持在断开状态,当汽车发生碰撞时,惯性元件克服弹性元件的阻力,使传感器立即被接通并产生碰撞信号。 按照碰撞传感器的功能和使用情况不同,传感器可分为碰撞传感器、中央传感器和安全传感器等。碰撞传感器可以装在汽车的前部和侧面,通过直接感知碰撞作用力或从车身结构件的变形,来检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度。中央传感器是用来检验和判断由传感器输入的碰撞信号。安全传感器则起着保险
8、作用,可以防止在汽车紧急制动、跨越凹坑或低于规定强度等条件时,因产生强烈振动而引起的“误判”。 几乎所有的传感器对温度都非常敏感,必须保证传感器能够在相当大的温差范围内都能够正常稳定地工作,保证其可靠性。传感器应尽量地布置在温度变化较小的部位,或采取一定的隔热措施。1.4.2电子控制器与微处理器安全气囊的中央电子控制器(Electronic Control Unit)是以微处理器为核心的控制系统,不同的国家、不同的汽车生产厂家以及研究部门,在不同时期、不同的车型上,开发和设计了多种多样的中央电子控制器,随着技术的不断进步,中央电子控制器也不断地改进和完善。安全气囊中央电子控制器一般由微处理器,
9、信号输入输出系统,安全气囊系统电源,警告和诊断系统,辅助组件构成。 微处理器是中央电子控制器的核心,担负安全气囊的系统控制、信号处理和判断、发生引爆电脉冲等重要控制工作。在微处理器中有安全气囊的控制软件,还包括A/D转换器、串行接口、定时器、信息储存器、RAM、ROM、EEPROM等,它具有以下主要功能: (1)控制碰撞传感器、中央传感器和安全传感器输入的电信号,对减速信号进行处理、筛选和判定,防止因紧急制动、通过沟堑或低速碰撞等引起安全气囊的误爆。 (2)将碰撞传感器、中央传感器和安全传感器输入的电信号与微处理器控制软件中已储存的计算程序和数据进行对比和评估,判断是否需要引爆安全气囊,并确定
10、引爆的时间。如果判断与确定无误,则适时地发出安全气囊引爆的电脉冲,同时起动安全带卷收器锁紧安全带,对乘员产生约束力。自动控制安全气囊引爆的限值,对没有佩带安全带的乘员,提供最佳保护。 (3)在安全气囊点火引爆电路接通后,立即将有关安全气囊的工作全过程、故障方式和故障持续时间的信息,储存到储存器中,记录当前的故障代码。 (4)通过信号系统和诊断器,对整个安全气囊控制系统内部和外部的功能进行检测和监控,并对安全气囊系统零部件进行诊断。 1.4.3信号输入输出系统 信号系统负责输入传感器的信号、输出安全带锁紧信号、安全气囊引爆信号、灯光报警信号和音响报警信号等。信号系统分布在汽车的各个部位上,依靠导
11、线和各种插接器来连接。 (1)输入信号装置有:碰撞传感器、中央传感器和安全传感器。按照碰撞传感器、中央传感器和安全传感器的逻辑控制原理,在汽车受到碰撞时产生碰撞信号,并立即输入到中央电子控制器中。 (2)输出信号装置有:驾驶员用安全气囊引爆电路、前排座乘员用安全气囊引爆电路以及其他安全气囊的引爆电路等。它们按照中央电子控制器的指令引爆安全气囊,倘若只装备驾驶员用安全气囊,则只需要一套安全气囊引爆电路。如果装备有多个安全气囊系统,则需要多个安全气囊引爆电路。在中央电子控制器的控制下,每条引爆电路都可以单独激发,也可以在中央电子控制器的控制下,按一定顺序进行激发,并在各个安全气囊引爆激发之间,设置
12、预定的延迟响应时间。另外,还对安全带卷收器发出锁紧信号。1.4.4安全气囊系统电源 蓄电池是安全气囊系统的主要电源,只要汽车在碰撞时不损坏蓄电池,仍然由蓄电池供应所需电流。另外,在安全气囊系统中还必须设置辅助电源(应急电源),保证在汽车发生碰撞、蓄电池被损坏时,安全气囊系统仍然正常工作。辅助电源包括一个直流稳压器和一个电容储能器。 直流稳压器是起稳压和过压保护作用的集成稳压装置,它具有比较、放大和调节的功能。通常产生一个低压(5V)线性电源作为安全气囊系统的工作电源,当加在中央电子控制器上的电压过高时,稳压器便自行调节,保证提供系统稳定的电压,使系统能够正常工作,不会因电压过高而引起“误爆”。
13、 电容储能器是利用电容来储能,一般在安全气囊系统接通电源后10ms时间内,电容器即充电。在轿车发生碰撞时,蓄电池被破坏失去主电源后,电容储能器还能保证在100ms的时间内为安全气囊系统提供电能。在安全气囊引爆后,电容储能器仅仅能够再提供10ms左右时间的电能。因此,必须是在蓄电池保持完好的条件下,中央电子控制器才能将有关安全气囊工作的全过程进行监控,并将安全气囊有关信息储存到储存器中,同时记录当前的故障代码。1.4.5警告和诊断系统 安全气囊系统的监控系统一般有警告灯和诊断器: (1)警告灯 警告灯位于仪表板内,符号为“Air Bag”,其功用一是故障提示,二是显示故障代码。当点火开关置于AC
14、C或ON位置时,警告灯闪亮6s,这段时间内,ECU中对系统进行自检,即向中央气囊传感器、微处理器以及点火电路输出模拟信号,以检查信号响应是否正确。若响应正确,则说明系统工作正常,警告灯闪亮6s后熄灭。若出现异常响应,则警告灯在6s过后仍然闪亮,提示人们应进行修理。 (2)诊断器(TDCL) TDCL是Total Diagnostic Communication Link的缩写,它与ECU各引脚相连,ECU有几个引脚,TDCL也相应有几个插口,另外还增加A、B两个插口用于诊断置零(即清除故障代码)。TDCL的作用是激活诊断系统,对安全气囊系统进行自检。1.4.6辅助组成 除了以上主要的组成部件外
15、,还有一些辅助单元或模块,分别如下: (1)比较器定时电路。负责监测微处理器,当微处理器失效,它会使警告灯以3Hz频率闪亮,提出警告。 (2)串行通讯接口。供与外界装置双向通讯用。 (3)点火电压生成电路和点火储能电路。为气体发生器的激发提供电流。供气体发生器激发的点火电源有两个:一个是直接取自车上的蓄电池,另一个是由点火储能电路提供。若碰撞中未及点火之时,ECU至蓄电池的连接被切断,则只能靠点火储能电路供电。 (4)气囊点火电路。负责向引发器发出引发电流。气囊点火电路都有自己的储能单元,ECU点火输入端接通最低工作电压之后10s,点火电路便可完成储能。 (5)测试电路。负责检测气囊点火电路和
16、气体发生器有关电路的故障状态。 (6)低压开关状态监测电路。应用于混合式气体发生器。图3-1所示为安全气囊系统工作原理图图1-1安全气囊系统工作原理图第二章 安全气囊故障的分析与检测2.1安全气囊的工作过程由于车辆型号和安全气囊的种类不同,安全气囊的工作过程受到多种外界因素的影响。但是其工作过程大体上是相同的。 安全气囊的作用过程如下:碰撞碰撞传感器电子控制器(电脉冲)气体发生器气囊展开乘员保护。气体发生器是气囊组件中非常重要而又复杂的一部分。该装置最突出的特点是燃爆品,在极短的时间内可使环境发生剧烈变化。是安全气囊控制系统的执行元件,它能否按照系统控制的要求及时引爆,是能否对驾驶员或乘员提供
17、安全保护的关键。气体发生器可以分为燃料燃烧式和储气燃烧式。气体发生器主要由外壳、雷管丶增压剂、气体发生剂以及过滤器等部分组成。在气体发生器总成中,过滤装置起过滤和冷却作用,防止高温气体灼伤乘员,并防止燃烧中的微粒子弹出,造成对乘员的伤害。 气囊是安全气囊系统的核心部件,气囊的用途不同时,气囊的形状、结构、容积、充气的速度、充气的压力等都有所不同。 为了实现安全气囊的可控制充气过程,设计了有阻尼作用的气囊。在气囊的内表面缝制阻尼带,引导安全气囊在展开时,加速向侧面膨胀,以避免安全气囊自由地展开。或采用其他方式对高压气体产生阻尼作用。 在气囊的背面设置排气孔和排气缝隙,或设置一些通气孔,来减少固体
18、燃料爆炸时的压力,缓和对乘员的冲击力。气囊在充气后,在排气孔和排气缝隙,或通气孔不断地排出高压气体的过程中,吸收碰撞时的能量,直到气囊完全瘪塌为止。 在气体发生器总成中,过滤装置起过滤和冷却作用,防止高温气体灼伤乘员,并防止燃烧中的微粒子弹出,造成对乘员的侵害。 安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部,防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞,大大减少受伤的可能性。此外,气囊爆发时的音量大约只有130分贝,在人体可忍受的范围;气囊中78的气体是氮气,十分安定且不含毒性,对人体无害;爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末,对人体亦无害。 安全气囊同样也有它不安全的一面。据计算,
19、若汽车以60km的时速行驶,突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下,而气囊则会以大约300km/h的速度弹出,而由此所产生的撞击力约有180公斤,这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。因此,如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错,就有可能酿出一场“悲剧”。 需要强调的是:安全气囊只是起到辅助作用。在不系安全带的情况下安全气囊不但不能对乘员起到防护作用,还会对乘员有严重的杀伤力。安全气囊的爆发力是惊人的,足以击断驾驶者的颈椎。因此,系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。2.2安全气囊系统故障诊断基本流程 第一步,弄清SRS类型,仔细观察警示灯的闪烁情况 (1)按点火方式分: 机械式红
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