¿Chi Yijia analiza el principio de funcionamiento de los airbags de los automóviles?

Con la mejora del rendimiento general de los automóviles, los dispositivos de seguridad de los automóviles son cada vez más importantes. Los dispositivos de seguridad de los coches inteligentes se pueden dividir en seguridad activa y seguridad pasiva. Los dispositivos de seguridad activa (como ABS y ASR) se refieren a la capacidad del automóvil para prevenir accidentes, mientras que los dispositivos de seguridad pasiva se refieren a la capacidad del automóvil para proteger a los pasajeros en caso de accidente. Cuando ocurre un accidente automovilístico, las lesiones a los ocupantes se producen instantáneamente. Por ejemplo, cuando se produce una colisión frontal a una velocidad de 50 km/h, se produce en sólo una décima de segundo aproximadamente. Para prevenir o reducir lesiones a los pasajeros en tan poco tiempo, los automóviles están actualmente equipados principalmente con cinturones de seguridad, carrocerías anticolisión y sistemas de protección de bolsas de aire (SRS es la abreviatura del sistema de retención suplementario en inglés).

2 Desarrollo de los airbags para automóviles

El airbag fue inventado por el estadounidense John Hendrick en 1953. 1973 Honda Motor Company de Japón introdujo la tecnología de bolsas de aire para aplicaciones prácticas en vehículos. Después de un largo proceso de más de 30 años, hasta 1984, la norma de seguridad en colisiones automovilísticas (FMVSS208) fue reconocida nuevamente e implementada después de haber sido abolida muchas veces en los Estados Unidos.

Se estipula que los automóviles fabricados después del 1 de septiembre de 1995 deben estar equipados con bolsas de aire delante de los asientos delanteros, y los automóviles nuevos fabricados después de 1998 deben estar equipados con bolsas de aire para el conductor y el pasajero. Desde entonces, la eficacia de los airbags ha quedado demostrada. Hoy en día, este invento creativo se ha transformado en millones de productos, y sus tipos también se han desarrollado en bolsas de aire frontales, bolsas de aire laterales, bolsas de aire de seguridad, etc. La mayoría de los automóviles de gama media y alta producidos en varios países están equipados con bolsas de aire, y algunos automóviles las han incluido como componentes obligatorios. A nivel nacional, los consumidores tienen requisitos cada vez más estrictos en cuanto a la seguridad pasiva de los automóviles.

Pero actualmente, salvo algunos coches de alta gama equipados con airbags laterales, la mayoría de los modelos sólo están equipados con airbags frontales.

3 La composición básica y el proceso de funcionamiento del sistema de airbag del automóvil

3.1 La composición básica del sistema de airbag del automóvil

El airbag del conductor se almacena en la dirección medio de la almohadilla de la rueda. Cuando vea las palabras "SRS" o "Airbag" en el volante, sabrá que el automóvil está equipado con bolsas de aire. Según su estructura general, se puede dividir en sistemas de airbag mecánicos y electrónicos. Las bolsas de aire mecánicas no requieren energía y la detección de colisiones y el encendido se completan mediante dispositivos mecánicos. Los airbags electrónicos son una combinación de airbags mecánicos y tecnología electrónica. Los sistemas de airbag utilizados actualmente en los automóviles son generalmente sistemas de airbag electrónicos. El sistema electrónico de airbag consta principalmente de un sensor de colisión, un microprocesador (SRSECU), una luz indicadora del sistema de protección auxiliar (luz indicadora SRS), un generador de gas y un airbag. La siguiente figura es un diagrama esquemático del sistema de bolsa de aire del automóvil 1.

El sensor de colisión y el microprocesador se utilizan para determinar el grado de colisión y enviar señales; el generador de gas genera una acción de encendido de acuerdo con las instrucciones de la señal, enciende el combustible sólido y genera gas para inflar la bolsa de aire, provocando que el airbag se expanda rápidamente. El airbag está instalado en el centro del volante, cerca del cojín del asiento, y tiene una capacidad de entre 50 y 90 litros aproximadamente. La tela utilizada para las bolsas de aire tiene una alta resistencia a la tracción y está hecha principalmente de nailon. La superficie doblada está cubierta con polvo seco para evitar que las bolsas de aire se rompan cuando se pegan. Para evitar fugas de gas, la capa interna de la bolsa de aire está recubierta con goma selladora; al mismo tiempo, la bolsa de aire está equipada con una válvula de seguridad cuando se infla demasiado o la presión en la bolsa de aire excede un cierto valor. , parte del gas se liberará automáticamente para evitar apretar a los pasajeros. El gas utilizado en los airbags es principalmente nitrógeno.

3.2 Proceso de funcionamiento del airbag del automóvil

Cuando el automóvil sufre una colisión de cierta intensidad mientras conduce, el interruptor del sensor se activa, el circuito de control comienza a funcionar y luego la detección El bucle se utiliza para determinar si es verdadera o no la colisión. Si las señales provienen de ambos sensores al mismo tiempo, el airbag comenzará a funcionar.

Debido a que el generador y la batería del automóvil generalmente se encuentran en la parte delantera del automóvil, donde se dañan fácilmente, el sistema de control del airbag tiene su propia fuente de alimentación para garantizar su funcionamiento. Después de determinar que las condiciones para el despliegue de la bolsa de aire son correctas, el circuito de control envía una corriente eléctrica al encendedor, que luego lo calienta instantáneamente y enciende el propulsor de nitruro de sodio que contiene.

El proceso de funcionamiento del módulo de airbag se muestra en la Figura 2.

(1) Transmitir la señal eléctrica recibida del sensor de colisión al arrancador del inflador.

(2) El detonador es como una "cerilla eléctrica". Se enciende después de ser energizado y luego enciende el agente de expansión en el conjunto del inflador, que es el llamado tubo detonante.

(3) Después de encender el propulsor, se enciende la carga principal, el propulsor principal. Los principales propulsores tradicionales están compuestos de nitruro de sodio y oxidante, algunos usan nitrógeno comprimido o argón y existen dos aplicaciones mixtas.

(4) La combustión del propulsor produce un flujo de nitrógeno.

(5) El gas en rápida expansión ingresa al cojín del airbag después de ser filtrado, formando el prototipo del airbag.

(6) El inflador aumenta la presión del gas inyectado en el airbag y comienza a empujar la cubierta decorativa del airbag.

(7) La presión sobre la cubierta del airbag aumenta, lo que hace que el material de la cubierta se estire y deforme, rasgando las costuras en las áreas débiles.

(8) Cuando aparece la grieta, la puerta embellecedora se abre, proporcionando el mejor canal para que salga la bolsa de aire inflada.

(9) La presión del gas continúa aumentando y la bolsa de aire se abre hasta que la tela queda tensa.

(10) El ocupante contacta y comprime la bolsa de aire para lograr protección de seguridad a través del efecto de amortiguación viscosa del gas, la energía hacia adelante del ocupante se absorbe y disipa y el gas de sobrepresión en la bolsa de aire se elimina. Se descarga a través del airbag. Se descarga por la boca y no daña a los ocupantes.

Según los cálculos, un airbag normal debe empezar a funcionar 0,01 segundos después de una colisión automovilística, el dispositivo de encendido se activa en 0,03 segundos, el gas a alta presión entra en el airbag en 0,05 segundos y el airbag se expande hacia afuera en 0,08 segundos. segundos y el airbag se enciende en 0,11 segundos. Completamente expandido. Sólo entonces el conductor activará el airbag.

4 Mantenimiento del sistema de airbag

Si el airbag ha sido detonado,

debe ser sustituido y no se puede reparar. Dar servicio al sistema de bolsas de aire es diferente a dar servicio a otros sistemas de su automóvil. Si se opera incorrectamente, la bolsa de aire puede explotar accidentalmente y provocar lesiones personales o la muerte. Los sensores utilizados por diferentes fabricantes, el tipo y número de infladores, el diseño de la red de detonación y la detonación ~ expansión ~ propulsor son todos diferentes. Por lo tanto, las precauciones de mantenimiento del sistema de bolsas de aire se resumen a continuación. Las operaciones detalladas deben estar estrictamente de acuerdo con las normas de cada manual de mantenimiento del vehículo.

Para fallas del sistema de bolsas de aire, se debe utilizar el método de visualización de códigos, el método de diagnóstico de instrumentos externos, el método de código de destello o el método de medición de parámetros para determinar la ubicación de la falla y luego ingresar a la etapa de reparación o reemplazo al revisar el sistema; sistema de bolsa de aire, gire el interruptor de encendido a la posición "LOCK", retire el cable negativo de la batería y espere más de 2 a 5 minutos (para permitir que el capacitor de almacenamiento de energía se descargue completamente) antes de realizar trabajos de mantenimiento; de lo contrario, la bolsa de aire podría explotar. y desplegarse en un momento inadecuado;

No se puede utilizar un multímetro para medir la resistencia del módulo de la bolsa de aire (la corriente requerida para detonar la resistencia es extremadamente pequeña y la corriente de salida del rango de resistencia del multímetro) generalmente es mayor que la corriente de detonación.

Incluso si la corriente de salida es solo de unos pocos miliamperios, no hay garantía de que la bolsa de aire no explote accidentalmente. Actualmente, la mayoría de los modelos de automóviles importados utilizan el circuito de diagnóstico en el. La ECU del airbag envía una corriente de monitoreo que es mucho más débil que la corriente de detonación para detectar la resistencia a la detonación. Suponiendo que la resistencia entre la película de poliéster del cable en espiral y la superficie del conductor de cobre en el volante esté dentro del rango de tolerancia especificado. y la superficie de contacto (punto) está en buen contacto, la resistencia de detonación se separa del circuito de detonación.

Solo después de que el diagnóstico de la ECU del airbag sea normal, se puede diagnosticar la resistencia a la explosión. introducción al sistema SRS del Audi A6 sedán

4.1 Componentes del sistema de airbag

Audi A6

Los principales componentes del sistema SRS del automóvil son los Unidad electrónica de control y seguimiento J234 (ordenador de airbag), testigo de fallo SRS, módulo de airbag, tensor de cinturón de deflagración, unidad de hélice (anillo colector de airbag F138) y conexiones, mazo de cables, etc. Elimina el tradicional sensor de colisión frontal de la carrocería.

Están integrados en la unidad de control J234

4.2 Precauciones de mantenimiento

(1) Nunca utilice un multímetro para medir ningún circuito relacionado con el sistema SRS (continuidad del sistema). Los cables se pueden medir con el componente desenchufado).

(Antes de realizar mantenimiento al sistema SRS, gire el interruptor de encendido a la posición APAGADO, retire el terminal negativo del cable de la batería y espere 5 minutos.

Como se muestra arriba (pregunte propietario de la grabadora antes de desconectar el cable de la batería) Contraseña, decodifica la grabadora después de completar la reparación)

(3) Al instalar la unidad de control y monitoreo electrónico J234, debe instalarse en la dirección especificada de modo que que la flecha apunte al automóvil..Delantero.

(4) Al instalar la unidad de avance en espiral, la rueda delantera del automóvil debe estar en posición recta y el avance en espiral también debe estar en posición recta. la posición media (es decir, el número de vueltas en las direcciones de avance y retroceso es el mismo); de lo contrario, el cable en espiral podría romperse al girar el volante después de la instalación.

(5) Después de reemplazar el SRS. computadora J234, la nueva computadora J234 debe estar codificada, de lo contrario la luz de falla siempre estará encendida y el sistema SRS no funcionará

(6) Si el mazo de cables está dañado, se debe reemplazar por un. nuevo.

El sistema SRS del sedán Audi A6 tiene poderosas capacidades de autodiagnóstico, que incluyen lectura de códigos de falla, eliminación de códigos de falla y consulta del número de computadora de control, codificación de la unidad de control y lectura de datos de medición. transmisiones y otras funciones La interfaz de diagnóstico OBDⅱ del Audi A6 está ubicada encima de la pierna derecha del conductor debajo del volante. Se puede conectar un instrumento de diagnóstico (como V.A.G1552) para diagnosticar la causa general de la falla a través de su autodiagnóstico.

Consultando información específica, se puede determinar el método de mantenimiento correcto.

5 Dirección de desarrollo futuro de los airbags

5.1 Aplicación de nuevos materiales< En un desarrollo conjunto de DuPont y Takata Petri en Aschaffenburg, Alemania, se introdujo una nueva especificación de material Hytrel RS, convirtiéndose en el primer elastómero termoplástico de la industria a partir de recursos renovables disponibles para sistemas de bolsas de aire que conserva las características técnicas del grado estándar de Hytel. una puntuación de calidad de 35.

Los materiales renovables mencionados anteriormente pueden satisfacer las necesidades del plan de desarrollo sostenible de la industria de fabricación de automóviles

5.2 Sistema de airbags de techo

El American TRW Automotive Group ha lanzado un nuevo sistema de airbag instalado en el techo del automóvil, que puede reemplazar los airbags que normalmente se instalan en el tablero del automóvil. El nuevo sistema de airbag de techo de TRW es una tecnología nueva. Esta tecnología mejora la flexibilidad de los estilos interiores de los automóviles del futuro y puede proporcionar excelentes funciones de sujeción y protección para los ocupantes. Además, este nuevo diseño no requiere la instalación de bolsas de aire en el tablero. lo que reduce significativamente el costo de desarrollo y fabricación del tablero de instrumentos del automóvil, mejora la eficiencia del desarrollo y es adecuado para diversas arquitecturas de automóviles. El sistema de bolsas de aire de techo incluye la bolsa de aire y el generador de gas. Cuando el vehículo choca, se utiliza el generador de gas. Las bolsas de aire se inflan y despliegan para proteger a los pasajeros, lo que no solo ayuda a reducir las lesiones que sufren los pasajeros en un accidente, sino que también mejora la estética del diseño interior y ahorra espacio dentro del tablero. Múltiples bolsas de aire

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y el creciente énfasis de la gente en la seguridad del automóvil, la tecnología de las bolsas de aire en la tecnología de seguridad del automóvil también se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. La inteligencia y los múltiples airbags son la tendencia inevitable en el desarrollo de sistemas generales de airbags en el futuro.

Las nuevas tecnologías permiten identificar mejor el tipo de pasajero y tomar diferentes medidas de protección. El sistema utiliza sensores de peso, infrarrojos, ultrasónicos y otros para determinar la distancia entre el ocupante y el tablero, el peso, la altura y otros factores, y luego determina si se enciende la bolsa de aire, si se usa encendido de 1 etapa o de múltiples etapas. , qué tan fuerte es el encendido y seguridad. El cinturón crea control general. A través de sensores, el sistema de bolsas de aire también puede determinar si el vehículo se encuentra en una colisión frontal, una colisión en ángulo, una colisión lateral o un movimiento de balanceo de todo el vehículo, activando así las bolsas de aire en diferentes posiciones de la carrocería del vehículo para brindar la mejor protección. para pasajeros.

La aplicación de la tecnología de red es también la dirección de desarrollo de los sistemas de airbag. En la red de automoción existe una red estrecha pero muy importante: la red de seguridad cableada.

El autobús de seguridad controlado por cable es un autobús dedicado a los sistemas de airbag de automóviles. La tecnología de seguridad de control por cable tiene como objetivo utilizar de manera integral una variedad de sensores y controladores para lograr un control preciso del sistema de bolsas de aire.

Seguridad del control de cables

El estándar de bus Plus fue propuesto por proveedores de componentes electrónicos y repuestos para automóviles como Philips y Delphi. En comparación con CAN, FlexRay y otros buses comúnmente utilizados en sistemas de vehículos, la ventaja de la seguridad por cable es que es un estándar de interfaz LAN automotriz específicamente para sistemas de bolsas de aire. Para garantizar que el sistema no sufra daños en caso de un accidente automovilístico, el sistema de seguridad drive-by-wire incorpora una variedad de funciones de protección. Por ejemplo, incluso si el cableado está en cortocircuito, el sistema de airbag no se activará por error. La tecnología de seguridad de control por cable se utilizará ampliamente en los sistemas de bolsas de aire de los automóviles.

Referencia

[1] Huibin. Uso, inspección y mantenimiento de sistemas de bolsas de aire. Hafei Automobile Industry Group Co., Ltd., 2010.

[2]Dong Zhen, Xi Jinbo. Manual de mantenimiento del coche Audi A6[M]. Prensa de la industria de maquinaria, 2006.

Zhu. Sistema de airbag y sus tecnologías clave [J]. Departamento de Ingeniería Mecánica y Automotriz, Facultad Técnica y Vocacional de Comunicaciones de Anhui, 2010.

Zhao Xiang. Mantenimiento de seguridad del sistema de bolsas de aire de automóviles [J]. Escuela de Ingeniería Eléctrica de Anhui, 2010.

【5】Enciclopedia Baidu. Bolsa de aire[OL]. , 2012.