1、汽车车身电控系统 原理与检修（高级版）第1章 汽车车身电子控制系统概述图1-1 电子控制系统的基本组成信号输入装置（各类传感器、开关信号）电子控制单元（ECU）执行元件1.1电子控制系统的基本组成电子控制系统的基本组成 电子控制系统是主要组成可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三大部分，如图1-1所示。第1章 汽车车身电子控制系统概述 1.2车身电子控制技术的基本内容车身电子控制技术的基本内容 汽车车身电子控制技术所涉及的内容很多，如汽车的视野性、方便性、舒适性、娱乐性、通信功能等。汽车车身电子控制主要包括：安全控制（电控安全气囊、电控安全带、车辆碰撞安全系统等）、舒适性控制（
2、巡航系统、中央电动门锁系统等）、仪表控制（电子仪表、多功能综合屏幕显示等）、通信与智能化控制（导航系统、车载网络系统等）。第1章 汽车车身电子控制系统概述 1.安全控制 1)安全气囊系统 安全气囊系统，简称SRS（Supplant Restraint System）。安全气囊是汽车上一种常见的被动安全装置。撞车时，由电子控制器（ECU）提供电流，引爆安放在转向盘中央及仪表板（杂物箱）后面气囊中的氮化合物，它像“火药”似的迅速燃烧而产生大量的氮气，在瞬间充满气囊（气袋），整个动作过程约在0.02s内完成。这样，在驾驶员与转向盘之间、副驾驶员与仪表板（杂物箱）之间立刻形成一种缓冲的软垫，避免硬性撞
3、击而发生严重的伤亡。现在越来越多的车辆将其定为标准配置。第1章 汽车车身电子控制系统概述 2)电控安全带 为确保乘员的安全，除了车身结构设计中应考虑有效地吸收撞击能量，确保车内具有有效的乘员生存空间外，作为乘员约束装置之一的座椅安全带，要求当汽车发生碰撞和翻车事故时使乘员免受大的减速度，同时约束乘员防止二次冲撞，减轻乘员伤害程度。当安全带结构性能的改进并与座椅结构和安全气囊相配合时，可达到较理想的乘员保护效果，进一步降低乘员的伤害指数。第1章 汽车车身电子控制系统概述 3)车辆碰撞安全系统 车辆碰撞安全系统包括预防碰撞安全系统、防追尾碰撞系统、倒车防撞报警系统等安全系统。预防碰撞安全系统可以在
4、发生碰撞之前收缩前座椅安全带的松弛部分，并使制动控制系统进入制动辅助等状态，以降低对驾驶员和前乘客造成的伤害。防追尾碰撞系统又叫自动制动控制的防追尾碰撞系统，这是一种新型主动安全新技术。倒车防撞报警系统又称为倒车雷达系统或声纳测距系统，可以防止车辆在倒车过程中发生碰撞。第1章 汽车车身电子控制系统概述 2.舒适性控制 1)中控门锁系统 采用中央电动门锁系统的车辆，当驾驶员锁住驾驶员车门时，其他几个车门（包括后车门或行李箱门等）能同时自动锁住；当打开驾驶员车门时，其他几个车门能同时打开；乘客仍可用各车门的机械或弹簧锁开关车门。第1章 汽车车身电子控制系统概述 2)防盗报警系统 为了防止车辆被盗，
5、许多汽车公司开始将汽车防盗装置作为汽车的标准配置。防盗报警系统通常与汽车中控门锁系统配合工作，当汽车处于防盗报警功能状态时，若有人企图强行进入汽车或打开发动机罩、行李箱门时，防盗报警系统一方面发出报警，如灯光闪烁、喇叭鸣叫，另一方面阻止车辆运行，如切断点火电路、起动电路及供油电路等。第1章 汽车车身电子控制系统概述 3)巡航控制系统 汽车巡航控制系统根据其特点又称恒速控制系统、车速自动控制系统等。该系统无需驾驶员操纵油门踏板即可将汽车车速自动控制在驾驶员设定的目标车速上。该系统将根据行车阻力自动增减节气门开度，使汽车行驶速度保持一定，省去了驾驶员频繁地踩加速踏板的动作。在行驶中，驾驶员只要掌握
6、转向盘就可以轻松地进行驾驶。当路况变化时，驾驶员又能重新操纵汽车，如加减速、停靠等，从而使整个驾驶过程变得简便、轻松和舒适。第1章 汽车车身电子控制系统概述 4)汽车空调 空调是空气调节器的简称。汽车空调用于对汽车驾驶室和车厢内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节，并预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，保障乘员的身体健康、视野和行车安全。汽车空调是由制冷剂循环流动实现制冷的。液体制冷剂在蒸发器中低温下吸取被冷却对象的热量而汽化，使被冷却对象降温。然后，又在高温下把热量传给周围介质而冷凝成液体。如此不断循环，借助于制冷剂的状态变化，达到制冷目的。第1章 汽车车身电子控制系统概述 3.车身
7、电气系统 1)电子仪表 传统的仪表对车速、发动机转速、燃油消耗等信息进行监测、传递和显示。随着汽车工业的发展，人们对汽车行驶过程中各系统工作状态的信息需求量显著增加，即对汽车仪表功能的要求越来越大。因此，传统的汽车仪表逐渐被电子仪表所取代。它采用微处理器采集处理不同传感器信号，控制显示如车速、发动机转速、燃油消耗和行车里程等多种信息。第1章 汽车车身电子控制系统概述 2)多功能综合屏幕显示 随着汽车电子技术的飞速发展，汽车仪表的电子显示系统，从简单地显示传感器信息，发展成为可以对各种信息进行分析计算、加工处理的综合信息系统。综合信息系统能够从大量的信息中选择出驾驶员所需要的各种信息内容，包括电
8、子行车地图、维修、后视镜等信息，还可以显示电视、广播、电话等信息。第1章 汽车车身电子控制系统概述 3)辅助电气系统 汽车辅助电气系统主要包括电动车窗、电动座椅、风窗玻璃刮水系统等。电动玻璃升降机构实质上是在手动玻璃升降系统的基础上，增设玻璃升降驱动电动机和减速器而构成。驾驶席侧面的总开关可以控制全部车门玻璃的升降，各车窗升降开关可以单独控制各自车门玻璃的升降；汽车电动座椅系统又称为座椅位置(座位)调节系统，通过操纵座位控制开关，可以调整座位的前后滑移、前垂直、后垂直位置，靠背和头枕的倾斜位置以及腰垫的位置；汽车风窗玻璃刮水系统的功用是：刮除挡风玻璃上的雨水、积雪、尘土和污物，为驾驶人提供良好
9、的视野，确保行车安全。第1章 汽车车身电子控制系统概述 4.通信与智能化控制 1)导航系统 随着科学技术的发展，汽车导航系统快速发展。目前已发展到比较先进的具有汽车导航功能、防盗功能、调度功能、汽车主要工况的监测报警等功能的综合系统。从设备上看，目前已发展成为利用“3C技术”，即计算机、通信及控制技术结合的全球卫星定位系统，建立了具有行车导航、控制等功能的综合系统，而且民用精度已达到米级。第1章 汽车车身电子控制系统概述 2)车载网络系统 20世纪90年代以来，汽车上的电控装置越来越多，例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置（ABS）、安全气囊装置、主动悬架等，因此，电子控制区域网络CAN应运而
10、生。它通过不同的编码信号表示不同的开关动作，信号解码后，根据指令接通或断开对应的用电设备（前照灯、刮水器、电动座椅等）。这样，就将过去一线一用的专线制改为一线多用制，减少了汽车上电线的数量，缩小了线束的直径。第2章 汽车安全系统 2.1安全气囊系统 安全气囊系统（Supplemental Restraint System）简称SRS。安全气囊是汽车上一种常见的被动安全装置。目前，较为普遍的是前排驾驶员安全气囊和副驾驶员安全气囊（前排座椅）。一旦撞车，由电子控制器（ECU）提供电流，引爆安放在转向盘中央及仪表板（杂物箱）后面气囊中的氮化合物，它像“火药”似的迅速燃烧而产生大量的氮气，在瞬间充满气
11、囊（气袋），整个动作过程约在0.02s内完成。这样，在驾驶员与转向盘之间、副驾驶员与仪表板（杂物箱）之间立刻形成一种缓冲的软垫，避免硬性撞击而发生严重的伤亡。第2章 汽车安全系统 2.1.1安全气囊系统的组成与工作原理 1.安全气囊的类型 根据碰撞类型，安全气囊可以分为正面碰撞防护安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊。正面气囊的主要作用是保护驾驶员和乘员的面部和胸部，而侧面气囊主要是保护驾驶员和乘员的头部和腰部。第2章 汽车安全系统类别安装位置用途驾驶员气囊方向盘内正碰撞时保护驾驶员前排乘员气囊仪表板内正碰撞时保护前排乘员侧气囊B柱、车门、座椅等侧面碰撞，翻滚时保护驾驶员、乘员帘式气囊顶棚侧面侧面碰
12、撞，翻滚时保护驾驶员、乘员膝部气囊仪表板下部正碰撞时保护驾驶员、乘员其他位置气囊风挡下等位置保护行人表2-1 安全气囊分类第2章 汽车安全系统 2.安全气囊对人体保护的作用原理 汽车从正面撞车时，气囊系统被引爆的有效范围如图2-1。以汽车纵向轴线为基准，从气囊转向盘的位置相对于汽车纵向轴线引出两条左右各成30的直线，在汽车前方30的角度范围内撞车，并且撞车后，汽车纵向减速度又达到某一值，正面气囊就会被引爆。图2-1 撞车时气囊系统的有效范围图2-2 气囊引爆时序图(a)(b)(c)(d)图2-3 安全气囊的动作过程（a）10ms时；（b）40ms时；（c）60ms时；（d）110ms时；（e）
13、120ms时(e)第2章 汽车安全系统 3.安全气囊系统的组成与工作原理 安全气囊系统是一种被动安全措施。安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊系统报警灯、带防护碰撞传感器的SRS控制单元（ECU）和气囊组件四部分组成。图2-4为典型的单安全气囊系统，气囊紧紧地折叠，放置于转向盘中间缓冲垫的下面。图2-4 安全气囊系统的组成第2章 汽车安全系统 1)传感器 汽车安全气囊用传感器用于检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时起动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。传感器按其功能分为碰撞传感器和安全传感器两大类。碰撞传感器按汽车上的安装位置又分为前方碰撞传感器和中央碰撞传感器两种。
14、碰撞传感器负责检测碰撞的激烈程度。如果汽车以40km/h的车速撞到一辆正在停放的同样大小的汽车上，或以不低于22km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍物上，碰撞传感器便会动作，接通搭铁回路。安全传感器，也称触发传感器，其闭合的减速度要稍小一些，起保险作用，防止因碰撞传感器短路而造成误膨开。第2章 汽车安全系统(1)碰撞传感器全机械式传感器图2-5 全机械式传感器 1-感应块；2-撞针；3-偏置弹簧；4-D轴；5-顶盖 图2-6 滚筒式机电传感器机电式传感器图2-7 钢球式机电传感器的结构 图2-8 钢球式机电传感器的工作原理第2章 汽车安全系统 (2)安全传感器 压电式中央传感器 工作原
15、理：其悬臂架压在半导体应变片的两端。当汽车发生碰撞时，半导体应变片在悬臂减速力作用下发生弯曲应变，受压后的电阻发生变化，电阻的变化引起动态应变仪输出电压的变化。汽车的速度越高，碰撞后产生的减速度力越大，则输出的电压也越大。图2-9 中央传感器的结构及电路原理 (a)结构 (b)电路原理第2章 汽车安全系统 水银式安全传感器 水银式安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起气囊的误动作。它装在电子控制器内，实际是一个水银常开开关，如图2-10所示。当发生碰撞时，足够大的减速度力将水银抛上，使安全传感器两触头（触点）闭合，将电雷管电路接通。它只有在车辆前方发生冲撞时才对减速度作出响应。否则，当冲撞以外
16、的其他原因，即便中央传感器和前方传感器有信号输出，如果此安全传感器无输出，则应判定车辆无冲撞，以防止不必要情况下安全气囊的展开。图2-10 水银式安全传感器第2章 汽车安全系统 2)气囊组件 气囊组件主要由气体发生器、气囊、衬垫和固定部件等组成。安装在驾驶员席和副驾驶员席的安全气囊组件外形如图2-11所示。图中所示是在已断开点火开关和蓄电池搭铁线的前提下，驾驶员席和副驾驶员席的SRS安全气囊组件已分别从转向盘中央和仪表盘上取下，缓冲装饰垫面朝上的情况。气囊位于缓冲垫里，气囊接头一端从转向柱套管经由转向盘中间的配合面引出，另一端插接在缓冲垫后面和气囊相通的孔内。然后，气囊接头管线由装置在缓冲垫后
17、面的夹子固定住。缓冲垫做成特殊形状，以便通过螺钉安装在转向盘相应的凹槽内，构成气囊式转向盘。缓冲垫前面的中间部位开有预置接缝，当气囊被引爆时，接缝裂开使缓冲垫张开成为两半，充满气体的气囊由缓冲垫内胀出。图2-11 安全气囊组件外形1驾驶员席SRS安全气囊组件；2副驾驶员席SRS安全气囊组件；3鳄鱼夹；4导线图2-12 气囊组件的结构第2章 汽车安全系统 (1)气体发生器 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，在极短的时间内可以使环境发生剧烈变化。气体发生器通常分为燃料式和混合式两种。燃料式气体发生器主要由外壳、引爆器（电雷管、点火器、引燃器）、增压充剂、气
18、体发生剂、过滤器等组成，各部分结构如图2-13所示。图2-13 燃料式气体发生器的结构图2-14 引爆器第2章 汽车安全系统 (2)气囊 气囊折叠在气囊盒中，其材料为尼龙织物，内层涂聚氯丁二烯，能承接大于2.5kN的拉力。气囊衬垫也是一个关键零件，它具有保护气囊作用，又必须在气囊张开时易于碎裂而不影响气囊膨胀，而且碎裂时不会伤害驾乘人员，因此，采用轻度发泡的聚氨脂塑料薄板制成。安全气囊按大小可以分为保护整个上身的大型气囊和保护面部的小型护面气囊。由于欧洲普遍使用安全带，气囊只是补充性的保护装置，因此欧洲气囊多为小型护面气囊。(3)衬垫 衬垫是气囊组件，由聚氨配制成。在制造过程中使用了很薄的水基
19、发泡剂，质量特别轻。平时它作为转向盘的上表面把气囊与外界隔离开，既起到了维护作用，也起到了装饰作用。第2章 汽车安全系统 (4)固定部件 气囊和气体发生器用安装板和固定环连在一起并予以密封。气囊总成用转向盘气囊饰盖封装。气囊充开时安装板承受气囊的反作用力。当完全充气后，气囊内有80L左右的气体，气体的气压约0.005MPa。当驾驶员压向气囊时，气囊内的气压最大可增加到0.006MPa。气囊在背离驾驶员的一面有四个溢气孔，这些孔在驾驶员身体上部压向气囊时，可以使气囊均匀而又缓慢地泄气，这就有效地保证在撞车大约110ms后，由撞车产生的能量被有效地吸收。第2章 汽车安全系统 3)电子控制系统 安全
20、气囊的电子控制系统主要由SRS ECU、螺旋形电缆、SRS指示灯、SRS电源、线束等组成。(1)SRS ECU（安全气囊ECU）SRS ECU是安全气囊的控制中心，其功用是接收碰撞传感器及其他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊充气，并对系统故障进行自诊断。安全气囊ECU由稳压电路、备用电源电路、SRS侦测电路、点火控制引爆电路、安全传感器、故障自诊断电路等部分组成。图2-15为韩国现代安全气囊系统ECU组成及连接电路。图2-15 韩国现代安全气囊系统ECU电路图第2章 汽车安全系统 (2)螺旋形电缆 螺旋形电缆的功用是把电信号输送到安全气囊引爆器（装在转动的转向盘内）的接线上。驾驶员侧气
21、囊安装在转向盘上。它被安装在托盘内，托盘则通过螺栓固定在转向轴顶部，以顺逆两个方向的盘绕实现作旋转运动的一端与固定端的可靠连接。电缆内侧是固定端，用键与转向轴固定在一起，外侧是活动端，通过连接器与引爆器连在一起。第2章 汽车安全系统 (3)SRS指示灯 SRS指示灯装在仪表板上，有的用图形显示，如图2-16(a)，有的用字母显示，如图2-16(b)。SRS指示灯可以反映SRS系统的工作情况。一般把点火开关置于“ON”档后，SRS指示灯闪亮（或不间断亮），6-8s后熄灭，说明SRS系统正常。如果SRS指示灯不亮，或不停地闪烁，或常亮，则说明SRS系统有故障。图2-16 SRS指示灯(a)图形显示
22、；(b)字母显示第2章 汽车安全系统 (4)SRS系统电源 安全气囊电源由从点火开关流出的汽车蓄电池（或交流发电机）主电源、稳压器、备用电源等组成。平时由主电源供电，并对备用电源充电。由于主电源波动较大，一般都设有稳压器，以便获得稳定的电压。在主电源损坏时，电源监控器立刻切断主电源，启动备用电源。同时，电源监控器的储能电容器也是备用电源的一部分。当蓄电池电压低于4V，气囊引爆时，电压转换器在点火开关已经打开的情况下将供给气囊系统的电压增加到12V左右。(5)SRS线束 SRS线束用特种包装和颜色标识。螺旋电缆能保证安装在转向盘中央的安全气囊系统电路可靠连接。另外，插接器触片与插头表面镀金用来防
23、止接触不良。第2章 汽车安全系统2.1.2智能安全气囊智能安全气囊 1.常规安全气囊存在的问题 （1）碰撞传感器只监测碰撞时的惯性变化，即减速度。（2）在紧急制动或车轮碰触异物时引发误爆。（3）乘员座位如果无人，碰撞时将发生空爆，形成无谓损失。（4）安全气囊不能充分保护儿童、妇女及身体矮小人员的安全。（5）安全气囊迅速充满高温气体，在保护人员的同时，不可避免地造成一定程度的冲击损伤(如击碎眼镜)和轻度烧伤。（6）叠氮化钠燃烧反应后产生有害物质氮化钠和氢氧化钠，对驾乘人员和事后的维修人员造成呼吸器官损坏。（7）安全带不能及时有效地防止驾乘人员在高速碰撞时扑向安全气囊而造成损坏。第2章 汽车安全系
24、统 2.智能安全气囊系统组成 智能安全气囊是一个自适应式的约束系统，如图2-17所示。它能够有效地利用碰撞过程中的各种输入条件，例如乘员的状态和车辆的环境，在碰撞中充分发挥安全气囊系统的保护效果。它通过在普通安全气囊的基础上增加传感器，感应乘员和车辆状态的变化达到适应性的目的，并且利用电控单元（ECU）识别碰撞严重程度并以此调节发生器的出气量。通过采集这些数据，由ECU控制安全气囊的膨胀，使其发挥最佳作用，避免安全气囊出现无必要的膨胀。图2-17 智能安全气囊第2章 汽车安全系统 2.1.3行人安全气囊系统行人安全气囊系统 行人保护安全气囊系统进一步避免人体撞击汽车的前挡风玻璃，以免在猛烈碰撞
25、下行人与车内乘客受到更大的伤害。行人安全系统采用了两种可在碰撞中对行人进行保护的安全气囊：发动机罩气囊和前围安全气囊，如图2-18所示，两者配合使用可以减少最常见的行人伤亡事故。图2-18 行人安全系统图2-19 行人安全气囊开启第2章 汽车安全系统2.1.4安全气囊系统的故障诊断安全气囊系统的故障诊断1.故障自诊断 1）读取故障码 2）清除故障码图2-20 清除故障码1-安全气囊监控连接器；2-短接线；3-搭铁端子；4-故障诊断开关端子第2章 汽车安全系统 2.安全气囊系统的故障检查 1)故障诊断流程 SRS安全气囊系统故障检测诊断步骤如图2-21。客户故障分析SRS警示灯检查故障代码检查（
26、读取当前的故障代码）故障代码检查（读取历史故障代码）故障代码表电路检查故障鉴定维修清除故障代码（当前和历史故障代码）确认测试结束故障模拟故障代码检查SRS警示灯检查检查故障代码（当前和历史故障代码）图2-21 SRS安全气囊系统故障检测诊断步骤常亮故障代码 警示灯不亮 SRS警示灯亮常亮不亮图2-22 转向盘衬垫和螺旋型电缆部件图2-23 安全气囊传感器总成图2-24 检查膨胀器图2-25 安全气囊安装 图2-26 切断伸缩带第2章 汽车安全系统 2.2 电控安全带 2.2.1安全带的工作原理安全带的工作原理 1.座椅安全带的分类 安全带可以分为两点式安全带、三点式安全带和全背式安全带，如图2
27、-27。图2-27 安全带类别(a)两点式腰带；(b)两点式肩带；(c)三点式安全带；(d)全背式安全带第2章 汽车安全系统 2.座椅安全带的组成 安全带主要由织带、带扣锁、导向件、卷收器、调节件等组成。(1)织带 织带是一种柔性带状物，其作用是约束乘员并将作用力传递到安全带固定点，由聚酯纤维编织而成，宽度一般在4050mm之间，厚度在1.2mm左右。织带应保证其作用压力在宽度方向尽量分布均匀，不发生扭曲。织带的主要性能指标有抗拉强度、伸长率、耐水性、能量吸收性、耐磨性、耐高温性、耐低温性、横向刚度、纵向刚度、阻燃性等。第2章 汽车安全系统 (2)带扣锁 带扣锁是既能把乘员约束在安全带内，又能
28、快速释放的连接装置。带扣锁的释放按钮位置一般在锁体的顶面，锁体与固定点的连接可以采用刚性和柔性两种方式。刚性连接一般用于前座，柔性连接可用于后座。锁舌与织带相连。带扣锁及连接除必须能够承受较大冲击外，还要求带扣锁结构合理、强度较高、开启性能稳定，在一定载荷下也能正常开启，开锁闭锁感觉明显，排除任何不能正常使用的可能性。在高档汽车的安全带锁体中的报警装置，带扣锁未锁好时将发出报警信号。第2章 汽车安全系统 (3)导向件 导向件是用于改变织带方向的零件，便于卷收器的布置，使安全带可以紧贴身体，有效地约束乘员身体，提高佩带的舒适性。织带在通过导向件时会弯曲变形，产生滑动阻力，所以要求导向件表面光滑、
29、摩擦因数小、圆弧面曲率适中。(4)卷收器 卷收器是通过各类功能组件按需要组合而成，主要有织带收卷机构、敏感机构、锁止机构。在高档安全带的卷收器中还带有预收紧机构，由敏感机构和回拉机构组成。由于其成本较高，一般只用于装有安全气囊的前排座椅。第2章 汽车安全系统 3.座椅安全带的控制过程 1）安全带控制系统的组成 安全带控制系统是在安全气囊系统的基础上，增设防护传感器和左、右安全带收紧器而成。其中，前碰撞传感器、电控单元与安全气囊系统共用。安全带收紧器为座椅安全带控制系统的执行机构，防护传感器设在ECU内部，用于接通安全带收紧器的电源电路。图2-28为凌志LS400安全带控制系统的安装位置图。图2
30、-28 凌志LS400安全带控制系统的安装位置1-SRS指示灯；2-右前碰撞传感器；3-乘员席SRS气囊组件;4-SRS ECU；5-右座椅安全带收紧器；6-左座椅安全带收紧器；7-驾驶席SRS气囊组件；8-螺旋线束；9-左前碰撞传感器第2章 汽车安全系统 安全带收紧器又称安全带紧急张紧收缩器，安装在前排座椅左、右两侧或前左、右车门立柱旁边。安全带收紧器由气体发生器、活塞、导管（气缸）、钢丝绳和安全带收缩棘轮组成，结构如图2-29所示。图2-29 安全带收紧器的结构原理1-导管（气缸）；2-活塞；3-充气剂；4-引爆炸药；5-电热丝；6-线束插座；7，9-通气孔；8-气体发生器；10-钢丝绳；
31、11-气体第2章 汽车安全系统 气体发生器的结构原理与安全气囊系统的气体发生器基本相同，也是由充气剂和点火器组成。活塞直径20mm，安装在导管（气缸）内，活塞上焊接有一根钢丝绳，钢丝绳的另一端固定在棘轮机构的一个棘爪上。棘轮机构设在安全带伸缩卷筒的一端，由3个棘爪、1个外齿圈和时钟弹簧组成。外齿圈固定在安全带伸缩卷筒的转轴上，可以与转轴一同转动，棘爪安放在外齿圈周围的圆形固定架内。当钢丝绳不动时，棘爪在时钟弹簧作用下处于松驰状态，外齿圈可以随安全带卷筒沿顺时针或逆时针方向转动；当拉动钢丝绳时，拉力力矩克服时钟弹簧弹力力矩使棘爪抱紧在外齿圈上，并带动安全带伸缩卷筒转动，从而可以使安全带收紧。第2
32、章 汽车安全系统 2）安全带控制系统的控制过程 当汽车遭受碰撞且减速度达到前碰撞传感器和防护传感器设定域值时，安全带控制系统的防护传感器将安全带点火器的电源电路接通。前碰撞传感器信号输入SRS ECU后，SRS ECU将立即发出控制指令接通安全带收紧点火器的电路，电热丝通电红热并引爆引药，引药释放大量热量使充气剂受热分解并释放出大量无毒氮气进入收紧器导管。活塞在膨胀气体地推力作用下带动钢丝绳迅速移动。与此同时，钢丝绳通过棘轮机构带动安全带卷筒转动将安全带收紧，并在碰撞后8ms内将安全带收紧1015cm，使驾驶员和乘员身体向前移动距离缩短，防止面部、胸部与方向盘、挡风玻璃或仪表台发生碰撞而受到伤
33、害。第2章 汽车安全系统 在电控单元SRS ECU向安全带收紧器点火器发出点火指令的同时，还要向气囊点火器发出点火指令，引燃气囊点火器。气囊在碰撞约40ms后才能充分充气到体积最大，所以在座椅安全带收紧后，驾驶席气囊和乘员席气囊才同时膨开，吸收碰撞产生的动能，从而达到保护驾驶员和乘员的目的。第2章 汽车安全系统 2.2.2预紧式安全带预紧式安全带 预紧式安全带是近年来发展的一种安全带，如图2-30所示。预紧式安全带不仅为乘员提供了最为可靠的安全保障，而且由于它确保了乘客正确的坐姿，也是安全气囊能否正常发挥作用的关键。当发生正面碰撞时，预紧式安全带能够在瞬间收紧，使乘客能够牢固地坐在座席上，从而
34、进一步提高了安全带的功效。采用预紧装置，不仅达到了使用简单、舒适的效果，而且可以进一步提高保护效果。如果同时使用预紧式安全带与安全气囊系统，则能够进一步提高对乘客的保护效果。图2-30 预紧式安全带第2章 汽车安全系统 2预紧式安全带的组成 预紧式安全带主要由传感器、动力装置、安全带收紧结构、防逆转结构等组成。（1）传感器 传感器与SRS安全气囊系统共用。一旦检测到来自前方的冲击高于规定值时，预紧式安全带与SRS安全气囊系统会同时启动。（2）动力装置 动力装置由用于点火的加热器、点火剂、推动剂、活塞等组成。ECU根据来自传感器的信号控制点火，利用产生的气压推动气缸中的活塞，生成拉紧安全带的动力
35、。对预拉紧装置中的推动剂添加了具有良好耐热性和耐久性的成分。第2章 汽车安全系统 （3）安全带收紧结构 安全带穿过固定齿轮和移动齿轮之间，一般使用时不会产生任何阻力。动力装置启动后产生的推力，通过滑轮转换成回转运动。另外，可动齿轮转动的同时夹住与固定齿轮之间的安全带，从而边转动边拉紧安全带。（4）防逆转结构 一旦收紧安全带，安全带的张力会使防反向转动齿轮咬合并保持咬合状态。为了确实防止反向转动，在齿轮的4个部位进行咬合。第2章 汽车安全系统 3.预紧式安全带的工作原理 (1)安全带预收紧装置当事故发生时，其作用过程是：首先由一个探头负责收集撞车信息，然后释放出电脉冲，该脉冲传递到气体发生器上，
36、引爆气体。爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀，压向所谓的球链，使球在管内往前窜，带动棘瓜盘转。棘爪盘跟轴连为一体，安全带就绕在轴上，即瞬间实现了安全带的预收紧功能。安全带预收紧的全过程仅持续千分之几秒。第2章 汽车安全系统 (2)事故发生后，安全带的张紧力度需要马上降低，以减小乘员受力，这由安全带拉力限制器完成。在安全带装置上，有一个预收紧装置，底下卷绕着安全带。轴芯里边是一根钢质扭转棒。当负荷达到预定情况时，扭转棒即开始扭曲，这样就在一定程度上放松了安全带，实现了安全带的拉力限制功能。第2章 汽车安全系统 2.2.3安全带的检修 1.故障自诊断 1）故障码的提取 电子式安全带预紧装置的故障码借助
37、于安全气囊报警灯(“SRS”或“AIR BAG”)读取。当安全带预紧装置和安全气囊系统均工作正常时，将点火开关转至ACC位或ON位后，安全气囊报警灯应亮6 s后熄灭。当点火开关在ACC或ON位时，若安全气囊报警灯一直点亮，则说明安全气囊系统或安全带预紧装置有故障，此时应提取故障代码。将点火开关置于ACC或ON位，并至少等待20 s。用专用连接导线将检查连接器上的Tc和E1两端子连接起来，如图2-31所示。此时安全气囊故障报警灯开始闪烁。根据安全气囊报警灯的闪烁规律即可读取故障代码。当安全气囊系统和安全带预紧装置正常时，故障报警灯以2次/s（亮、熄均为0.25s）的频率闪烁，如图2-32。第2章
38、 汽车安全系统图2-31 连接Tc和E1端子 图2-32 正常码的显示第2章 汽车安全系统 2）故障代码的清除 当按照故障代码将系统故障排除后，应当清除故障码，以免故障码混淆。丰田汽车电子式安全带预紧装置故障代码的清除方法有2种，其操作步骤如下。方法1：使点火开关位于“OFF”位置。拆下“ECU-B”保险丝10 s以上(拆下蓄电池搭铁线10s以上也可以，但会使音响锁住)。将点火开关转至“LOCK”位置，装上保险丝(或蓄电池搭铁线)，故障代码即可清除。运用这种方法可以清除除“41”以外的所有故障码。第2章 汽车安全系统 方法2：在检查连接器的端子Tc和AB上各接一条专用诊断线，如图2-33所示。
39、把点火开关转至ACC位或ON位，并等待约6s。将端子Tc和AB交替搭铁。具体过程是：先将检查连接器Tc和AB端子搭铁1.00.5 s，然后中断搭铁，并在0.2s内将AB端子搭铁，其搭铁时间为1.00.5s；在AB端子搭铁结束前0.2 s内，再将Tc端子搭铁，其搭铁时间为1.00.5 s。然后再重复上述过程一次，最后使Tc端子保持搭铁。几秒钟后，当安全气囊系统故障报警灯开始以亮、熄各50ms的规律闪烁时，说明ECU内存的故障代码已被清除。运用这种方法可以清除包括故障代码“41”在内的各种丰田车型安全气囊系统或安全带预紧装置的故障代码。图2-33 在检查连接器端子上接专用诊断线第2章 汽车安全系统
40、 2.3汽车防撞安全系统 2.3.1汽车智能避撞系统汽车智能避撞系统 汽车避撞技术首先解决的问题是汽车之间的安全距离。汽车与汽车之间超过了这个安全距离，就应该能自动报警，并采取制动措施。目前测定汽车之间安全距离的方法有三种：超声波测距、微波雷达测距和激光测距。第2章 汽车安全系统 2.3.2预防碰撞安全系统预防碰撞安全系统 预防碰撞安全系统可以在发生碰撞之前收缩前座椅安全带的松弛部分，并使制动控制系统进入制动辅助等状态，以降低对驾驶员和前乘客造成的伤害。1系统组成及功能 预防碰撞安全系统由毫米波雷达传感器、座椅安全带电动机、座椅安全带搭扣空气囊传感器总成、距离控制ECU，座椅安全带控制ECU，
41、防滑控制ECU、速度传感器、横摆率和减速传感器、转向角度传感器、制动执行器等组成。第2章 汽车安全系统 2预防碰撞安全系统的工作过程 预防碰撞安全系统在如下情况工作：不可避免的与车辆前方障碍物或前方车辆发生碰撞时、突然使用制动器时、当前轮相对后轮失去驱动力时（前轮有滑动趋势）、当后轮相对于前轮失去驱动力时（后轮有滑动趋势）。毫米波雷达传感器和距离控制ECU，判定与车辆的前方障碍物或前方车辆发生的碰撞是否是不可避免的。毫米波雷达传感器和距离控制ECU根据相对车速或者接近某一个物体的速度进行测定的。防滑控制ECU判定紧急制动、前轮侧滑趋势和后轮侧滑趋势。不可避免的碰撞情况如图2-34所示。图2-3
42、4 不可避免发生碰撞的情况示意图第2章 汽车安全系统 2.3.4倒车防撞报警系统倒车防撞报警系统 1.系统组成 倒车防撞报警系统又称倒车雷达系统或声纳测距系统，该系统主要由超声波传感器、电子控制单元、蜂鸣器等组成，如图2-35所示。图2-35 倒车防撞报警系统第2章 汽车安全系统 2.工作原理 倒车防撞报警系统利用声纳原理完成工作过程。如图2-36所示，系统发射一种超声波，这种声波的频率达到40kHz。当声波遇到障碍物时将产生反射，反射波被传感器接收后，电子控制单元就会利用发射波之间的延迟时间计算障碍物与车辆的距离，并据此采取相应的报警提示。图2-36 倒车防撞报警系统的工作原理第5章 汽车空
43、调 5.2汽车空调制冷系统汽车空调制冷系统 5.2.1汽车空调制冷系统简介汽车空调制冷系统简介 1.汽车空调制冷系统工作原理 汽车空调制冷系统由压缩机、冷凝器、贮液干燥器（积累器）、膨胀阀（孔管）、蒸发器和鼓风机等组成，如图5-3所示，各部件之间采用铜管（或铝管）和高压橡胶管连接成一个密闭系统。此空调制冷系统是典型的非独立式汽车空调系统，它采用的是单级蒸汽压缩式制冷循环。通常，把制冷系统分为高压系统和低压系统。高压系统由压缩机输出侧、高压管路、冷凝器、贮液干燥器、液体管路构成；低压系统由蒸发器、回气管路、压缩机输入侧等构成。压缩机是空调高、低压侧的分界点，膨胀阀是空调高、低压侧的另一个分界点。
44、图5-3 汽车空调制冷系统的组成第5章 汽车空调 制冷系统工作时，制冷剂以不同的状态在密闭系统内循环流动，如图5-4所示。每一个循环有四个基本过程：（1）压缩过程：压缩机工作时，蒸发器出口的低温低压气态制冷剂，经压缩机压缩后成为高温高压的气体，然后经高压管路进入冷凝器。在此过程中，压缩机吸气口的温度和压力分别为0和150kPa左右，出气口的温度和压力分别为80和1500kPa左右，制冷剂为高温高压气态。（2）放热过程（冷凝过程）：进入冷凝器的高温高压气体，在冷却风扇的冷却下，制冷剂降温由气体变为液体，然后流向贮液干燥器脱水干燥。在此过程中，高温高压制冷剂通过冷凝器放出大量的热量，制冷剂由高压气
45、体转变为高压液体。第5章 汽车空调 （3）节流过程（膨胀过程）：经过脱水干燥后的高压液体制冷剂进入膨胀阀，由于膨胀阀的进口空间小（截面积小），出口空间大（截面积大），即具有节流作用，因此制冷剂从膨胀阀流出后体积变大、压力降低、温度降低。在此过程中，制冷剂的压力和温度均降低，但制冷剂的液态状态没有改变。（4）吸热过程（蒸发过程）：由膨胀阀节流后进入蒸发器的液态雾状制冷剂，由于其压力和温度均已降低，沸点已低于蒸发器内的温度（车内的温度），所以制冷剂气化由液态蒸发为气态，吸收蒸发器周围的热量（车内的热量），使车内温度降低。在此过程中，液态制冷剂经蒸发器吸热气化后变为低压气体，之后低压气体制冷剂经低压
46、管路流回压缩机，再进行下一个工作制冷循环。图5-4 汽车空调制冷系统工作原理第5章 汽车空调 2.汽车空调制冷系统的分类 汽车空调制冷系统主要分为两类，一类是膨胀阀系统，另一类是孔管系统 图5-5 汽车空调系统分类（a）膨胀阀系统；（b）孔管系统图5-6 蒸发压力调节阀式制冷系统第5章 汽车空调5.2.2制冷压缩机制冷压缩机第5章 汽车空调2.翘板式压缩机 图 5-7 SD5翘板式压缩机的结构图l主轴；2轴封总成；3滑动轴承；4端面滚柱轴承；5前缸盖；6传动板；7圆锥齿轮；8缸体；9钢球；10翘板滚柱轴承；11翘板；12圆锥齿轮；13连杆；14活塞；15阀板垫；16吸气腔；17后盖；18阀板；
47、19排气阀片；20排气腔；21压紧弹簧；22后盖缸垫。第5章 汽车空调3.斜板式压缩机（a）斜板式压缩机的结构图l主轴；2活塞；3旋转斜盘；4吸气阀；5前排气阀；6前盖；7前缸半部；8后缸半部；9油底壳；10后盖；11机油泵齿轮 （b）斜板式压缩机工作原理1双头活塞；2、5钢球；3斜板；4主轴 第5章 汽车空调4.旋叶式压缩机 图5-9 旋叶式压缩机轴向剖面图1排气口；2进气口；3后端盖；4转子；5主轴；6带轮轴承；7轴封；8前板；9带轮；10轴承；11前缸盖；12缸体；13轴承；14后端板；15吸油管第5章 汽车空调图5-10 旋叶式压缩机（a）圆形气缸；（b）椭圆形气缸1排气阀；2排气孔；
48、3接触点；4转子；1排气簧片；2进油孔；3吸气腔；4主轴；5吸气孔；6气缸；7叶片；8油孔 5机壳；6缸体；7叶片；8转子第5章 汽车空调5.翘盘式变排量压缩机图5-11 V5变排量压缩机图5-12 波纹管式控制阀构造图5-13 斜盘倾角（a）斜盘斜度小，排量减少；（b）斜盘角度大，排量增大（a）(b)第5章 汽车空调6.自动调节能量的旋叶式压缩机 第5章 汽车空调 5.2.3其他部件其他部件 1.冷凝器与蒸发器 1）冷凝器 汽车空调制冷系统中的冷凝器是一种由管子与散热片组合起来的热交换器。其作用是：将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸汽进行冷却，使其凝结为高压制冷剂液体。冷凝器的管片材料最初是全
49、铜的，现在大部分是全铝的，少量有采用铜管铝片的。汽车空调系统冷凝器的结构形式主要有管片式、管带式和鳍片式.2）蒸发器 蒸发器主要有管片式、管带式和层叠式。第5章 汽车空调 2.膨胀阀 膨胀阀也称节流阀，是组成汽车空调制冷装置的主要部件，安装在蒸发器入口处，如图5-15所示，是汽车空调制冷系统的高压与低压的分界点。其功用是：把来自贮液干燥器的高压液态制冷剂节流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现象和蒸发器。图5-15 膨胀阀 图5-16 内平衡式热力膨胀阀工作原理第5章 汽车空调 2）电子膨胀阀 电子膨胀阀由检测、控制和执行三部分构成。按
50、驱动方式分，有电磁式和电动式两类，而电动式又分为直动型和减速型。汽车空调系统采用电子膨胀阀后，可以通过蒸发器出口的温度、压力等参数，由电控单元控制制冷系统的运行。图5-17 电磁式膨胀阀（a）结构图；（b）流量特性1柱塞弹簧；2柱塞；3线圈；4阀座；5入口；6阀杆；7阀针；8弹簧；9出口图5-18 直动型电动式膨胀阀（a）结构图；（b）流量特性第5章 汽车空调 3.孔管（CCOT）孔管是固定孔口节流装置，两端都装有滤网，以防止系统堵塞。和膨胀阀一样，孔管也装在系统高压侧，但是取消了干燥器，因为孔管直接连通冷凝器出口和蒸发器进口。孔管的构造很简单，在一根工程塑料管的中间装置了一条节流用的铜管，铜
