凯迪拉克CTS安全气囊系统原理与诊断(上)

一、系统概述

凯迪拉克CTS安全气囊系统(SIR)在车辆各个部位设有多个充气模块,例如车辆方向盘模块、仪表板模块及侧面碰撞模块。除了充气模块之外,车辆还可配备安全带预张紧器。当车辆发生碰撞时,预张紧器会张紧安全带,这样在充气模块展开时就减小了乘员与安全带之间的距离。每个充气模块都有一个展开回路,该回路由车内的传感和诊断模块(SDM) 进行控制。传感和诊断模块(SDM) 根据设立在车辆关键位置上的各个传感器的输入信号,来判断碰撞的严重程度。

当传感和诊断模块检测到冲击力足够大的碰撞时,将处理传感器所产生的信息,以促使气囊展开。传感和诊断模块对安全气囊系统的电气部件进行连续诊断监测。当检测到电路故障时,传感和诊断模块就设置一个故障诊断码,并启亮安全气囊指示灯。当安全气囊展开之后,传感和诊断模块将向后集成模块(RIM) 发送一个“气囊已展开”信息。后集成模块(RIM) 在收到该信息15s后将解开门锁并接通车内照明灯。此外,转向柱和膝垫均采用吸能式设计,在发生正面碰撞时可以收缩,从而限制了腿部的移动,减小了驾驶员和乘客受伤的可能性。

二、系统组成与原理

凯迪拉克CTS安全气囊系统主要由传感和诊断模块(SDM)、前端传感器、侧面碰撞传感器(SIS)(左/右)、乘客感知系统(PPS)、方向盘模块、仪表板模块、侧面碰撞模块(左前/右前)、车顶纵梁模块(左/右)、安全气囊指示灯、安全带预张紧器、方向盘模块线圈、安全气囊系统线束、驾驶员和乘客膝垫、方向盘和转向柱等组成,如图1、图2所示。安全气囊系统电路如图3所示。

当正面碰撞的冲击力足够大且与车辆纵向中心线的夹角在30°以内时,将展开正面气囊。传感和诊断模块带有一个传感装置,可将车速的变化转换成电信号。当车辆发生正面碰撞时,传感和诊断模块将从电子式正面碰撞传感器接收到一个信号,协助其判断碰撞的严重程度。传感和诊断模块将此信号与存储器中的设定值进行比较。当生成的信号值超过存储值时,传感和诊断模块将使电流流过正面展开回路,同时展开正面安全气囊。正面展开回路由传感和诊断模块、仪表板模块、方向盘模块、方向盘模块线圈及接线组成。传感和诊断模块持续不断地监测展开回路是否有故障,一旦检测到故障,就启亮安全气囊指示灯。

侧面碰撞模块位于前排座椅靠背的外侧,而车顶纵梁模块位于车顶衬里,从前风窗玻璃立柱一直延伸到后风窗玻璃立柱。侧面碰撞模块和车顶纵梁模块包括外壳、充气式安全气囊、点火引爆装置以及一个装有气体发生材料的容器。点火器是侧面碰撞模块与车顶纵梁模块展开回路的一部分。当车辆遇到冲击力足够大的侧面碰撞时,侧面碰撞传感器将检测该碰撞,并向传感和诊断模块发送一个信号。传感和诊断模块将来自侧面碰撞传感器的这一信号与存储器中的设定值进行比较。当生成的信号值超过存储值时,传感和诊断模块将使电流流过侧面展开回路,从而使侧安全气囊和车顶纵梁安全气囊展开。侧面展开回路由传感和诊断模块、侧面碰撞模块、车顶纵梁模块以及接线组成。传感和诊断模块会持续监测展开回路是否有故障,一旦出现故障,就启亮安全气囊指示灯。

每个侧面碰撞模块和车顶纵梁模块都在其连接器上装有短路棒。短路棒可使侧面碰撞模块以及车顶纵梁模块的展开回路短路,以防止在维修充气模块时安全气囊意外展开。

三、主要元件的工作原理

1.传感和诊断模块(SDM)
传感和诊断模块(SDM) 是一个微处理器,是安全气囊系统的控制中心,其电路如图4、图5所示。传感和诊断模块包括内部传感器以及一些外部传感器(若装备)。外部传感器分布在车辆的关键位置上。当车辆发生碰撞时,传感和诊断模块将来自内部传感器和外部传感器的信号与存储器中的值进行比较。当生成的信号值超过存储值时,传感和诊断模块将使电流流过相应的展开回路,以展开安全气囊。当安全气囊展开时,传感和诊断模块会记录安全气囊系统的状态,并启亮仪表板组合仪表上的安全气囊指示灯。当点火开关被接通时,传感和诊断模块会对安全气囊系统的电气部件和电路进行连续诊断监测。如果传感和诊断模块检测到故障,就会存储一个故障诊断码,并指令安全气囊指示灯启亮,以通知驾驶员有故障存在。如果在碰撞过程中失去了点火正电压,传感和诊断模块将继续提供23 V的回路储备电源(23VLR),以使安全气囊能够展开。在解除安全气囊系统以进行维修或营救工作时,应先将23 V储备电源放电(该过程持续1min),这一点十分重要。

2.乘客感知系统
乘客感知系统(PPS) 用于检测前排外侧座位上乘员的压力曲线,并将压力状态传送给传感和诊断模块(SDM),以决定是启用还是禁用仪表板模块展开回路。乘客感知系统由安装到座垫底部的电子控制模块和传感器总成、线束和乘客安全气囊启用/解除指示灯组成。乘客感知系统通过测量前排座椅乘员的质量获得压力变化。如果从乘员质量获得的压力小于规定值,则乘客感知系统模块将发送一个禁用信号至传感和诊断模块,以解除仪表板模块的“控制权”。如果从乘员质量获得的压力高于规定值,乘客感知系统模块将发送一个启用信号至传感和诊断模块,以启用仪表板模块的“控制权”。乘客感知系统模块将启亮后视镜上的乘客安全气囊启用指示灯或乘客安全气囊解除指示灯,以告知乘客该气囊是处于启用还是解除状态。如果监测到故障,乘客感知系统将进行自检并设置故障诊断码。然后,还将通知传感和诊断模块系统存在故障。而传感和诊断模块将作出响应,启亮仪表板组合仪表上的气囊指示灯。

乘客感知系统(PPS) 和座椅底部泡沫垫是校准装置,不可单独维修。在修理或更换了乘客感知系统后,系统必须进行预加载检查,以确认功能是否正常。(未完待续)

(编辑 李阳)

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