ENGINEERING AND TECHNOLOGY IN TRANSPORT Diagnostics and repair
Системата за въздушни възглавници е една от най-важните части на предпазните компоненти на вашия автомобил. Правилното разгръщане на въздушната възглавница може да гарантира, че вие и вашите пътници преживявате катастрофа, от която в противен случай може да сте получили сериозни наранявания или смърт. Разгръщането на въздушните възглавници спаси хиляди животи през годините. Но как точно работят? Системата на въздушните възглавници е изключително сложна и трябва да се активира в рамките на милисекунди след настъпване на катастрофа, за да се гарантира защитата на водача и пътниците. Системите за пасивна безопасност са отговорни за осигуряването на максимална защита на пътниците в случай на произшествие. Днес се предлага голямо разнообразие от въздушни възглавници, които вече се предлагат като стандарт във всички класове автомобили. Въздушната възглавница осигурява повърхност, поглъщаща енергия между пътниците в автомобила и волан, панел с инструменти, стълб на каросерията , челна лента и предно стъкло . Съвременните превозни средства могат да съдържат до 10 модула на въздушната възглавница в различни конфигурации, включително: водач, пътник, странична завеса, монтирана на седалка, монтирана на врата, страничен удар, поставен с В и С-стълб, опора на коляното, надуваем предпазен колан и пешеходец модули на въздушните възглавници.По време на катастрофа сензорите за катастрофа на превозното средство предоставят важна информация на електронния контролер (ECU) на въздушната възглавница, включително тип на сблъскване, ъгъл и тежест на удара. Използвайки тази информация, алгоритъмът на катастрофата на ECU на въздушната възглавница определя дали катастрофата отговаря на критериите за разполагане и задейства различни вериги за изстрелване, за да се разположат един или повече модули на въздушната възглавница в превозното средство. Работейки като допълнителна система за обезопасяване към системите за предпазни колани на превозното средство, разгръщането на модула на въздушната възглавница се задейства чрез пиротехнически процес, който е проектиран да бъде използван еднократно. По-новите модули за въздушна възглавница със страничен удар се състоят от цилиндри със сгъстен въздух, които се задействат в случай на страничен удар върху автомобила. Въздушните възглавници в превозното средство се управляват от централно устройство за управление на въздушните възглавници (ACU), специфичен тип ECU . ACU следи редица свързани сензори в превозното средство, включително акселерометри , сензори за удар, сензори за налягане на страничната (врата), сензори за скоростта на колелата , жироскопи , сензори за налягане на спирачките и сензори за заетост на седалките. Често ACU регистрират тези и други сензорни данни в кръгъл буфер и го записват в бордовата енергонезависима памет, за да осигурят моментна снимка на катастрофата за разследващите. По този начин ACU често функционира като рекордер на данни за събитията на автомобила; не всички EDR са ACU и не всички ACU включват функции за EDR. ACU обикновено включва кондензатори в своята схема, така че модулът да остане захранван и да може да разгърне въздушните възглавници в случай, че връзката на акумулатора с ACU бъде прекъсната по време на ПТП. Самата чанта и нейният механизъм за надуване е скрита в шева на волана (за водача) или в таблото (за предния пътник), зад пластмасови капаци или врати, които са проектирани да се отварят под силата на надуването на чантата. След като бъде достигнат или надвишен необходимия праг, устройството за управление на въздушната възглавница ще задейства запалването на генератор за бързо надуване на торбичка от плат. Докато пътникът на автомобила се сблъсква и притиска чантата, газът изтича контролирано през малки отвори за вентилация. Обемът на въздушната възглавница и размерът на отворите в чантата са съобразени с всеки тип превозно средство, за да се разпространи забавянето на (и по този начин изпитвана от) пътника във времето и върху тялото на пътника, в сравнение само с предпазния колан. Сигналите от различните сензори се подават в устройството за управление на въздушната възглавница, което определя от тях ъгъла на удар, тежестта или силата на катастрофата, заедно с други променливи. В зависимост от резултата от тези изчисления, ACU може също така да разположи различни допълнителни устройства за задържане, като например предпазители на предпазните колани и / или въздушни възглавници (включително челни чанти за водача и предния пътник, заедно с монтирани на седалката странични чанти и “ завеси „въздушни възглавници, които покриват страничното стъкло). Всяко ограничително устройство обикновено се активира с едно или повече пиротехнически устройства, обикновено наричани инициатор или електрически мач, Електрическият мач, който се състои от електрически проводник, увит в горим материал, се активира с импулс на тока между 1 и 3 ампера за по-малко от 2 милисекунди. Когато проводникът стане достатъчно горещ, той запалва горимия материал, който инициира газовия генератор. В предварително обтегача на предпазния колан, този горещ газ се използва за задвижване на бутало, което издърпва отпуснатото от предпазния колан. В въздушна възглавница инициаторът се използва за възпламеняване вътре в надуваемата въздушна възглавница. Горещото гориво генерира инертен газ, който бързо надува въздушната възглавница за приблизително 20 до 30 милисекунди. Въздушната възглавница трябва да се надуе бързо, за да бъде напълно надута до момента, когато пътуващият пътник достигне външната си повърхност. Обикновено решението за разгръщане на въздушна възглавница при челна катастрофа се взема в рамките на 15 до 30 милисекунди след началото на катастрофата, а въздушните възглавници на водача и пътника са напълно надути в рамките на приблизително 60–80 милисекунди след първия момент на контакт с превозното средство. Ако въздушната възглавница се задейства твърде късно или твърде бавно, рискът от нараняване на пътника от контакт с надутия въздушна възглавница може да се увеличи. Тъй като обикновено има повече разстояние между пътника и арматурното табло, пътническата въздушна възглавница е по-голяма и изисква повече газ, за да я запълни. Стари системи на въздушните възглавници, съдържат смес от натриев азид (NaN 3 ), KNO 3 и SiO 2 . Типичната въздушна възглавница от страната на водача съдържа приблизително 50–80 g NaN 3 , а по-голямата въздушна възглавница от страната на пътника съдържа около 250 g. В рамките на около 40 милисекунди от удара, всички тези компоненти реагират в три отделни реакции, които произвеждат азотен газ. Реакциите в ред са, както следва.
- 2 NaN 3 → 2 Na + 3 N 2 (g)
- 10 Na + 2 KNO 3 → K 2 O + 5 Na 2 O + N 2 (g)
- K 2 O + Na 2 O + 2 SiO 2 → K 2 SiO 3 + Na 2 SiO 3
Първите две реакции създават 4 моларни еквивалента на азотен газ, а третата превръща останалите реагенти в сравнително инертен калиев силикат и натриев силикат . Причината, че KNO 3 се използва вместо нещо като NaNO 3, е, че е по-малко хигроскопично. Много е важно материалите, използвани в тази реакция, да не са хигроскопични, тъй като абсорбираната влага може да доведе до отказ на реакцията. Размерът на частиците на първоначалните реагенти е важен за надеждната работа. В NaN 3 и KNO 3 трябва да бъде между 10 и 20 цт , докато SiO 2 трябва да бъде между 5 и 10 цт. Непрекъснато се правят усилия за намиране на алтернативни съединения, които могат да се използват във въздушни възглавници, които имат по-малко токсични реагенти. Почти всички изходни материали няма да се разпадат, докато не достигнат температури от 500 ° C или по-високи, така че това може да бъде подходяща опция като генератор на въздушни възглавници. Предните въздушни възглавници обикновено не предпазват пътниците по време на аварии на странични, задни или преобръщане. Тъй като въздушните възглавници се разгръщат само веднъж и изпускат бързо след първоначалното въздействие, те няма да са от полза при следващ сблъсък. Предпазните колани помагат за намаляване на риска от наранявания при много видове катастрофи. Те помагат за правилното позициониране на пътниците, за да увеличат максимално ползите от въздушната възглавница и помагат за сдържане на пътниците по време на първоначалния и следващите сблъсъци. В превозни средства, оборудвани със сензорна система за преобръщане, акселерометрите и жироскопите се използват за усещане на настъпването на събитие по преобръщане. Ако определеното събитие за преобръщане е предстоящо, въздушните възглавници със странична завеса се разполагат, за да защитят пътника от контакт със страната на интериора на превозното средство, а също така и за да се предотврати изхвърлянето на пътниците, когато превозното средство се преобръща.
CAR AIRBAG SYSTEM SRS: ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ
През последните години се наблюдава бърз напредък в технологията на въздушните възглавници, тъй като системите за въздушни възглавници бяха въведени за първи път. Като такива, ние ще опишем компонентите и процесите само в общи линии. Поддръжката и диагностиката трябва да се извършват само от подходящо обучени специалисти. Първите системи с въздушни възглавници са инсталирани в автомобили в средата на 70-те години и в началото на 80-те години. В края на 80-те години се въвежда въздушната възглавница за предните пътници и това постепенно е последвано от други варианти като въздушната възглавница за глава и страничната въздушна възглавница. В наши дни системите за въздушни възглавници се предлагат като стандарт в превозните средства.
Блок за управление на въздушната възглавница
Управляващият блок е сърцето на системата за въздушни възглавници и е инсталиран централно в автомобила. Обикновено може да се намери в областта на таблото, в централния тунел.
Той е отговорен за следното:
- Откриване на произшествия.
- Откриване на сигналите, изпратени от сензорите своевременно.
- Задействайте навреме необходимите огневи вериги.
- Предоставяне на захранване на огневите вериги с помощта на кондензатора, независимо от акумулатора на автомобила.
- Извършване на самодиагностика на цялата система.
- Съхраняване на грешки в паметта.
- Активиране на индикаторната лампа на въздушната възглавница, ако системата не работи.
- Свързване към други контролни устройства чрез CAN шината.
Информацията, получена от редица тестове за катастрофа, се запазва в съвременните контролни устройства. Тази информация позволява класифицирането на произшествието според „тежестта на ПТП“. В този контекст се прави разлика между следното:
- Тежест на катастрофата 0 = малка авария; не са разположени въздушни възглавници
- Тежест на катастрофата 1 = умерена авария; въздушните възглавници могат да бъдат разположени на първия етап
- Тежест на катастрофата 2 = сериозна авария; въздушните възглавници са разположени на първия етап
- Тежест на катастрофата 3 = много сериозна авария; въздушните възглавници са разположени на първия и втория етап Наред с тежестта на катастрофата, контролното устройство взема предвид и информацията за посоката на произшествието (прилагане на сила), например 0 ° или 30 °, и вида на произшествието, за да определи стратегията за разполагане. Освен това той разглежда дали пътниците носят предпазни колани или не.
Сензори за катастрофа
В зависимост от системата на въздушните възглавници и броя на инсталираните въздушни възглавници, сензорите за катастрофа или ускорение се инсталират директно в контролния блок или като спътници в предния край на автомобила или отстрани на автомобила. Предните сензори винаги се предлагат в два екземпляра. Тези сензори обикновено работят според системата на пружинната маса. С тази система сензорът разполага с претеглена ролка, която е изпълнена със стандартизирани тегла. Около претеглената ролка е навита бронзова пружинна панта, а краищата й са прикрепени към претеглената ролка и корпуса на сензора. В резултат на това претегленият валяк може да се движи само ако силата се прилага от определена посока. Ако се приложи сила, претегленият валяк се търкаля към силата на бронзовата пружина и затваря веригата към контролния блок, като използва контакт. Сензорът също така разполага с резистор с висок импеданс, за да има самодиагностика. Друг вариант за разширяване на сензорите за движение е използването на силиконова маса. Ако се приложи сила, силициевата маса в сензора се движи. Поради начина, по който масата се суспендира в сензора, това променя електрическия капацитет, който служи като информация за управляващото устройство. Благодарение на скоростта, с която могат да записват информация, тези сензори се използват за предоставяне на информация на управляващото устройство възможно най-бързо в случай на страничен удар. Използват се и сензори за налягане. Те са инсталирани във вратите и реагират на промени в налягането във вратите в случай на авария. Когато работите върху превозни средства, които използват тези датчици за налягане, е от съществено значение правилно да поставите отново уплътняващите фолиа на вратите след тяхното отстраняване. Ако фолиото за уплътняване на вратата е поставено неправилно и това води до загуба на налягане по време на авария, функцията на сензорите за налягане може да бъде нарушена. Когато монтирате сензорите за катастрофа, винаги спазвайте посоката на инсталиране, която е обозначена със стрелка на сензора. Прагът на разполагане е ускорение от ок. 3 – 5 g. От съображения за безопасност, за да се избегне неволно разгръщане на въздушната възглавница, два датчика, които работят независимо един от друг, винаги трябва да изпращат информацията за разгръщане на
Safing сензор за безопасност
Сензорът е отговорен за предотвратяването на случайно разгръщане на въздушните възглавници. Той е свързан серийно с предните сензори. Сензорът е интегриран в устройството за управление на въздушните възглавници. Състои се от контакт в напълнена със смола тръба и магнит с формата на пръстен. Отвореният контакт е разположен в пълна със смола тръба, над която е поставен пръстеновидният магнит. Магнитът се държи от пружина в края на корпуса. Ако се приложи сила, магнитът се плъзга върху напълнената със смола тръба срещу силата на пружината и затваря контакта. Това затваря контакта за запалване на въздушните. Сензорът за се използва като сензор за безопасност.
ДИЗАЙН НА ВЪЗДУШНА ВЪЗГЛАВНИЦА
Въздушната възглавница на волана включва въздушна възглавница с обем от около. 67 л, държачът на въздушната възглавница, генераторът на опората на генератора и капакът на въздушната възглавница (капак на волана). В случай на авария, управляващото устройство изстрелва генератора. В процеса на задействне ток загрява тънка жица. Докато процесът продължава, няма експлозия – вместо това горивото се изгаря. Газът, който се получава, докато горивото гори, се разширява и реагира с окислителя (вещество, което отделя кислород, като меден оксид или железен оксид) и образува почти чист азот, който запълва въздушната възглавница. Те не просто образуват азот, когато реагират, но също и въглероден диоксид (приблизително 20%) и водна пара (приблизително 25%). Задвижващото гориво обикновено се предлага под формата на таблетки, опаковани въздухонепроницаеми в горивната камера.
Въздушна възглавница на водача
Кое гориво се използва зависи от размера на въздушната възглавница и необходимата скорост на отваряне. Химическата реакция, която се осъществява след изпичането, причинява температури от 700 ° C в горивната камера. Полученият газ тече през екрана на филтъра при налягане приблизително. 120 бара. В процеса се охлажда, за да се намали температурата на изхода до по-малко от 80 ° C, за да се защитят пътниците. Произвежданият шум е подобен на пушка. Необходими са около 30 ms, за да се надуе напълно въздушната възглавница. По-новите системи използват двустепенни газови генератори. В зависимост от тежестта на произшествието, контролното устройство изстрелва двете пелети за стрелба една след друга. Колкото по-кратък е интервалът между изстрелите, толкова по-бързо ще се надуе въздушната възглавница. Във всеки случай и двата газови генератора винаги се изстрелват, за да спасят безопасно пътниците от превозното средство. Хибридните генератори се използват за въздушната възглавница за предния пътник или страничната въздушна възглавница. Тези видове генератори използват и втори източник на газ в допълнение към горивния газ. Съд под налягане съдържа газова смес от 96% аргон и 4% хелий при налягане приблизително. 220 бара. Съдът под налягане е запечатан с диафрагма. Ако въздушната възглавница е разгърната, горивото движи бутало, което пробива мембраната и позволява на изтичането на газ. Газът, който се получава, когато горивото гори, се смесва с газа в съда под налягане. Температурата на изхода в този случай е около 56 ° C. Въздушната възглавница за предния пътник има обем от около 140 l и напълно се надува за около 35 ms. Процесът е подобен на страничните въздушни възглавници (гръдни въздушни възглавници). Тъй като обаче няма ударна зона (зона на смазване) за удара, е необходимо да се запалят газовите генератори и да се надуят въздушните възглавници много по-бързо. В случай на страничен удар със скорост около 50 км / ч, генераторите трябва да палят след прибл. 7 ms и въздушната възглавница трябва да бъде напълно надута след 22 ms. Страничните въздушни възглавници са монтирани в таблото на вратата или облегалката на седалката. Когато става въпрос за въздушни възглавници за глава, се прави разлика между надуваеми тръбни конструкции и надуваеми завеси. Надуваемата тръбна конструкция беше първият дизайн за въздушната възглавница за глава. Приличаше на наденица, която се разгъва от покрива над предните врати. Надуваемата завеса се простира по цялата страна на автомобила в горната част. Монтира се в рамката на покрива, над вратите на автомобила.
Airbag
Въздушната възглавница е изработена от силно издръжлива полиамидна материя, която издържа на стареене. Той има нисък коефициент на триене, за да се гарантира, че се разгъва лесно и прави нежен контакт с кожата. Въздушната възглавница се праши с талк на прах, за да я предпази и да спре да залепва. Когато въздушната възглавница е разгърната, този прах може да се разглежда като бял облак. От вътрешната страна има задържащи ленти, които поддържат формата на въздушната възглавница, когато тя се надува. Отзад има отвори за изтичане, които позволяват на газта да излезе. Има два различни начина, по които могат да се сгъват въздушни възглавници: Стандартното сгъване и сгъването във формата на звезда. Със звездното сгъване въздушната възглавница се разширява по-малко към водача. Това сгъване е от полза, ако пътниците не седят в правилното си положение („извън положение“).
Волан
Пружината на волана установява връзката между твърдата кормилна колона и подвижния волан. Той също така осигурява връзката между блока за управление на въздушната възглавница и газовия генератор при завъртане на волана. Проводникът фолио е навит, така че той може да следва въртенето за 2,5 оборота във всяка посока. Обърнете особено внимание при отстраняване и инсталиране на волана. Трябва да сте сигурни, че кормилното управление е центрирано и колелата са в права позиция.
Откриване на заетост на седалките
Откриването на заетостта на седалките се използва за по-точно управление на разполагането на въздушните възглавници и предотвратяване на разгръщане на въздушни възглавници излишно. Има различни начини да проверите дали седалката е заета или не. Използват се сензорни рогозки, включващи сензори за налягане и електронно устройство за оценка. Сензорните постелки могат да бъдат интегрирани само в предната пътническа седалка. Най-модерните системи обаче могат да бъдат интегрирани и в седалката на водача и отзад. Могат да се използват както инфрачервени, така и ултразвукови сензори. Те са инсталирани в зоната на вътрешното осветление / огледало за обратно виждане и наблюдават не само дали седалката е заета или не, но и как седи предната пътница. По този начин системата открива дали пътникът не е на място, което би било проблематично. Информацията от системата за откриване на заемане на седалка влияе върху разполагането на въздушните възглавници и активирането на обтегачите на предпазния колан и активните облегалки за глава. Системата за въздушни възглавници открива, ако отделните седалки не са заети и съответните системи за защита не се активират в случай на авария.
Кабели за въздушни възглавници
Съединителите на въздушната възглавница са ярко жълти, за да се идентифицират по-лесно кабелите и съединителите на въздушната възглавница. Вътре в съединителя има джъмпер, който предотвратява неволното разгръщане на въздушната възглавница, ако се извършва работа върху системата на въздушните възглавници. Това може да се случи например в резултат на статично зареждане. Джъмперът е контакт, който свързва двата контакта вътре в конектора, когато щепселната връзка е изключена, за да се елиминира всякакъв потенциал.
Обтегач на предпазния колан
Целта на обтегача на предпазния колан е да премахне хлабавостта на предпазния колан в случай на авария. Тази провисналост може да възникне в резултат на щедро облекло, свободни дрехи или от „спокойна“ позиция за сядане. Обтегачът на предпазния колан може да бъде интегриран в катарамата или ролката. Ако обтегачът на предпазния колан е монтиран в катарамата, той ще включва например прибираща тръба, кабел, бутало, газов генератор и пелетна горелка. В случай на авария газовият генератор се задейства, както е при въздушната възглавница. Газът се разпространява и движи буталото в прибиращата тръба. Кабелната връзка между буталото и закопчалката на колана издърпва катарамата надолу и елиминира провисването в колана. Ако обтегачът на предпазния колан е интегриран в ролката на колана, провисването се отстранява с помощта на прибиращ механизъм.И в този случай генератор се задейства, ако обтегачът се задейства. Този генератор задейства поредица от топки в движение. Топките обръщат макара, свързана с ролката на колана. Това завъртане прибира колана на точно определено разстояние. След това топките попадат в определен контейнер, за да се предотвратят евентуални повреди. Друг вариант е да се използва принципът на ротационен двигател на Wankel. При този метод, когато се задейства обтегачът, задвижващото вещество задвижва ротор, което елиминира провисването поради въртенето. За да се намали натоварването, упражнявано върху гърдите в случай на злополука, се монтира ограничител на силата на колана в коланите на водача и предния пътник.
Ограничител на силата на колана
Ограничителите на силата на колана са адаптивни коланни машини, които използват газов генератор, като въздушна възглавница, за да превключват между високо и ниско ниво на сила. Благодарение на оптималната координация между обтегача на предпазния колан и въздушната възглавница, кинетичната енергия на пътниците бавно се разсейва по време на удара, което намалява натоварванията.
Изключване на батерията
За да се избегне опасността от късо съединение и възникнали пожари в автомобила, акумулаторът се изключва от електрическата система на автомобила в случай на авария. Това става с помощта на реле за изключване или газов генератор. Сигналът за изключване на батерията се изпраща от устройството за управление на въздушната възглавница. Газовият генератор работи по подобен начин като обтегача на предпазния колан тук. Ако се задейства функцията за изключване на батерията, връзката между батерията и свързващия кабел се прекъсва вътре в терминала.
ИЗПИТВАНЕ И ДИАГНОСТИКА НА СИСТЕМИТЕ AIRBAG: ОТСТРАНЯВАНЕ НА НЕИЗПРАВНОСТИ
Като основен принцип работата по системата за въздушни възглавници трябва да се извършва само от подходящо обучени специалисти. Всички законови и специфични за производителя разпоредби трябва да се спазват. Същото се отнася и за изхвърлянето на всички разгърнати или стари въздушни възглавници. Препоръчително е да се обучат всички служители на сервиза, ако е възможно, тъй като много задачи, които не са непременно свързани директно с въздушната възглавница, все още изискват премахването на въздушната възглавница или обтегача на предпазния колан. Един пример за това би била работата върху инструменталния клъстер. Както е при диагностиката и отстраняването на неизправности в други системи, първата стъпка е да се извърши визуална проверка. В този процес проверете всички видими компоненти на системата на въздушните възглавници за повреди и за да се уверите, че контактите на щепсела са правилно свързани. Една от често срещаните причини за неизправност е лоша връзка на щепсела към обтегачите на предпазния колан или страничните въздушни възглавници в областта на предните седалки. Когато седалките се придвижват напред и назад, щепселните връзки се разхлабват, което причинява съпротивление при контакт. Волевата пружина също може да бъде причина за неизправности. Пружината може да се провали, защото се поставя под товар при всяко завъртане на волана. Винаги е необходимо подходящо диагностично устройство. Ако визуалният преглед разкрие повредена щепселна връзка, изчистете паметта за неизправност с помощта на диагностичния блок. Ако визуалният преглед не разкрие дефекти, прочетете паметта за неизправност с помощта на диагностичния блок. Неизправностите, възникнали в системата, обикновено се идентифицират чрез самодиагностиката и се съхраняват в паметта на повредата. Ако грешката „Сигнал е повреден“, „Сигналът е прекалено нисък“ или „Сигналът е твърде висок“ се съхранява в паметта на грешката, една от възможните причини може да бъде например неизправен кабел. В този случай може да се използва мултицет за проверка на кабелните връзки между сензорите и контролния блок за непрекъснатост и късо съединение към рамката. За идентифициране на сензорите и щепселните връзки и присвояването на щифта на управляващото устройство са необходими специфична за производителя информация и схеми. В процеса, винаги се уверете, че акумулаторът на автомобила е изключен и сензорите и устройството за управление са изключени от кабелния сноп. Не използвайте никакви „домашни“ тестови адаптери (скоби за хартия, които са били отворени), за да свържете тестовите линии към конекторите. Те могат да повредят чувствителните контакти на щепсела и да причинят нови неизправности, които остават незабелязани. Има по-смисъл да се използват специални сонди, които се вписват в контактите на щепсела и гарантират, че е установен правилен контакт.
