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安全气囊论文


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摘 要 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 ABSTRACT ...............................................................

........................ 错误!未定义书签。 前言 .............................................................................................................................................. I 1 汽车安全的概述 .......................................................................................................................... 3 1.1 汽车安全 ........................................................................................................................... 3 1.2 安全带与安全气囊............................................................................................................ 3 1.3 安全气囊的分类................................................................................................................ 4 2 安全气囊系统的结构及工作原理............................................................................................... 5 2.1 安全气囊系统的组成....................................................................................................... 5 2.2 安全气囊系统的基本工作原理........................................................................................ 6 2.3 安全气囊的工作过程....................................................................................................... 7 3 安全气囊系统部件的结构与原理............................................................................................... 9 3.1 碰撞传感器....................................................................................................................... 9 3.1.1 机械型碰撞传感器 ............................................................................................. 9 3.1.2 汞开关型碰撞传感器......................................................................................... 11 3.1.3 半导体型碰撞传感器......................................................................................... 11 3.2 电子控制单元............................................................................................................... 11 3.3 备用电源 ........................................................................................................................ 12 3.4 故障指示灯..................................................................................................................... 13 3.5 安全气囊组件................................................................................................................. 14 4 安全气囊的应用 ........................................................................................................................ 14 4.1 安全气囊的正确使用..................................................................................................... 15 4.2 安全气囊的检修,储存和运输..................................................................................... 16 4.3 安全气囊的缺陷............................................................................................................. 17 5 安全气囊的检测 ........................................................................................................................ 19 5.1 SRS 系统故障自诊断测试 ............................................................................................. 19 5.2 读取安全气囊系统故障代码......................................................................................... 21 5.3 注意事项 ........................................................................................................................ 23 5.4 清楚安全气囊故障代码................................................................................................. 23 5.4.1 清除 41 以外的故障代码.................................................................................... 23 5.4.2 清除代码 41 以外故障代码的注意事项........................................................... 23 5.4.3 清除代码 41........................................................................................................ 24 结论 ................................................................................................................................................ 25 致 谢 .............................................................................................................................................. 25 参考文献 ........................................................................................................................................ 26

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在我国, 随着高速公路的发展和汽车性能的提高, 汽车的行驶速度越来越快, 特别是由于汽车拥有量的迅速增加, 交通越来越拥挤?..等诸多因素导致近年来 汽车安全事故的损失逐年上升。所以,汽车的安全性就变得尤为重要。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 况下汽车上的配置保护乘员的能力。目前主要有安全带、安全气垫 、防撞式车 身和安全气囊防护系统( Airbag Restraint System)等。 (以下简称为:安全气 囊。 ) 安全气囊的作用即在碰撞的第一阶段和第二阶段之间, 迅速在车内人员与汽 车构件之间产生一个充满气体的气垫, 在碰撞过程中通过气囊的阻尼排气等过程 吸收乘员的动能,使碰撞的第二阶段得以减缓,以减轻碰撞对人员的伤害程度。 安全气囊属于汽车乘员“被动安全性保护装置” 。其中安全带在被动保护过程中 起主要作用, 而安全气囊属于辅助约束系统(Supplemental Restraint System) , 即 SRS。

关键词:汽车

被动安全

辅助约束系统

安全气囊

Abstract
\ I

In China, with Development of Highway and improve vehicle performance, vehicle driving faster and faster, especially as car ownership increased rapidly, more and more crowded traffic and many other factors ... .. Car safety in recent the loss of accident year by year. Therefore, the vehicle safety becomes especially important. An automotive vehicle into the safety of both active safety and passive safety. Active safety refers to the ability of vehicles to prevent accident, there are anti-lock braking system, brake force distribution systems. Passive safety in the event of an accident is the case of the configuration of the car the ability to protect the occupants. At present, there are seat belts, safety cushion, the airbag crash-type body and protection system (Airbag Restraint System) and so on. (Hereinafter referred to as: air bags.) The role of the airbag in the collision between the first and second phases, the rapid component in the car between staff and a car filled with gas cushion, in the collision damping exhaust through the process of airbag occupant absorption kinetic energy, so that the second phase of the collision mitigation to reduce the degree of impact injury to personnel. Airbags are car occupants, "passive safety protection device." Seat belt in the passive protection of which play a major role in the process, and airbags are Supplemental Restraint System (Supplemental Restraint System), the SRS.

Key words:

automobile

passive safety

airbag supplemental

restraint system

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II

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前言
在我国, 随着高速公路的发展和汽车性能的提高, 汽车的行驶速度越来越快, 特别是由于汽车拥有量的迅速增加, 交通越来越拥挤?..等诸多因素导致近年来 汽车安全事故的损失逐年上升。所以,汽车的安全性就变得尤为重要。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 况下汽车上的配置保护乘员的能力。目前主要有安全带、安全气垫 、防撞式车 身和安全气囊防护系统( Airbag Restraint System)等。 (以下简称为:安全气 囊。 ) 发生交通事故时, 汽车不可避免的要发生碰撞。汽车发生碰撞全过程分为两 个阶段: 没有人参与的汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞作为碰撞的第一阶 段。 碰撞第一阶段必然导致汽车产生减速度,车内人员由于惯性就会以一定的加 速度向撞击发生的方向运动, 如果这个加速度足够大,将造成人员与车内构件相 碰,把这个碰撞叫碰撞的第二阶段,即伤人阶段。安全气囊的作用即在碰撞的第 一阶段和第二阶段之间, 迅速在车内人员与汽车构件之间产生一个充满气体的气 垫, 在碰撞过程中通过气囊的阻尼排气等过程吸收乘员的动能,使碰撞的第二阶 段得以减缓,以减轻碰撞对人员的伤害程度。安全气囊属于汽车乘员“被动安全 性保护装置” 。其中安全带在被动保护过程中起主要作用,而安全气囊属于辅助 约束系统(Supplemental Restraint System) ,即 SRS。

关键词:汽车

被动安全

辅助约束系统

安全气囊

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1 汽车安全的概述
1.1 汽车安全
汽车装备的安全装置分为主动安全装置和被动安全装置。 主动安全装置的功 用是避免发生事故,目前主要有制动系统,灯光与照明系统;被动安全装置的作 用是减轻事故对驾驶员与乘员的伤害程度,目前采用的主要有座椅安全带,两节 货三节式转向柱,安全气囊控制系统和座椅安全带系统。 而安全气囊属于“辅助约束系统” (Supplemental Restraint System) ,即 SRS。它是装在汽车上的充气软囊。安全性是汽车最基本也是最重要的性能,特 别是在人们注重安全性和舒适性的今天, 安全气囊的性能和数量是衡量汽车技术 指标的主要依据,目前我国已拥有安全气囊的自主知识产权。

1.2 安全带与安全气囊
汽车被动性安全装置主要有安全带和安全气囊。 实验表明安全带对乘员有良 好的约束力, 可以防止乘员被惯性力甩离座位,并且在汽车发生碰撞时能够吸收 由惯性力所产生的大部分能量。但在汽车碰撞实验分析中,发现安全带对乘员, 特别对驾驶员的头部、 胸部以及膝部所能提供的保护是很薄弱的。而安全气囊则 对驾驶员头部、 胸部以及膝部的保护效果特别明显,大大地减少了乘员的死亡率 和减轻了乘员的损伤程度。 值得指出的是, 安全气囊只是辅助保护系统,需要佩带安全带才能起到预想 的保护效果。交通事故统计数据表明, “三点式安全带+安全气囊”的防护效果最 好,其有效保护率高达 60%;仅使用安全带的情况下,有效保护率为 43~49%; 而仅使用安全气囊,有效保护率急剧下降到 18%。引用上述统计数据有助于我 们消除两个误区:第一?安全气囊不是万能的;第二?佩带安全带十分重要。现 在人们的统一认识是:必须通过强制措施提高安全带的佩带率;在低速碰撞中, 安全气囊的展开反而会增加意外伤害的可能性而降低保护效果; 在中等或严重程 度的碰撞事故中,安全气囊对乘员有明显的保护作用。一般说来,车内乘员如果 未系安全带的话,在速度为 20km/h 左右的固定壁障碰撞中就会受到严重伤害; 而系了安全带的乘员,在 30km/h 的固定壁障碰撞中才会受到严重伤害。表-1 为

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3

安全带与安全气囊对驾驶员和乘员的安全防护作用的比较。

表-1 安全带与安全气囊对驾驶员和乘员的安全防护作用的比较

安全带系统

安全气囊系统

安全保护范围

对乘员能够提供各种碰撞事故和滚 翻事故的全方位保护

在汽车发生严重的正面碰撞和侧面 碰撞时,对乘员提供头部和胸部有 效的保护

装备的可靠性

可以随时对系统的零部件故障进行 检查

依靠诊断装置进行一般故障检查, 但无法进行系统零部件的无损检查 对乘员无任何约束,但在汽车发生 碰撞时,乘员可能会甩出座椅,在 很大的范围内与车内装备发生碰撞

装备的方便性

需要佩带和解开安全带,即使采用 自动安全带,对乘员的行动有很大 的约束,可以防止乘员从座位上甩 出,乘员的碰撞范围较小

维修的方便性

安装、维修、更换都很方便

维修较复杂,如零部件出现大的故 障,则要更换全套安全气囊系统

使用的普及性 及成本

普及容易,成本低廉,不需要提高 汽车总造价

正在普及驾驶员和前排座安全气 囊,并作为汽车标准装备装车,但 造价高。其他形式的安全气囊暂时 为选装件

发展方向

电子控制安全带预收紧(与安全气 囊电子控制系统统一控制)

多方位、多个气囊的电子控制的安 全气囊系统;智能安全气囊系统

1.3 安全气囊的分类
1.按其总体结构可分为机械式与电子式两大类。目前汽车上采用的安全气 囊系统普遍都是电子式。 2.按 SRS 气囊的数量可分为单安全气囊系统、双安全气囊系统和多安全气 囊系统。 单安全气囊系统只装备有驾驶席气囊。双安全气囊系统装备有驾驶席和 前排乘员席两个安全气囊。多安全气囊系统装备有三个或三个以上的安全气囊。 3.按照保护对象分类 (1)驾驶员防撞安全气囊。驾驶员防撞安全气囊装在转向盘上。 (2)前排乘员防撞安全气囊。由于乘员在车内位置不固定,因此为保护其 撞车时免受伤害,设计的防撞安全气囊也较大。
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(3)后排乘员防撞安全气囊。装在前排座椅上。 (4)侧面防撞安全气囊。装在车门上,防止乘员受侧面撞击。

2 安全气囊系统的结构及工作原理
2.1 安全气囊系统的组成
尽管各款汽车的安全气囊在控制不见的结构,数量和安装位置不同,但其基 本组成大致相同, 主要有传感器, 安全气囊组件, 安全气囊系统指示灯和 SRS ECU 四部分组成。安全气囊系统的基本结构如图-2。

图-2

(1)传感器

用于检测汽车发生事故后的碰撞信号,并将信号输送给 SRS

ECU,并用以判断是否发生碰撞。 传感器一般安装在车身的前部和中部。分为前碰 撞传感器,中英碰撞传感器和防护传感器。 (2)安全气囊组件 组成。 (3) 安全气囊指示灯 指示灯自动发亮报警。 用于指示安全区囊的工作状态。当系统发生异常时, 主要由气囊,气体发生器,点火器,地板和装饰盒等

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(4)SRS ECU 或引爆电路组成。

有备用电源电路,故障记忆电路,故障诊断与检测电路和点

2.2 安全气囊系统的基本工作原理
由于汽车生产厂家不同和汽车型号、结构不同,安全气囊控制系统布置方式 也有所不同。 其中主要的布置方式有多点式安全气囊控制系统,单点式安全气囊 控制系统, 两点式安全气囊控制系统和防侧撞安全气囊控制系统。虽然布置方式 不相同,但是控制原理是一样的。其控制原理如下如图-3

图-3 安全气囊系统工作原理

当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时,车体会受到强烈的撞击,车速急 剧下降。安装在汽车前端的碰撞传感器和安装在 SRS ECU 内部的中央传感器都 会检测到汽车突然减速的信号,并将此信号输送给 SRS ECU ,以判断是否发生 碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时,SRS ECU 发出控制指令由驱动电 路将气囊组件中的点火器电路接通,引爆雷管引燃点火剂,点火剂引爆时,迅速 产生大量热量, 使充气剂受热分解出大量气体并经过过滤后进入安全气囊,气囊 便冲开气囊组件上的装饰盖迅速打开, 在驾驶员和乘员面部和胸部前形成弹性气 垫,即使泄露和收缩,将人体与车内构件之间的碰撞变为弹性碰撞,通过气囊产 生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动力,从而有效的保护人体。

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2.3 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。 汽车发生正面碰撞时驾驶员的安全气囊展开 过程如图 1 所示(其中具体时间与多种因素有关,图示时间仅供参考) : 以图-4 为例,从汽车开始碰撞计时: a.0~10ms:在汽车特定的敏感部位处,装置碰撞传感器。碰撞传感器受到 足够的碰撞冲量作用时, 10ms 的瞬间内,将触发信号输送到中央电子控制器。 在 b.10~20ms:在中央电子控制器中,主要有对安全气囊系统进行监测和控 制的微处理器,能够对传感器输入的触发信号立即进行计算、比较和判断。如果 碰撞冲量超过预先的设定值, 中央电子控制器立即释放一个电脉冲火花,使气体 发生器中的雷管急速爆炸。 c.20~60ms:雷管的爆炸击穿装气体发生器的燃料盒,将固定燃料点燃并 产生高温、高压气体(氮气) ,快速地经过滤器过滤冷却后冲入安全气囊。气囊 在 20~60ms 内张开达到最大容积,在乘员与车内装备之间形成一个气垫。在同 一瞬间,乘员因惯性力的作用,可能向前冲出 150~200mm,头部、脸部和胸部 正好与迎面而来的气囊相接触。但高压气囊膨胀的能量,会把乘员“回弹”到座 椅上,使得乘员身体受到一定损伤。 d.60~100ms:与此同时,装在气囊后面的排气孔打开,气囊泄气并收缩。 由气体的阻尼作用,吸收了碰撞的能量,缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力, 使乘员陷入较柔软的气囊中。 由于安全气囊将乘员与车内装备隔开,而使得乘员 得到保护。最后气体全部从排气孔排出,气囊瘪下。

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图-4 汽车正面碰撞时安全气囊发生作用的过程示意图

整个碰撞——安全气囊展开对乘员的安全保护过程,大约 60~100ms。安全 气囊展开进行保护的过程,是一种不可逆的过程,在完成保护过程后,必须重新 安装安全气囊控制器和安全气囊总成。 一般来说, 车辆的轻微碰撞不会使气囊打开。只有在车辆正面一定角度范围 内碰撞才能使气囊打开。 安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。 从理论上讲, 只有车辆的正前方左右大约 60°之间位置撞击在固定的物体上,速度高于 30KM/h, 这时安全气囊才可能打开。这里所说的速度不是我们通常意义上所理解 的车速, 而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度,实际碰撞中汽车 的速度高于试验速度气囊才能打开。后碰,侧碰,翻转都不会引发气囊打开。 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,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” 。

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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。

3 安全气囊系统部件的结构与原理
3.1 碰撞传感器
我们可以把碰撞传感器作为一只开关来看待, 其工作状态取决于汽车碰撞时 所产生惯性力的大小。传感器用于检测、判断汽车发生碰撞时的撞击信号, 以便及时点爆安全气囊。传感器按其功能可分为碰撞信号传感器和碰撞防 护传感器两种。防护传感器和碰撞信号传感器的结构原理基本相同,其区 别在于设定的减速度阀值有所不同。一般碰撞传感器即可用作碰撞信号传 感器,也可作碰撞防护传感器,但是必须设定其减速度阀值。碰撞传感器 负责检测碰撞的激烈程度;设置防护传感器的目的是防止前传感器意外短 路而造成防误膨开,因为在不设置碰撞防护传感器的情况下 ,当监测前碰 撞传感器时,如果不恰将其信号输出端子端路使点火器嗲那电路接通,那 么其囊就会引爆充气膨开。 碰撞传感器按结构可分为机械型碰撞传感器,汞开关型碰撞传感器和 半导体型碰撞传感器。

3.1.1 机械型碰撞传感器
机械型碰撞传感器利用机械运动开控制触点开关的闭合。分为偏心锤 型,滚球型和滚轴形式三种。 (1)偏心锤型碰撞传感器 偏心锤型碰撞传感器主要由偏心转子,偏心重物,转动触点 和固定触 点组成。如图-5 所示。不发生碰撞时,传感器处于静止状态,在复位弹簧 弹力作用下,偏心转子与挡块保持接触处于图-5a 所示位置,转动触点与固 定触点断开,传感器电路处于断开状态。当汽车发生碰撞且减速度达到设 定值时,偏心重物,偏心转子和转动触点作为整体在惯性力拒作用下克服 弹簧力矩沿逆时针方向转动一定角度,使转动触点与固定触点接触如图-5b

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所示

图-5 偏心锤型碰撞传感器

(2)滚球型碰撞传感器 滚球式碰撞传感器的工作原理如图-6 所示。当传感器处在静止状态时,在 永久磁铁的磁力作用下,导缸内的滚球被吸向磁铁,两个触点未被连通,如图-6 (a)所示。当汽车遭受碰撞,使滚球的惯性力 触点大于永久磁铁的吸力时,惯 性力与磁力的合力就会使滚球沿着导缸向左运动,将两个触点接通,如图-6(b) 所示,从而接通 SRS 气囊的搭铁回路。

图-6 滚球型碰撞传感器

(3)滚轴型碰撞传感器、

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汽车未碰撞时,传感器处于静止状态图-7(a)。此时滚轴在弹起的片簧作用 下,靠向止动销一侧,滚动触点与固定触点形成的开关处于断开状态,传感器电 路不接通,无碰撞信号输入 SRS ECU。当汽车碰撞且减速度达到碰撞强度设定的 阈值时图-7 (b),滚轴由于惯性产生的惯性力大于片簧的弹力,滚轴就会压下片 簧克服片簧的弹力向右滚动, 使滚轴上的滚动触点与片簧上的固定触点接触,将 传感器电路接通,碰撞强度信号即输入 SRSECU。如果该传感器作为防护传感器 使用,则将安全气囊引爆管电源电路接通。

图-7 滚轴型碰撞传感器

3.1.2 汞开关型碰撞传感器
汞开关型碰撞传感器是利用汞的导电良好的特性来控制气囊点火器电路接 通或切断,一般用作防护传感器。当传感器处于静止状态时,水银在重力作用使 传感器的两个接线端子处于断开状态。当汽车发生碰撞时且减速度达到设定值 时, 水银产生的惯性力在运动方向克服重力的分力而将水银抛向传感器电极,使 两个电极接通。

3.1.3 半导体型碰撞传感器
半导体型碰撞传感器由电阻应变片和集成电路组成。 半导体型碰撞传感器测 量减速度, 并将其转变为电信号输送给 SRS ECU 用于判断安全气囊是否需要工作。 当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时,传感器输入 SRS ECU 的信号电压就会达 到设定值,SRS ECU 立即发出控制指令,使点火器电路接通,从而引爆气囊充气, 达到保护驾驶员和乘员的目的。

3.2
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电子控制单元
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SRS ECU 是安全气囊系统的核心部件,其内部如图-8 所示,主要由中央处理 单元 CPU,备用电源电路,稳压电路,信号处理电路,保护电路,点火电路和监 测电路等组成。 专用 CPU 的主要功能是监测汽车碰撞时, 汽车前进方向上的减速度即碰撞强 度是否达到设定的阈值, 从而控制安全气囊引爆管是否引爆。专用 CPU 由模/数 (A/D)转换器、数/膜(D/A)转换器、串行输入/输出接口、只读存储器(ROM)、 随机存储器(RAM)、电可擦除可编程的只读存储器(EEPROM)和定时器等组成。汽 车行驶过程中, 专用 CPU 不断监测汽车上碰撞传感器,一旦获得传感器信号则判 断汽车是否是减速行驶还是发生了碰撞。当判断结果为发生碰撞,且汽车减速度 信号反映汽车碰撞强度达到或超过设定阈值时, 专用 CPU 立即执行控制引爆管点 火的软件程序,向引爆管点火电路发出引爆指令。 信号处理电路主要由放大器和滤波器组成。 其功用是对传感器检测的信号进 行整形和滤波处理,以便 SRS ECU 能够接受与识别。

图-8 SRS ECU 内部结构图

1-能量储存装置;2-碰撞防护传感器总成;3-传感器触点;4-传感器滚轴;5-四端子连 接器;6-专用 CPU;7-SRS ECU 连接器

3.3 备用电源
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备用电源由电容器构成, 其功能是在汽车碰撞时,如蓄电池或发电设备损坏 而不能给安全气囊系统供电的情况下, 紧急提供保证安全气囊系统工作所需要的 电力。备用电源的供电时间虽然只能延续 6s,但在此供电时间内,却能保证 SRSECU 测出碰撞强度、发出引爆指令点燃气体发生剂,使安全气囊保护作用可 靠启动。当时间超过 6s 以后,备用电源的供电能力下降,不能保证安全气囊系 统正常工作。 汽车点火开关接通 10s 之后,如果汽车蓄电池电压或发电电压高于 SRSECU 的最 低工作电压,则对备用电源的电容器进行充电,直至电容器电能储存足够为止。

3.4 故障指示灯
安装在仪表盘上的 SRS 指示灯的功能是, 一旦 SRS 出现故障则闪亮来提示驾 驶员。当汽车点火开关接通后,SRS 指示灯闪亮 6s 后熄灭,说明安全气囊系统 自检通过,SRS 无异常。如汽车点火开关接通后 SRS 指示灯不亮,或在汽车行驶 中点发亮或闪烁,则说明 SRS 有故障。维修时用测试仪调出故障代码,对照故障 提示进行检查维修。 检查或维护安全气囊系统时,应特别小心,稍有不慎,就有可能导致安全气 囊意外地膨胀鼓起,造成不必要的财产损失甚至对人身的伤害。因此,每次检查 或维修前,应首先关闭点火开关,拆除蓄电池负极后等待 10min 以上。其次,检 查或维修中,绝不能使用普通仪表或万用表测量任何与安全气囊系统有关的电 路。第三是充分利用 SRS 故障诊断仪,在拆除蓄电池负极前,调出故障代码来帮 助检查或维修。 检查或维修时, 不慎碰撞而安全气囊并未展开,也应对碰撞传感器和气囊组 件进行仔细检查。汽车碰撞后,安全气囊已经膨胀使用过,必须更换气囊组件, 同时要更换碰撞传感器和控制元件。安全气囊安装在汽车上过了一定的时间,即 使没有发生碰撞膨胀,全套安全气囊零部件也必须更换。 如 SRS 指示灯一直发亮, 首先应检查 ECU 的插接器各端子是否正确连接,若 连接正确,则说明升压电路有故障,即在蓄电池电压过低的情况下,升压电路不
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能将电压提升到 SRS 正常工作要的电压。故障排除后,在 SRS 工作电压恢复正常 之后 10s,SRS 指示灯会自动熄火。如 SRS 指示灯闪烁,则说明插接器端子问可 能短路。

3.5 安全气囊组件
SRS 气囊组件按功能分为正面气囊组件和侧面气囊组件,安装位置分为驾驶 员席、副驾驶员席、后排乘员席气囊组件。 SRS 气囊组件将安全气囊和机械式气体发生器或电子式气体发生器组合起 来。驾驶员席与副驾驶员席气囊组件结构和工作原理大体相同,一般用同一个 SRSECU 控制。 安全气囊组件主要由气体发生器,点火器,气囊,气囊饰盖,和地板组成。 驾驶员安全气囊组件位于转向盘中心处,乘员安全气囊组件位于仪表盘上方。如 图-9

图-9 驾驶员乘员的安全气囊组件位置 1- 驾驶员安全气囊组件;2-乘员安全气囊组件;3-鳄鱼夹;4-导线

4 安全气囊的应用
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安全气囊属于烟火类(PTI)器材,无论是装配、储存、使用以及运输,都 必须按照有关易燃、易爆危险品的“爆破器材法”的规定来处理。

4.1 安全气囊的正确使用
安全气囊是一种一次性的安全防护装置,不允许在装车后进行任何试验。汽 车若无碰撞事故正常行驶长达 10 年时,应更换新的安全气囊系统。使用时应注 意: (1)安全气囊必须和安全带配合使用。安全气囊属于辅助防撞安全装置, 只有和安全带配合使用, 才能获得满意的效果,所以驾驶员和乘员在汽车运行时 必须系好安全带。 (2)注意日常检查。主要检查各碰撞传感器的固定是否牢固,搭铁线部位 是否清洁、连接是否可靠,方向盘转动时是否有卡滞现象,以判断方向盘内的 SRS 螺旋电缆是否完好。起动车辆时特别要注意观察 SRS 报警灯是否自动熄灭, 如果接通点火开关 6s 后,它依然闪烁或长亮不熄,则表示 SRS 系统有故障。在 运行过程中,如果指示灯闪烁 5min 后长亮,也表示 SRS 系统出现故障。 (3)及时排除安全气囊的故障,否则会产生两种严重后果。一种是当汽车 发生严重碰撞,需要安全气囊展开起保护作用时,它却不能工作。另一种是在汽 车正常运行,安全气囊不应工作时,它却突然膨胀展开,给驾驶员和乘员造成不 应有的意外伤害,甚至发生安全事故。 (4)避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管,不要让它承受 85℃以上 的高温,以免造成安全气囊误打开。 (5)避免意外磕碰和振动。安全气囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感, 因此应尽量避免碰撞和冲击,以免造成安全气囊不必要的突然展开。 (6)不要擅自改变安全气囊系统及其周边布置。不能擅自改动系统的线路 和组件及更改保险杠和车辆前面部分结构。 在方向盘和乘员侧气囊部位不可粘贴 任何装饰品和胶条,以防影响气囊的爆开。 (7)乘员尽量坐后排。儿童和身材矮小的乘员在乘坐有安全气囊的车辆时 应尽量坐后排,因气囊对他们的保护效果并不理想。 (8)严格按规范保管安全气囊系统元器件。安全气囊系统中有火药、传爆

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管等易燃易爆物品,必须严格按规范运输、保管,否则将会造成严重后果。

4.2 安全气囊的检修,储存和运输
1.检修 安全气囊应注意日常的检修。安全气囊的一般检查,应按故障代码显示的故 障进行检修, 可以由驾驶员或专业修理工严格按照维修手册操作规程进行。不允 许非专业人员对安全气囊系统进行拆开和检修。 在检修时应将点火开关断开,切断电源,因为拆除蓄电池后,故障代码会消 失。所以在拆除蓄电池之前,应读取和记住故障代码显示的故障特性。电源切断 要等待 10min 以上,让电容储能器内的电能完全释放后,才允许开始检修,以防 止备用电源的电流引爆安全气囊。在大多数情况下,一些主要的零部件如微处理 器、碰撞传感器、中央传感器、安全传感器、气体发生器等,都是采取更换零部 件的方法进行检修的, 且必须尽可能地更换原生产厂家配套的零部件。对少数重 复使用的零件,必须严格检查后才能使用。如安全气囊系统发生“误爆” ,则应 更换原生产厂家的整套安全气囊系统,确认无误后才能使用,还必须进行新的安 全气囊系统严格检查,才能装车。 不允许用尖锐的工具来修理安全气囊,以免损坏零部件,不要刺穿气囊造成 气囊泄气。 不允许用任何一种能够让电流通过的仪表来跨接导线进行测量,以避 免发生错误引爆。检测安全气囊系统时,要用高阻抗的电压、电阻表测量。 检修完毕后, 在安装零部件时,应注意零部件的导向标志和导线插头的插接 方向。安全气囊系统的导线颜色和接线端子的颜色,一般为黄色或金黄色,不允 许采用其他颜色的导线代替,最后要检查报警灯是否正常工作等。 2.储存和运输 装配好的安全气囊系统总成(包括转向器、转向器轴、安全气囊盒等)必须 采用有隔热、防震的专门包装,缓冲垫要朝上,电器的插脚应分开,系统的各种 装置都不允许碰撞和摔跌, 凡摔跌过的安全气囊以及包装破损的包装件,都不允 许装车出厂。在装车时应由有经验的工人来装配,并经检验人员检验合格后,出 具合格证明。如果因故暂停安装时,应有专人负责看管,或送到车间仓库储存, 以确保安全。 要用专门的仓库存放,不允许暴露在露天,环境温度不得高于 100℃,不允

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许与润滑油、清洁剂以及其他易燃物品共同存放,不允许受潮或损坏包装,并严 格按照出厂日期顺序存放,存放日期不得超过 3 个月。 运输时应按照易燃、易爆危险品的运输规定来运输。

4.3 安全气囊的缺陷
任何事物都具有两面性, 安全气囊也不例外。安全气囊作为提高汽车安全性 的有效措施之一越来越受到人们的重视。 世界各国都投人大量的人力物力致力予 安全气囊的开发, 使得安全气囊系统得到大力发展。在一些实际的碰撞事故中证 明安全气囊确实具有降低乘员伤亡的功效,但也发现了其存在的一些间题和缺 陷。安全气囊在使用中存在的缺陷有: 1、 气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时, 乘员和驾驶员系上安全带即可, 完全不需要安全气囊展开起保护作用。如果这时 展开气囊反而会造成不必要的浪费,甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤 害。 2、气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板, 并且在瞬间展开充气, 很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也会灼伤乘员和 驾驶员。 3、当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时,气囊系统的启动不仅起不 到应有的保护作用,还可能会对乘员造成一定的伤害。 随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高, 汽车安全技术中的安全 气囊技术近年来也发展得很快。 智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发 展的必然趋势。 新的技术可以更好地识别乘客类型,采取不同的保护措施。系统采用重量、 红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因素,进而在碰 撞时判断是否点爆气囊、采用 1 级点火还是多级点火、点爆力有多大,并与安 全带形成总体控制。 通过传感器,气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰撞形 式,是正面碰撞还是角度碰撞,侧面碰撞还是整车的翻滚运动,以便引爆车身不 同位置的气囊, 形成对乘客的最佳保护。网络技术的应用也是安全气囊系统的发 展方向。 汽车安全气囊作为一种设想提出来后到今天成为必需的安全装备在汽车上 广泛应用已经过了整整半个世纪的历程。 安全气囊有效地减小了在汽车碰撞事故

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中乘员的伤亡,它的保护效果在汽车安全研究领域得到广泛的认识和高度重视。 随着汽车安全气囊的普遍推广应用, 安全气囊系统的各关键技术环节均成为汽车 安全研究领域的重点。 当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、绿色环保 化、虚拟技术化等方向发展。 (1)智能化 随着电子信息技术的飞速发展,形形色色的智能技术在汽车上得到推广应 用, 智能化安全气囊就是其中之一。它是在普通安全气囊的基础上增设传感器和 与之相配套的计算机软件而制成。 其重量传感器能根据重量感知乘客是大人还是 儿童, 其红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物,其超声波传感器能探 明乘员的存在和位置等。计算机软件则能根据乘客的身体、体重、所处位置和是 否系安全带以及汽车碰撞速度及撞击程度等,及时调整气囊的膨胀时机、速度和 程度,使安全气囊对乘客提供最合理有效的保护。 (2)绿色环保化 目前汽车安全气囊中普遍使用了迭叠化钠。从环保和人体健康角度讲,迭氮 化钠是一种有毒物质,其毒性是砷的近 30 倍。此外,从安全角度讲,迭氮化钠 在被激活后释放的气体冲起气囊的同时,还会生成固态的钠,钠的化学性质非常 活泼,特别是在与水接触时可以直接燃烧。因而,避免使用有潜在危险和有毒性 的含钠物质,采用新型气体发生技术,使之符合环境保护的要求,是汽车安全气 囊发展的一个方向。 (3)虚拟技术化 采用计算机模拟的“虚拟技术”方式替代轿车实物碰撞。它由一台超级计算 机进行“虚拟试验” ,从而一方面减少人力、物力、财力的消耗;另一方面也加 快了产品的开发周期。 超级计算机位于一间配有精密气候调控系统的机房中,进 行模拟碰撞试验时, 一方面测算轿车的设计对减少驾驶员和乘客受伤的风险能起 多少作用, 另一方面研究轿车受撞变形的方式,以及安全带和安全气囊之类防护 系统应如何设计, 才能达到最佳的防护效果。而各种运算都是以现实交通中发生 的同类事故为依据进行的。 (4)小型、轻型化

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安全气囊总成将采用体积小的新型气体发生器, 它采用压缩气体的混合式气 体发生器及采用有机气体的纯气体式气体发生器。另外,安全气囊作为一个高度 集成化的系统和模块,德尔福传感器公司将推出了世界上最小的安全气囊模块, 使方向盘既美观简洁, 又有足够的空间来集成更多的控制系统。德尔福的技术可 以提供高度紧凑型的乘员正面保护安全气囊, 而且气囊系统的盖板与方向盘的接 缝非常细小,几乎看不出来;安装的位置也比较独特,且方向盘看上去更漂亮。 (5)保护全方位化 安全气囊不再仅局限于保护驾驶员与前座乘员。 现代汽车还将采用了窗帘一 般的侧气囊,这样即使是侧面被撞,车内乘员的安全也能得到充分的保证。 如:侧翼气囊,它是置于车门两侧及车顶的气囊装置。来自侧翼撞击的力量 必须足够大时才能触发气囊充气, 仅是踢踹或撞击产生的能量还不足以造成气囊 装置的触发。当侧面撞击发生时,撞击力虽被分散,但还有一部分由车门传至装 有传感器的座椅上,就在门与传感器接触的刹那,火焰推动两个气体发生器,以 高达每秒 2000 米的速度,差不多是七倍的音速为气囊充满氮气。它还可以在撞 击发生的关键瞬间,自始至终地保护着人体的上身。 正在研制的此型保护气囊还有以下 5 种: (1)安装在转向盘下方膝垫部位的安全气囊可保护下脚正碰撞中免受伤害。 (2)安装在制动踏板下的安全气囊以保护脚和踝关节在正碰撞中免受伤害。 (3)安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。 (4)安装在汽车发动机罩下的安全气囊,保护行人。 (5)安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车碰撞事故中头部的 损伤。

5 安全气囊的检测
汽车辅助安全系统(SRS)是一个可靠性要求极高的控制系统,为此 SRS ECU 中专门设计有自诊断系统,在气囊设计电路中还没有相应的检测机构。SRS 一旦 发生事故,自诊断电路就能检测出来,并控制仪表盘上的 SRS 指示灯闪亮报警, 同时将故障代码存入 SRS ECU 的存储器(RAM)中以供检测维修调用。利用专门 监测仪器或特殊方法, 便可通过诊断插座进行自诊断测试, 以便尽快查到故障码。

5.1 SRS 系统故障自诊断测试
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SRS 系统故障自诊断测试时应注意以下两点 (1)确认蓄电池电量充足,如果蓄电池失效或电量过低,便影响检测准确性; (2)在检查线束有无断路故障时,须事先检查插头是否完好、端子有无腐蚀、 弯曲或其它损坏。 为了使故障处理正确有效,在对安全气囊系统进行故障检测诊 断之时,应严格按照图-10 所示的故障检测诊断流程进行检测诊断。

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20

读取故障诊断码(DTC) 清除 DTC 储存记忆 故障诊断码(DTC)图 进入车库 开始诊断 1 检查 SRS 指示灯是否亮
亮 不亮

11 根据故障诊断码(DTC) 图,进行诊断

SRS 指示灯状 态 点 火 开 关 ON (Ⅱ) (OFF) SRS 指示灯正 常 亮灭 异常: 灯不熄灭 亮灭 异常: 灯未接通
灭 大约 6 秒

“不亮”诊断
SRS 指 示 灯依然亮 着

2 读出 DTC 并记录
DTC 出

12 根据 DTC 图,进行 “不亮”诊断

3 清除 DTC 储存记忆

现 SRS 指 示 灯 依然亮着

SRS 指示灯依然 亮着

4 检查 SRS 指示灯是否亮

13 进行“间歇性故障处理”
判断故障 判 断 正常

5 读出 DTC 并记录
与 2 相同的 DTC 与 2 相同的 DTC

6 根据该 DTC, DTC 利用图从步骤 5 开始进行各项诊断

7 根据该 DTC, DTC 利用图从步骤 5 开始进行各项诊断
在用 DTC 图对当前的故障进行诊断和处 理之后, 进行 13 间歇性故障处理

8 确定发生故障的系统

9

按照本章中操作前注意事项“操作步骤”以及“零部件更换”的

说明更换有关的零部件 清除 DTC 记忆

10 接通点火开关 ON(Ⅱ)后,检查 SRS 指示灯亮起,6s 后熄灭检查 SRS 指示灯熄灭后,SRS 指示灯亮出 30s 不再亮起将转向盘向左和向右转到极限并 保持 5~10s,检查 SRS 指示灯是否又亮了

SRS 指示 灯亮

正常 通

结束

过7

图-10 流程检测图

5.2 读取安全气囊系统故障代码
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丰田汽车安全气囊的故障代码可用一根跨接线跨接诊断插座上的 T,C 两个 端子,通过仪表盘上的 SRS 指示灯闪烁规律来读取。 (1)检查 SRS 指示灯。接通点火开关,如 SRS 指示灯亮 6s(闪 6 下)后 熄灭 (2)说明 SRS 指示灯及线路正常,可以读取故障码。如 SRS 指示灯不亮, 说明指示灯及线路有故障,应检修后读取。 (3)接通点火开关等待 20s 以上时间。 (4)用跨接线将诊断插座上的 T,C 两个端子跨接。 根据仪表盘上 SRS 指示灯闪烁规律读取故障代码。如表-11
表-11 故障代码的含义

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22

5.3 注意事项
(1)当点火开关接通后,SRS 指示灯一直发亮,读取故障代码使显示代码有 正常,说明蓄电池电源电压过低或 SRS ECU 的备用电压过低,SRS ECU 设计时 未将此故障编写成代码存入存储器。当电源电压恢复正常后 10s,SRS 指示灯将 熄灭。 (2)当 SRS 指示灯线路短路时,SRS ECU 便将故障变成代码 22 并存入存储 器中。以为 SRS 指示灯无法显示故障代码,所以在短路故障排除之前,SRS 指 示灯无法显示故障代码。 (3)当 SRS 发生故障时,SRS ECU 就会将故障编写成 11 至 31 之间的代码存 入存储器中。 如果 SRS 指示灯显示出 11 至 31 以外大妈, 说明 SRS ECU 有故障。 (4)当排除故障代码 11 至 31 表示的故障并清楚故障代码之后,SRS ECU 将 41 存入存储器中,SRS 指示灯将一直发亮,直到代码 41 清除为止。

5.4 清楚安全气囊故障代码
只有在存储器中存储的故障代码完全清除之后,SRS 指示灯才能正常显示状 态。调去故障代码是,如 SRS 指示灯显示有故障代码,说明 SRS 发生过故障,但 是无法显示故障是发生在现在还是过去。因此,每当排除故障后,必须清楚故障 代码,并在清楚故障代码之后,再次调取故障代码,确认 SRS 鼓掌是否已全部排 除,这是修检 SRS 必须进行的工作。

5.4.1 清除 41 以外的故障代码
(1)关闭点火开关 (2)拔下熔断器盒内的 ECU-B 熔断器 (15A) 或拆下蓄电池负极电缆端子 10s 或更长时间后,代码 41 以外的故障代码即可被清除。 (3)插上 ECU-B 熔断器或接上蓄电池负极电缆端子。

5.4.2 清除代码 41 以外故障代码的注意事项
(1) 在清除故障代码后接上蓄电池负极电缆端子时,必须关闭点火开关。如 果点火开关处于接通状态,会导致诊断系统工作失常。 (2)上述方法只能清除 41 以外的故障代码,不能清除代码 41。 (3)如果利用拆卸蓄电池负极电缆端子来清除故障代码,那么在拆卸之前,

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23

应先通知汽车用户将音响和防盗系统的密码记录下来。 因为在蓄电池负极电缆端 子拆下之后,需要重新设置音响和防盗系统的密码并调整时钟。

5.4.3 清除代码 41
取两根跨接线,将其分别与 TDCL 诊断连接器的 Tc、AB 端子连接,接通点 火开关并等待 6s 以上。 ① 将 Tc 端子搭铁约(1.0±0.5)s,然后离开搭铁,并在离开搭铁部位后 0.2s 内,将 AB 端子搭铁(1.0±0.5)s;

② 将 AB 端子离开搭铁部位之前 0.2s 内,将 Tc 端子第二次搭铁(1.0± 0.5)s; ③ 将 Tc 端子第二次离开搭铁部位之后 0.2s 内,将 AB 端子第二次搭铁 (1.0±0.5)s; ④ 将 AB 端子第二次离开搭铁部位之前 0.2s 内, 将端子 Tc 第三次搭铁; ⑤ 将 Tc 端子第三次搭铁 0.2s 内,将 AB 端子离开搭铁部位,并将 Tc 端子保持搭铁、AB 端子保持离开搭铁部位,直到数秒钟之后,SRS 提示灯 以亮 64ms、灭 64ms 的闪烁周期闪烁时,代码 41 即被清除,此时再将 Tc 端 子离开搭铁部位。

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24

结论
综上所述,我们可以清楚看到安全气囊在整个汽车的安全系统中的重要作 用。安全气囊是一种集机械、电子、化学化工等多学科于一体的高新产品,技术 含量高、结构复杂、装配精度高、安全要求高是它的特点。安全气囊的研究还在 继续创新, 安全气囊的工作状况的好坏直接影响驾乘的安全。安全气囊是现代轿 车上引人注目的新技术装置。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, 可挽救 45%的生命; 如果同时使用安全气囊, 这一比例将上升到 60%。 在不安全带的状况下, 安全气囊不但不能对乘员起到保护作用,还会对乘员有严 重的杀伤力,安全气囊的爆发力是惊人的。足以给驾驶者以重创。安全气囊的新 技术还在不断被开发, 革命它性能的好坏是评价汽车安全性的重要指标。汽车用 安全气囊是从零起点开始,尚需投入大量的工作。

致 谢
通过周大军老师的悉心指导和帮助,我对汽车安全气囊有了更深的认识。写 作过程中在图书馆参考了大量相关的文献和书籍, 并得到了周老师及班级同学的 热情指导和帮助, 特别是周老师严谨务实的工作态度,对我论文的写作给予了很 大的帮助。 导师渊博的专业知识,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律 己、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握 了基本的研究方法, 还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选 题到完成,每一步都是在导师的指导下完成的,倾注了导师大量的心血。在此, 谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!

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参考文献
? ? ? (1)周大军等 (2)刘希恭 ( 3) 苏 慧 青 社 .2006 ? ( 4)徐 安 出 版 社 .2006 ? (5)宋慧等 现代轿车的安全气囊系统(I)~(VI) 。汽车电器, 1999,1~6 ? ? (6)徐焕彰 (7)江宗法等 安全气囊简介。北京汽车,1997,2:35 驾驶员安全气囊的工作原理与维修技术要点。内蒙 古公路与运输,2001,3:45~46 ? ? (8)黄宁军等 (9)金加龙 2002,3(1) :19~23 ? (10)陈守文等 2002,1:16~17,58 汽车安全气囊的研究与发展。汽车研究与开发, 汽车安全带安全气囊的新发展。汽车科技,2001,3 汽车安全气囊的发展。浙江交通职业技术学院学报。 编 汽 车 安 全 气 囊 技 术 发 展 趋 向 北 京 :人 民 交 通 编 编 编 汽车底盘电控原理与检修 国产汽车安全气囊系统 北京:机械工业出版社.2007 安全气囊的使用 北京:机械工业出版

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