STUDIUL SISTEMULUI DE AIRBAG DIN CONSTRUCȚIA AUTOVEHICULELOR

1. Scopul lucrarii

2. Probleme de studiat

Rolul sistemului de airbag este de a asigura protecția corporala pentru pasagerii autovehiculelor în caz de accident. Din punct de vedere al implementării la nivel de autovehicul aceste sisteme de siguranță se împart în două categorii:

-Sisteme de siguranță active

-Sisteme de siguranță pasive

Sistemele de siguranță active asigură protecția în cazul unui impact doar a conducătorului auto. Airbag-ul va fiind montat în volan. In cazul sistemelor de siguranță pasive se asigură protecția atât în cazul conducătorului auto cât și în cazul pasagerilor prin intermediul airbag-urilor frontale și laterale.

Prima etapă în dezvoltarea siguranţei pasive a fost constituită de inventarea în 1903 a centurii de siguranţă de către Louis Renault. Aşa numita centură de siguranţă în trei puncte a fost o revoluţie în direcţia siguranţei pasive. Introducerea obligatorie a centurilor de siguranţă pentru producători (de exemplu obligaţia ca producătorul să doteze autoturismul cu centură de siguranţă) şi apoi obligaţia ca ocupanţii autoturismelor să folosească centura de siguranţă, a apărut în jurul anilor ’70. Tot atunci s-a constatat ca în cazul utilizării doar a centurii de siguranță în momentul apariției unui impact frontal sau lateral ocupanții autovehiculului pot suferi răni grave care pot duce la deces, prin intrarea directă în contact cu elementele autovehiculului (bord în cazul impactului frontal,geam în cazul impactului lateral) iar pentru a minimaliza aceste riscuri s-a introdus airbag-ul.

În continuare se vor prezenta cronologic (împărțite în cinci generații) structurile sistemelor de siguranță pasive și active.Diferența între ele se face în funcție de numărul de senzori și actuatori utilizați precum și modul de împlementare la nivel de schemă electrică. 

Prima generație de sistem de airbag constă în asigurarea protecției active iar amplasarea componentelor sistemului la nivelul autovehiculului se prezintă în figura 1a și 1b.

Fig. 1a Amplasarea componentelor sistemului de airbag

Fig. 1b Poziționarea elementului protector (pernei de aer) la nivelul volanului

Sistemul cuprinde:

1 -Generator de gaz şi airbag pentru conducătorul auto;

2 -Indicator luminos pentru bord;

3 - Senzor de impact frontal;

4 -Unitate de control

În cazul celei de-a doua gnerații toate componentele sistemului sunt montate în volan excepție făcând senzorii de impact care sunt montați in pozitia precizată in cadrul figurii 1a.Modul de amplasare al componentelor pentru a doua generație a sistemelor de protecție este prezentat in Fig.2.

Sistemul cuprinde :

• Unitate de control cu senzor de impact şi de siguranţare; • Generator de gaz şi airbag penru şofer; • Indicator optic pe bord sau volan; •

SRS III

Acest sistem este folosit în vehicule care deţin airbag şi pentru şofer şi pentru pasager şi închizător al centurii.

Sistemul de diagnoză transmite erorile catre unitatea de control

Amplasarea componentelor sistemului de airbag SRS III în vehicul:

Sistemul cuprinde :

- Unitate de control cu senzor de impact şi senzor de siguranţare pentru airbag-ul şoferului şi cel al pasagerului

- Generator de gaz pentru airbag-ul şoferului - Generator de gaz pentru airbag-ul pasagerului; - Indicator optic pe bord - Siguranţă fuzibilă - Resort elicoidal - Conector pentru diagnoză

SRS IV

Sistemul de airbag SRS din generaţia a patra este formată din airbag pentru şofer şi pasager şi airbag-uri laterale şi închizător pentru centura de siguranţă.

Rezultate diagnozei sistemului sunt înregistrate în unitatea de control.

Amplasarea componentelor sistemului de airbag SRS IV în vehicul :

Sistemul cuprinde :

• Unitatea de control cu senzor de impact şi senzor de siguranţa, airbag pentru şofer şi pasager şi precum si airbag-uri laterale

• Generator de gaz penrtu airbag-ul şoferului; • Generator de gaz pentru airbag-ul pasagerului; • Airbag lateral • Indicator optic pe bord.

Componente opţionale :

• Sistem de avertizare pentru faruri şi sistem de închidere centralizată • Airbag pentru cap şi airbag în stalpii frontali; • SBT

SRS V

Este cel mai nou sistem de siguranţă şi este format din airbag pentru şofer şi pasager, airbag-uri laterale, airbag pentru cap/airbag aşezat în stâlpul maşinii şi închizător al centurii de siguranţă.

Rezultate diagnozei sistemului sunt înregistrate în unitatea de control.

Amplasarea componentelor sistemului de airbag SRS V în vehicul :

Sistemul cuprinde :

• Senzor de impact în faţă (stânga - dreapta); • Airbag în două trepte pentru şofer şi pasger (opţional airbag pentru partea inferioară a

piciorului şi genunchi ) • Dispozitive de blocare pentru centura de siguranţă din spate; ??? • Airbag lateral pentru spate; • Senzor de impact lateral; • Unitate de control; • Senzor de impact spate.

Opţional :

• Senzor de clasificare a ocupantului; • OCS / senzor de poziţie ??? • Senzor preimpact • Tetieră activă (reduce efectele unui impact din spate asupra gâtului)

• Senzor pentru scaunul copilului • Airbag Tetieră/ centură de siguranţă în jurul poalei ??? • Sistem de date cu tehnologie bus (CAN, TELE, AID)

Safety battery terminal

Obiectivul este cel de separarea de linia de alimentare de demaror şi alternator în caz de accident grav. Separarea este comandată de unitatea centrală de control.

Unitatea de control

Unitatea de control SRS monitorizează starea airbag-ului şi comunică şoferului orice erori prin intermediului unui sistem de semnalizare optic. În combinaţie cu senzorul de impact, în anumite condiţii de accidente declanşează airbag-urile (şofer şi pasager). Declanşarea are loc la o tensiune continuă de 12V.

Construcţie :

- Unitate de diagnostic şi memorie pentru înregistrarea erorilor (monitorizare sisteme electronice);

- Convertor de tensiune = generator de curent pentru declanşare; - Stocarea energiei = condensator pentru declanşare; - Senzor de siguranţare.

Schema bloc a unităţii de control

Operaţii :

Unitatea de diagnostric tansmite în mod constant un semnal (curent pentru testarea conexiunilor) prin coiled spring ??? senzorilor pentru a analiza rezistenţa conexiunilor şi în definitiv eventuale întreruperi. Aceasta are loc în momentul în care este activă declanşarea ??? . Dacă sistemul funcţionează corect, semnalul optic devine activ după maxim 6 s. Dacă semnalizarea optică nu apare după 6 s atunci există o defecţiune.

În cazul unei coliziuni frontale, senzorul de impact stabileşte o conexiune la masă iar senzorul de siguranţă din unitatea de control o conexiune la plusul bateriei. Acest fel un contact electric este realizat între airbag/strângătorul centurii de siguranţă şi condensatorul de aprindere (pornire).

Condensatorul de pornire este responsabil pentru pornirea sistemelor de siguranţă din vehicul. Acesta declanşează : închizătorul centurii de siguranţă, şi airbag-urile şofer, pasager laterale şi frontale. Condesatorul de pornire se descarcă în senzorii primari ai sistemului de siguranţă.

Senzori

Introducere

Unitatea de control a airbag-ului necesită anumite valori pentru a putea să ia decizia declanşare/nedeclanşare.

Informaţia despre rata de decelerare, ocuparea scaunului pasagerului, presiunea din portiere şi dezactivarea intenţionată a airbag-urilor individuale, este furnizată de senzori.

Senzor mecanic de impact

Acest senzor este un sistem de resort. Senzorul mecanic reacţionează la o acceleraţie de aproximativ 3-5 g (acceleraţia gravitaţională).

Operaţie

Tamburul de greutate este gol pe dinăuntru şi poate deţine greutăţi de calibrare. Este conectat la un numărător din bronz ??? . La celălalt capăt al tamburului, acesta este conectat la un resort de bronz care este ataşat la carcasă. Această soluţie este folosită pentru ca tamburul să se rotească doar atunci când este supus unei anumite forţe şi direcţii de impact.

La momentul declanşării tabmurul se rostogoleşte peste resortul de contact şi circuitul airbag-ului este închis

Senzor electronic de impact

Patru piezo-rezistenţe sunt montate în formă de punte Wheatstone pe un suport subţire. Aceste funcţii permit să fie detectate deformaţii ale suportului pe care sunt aşezate piezo-rezistenţele, care este ataşat la un sistem sensibil la decelerare.

Operaţie

Conectarea rezistenţelor în punte cuprinde o conectare în paralel a două divizoare de tensiune. Dacă tensiune divizorului de tensiune împarte tensiunea generată cu rezistenţele R1 şi R2 egale cu al rezistenţele din al doilea divizor de tensiune R4 şi R3, tensiunea dintre punctele A şi B este nulă. Puntea este echilibrată.

Când tensiunea în divizorul de tensiune se modifică, se schimbă şi curentul. Aceasta duce la căderi de tensiune diferite pe rezistenţe astfel că apare tensiune între punctele A şi B. Această tensiune apare datorită decelerării astfel că la un anumit nivel de tensiune, unitatea de control declanşează airbag-ul.

Senzorul electronic poate fi testat pe unitatea de control SRS şi nu necesită înlocuire ( ??? ) după acţionare.

Senzorul de siguranţare

Este localizat în unitatea de control a airbag-ului şi furnizează protecţie împotriva declanşării intenţionate în cazul :

- Defecţiunii senzorului de impact; - Perturbaţiilor electromagnetice

O greutate magnetică este amplasată în interiorul unui tub şi este ţinut în poziţie de repaus de forţa arcului..

În caz de impact magnetul alunecă de-a lungul tubului acţionând asupra arcului determinând închiderea contacelor.

Tranzistorul de putere comută şi trimite semnalul senzorului de la generatorul de gaz.

Detecţia ocupării scaunului

Înlocuirea airbag-ului şoferului costă aproximativ 800 €. Repararea după declanşarea airbag-ului pasagerului este şi mai costisitor pentru că parbrizul şi bord-ul sunt de cele mai multe ori distruse. În 50% din cazuri, declanşarea nu este necesară pentru că nu este pasager în vehicul.

Senzorii detectează dacă scaunul pasagerului este ocupat. Dacă acesta este liber, airbag-ul pasagerului nu este declanşat de către unitatea de control în situaţia unui accident. Senzorii de presiune sunt formaţi din două benzi aşezate una peste cealaltă care generează curent electric atunci când sun sub presiune (aprox 12 kg).

Sistemele moderne de detecţie a ocupării scaunului detectează prin infraroşu dacă scaunul este ocupat. Senzorii detectează radierea căldurii generată de o persoană sau un obiect de pe scaun. Unul sau mai mulţi senzori monitorizează regiunea capului, mijlocului şi picioarelor şi transmite informaţia unităţii de control.

Detectarea scaunului copilului

VAG, BMW şi Mercedes-Benz au realizat un sistem de detecţie folosind un emiţător pentru scaunul copilului, care opreşte airbag-ul lateral şi frontal al pasagerului când este detectat scaunul copilului.

Senzorul de presiune

Senzorul de presiune este încorporat într-o poziţie pentru în faţă în fiecare uşă din faţă.

Senzorul reacţionează la presiune. În cazul unui accident, spaţiul din uşă este redus prin pătrunderea în uşă a învelişului extern al maşinii, ducând la creşterea presiunii. Important pentru evaluarea accidentului este schimbarea presiunii relative şi creşterea presiunii măsurate de-a lungul timpului.

Sistemul de declanşare este controlat şi diagnosticat de IC ??? .

1 – senzorul de presiune

2 – modulul pentru uşă

Întreruperea din cheie

În multe autovehicule funcţia de airbag pentru pasager poate fi dezactivată prin cheia de pornire. Locul pentru instalarea întrerupătorului pentru cheie poate varia în funcţie de producător, la fel şi lampa de semnalizare.. următoarea fotografie arată întrerupătorul pentru cheie şi indicatorul de dezactivare pentru un VW Polo 9N.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Descrierea echipamentelor si a standului experimental

- Unitate de control (ECU) a sistemului de airbag pentru întreg autovehiculul [SO4203-4Z]

 

Această unitate asigură controlul pasiv al autovehiculului, de asemenea pe lângă monitorizarea sistemului acest modul permite și simularea următoarelor funcții:

• Airbag pentru conducătorul auto (DRIVER) • Airbag pentru pasager (PASSENGER) • Airbag-uri laterale pentru conducător şi pasager (SIDEBAG) • Airbag pentru protecția capului atât pentru conducător cât și pentru pasager

(HEADBAG) • Dispozitive de blocare pentru centurile de siguranţă conducător-pasager (BELT) • Avertizor optic pentru ocuparea scaunului pasagerului/detector pentru ocuparea

scaunului de către copil (SEAT CONFIG)

Iluminarea LED-ului corespunzător semnalează declanşarea airbag-ului şi închizătorului centurii de siguranţă respective.

Semnalele existente pe magistrala CAN cât şi tensiunea condensatorului din unitatea de control a airbag-ului pot fi modificate prin intermediul conexiunilor externe.

- Modul de senzori pentru airbag [SO4203-4Y]

În cazul acestui modul se identifică următorii senzori:

- Senzorul de impact, este montat pe un dispozitiv cu arc la capete ce permite prin actionarea manuala, simularea unui impuls ce apare in cazul unui impact frontal sau lateral.

-Senzorul de presiune, măsoară presiunea în portiera şoferului în caz de impact lateral.Pentru acționarea acestuia, în cazul de față se utilizează o pompă manuală. Tensiunea generată de acest senzor poate fi masurată cu ajutorul unui voltmetru

-Senzorul de siguranţă este reprezentat de un comutator cu două poziţii (closed/open).

-Senzorul de configurare al scaunului este cel care indică dacă scaunul pasagerului este ocupat şi este simulat de un comutator cu trei poziţii (scaunul pentru copii instalat – CHILD SEAT; scaunul pasagerului neocupat – VACANT; scaunul pasagerului este ocupat – FRONT SEAT).

Realizarea montajului Pentru a realiza montajul se parcurg urmatoarele etape : -se aleg cele doua module (SO4203-4Z; SO4203-4Y) si se introduc prin culisare in suporturile aferente de interconectare (Fig. ...)

Fig. Modul de amplasare al modulelor pentru întocmirea lucrării

4.Determinari experimentale (se vor efectua in cadrul sedintei de laborator)

5. Concluzii