发布于 06-24 21:55:51
一、碰撞传感器的作用与类型
碰撞传感器也被称为安全气囊传感器，用于检测汽车发生碰撞时的汽车减速度，安全气囊控制器根据碰撞传感器的信号判断汽车碰撞的强度。开关式碰撞传感器也被用作安全传感器（安全开关），串联在气囊点火器的电源电路中，用于防止气囊误爆。
碰撞传感器可分为机械触点式和电子式两大类。机械触点式碰撞传感器有偏心锤式、滚球式、滚柱式、水银开关式等多种结构形式，碰撞传感器内部的触点平时断开，当汽车发生碰撞时，碰撞传感器内部的机械装置在惯性力的作用下使触点闭合，发出汽车碰撞信号或接通气囊点火器电源电路。电子式碰撞传感器主要有压电式和压敏电阻式，碰撞传感器可将汽车碰撞时的减速度大小转变为相应的电信号。
二、开关式碰撞传感器
1.偏心锤式碰撞传感器
偏心锤式汽车碰撞传感器的结构如图10-12所示。扭力弹簧力使重块、转盘动触点臂等停留在触点断开的位置。当汽车发生碰撞时，重块在惯性力作用下克服弹簧的扭力而移动，并通过转盘带动活动触点臂转动而使触点闭合，向安全气囊控制器发出汽车碰撞电信号，或将气囊点火器的电源电路接通。
图10-13为丰田轿车上采用较多的偏心锤式碰撞传感器的外形及其内部电路。碰撞传感器连接安全气囊ECU，用作汽车碰撞信号；碰撞传感器串联于气囊点火器电源电路中时，则用作安全开关，防止气囊误爆。
图10-12 偏心锤式碰撞传感器
1—心轴 2—扭力弹簧 3—重块 4—转盘 5—触桥 6、12、14—活动触点 7、11、13—固定触点 8—外壳 9—插头 10—止位块
图10-13 偏心锤式碰撞传感器外形与内部电路
a）传感器外形 b）传感器内部电路
1—电阻（自检用） 2—传感器总成 3—传感器触点 4—旋转触点
2.滚球式碰撞传感器
滚球式碰撞传感器也是一种开关式碰撞传感器，其核心部件是永久磁铁、滚球和触点。滚球式碰撞传感器的组成与原理如图10-14所示。
图10-14 滚球式碰撞传感器的组成与原理
1—传感器壳 2—O形圈 3—钢球 4—永久磁铁 5—固定板 6—触点 7—滚球
汽车正常行驶时，滚球被永久磁铁吸引，触点处于断开状态。当汽车发生碰撞时，滚球在惯性力的作用下，摆脱磁铁的吸引力滚向触点端，将触点接通，向安全气囊控制器发出汽车碰撞电信号，或将气囊点火器的电源电路接通。
3.滚柱式碰撞传感器
在丰田、本田和三菱汽车安全气囊系统中，通常采用滚柱式碰撞传感器。滚柱式碰撞传感器的结构形式及工作原理与滚球式碰撞传感器相似，主要的区别就是滚球换成了滚柱，触点则是由滚柱上的滚动触点和底座上的固定触点构成。滚柱式碰撞传感器的组成与原理如图10-15所示。
图10-15 滚柱式碰撞传感器的组成与原理
a）正常行驶状态 b）汽车碰撞状态
1—止动销 2—滚柱 3—滚动触点 4—固定触点 5—底板 6—片状弹簧
汽车正常行驶时，滚柱被永久磁铁吸引，触点处于断开状态。当汽车发生碰撞时，滚柱在惯性力的作用下，摆脱磁铁的吸引力而滚动，使滚动触点与固定触点接触，触点被接通，向安全气囊控制器发出汽车碰撞电信号，或将气囊点火器的电源电路接通。
4.水银式碰撞传感器
水银式碰撞传感器通常用作安全开关，其结构形式和工作原理与用在ABS中的减速度传感器相似，只是使水银珠移动至触点闭合所需的惯性力要更大一些。水银式碰撞传感器的原理如图10-16所示。当汽车发生碰撞时，水银珠在惯性力的作用下移动至触点处，使触点通电，将气囊点火器电源电路接通。
5.开关式碰撞传感器的检测方法
开关式碰撞传感器可能出现的故障有：碰撞传感器内部短路、触点接触不良、内部线路接触不良或断路等。这些故障会导致碰撞传感器失效，在汽车发生碰撞时，安全气囊系统不能起正常的保护作用。
图10-16 水银式碰撞传感器的组成与原理
1—正常情况下的水银位置 2—水银 3—触点 4—外壳 5—接电源 6—接点火器
当碰撞传感器电路出现了断路或短路故障时，安全气囊ECU就会使SRS警告灯亮起，并储存相应的故障码。开关式碰撞传感器的检测方法如下：
（1）检查SRS警告灯
接通点火开关（ON），SRS警告灯应亮起，以表示安全气囊电子控制系统可进行正常的自检；SRS警告灯应在数秒后熄灭，这表示安全气囊系统正常。
如果接通点火开关时，SRS警告灯亮起后不熄灭，这表示碰撞传感器或安全气囊系统电路有故障，应读取故障码，并按故障码的提示检修故障。
如果在接通点火开关后，SRS警告灯不亮，这表示SRS警告灯电路有故障，应进行相关电路的故障检修。
如果是在汽车运行中SRS警告灯亮起，并一直保持亮着，这表示碰撞传感器或安全气囊系统电路出现了故障，应到汽车维修厂进行故障检修。
（2）检测碰撞传感器电阻
1）检测碰撞传感器信号端子之间的电阻。关闭点火开关，断开碰撞传感器插接器，测量碰撞传感器信号端子之间的电阻，应与规定值相符。如果异常，更换碰撞传感器。
2）检测碰撞传感器端子与搭铁之间的电阻。测量碰撞传感器接线端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果通路，更换碰撞传感器。
（3）检测碰撞传感器连接线路电阻
碰撞传感器线路短路和断路检测。检测方法如下：
①关闭点火开关，断开碰撞传感器及SRS ECU插接器。
②测量碰撞传感器插头与ECU插头相关端子（连接某根导线）之间的电阻，应为0.5Ω以下。如果电阻大于0.5Ω或无穷大，说明线路连接点有接触不良或线路有断路，需检修或更换线束。
③测量碰撞传感器插头端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果电阻较小或通路，说明该端子所连接的碰撞传感器线路有漏电或搭铁故障，需检修线路。
6.开关式碰撞传感器检测实例
以丰田雷克萨斯LS400型轿车前碰撞传感器为例，介绍开关式碰撞传感器检测内容和基本方法。当汽车前碰撞传感器及电路出现断路故障时，则会有故障码15，可能故障部位的相关电路如图10-17所示，故障检修方法如下：
（1）从ECU插头侧检测前碰撞传感器电阻
图10-17 丰田雷克萨斯LS400型轿车前碰撞传感器电路
拆下蓄电池负极电缆，在20s后再拆下转向盘衬垫，然后断开安全气囊ECU插接器，测量ECU插接器（线束侧）+SR与-SR及+SL与-SL端子之间的电阻（图10-18），正常电阻值为755～885Ω。
如果电阻正常，说明前碰撞传感器内部自检电阻及线路连接良好。需检查或更换安全气囊ECU；如果电阻不正常，则进行下一步检查。
（2）从ECU插头侧检测前碰撞传感器及线路搭铁情况
测量ECU插接器（线束侧）+SR与搭铁，以及+SL与搭铁之间的电阻（图10-19），电阻应为无穷大。如果电阻较小或为0Ω，说明前碰撞传感器或线路有绝缘不良或搭铁故障，需进行（5）步检测；如果检测结果为正常，进行下一步检测。
图10-18 检测前碰撞传感器电阻
（3）在前碰撞传感器插座侧检测前碰撞传感器电阻
断开前碰撞传感器插接器，测量前碰撞传感器各端子之间的电阻。前碰撞传感器插接器的端子排列如图10-20所示，各端子之间的电阻值见表10-2。如果电阻不正常，说明前碰撞传感器有故障，需更换前碰撞传感器；如果电阻均正常，需进行下一步检测。
图10-19 检测前碰撞传感器及线束搭铁情况
图10-20 前碰撞传感器插接器端子排列
表10-2 前碰撞传感器各端子之间的电阻
（4）检测前碰撞传感器线路有无断路
断开安全气囊ECU插接器，并将插接器（线束侧）的+SR与-SR及+SL与-SL端子分别用跨接线予以连接，用电阻表测量前碰撞传感器插接器（线束侧）+SR与-SR，以及+SL与-SL端子之间的电阻（图10-21）。正常电阻值小于1Ω。
如果电阻值正常，则说明线路良好，需更换前碰撞传感器插接器；如果电阻值不正常，则修理或更换前碰撞传感器与安全气囊控制器之间的线束和插接器。
（5）检测前碰撞传感器线路搭铁情况
断开前碰撞传感器插接器，再测量ECU插接器（线束侧）+SR与搭铁及+SL与搭铁之间的电阻（参见图10-18），电阻应为无穷大。如果电阻值较小或为0Ω，说明是前碰撞传感器线束有搭铁故障，需检修或更换线束。
（6）检测前碰撞传感器线路有无对电源短路
保持前碰撞传感器插接器断开状态，将蓄电池负极电缆重新接好，接通点火开关（ON），测量ECU插接器（线束侧）+SR与搭铁及+SL与搭铁之间的电压（图10-22），应为0V。如果电压不为0V，说明前碰撞传感器线路有与电源线路短路故障，需修复或更换前碰撞传感器线束。
图10-21 检测前碰撞传感器线路有无断路
图10-22 检测前碰撞传感器线路有无对电源短路
三、电子式碰撞传感器
电子式碰撞传感器可将汽车碰撞的强度转换为相应的电压信号，安全气囊ECU可根据电子式碰撞传感器的信号强弱来判断汽车的碰撞强度，并作出相应的控制。电子式碰撞传感器有压敏电阻式、电阻应变计式、压电效应式等不同的结构形式，目前汽车上采用较多的是压敏电阻式碰撞传感器。
1.压敏电阻式碰撞传感器
压敏电阻式碰撞传感器的结构和测量原理如图10-23所示。压敏电阻式碰撞传感器的传感元件是受力变形后其电阻值会相应改变的电阻应变片，应变片被固定在压敏电阻式碰撞传感器测量悬臂端部。当汽车发生碰撞时，测量悬臂受减速惯性力的作用而使其端部变形，测量悬臂端部的电阻应变片产生形变而使其电阻值相应改变。电阻应变片连接于压敏电阻式碰撞传感器测量电路（电桥）中，应变片电阻值改变时，电桥输出端就有相应的电压信号（US）输出。安全气囊ECU根据压敏电阻式碰撞传感器输出的信号判断汽车碰撞的强度，并输出相应的控制信号。
图10-23 压敏电阻式碰撞传感器
a）传感器结构 b）传感器测量电路
1—集成电路 2—测量悬臂 3—电阻应变片 4—悬臂架
2.电阻应变计式碰撞传感器
电阻应变计式碰撞传感器与压敏电阻式碰撞传感器很相似，其结构如图10-24所示，电阻应变计式碰撞传感器的核心部件是电阻应变计、振动块和电子电路。电子电路包括稳压与温度补偿电路W、信号处理与放大电路A。电阻应变片R1、R2、R3、R4粘贴在硅膜片上，构成电阻应变计（图10-24b）。当膜片产生变形时，应变电阻的阻值就会发生变化。为了提高电阻应变计式碰撞传感器的灵敏度，将电阻应变片连接成直流电桥电路，并设计有稳压和温度补偿电路（图10-24c）。
图10-24 电阻应变计式碰撞传感器
a）结构 b）电阻应变计 c）电路原理
1—密封树脂 2—传感器底板 3—壳体 4—电子电路 5—电阻应变计 6—振动块 7—缓冲介质 8—硅膜片
当汽车发生碰撞时，振动块在惯性力的作用下振动，缓冲介质随之振动，应变计的应变电阻产生变形，电阻值随之发生变化，经过信号处理与放大后，从电阻应变计式碰撞传感器的S端输出一个与汽车碰撞强度相对应的电压信号。
3.压电效应式碰撞传感器
压电效应式碰撞传感器的核心部件是压电晶体和重块。压电晶体通常用石英或陶瓷制成，在压力的作用下，压电晶体受力而产生相应的电压。
当汽车发生碰撞时，压电效应式碰撞传感器内的压电晶体就会受重块的作用力而产生电压信号。汽车的碰撞强度大，压电晶体受力也大，产生的电压信号也强。因此，安全气囊ECU根据压电效应式碰撞传感器输出的电压信号便可判断汽车碰撞的强度。
4.电子式碰撞传感器的检测方法
电子式碰撞传感器可能出现的故障有：传感元件失效、内部线路接触不良或断路等。这些故障会导致电子式碰撞传感器失效，在汽车发生碰撞时，安全气囊系统不能起正常的保护作用。
当电子式碰撞传感器电路出现了断路或短路故障时，安全气囊ECU就会使SRS警告灯亮起，并储存相应的故障码。电子式碰撞传感器的检测方法如下：
（1）检查SRS警告灯
接通点火开关（ON），SRS警告灯应亮起，这表示安全气囊电子控制系统进行正常的自检；SRS警告灯应在数秒后熄灭，这表示安全气囊系统正常。
如果接通点火开关时，SRS警告灯亮起后不熄灭，这表示电子式碰撞传感器或安全气囊系统电路有故障，应读取故障码，并按故障码的提示检修故障。
如果在接通点火开关后，SRS警告灯不亮，这表示SRS警告灯电路有故障，应进行相应的故障检修。
如果是在汽车运行中SRS警告灯亮起，并一直保持亮着，这表示电子式碰撞传感器或安全气囊系统电路出现了故障，应到汽车维修厂进行故障检修。
（2）检测电子式碰撞传感器电阻
1）检测电子式碰撞传感器信号端子之间的电阻。关闭点火开关，断开电子式碰撞传感器插接器，测量电子式碰撞传感器信号端子之间的电阻，应与规定值相符。如果电阻值异常或通路，更换碰撞电子式碰撞传感器。
2）检测电子式碰撞传感器端子与搭铁之间的电阻。测量电子式碰撞传感器接线端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果通路，更换电子式碰撞传感器。
（3）检测电子式碰撞传感器连接线路电阻
电子式碰撞传感器线路短路和断路的检测。检测方法如下：
①关闭点火开关，拔开电子式碰撞传感器及SRS ECU插接器。
②测量电子式碰撞传感器插头与ECU插头相关端子（连接某根导线）之间的电阻，应为0.5Ω以下。如果电阻较大或无穷大，说明线路连接点有接触不良或线路有断路，需检修或更换线束。
③测量电子式碰撞传感器插头端子与搭铁之间的电阻，应为无穷大。如果电阻较小或通路，说明该端子所连接的电子式碰撞传感器线路有漏电或搭铁故障，需检修线路。
