Инерционный датчик удара

Инерционный датчик удара

С увеличением скорости движения автомобилей значительно возросла опасность при столкновении с другой машиной или препятствием. Известно, что скорость больше других факторов влияет на силу удара. Кинетическая энергия движущегося тела прямо пропорциональна квадрату скорости.

Последствиями сильного удара может быть человеческая смерть, серьёзные повреждения и переломы. В результате этого пострадавшие могут стать нетрудоспособными. По этой причине были разработаны средства, снижающие влияние травмирующих факторов и тем самым увеличивающие процент безопасности.

Одним из таких средств являются подушки безопасности.

Устройство и работа подушек безопасности

Как видно из названия, устройство нужно для того, чтобы обеспечить безопасность водителя и пассажиров. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо рассмотреть их принцип работы, который неразрывно связан с требованиями к ним.

Требования к подушкам безопасности

В момент движения автомобиля скорость его перемещения относительно дороги такая же, как и находящихся в нём пассажиров. Если резко остановить машину, то это приведёт к возникновению удара. Движущийся автомобиль очень быстро остановится, а люди, перемещающиеся с той же скоростью, также будут продолжать движение по инерции. Для того чтобы максимально медленно снизить скорость и избежать удара о твёрдые предметы, нужно затормозить тело плавно. Этому способствуют подушки безопасности. На основании таких условий к ним предъявляются следующие требования:

• должны надуваться с заданной скоростью;
• газ из них должен уходить также с определённой скоростью;
• определённый объём;
• требуемая форма (геометрия);
• правильное расположение;
• определённый момент надува.

Все эти требования могут быть реализованы лишь при соответствующем техническом оснащении.

Работа подушек безопасности

Выполнение необходимых требований обеспечивается особенностями устройства подушек безопасности.

Работа этого устройства реализуется посредством следующих элементов:

• оболочка;
• газ, которым она наполняется;
• датчик удара;
• газообразующее вещество;
• электронный блок управления;
• датчик наличия пассажиров на сидении;
• датчик положения сидений.

В зависимости от конструкции подушек безопасности может использоваться то или иное газообразующее вещество. Некоторые из вышеперечисленных элементов могут отсутствовать в разных моделях автомобилей.

Комплектация подушками безопасности также неодинакова. Какие-то из автомобилей оснащены полным набором, т. е. передними, задними, боковыми, коленными, головными подушками.

В момент столкновения происходит срабатывание соответствующего датчика удара. Сигнал с него поступает на электронный блок, который даёт импульс для наполнения газом нужной подушки. Входными сигналами для этого блока могут быть также данные о скорости и замедлении автомобиля.

Инициированный датчиком удара резкий надув может сильно оглушить людей внутри салона, поэтому подушки безопасности срабатывают не все сразу, а с небольшой задержкой. После надува подушка быстро сбрасывает газ, чтобы не удушить человека.

Работа датчиков подушки безопасности

Для работы подушки безопасности на вход блока управления поступают сигналы от датчика удара и наличия пассажира.

Датчик удара

Датчик удара служит для того, чтобы обнаружить столкновение и подать сигнал блоку управления. Он по своей конструкции бывает разный. Например, есть электромеханический датчик, замыкающий контакты по достижении определённой уставки.

Через замкнутые контакты протекает ток, который приводит к срабатыванию своего рода запальника, происходит химическая реакция, в результате чего выделяется газ, наполняющий подушку безопасности. Слабого удара будет недостаточно, чтобы запустить процесс.

Если нарушено питание от АКБ, а такое вполне возможно при аварии, надув подушки всё равно произойдёт за счёт имеющегося конденсатора, накопившего в себе электрический заряд.

Датчик удара может быть расположен как внутри блока управления системой безопасности, так и внутри салона. В некоторых случаях он находится в подкапотном пространстве и может быть не один.

Он является полезным элементом, но когда возникают проблемы с ним, приходится устранять их самому или обращаться к специалистам. Садясь однажды утром в свой автомобиль, вы обнаруживаете, что загорелся красный индикатор подушек безопасности. Это может быть вызвано следующими причинами:

• неисправен датчик удара;
• плохой контакт в разъёме;
• обрыв проводов;
• неисправна одна из сигнальных ламп панели приборов;
• замена предохранителя при включённом зажигании;
• неисправность панели приборов.

Датчик удара редко когда бывает неисправен сам по себе. Обычно, на загорание индикатора влияют другие причины.

Если в местах, где расположен разъём блока безопасности повышенная влажность, то контакты могут просто окислиться. Это значит, что сенсор удара или подушка безопасности выдают неверный сигнал по причине изменения сопротивления цепи. Особенно сильно это влияет на работу, если в блок управления приходит сигнал по напряжению. То есть измеренное им падение напряжения будет неверным. Кроме влажности, причиной индикации неисправности может быть обрыв провода. Такое происходит, когда накладывают шумоизоляцию или выполняют другие ремонтные работы в тех местах, где проложены провода.

Источник: https://liderpog.ru/inertsionnyy-datchik-udara/

Система SRS автомобиля

Системы безопасности, которыми оснащаются современные автомобили, делятся на две основные категории – активные и пассивные. А начиналось все с установки ремней безопасности, которые и сейчас являются одним из основных средств безопасности. Относятся ремни к системам пассивной безопасности. Вторыми по значимости пассивными средствами являются подушки безопасности.

Они являются частью системы SRS (Supplemental Restraint System – дополнительная система удерживания), которая включает в себя еще целый ряд устройств и механизмов.

Изначально подушки позиционировались как альтернатива ремням, которые раннее не особо были удобными в использовании. Но практика показала, что только комплексное использование этих двух средств обеспечивает максимальную травмобезопасность.

Ремни сейчас значительно удобнее в применении, они обеспечивают хорошую фиксацию туловища, но и от подушек не отказались. И если ранее их устанавливали только на премиальные авто, то сейчас они имеются и на машинах бюджетного сегмента. Да и количество подушек только возрастает.

Основные составные элементы

Система подушек безопасности включает в себя три основных компонента:

1. Датчики удара
2. Блок управления
3. Газогенераторы

Более современные системы включают в себя дополнительные датчики и механизмы, вносящие определенные коррективы в работу устройства безопасности.

Датчики удара

Датчики удара – элементы, от которых зависит работа всей системы. Именно они определяют, что произошло столкновение, благодаря чему и срабатывают подушки. Поначалу применялись только фронтальные датчики. Количество подушек раннее было не большим и в их задачу было повышение травмобезопасности при фронтальных столкновениях. Сейчас же многие авто комплектуются и боковыми устройствами, поэтому и количество датчиков возросло.

Пример расположение датчиков удара системы SRS

Работа всей системы построена так, что при ДТП срабатывают только необходимые подушки, а не все сразу. А для этого необходимо определить силу удара, его направление, характер. Это и обеспечивают датчики, установленные в разных частях кузова – в передней части, дверях, стойках.

Традиционными считаются датчики электромеханического типа. Они достаточно просты по конструкции, но при этом вполне эффективны. Основными элементами такого датчика являются шарик и пружина определенной жесткости. Работает он так: при ударе инерция заставляет сместиться шарик, преодолевая усилие пружины, в результате замыкаются контакты и импульс от датчика идет на управляющий блок.

Электромеханический вид датчика с ленточной пружиной

Стоит отметить, что жесткость пружины значительна. Это исключает ложные срабатывания системы, к примеру, при экстренном торможении, несильном ударе с препятствием. Так, при столкновении во время движения на малой скорости (до 20 км/ч) подушка не сработает, поскольку силы инерции будет просто недостаточно, чтобы преодолеть усилие пружины.

Устройство инерционного датчика

Принцип работы конденсаторного датчика ускорения сводится к изменению емкости за счет смещения пластин. А достигается это за счет разделения пластин конденсатора и закрепления их на разных основах, одна из которой является неподвижной, вторая – подвижной. При ударе все та же сила инерции смещает подвижную основу с пластинами относительно неподвижной. В результате емкость конденсаторного датчика изменяется. Это фиксирует блок обработки, сверяет полученные данные с табличными и на основе этого формирует сигнал на управляющий блок.

Конденсаторный датчик ускорения

По такому принципу работают и другие виды датчиков, единственная разница сводится к их устройству. Все они за счет инерции изменяют какие-либо параметры, что является основой для формирования сигнала блоком обработки.

Отметим, что настройка датчиков удара осуществляется исходя из их места установки. Так, боковые элементы обычно более чувствительны, чем фронтальные.

Датчики удара фиксирующие изменение давления

Также учитывается скорость срабатывания каждого типа датчика, поэтому в авто могут одновременно устанавливаться несколько их типов. К примеру, датчики давления отличаются высоким быстродействием, поэтому они нередко устанавливаются по бокам (в дверях, стойках).

Основным достоинством электронных датчиков является определения характера удара – силы, направления. Достигается это за счет заложенных табличных данных в блок обработки.

Блок управления

Блок управления принимает информацию от датчиков удара и уже на основе их посылает сигналы на требуемые подушки. По сути, он является распределителем, направляющим сигнал от датчика на конкретную подушку. Но поскольку современная система нередко включает в себя дополнительные средства, то этот блок обрабатывает информацию и с них, а также отдает команды на срабатывание определенных механизмов.

Управляющий блок участвует и в диагностике системы. После запуска двигателя он отправляет контрольные сигналы на исполнительные механизмы, определяя целостность электрической цепи и состояние рабочих элементов. К примеру, если произошел обрыв цепи, или подушки ранее уже сработали, то блок определит это, и на приборной панели загорится контрольная лампа, указывающая, что возникла проблема в системе безопасности.

Отметим, что «обойти» режим диагностики несложно, чем нередко пользуются автолюбители, в машинах которых подушки неисправны или сработали.

Газогенератор

Основным составным элементом этой системы является исполнительный механизм – газогенератор. В его задачу входит генерация большого количества газа в короткие сроки, которым затем заполняется сама подушка.

Газогенератор включает в себя несколько составных элементов – пиропатрон, заряд вещества, которое выделяет газ и непосредственно самой подушки.

Газогенератор в рулевом колесе

Пиропатрон предназначен для поджигания заряда. Делать это он может двумя способами – плавлением провода, помещенного в камеру сгорания, или за счет капсюля, создающего фронт пламени в камере с зарядом. Все просто – электрический сигнал от блока управления подается на пиропатрон, что приводит к плавлению проводки или зажиганию капсюля.

Камера сгорания газогенератора заполнена веществом, которое способно в кратчайшие сроки полностью сгореть, выделив при этом большой объем газа, безопасного для человека. В качестве такого вещества обычно используется азид натрия (который, кстати, является ядовитым). Но в процессе сгорания он распадается на неопасные вещества – азот (45% от общего объема), воду, углекислый газ, твердые частицы.

Получаемый газ по специальным каналам выходит из газогенератора и попадает в тканевый мешок. Перед этим он проходит фильтрацию через специальный металлический фильтр, который удаляет твердые частицы, а также охлаждает газ.

Гибридный газогенератор с наличием заряда и газа

Другой разновидностью является гибридный газогенератор основным веществом в котором выступает газ под давлением (аргон — 98%, гелий — 2%). В нем также есть пиропатрон и небольшое количество выталкивающего заряда. При его срабатывании происходит открытие канала подачи газа в подушку. Гибридные газогенераторы отличаются по конструкции открытия канала, за счет сдвигаемого зарядом поршня в момент срабатывания или разрушения шайбы (мембраны). Бываю и другие более редкие конструкции.

Гибридный газогенератор с газом под давлением

Мешок обычно изготавливается из нейлона. Для легкости развертывания при накачивании, поверхность ткани покрывается тальком, крахмалом. В подушке обязательно имеется перфорация. Отверстия, проделанные в мешке предназначены для сдувания после срабатывания, причем также быстрого (1-2 секунды). Это исключает удушье и зажатие пассажиров в авто.

Срабатывание подушки безопасности

Нередко на современных авто устройство подушки безопасности включает в себя двухкамерный газогенератор, в котором два пиропатрона и две камеры сгорания. Особенность такого генератора заключается в последовательном задействовании пиропатронов.

При ударе сначала воспламеняется заряд, находящийся в основной камере. При этом заполнение подушки происходит на 80%. То есть мешок получается мягче, чем при полном заполнении, что снижает травмирование при контакте человека с подушкой. Через определенный промежуток времени срабатывает пиропатрон вспомогательной камеры, и подушка дозаполняется газом, но уже после того, как она приняла удар тела.

Дополнительные средства

Устройство системы SRS дополнительно может в себя включать датчик определения наличия пассажира, механизм аварийного опускания стекол дверей. Блок управления также может заведовать работой преднатяжителей ремней (с пиропатронами).

Датчик определения наличия пассажира нужен, чтобы блок управления не задействовал фронтальную пассажирскую подушку, если на боковом сиденье никого нет. Ранее отключение этой подушки выполнялось вручную, что было не совсем удобно. Установка датчика решила проблему с забытой включенной или отключенной пассажирской подушкой.

Устройство кресла пассажира

Механизм аварийного опускания стекол предназначен для устранения пневмоудара. При закрытых окнах разворачивание подушек приводит к стремительному уменьшению объема салона (его заполняют мешки). В результате давление воздуха в салоне резко возрастает и образуется пневмоудар, причем достаточно мощный и пассажиры запросто могут получить повреждение ушных перепонок. Механизм же аварийного опускания боковых стекол исключает возрастание давления и появление пневмоудара.

Ремни безопасности многих авто сейчас комплектуются преднатяжителями, которые обеспечивают кратковременное натяжение ремня при ДТП, обеспечивая фиксацию тела и устраняя его инерционное перемещение. Причем преднатяжители комплектуются пиропатронами, срабатывание которых осуществляется от импульса, подаваемого с блока управления подушек безопасности.

Принцип работы

Зная конструкцию и функционирование всех составных элементов, нетрудно понять принцип работы подушки безопасности: при столкновении датчики улавливают удар, и подают сигнал на блок управления. Тот в свою очередь перенаправляет импульс на нужный газогенератор. Одновременно с этим блок определяет наличие пассажира и принимает решение, задействовать ли и пассажирскую подушку, а также задействует пиропатроны преднатяжителей (если есть) и включает механизм опускания стекол (если имеется).

Сигнал, поступивший от блока на газогенератор приводит к срабатыванию пиропатрона и заряд химического средства загорается. Выделяемый газ поступает в мешок, тот разворачивается и следом сразу же спускается благодаря перфорации.

Схема системы SRS Audi A3

Отметим, что основным недостатком подушек является их одноразовость. То есть, они работают только раз, после чего их нужно менять. А замена – очень дорогостоящая, поэтому автовладельцы авто, на которых они сработали, и пользуются «обманкой», чтобы система нормально диагностировалась при запуске двигателя и не надоедала постоянно горящей сигнальной лампой.

Виды

На современных авто используется разные виды подушек безопасности. Основными из них являются:

• Фронтальные водительская и пассажирская (устанавливаются в руль и переднюю панель);
• Боковые (монтируются в спинки передних сидений);
• Головные, они же шторки (размещаются в боковых стойках или крыше).

Эти виды подушек безопасности устанавливаются на множество моделей, включая бюджетные варианты. Фронтальные предназначены для снижения травмирования при фронтальных ударах, два других вида – при боковых. Причем боковые защищают торс, а шторки – голову. Примечательно, что фронтальные и боковые подушки обычно предназначены только для обеспечения травмобезопасности водителя и переднего пассажира. А вот шторки могут устанавливаться и в задней части салона, чтобы снизить травмирование пассажиров на заднем сиденье.

Есть и другие виды подушек безопасности, но встречаются они гораздо реже. К ним относятся коленные и центральные. Первые располагаются под передней панелью и обеспечивают защиту ног. Центральная подушка выскакивает между передними сиденьями и направлена она на исключение получения травм при столкновении водителя и пассажира.

Подушки безопасности оказались действительно эффективными, поэтому сейчас активно разрабатываются системы, которые направлены на снижение травмирования пешеходов при столкновении с авто. Для этого в передок авто (в бампер и перед лобовым стеклом) устанавливаются подушки, смягчающие силу удара пешехода о конструктивные элементы авто.

Источник: http://autoleek.ru/sistemy-bezopasnosti/passivnaya/sistema-srs-avtomobilya.html