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.
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.
Помимо электромеханических датчиков на авто используются и электронные виды, основным элементом которых является датчик ускорения (конденсаторный, инерционный, давления). Также в конструкцию электронных элементов входит блок обработки сигнала от датчика ускорения.
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.
Для обнаружения удара в область двери могут устанавливаться датчики, которые фиксируют изменение атмосферного давления в дверях автомобиля. Они бывают пьезоэлектрическими или емкостными. Первый вид основан на пьезоэлектрическом эффекте, а второй на принципе конденсаторного датчика.
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.
Срабатывание пассивной системы безопасности
Важно, чтобы SRS срабатывала только в том случае, когда жизни и здоровью людей действительно угрожает опасность. Датчики отслеживают показатели движения машины, и система срабатывает лишь в случае фронтального или бокового столкновения с твёрдым объектом. Срабатывания не происходит, если:
- машина столкнулась с мягким препятствием – например, густым кустарником или сугробом;
- произошёл удар в заднюю часть кузова – в этом случае срабатывают только подголовники;
- владелец не позаботился о замене одноразовых подушек после предыдущего срабатывания;
- датчики и другие элементы нагреты до температуры, превышающей 90°С (к примеру, машина весь день простояла на летнем солнцепёке).
Чтобы обеспечить надёжное срабатывание SRS, необходимо каждые 5-7 лет проводить профилактику системы. С течением времени могут окислиться контакты датчиков, отсыреть пиропатроны, разложиться капсулы сухого газа и т.д.
Однажды система безопасности спасёт вашу жизнь, поэтому не забывайте поддерживать её в безукоризненном состоянии.
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.
О режим диагностики несложно, чем нередко пользуются автолюбители, в машинах которых подушки неисправны или сработали.
Важные моменты
Полезная информация и некоторые причины:
- Иногда причина — повреждение подрулевого шлейфа (необходима замена).
- Дело может быть не только в работе подушек, но и в любом другом узле системы безопасности.
- При отображении значка SRS — в 99% определенно некая неисправность присутствует. Компании, производя автомобили, создают систему безопасности высокой надежности. Ложные срабатывания почти исключены.
- Плохое соединение контактов в дверях, особенно после ремонта. Если оставить неподключенным один контакт — и постоянно будет гореть SRS.
- Выход из строя датчика удара.
- Плохой контакт между устройствами системы из-за повреждений кабелей проводки.
- Нарушена работа предохранителей, плохая передача сигнала в местах контактов.
- Нарушение модуля/целостности управления безопасности при установке противоугонной сигнализации.
- Восстановление работы подушек без сброса памяти ошибок.
- Сопротивление выше нормы на одной из подушек.
- Низкий уровень напряжения бортовой сети (исправит замена аккума).
- Вышел срок службы подушек (обычно 10 лет).
- Содержащаяся влажность в датчиках (после сильного дождя иди мойки).
Возможно будет полезно:
PS: ссылка на комментарий.
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.
Стоит отметить, что азид натрия полностью сгорает очень быстро (30-50 миллисекунд в зависимости от количества вещества), при этом горение – контролируемое, а не взрывное.
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.
Внутренняя
Средства, расположенные внутри салона автомобиля, предназначены для удержания пассажиров в безопасной области деформированного кузова и максимального смягчения последствий огромных ускорений, которые получают люди и их отдельные части тела при аварийном замедлении машины от удара о препятствие.
Подушки безопасности
Представляют собой эластичные мешки из нейлона или подобного прочного материала, раскрывающиеся при наполнении их газом, обычно азотом, из сработавшего со скоростью взрыва аварийного газогенератора. Активное вещество патрона реагирует на электрический импульс, поступивший из блока управления.
Это интересно: Где самое безопасное место в машине для ребенка
Срабатывание подушек происходит по специальному алгоритму, учитывающему множество факторов:
- скорость автомобиля;
- сила удара;
- направление удара, фронтальный, боковой, кософронтальный или задний, а также переворот;
- наличие пассажиров на разных сиденьях.
Первоначально применялись только фронтальные подушки перед водителем и передним пассажиром, но сейчас производители довели их количество до десятка и более штук, включая боковые шторки, коленную область, задние сиденья и даже подушки в багажном отделении для предотвращения опасного смещения находящихся там предметов.
Подушки имеют перфорированную конструкцию для поглощения энергии удара, а не простого отражения человека в противоположную сторону с той же скоростью. Скорость наполнения искусственно ограничена, чтобы не нанести травмы самой подушкой, с этой же целью в конструкции газогенераторов предусмотрено охлаждение газа.
Датчики срабатывания непрерывно усовершенствуются, умеют различать опасные и относительно безвредные удары, а также могут сработать при аварийном отключении питающих сетей, для чего в них предусмотрены накопители энергии конденсаторного типа.
Ремни безопасности
Появились значительно раньше подушек и способны самостоятельно выполнять роль спасательного средства.
Например, в гоночных автомобилях подушек нет, однако в них пилот находится в большей безопасности, чем в самых сложно упакованных дорогих гражданских автомобилях.
Однако, применение таких совершенных ремней в обычных машинах невозможно, они подразумевают пятиточечную конструкцию и не могут быть правильно застёгнуты без посторонней помощи.
Тем не менее, роль ремней с появлением подушек безопасности сильно недооценивается общественным мнением, несмотря на то, что они повсеместно лишь трёхточечные.
Более того, при непристёгнутых ремнях даже не всегда и не везде возможно срабатывание подушек. Это опасно, человек просто соскользнёт с них, уткнувшись в металл кузова с той же энергией.
По теме: Самые безопасные машины в мире
Ремень всегда должен быть правильно натянут. Поскольку надеяться на выполнение этого условия в гражданской эксплуатации наивно, то в конструкции предусмотрены инерционные катушки, следящие за выбиранием слабины ремня, а также преднатяжители.
В них используются пиропатроны, срабатывающие от блока управления SRS и максимально прижимающие человека к сиденью.
Конструкция сидений
При разработке сидений приходится решать взаимоисключающие задачи минимальной массы и максимальной прочности. Для этого их каркас выполняется из качественной стали, форма делается анатомической, распределяющей нагрузку равномерно по всему телу.
Часто в подушки и спинки встраиваются дополнительные эирбэги, а подголовники при столкновении автоматически занимают самое выгодное положение.
Энергопоглотители кузова
Снизить пиковые нагрузки при ударе можно лишь обеспечив равномерно протекающую деформацию элементов кузова от начала удара и до полной остановки.
Для этого сам салон выполнен в виде жёсткой клетки из высокопрочной стали, а передняя часть кузова с лонжеронами, капотом и крыльями, как и задняя с багажным отделением, рассчитываются с применением компьютерных технологий на программированную деформацию.
Учитываются разные направления ударов, высота приложения силы и траектория движения автомобиля при столкновении. Затем всё проверяется в ходе краш-тестов по стандартным методикам.
Другие мягкие элементы интерьера
Все люди и предметы в момент аварии движутся по салону весьма хаотично. Поэтому любые твёрдые поверхности максимально защищены мягкими накладками, а элементы интерьера имеют ограниченную прочность.
Даже простое использование, дающих острые осколки, пластмасс существенно понизит рейтинг автомобиля в краш-тестах.
Обычными элементами стали:
- мягкие накладки потолка в зоне возможного касания головами передних пассажиров;
- легко деформируемая и не дающая острых углов передняя панель;
- уходящая вниз и вперёд телескопирующая рулевая колонка с травмобезопасным рулевым колесом;
- мягкие карты обивки дверей с безопасными ручками;
- развитые подголовники, эффективно смягчающие удары с обеих сторон;
- отделяющийся педальный узел.
Если сравнить интерьеры машин прошлого века с современными, то можно сразу отметить построение салона по типу кокпита для каждого пассажира, с максимально мягкими стенками.
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.
Что включает в себя система пассивной безопасности
Система пассивной безопасности автомобиля включает в себя все устройства и механизмы, предназначенные для защиты водителя и пассажиров от получения тяжелых травм в момент аварии.
Система пассивной безопасности от получения тяжелых травм при столкновении
К основным компонентам системы относятся:
- ремни безопасности с натяжителями и ограничителями;
- подушки безопасности;
- безопасная конструкция кузова;
- детские удерживающие устройства;
- аварийный размыкатель аккумуляторной батареи;
- активные подголовники;
- система экстренного вызова;
- другие менее распространенные устройства (например, система защиты при опрокидывании на кабриолете).
В современных автомобилях все элементы SRS взаимосвязаны между собой и имеют общее электронное управление, обеспечивающее эффективность работы большинства компонентов.
Однако, основными элементами защиты в момент аварии в автомобиле остаются ремни и подушки безопасности. Они являются частью системы SRS (Supplemental Restraint System), которая также включает в себя еще множество механизмов и устройств.
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.
Система SRS в автомобиле
Аббревиатура SRS расшифровывается как Supplementary Restraint System, и ею обозначается система активной безопасности автомобиля. Именно она отвечает за то, в каком состоянии находятся все элементы, которые должны обеспечивать защиту водителя и пассажиров транспортного средства в случае возникновения различных экстренных ситуаций.
В состав системы SRS входят такие компоненты, как:
- Подушки безопасности (фронтальные и боковые);
- Сенсорные датчики, отслеживающие в режиме реального времени положение людей в салоне автомобиля;
- Датчики ускорения и удара;
- Устройства преднатяжения ремней безопасности;
- Управляющие модули;
- Главный модуль системы SRS;
- Активные подголовники.
Кроме того, элементами конструкции системы SRS являются также соединительные кабели, автономные источники питания и коннекторы.
Фронтальные подушки безопасности располагаются непосредственно перед водителем (в рулевом колесе) и передним пассажиром (в торпедо), а боковые располагаются по бокам, в спинках сидений и боковых элементах кузова. В их конструкции имеются специальные пиропатроны, наполненные сухим газом и срабатывающие от электрических импульсов.
Сенсорные датчики (датчик давления и датчик положения спинки) располагаются в сидениях, а датчик ускорения (его нередко еще называют датчиком перегрузок) — в передней части автомобиля, непосредственно за радиаторной решеткой. Он устроен по принципу маятника, и в том случае, если его положение в результате столкновения резко меняется, он замыкает электрическую цепь, генерирую, таким образом, управляющий сигнал, передающийся в главный модуль SRS.
Он в большинстве случаев располагается в туннельном канале (а точнее — в передней его части), а его важнейшей функцией является управление таким элементами системы SRS, как модули подушек безопасности и преднатяжители ремней безопасности. Последние точно так же, как и сенсорные датчики, располагаются в передних сидениях, снабжены пиропатронами поршнями: при срабатывании именно они приводятся в движение и очень быстро натягивают ремень. Само собой разумеется, что активные подголовники также располагаются на сидениях, будучи смонтированы в верхних частях спинок.
