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安全气囊的原理及结构
安全气囊主要是为了防止汽车碰撞时车内乘员和车内部件间发生碰撞而造成的伤害，它通常是作为安全带的辅助安全装置出现，二者共同作用。安全气囊的保护原理是：当汽车遭受一定碰撞力量以后，气囊系统就会引发某种类似微量炸药爆炸的化学反应，隐藏在车内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在乘员的身体与车内零部件碰撞之前能及时到位，在人体接触到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气，从而起到铺垫作用，减轻身体所受冲击力，最终达到减轻乘员伤害的效果。
『通常车型的安全气囊系统结构示意图』
常用的汽车安全气囊系统由碰撞传感器、控制模块（ECU）、气体发生器及气囊等组成，下面逐一为大家介绍这几个主要组成部分。
安全气囊系统传感器
安全气囊传感器一般也称碰撞传感器，按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器，用于检测碰撞时的加速度变化，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号；防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器，它与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆。
按照结构的不同，碰撞传感器还可分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。防护碰撞传感器一般采用电子式结构，触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。机电结合式碰撞传感器是利用机械的运动（滚动或转动）来控制电气触点动作，再由触点断开和闭合来控制气囊电路的接通和切断，常见的有滚球式和偏心锤式碰撞传感器。电子式碰撞传感器没有电气触点，目前常用的有电阻应变式和压电效应式两种。机械式碰撞传感器常见的有水银开关式，它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断。
『安装在发动机舱前纵梁上面的气囊碰撞传感器，以机电式居多』
控制模块（ECU）
对于早期的汽车，一般设有多个触发碰撞传感器，安装位置一般在车身的前部和中部，例如车身两侧的翼子板内侧、前照灯支架下面以及发动机散热器支架两侧等部位。随着碰撞传感器制造技术的发展，有些汽车将触发碰撞传感器安装在气囊系统ECU内。防护碰撞传感器一般都与气囊系统ECU组装在一起，多数安装在驾驶舱内中央控制台下面。ECU是气囊系统的核心部件，大多安装在驾驶舱内中央控制台下面。
『大多数气囊控制模块（ECU）都安装在车身中部靠近挡把的位置』
『典型的气囊系统控制电路示意图』
汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由气囊控制模块（ECU）对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则囊控制模块向气体发体发生器发出点火命令。
气体发生器
气体发生器主要是用来在在较短的时间内（30ms左右）产生大量的气体充满气囊，产生的气体必须对人体无害，且不能温度太高，同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。目前气体发生器主要有压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器，也是目前广泛应用一种气体发生器。
『包含气体发生器和气囊在内的模块（背面），一般情况下是不允许对它们进行拆解的』
气体发生器内存储有氮化钠或硝酸铵等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应，产生大量气体（无毒无味的氮气占70%以上），充满气囊。而较新型的安全气囊加入了可分级充气或释放压力的装置，以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人体产生的伤害。分级点爆装置，即气体发生器分两级点爆，第一级产生约40%的气体容积，远低于最大压力，对人头部移动产生缓冲作用，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力。而分级释放压力方式就是在气囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔，一开始压力达到设定极限，便能瞬时释放压力，以避免对乘客造成过大伤害。
缓冲气囊
气囊一般由防裂性能好的聚酞胺织物制成，它是一种半硬的高分子材料，能承受较大的压力；经过硫化处理，可减少气囊冲气膨胀时的冲击力。为使气体密封，气囊里面涂有涂层材料。气囊的大小、形状、漏气性能是确定安全气囊保护效果的重要因素，必须根据不同汽车的实际情况来确定。气囊静止时被折叠成包，安放在气体发生器上部和气囊饰盖之间，气囊饰盖表面模压有浅印，以便气囊充气爆开时撕裂饰盖，并减小冲出饰盖的阻力。气囊背面或顶部设置有排气孔，当驾驶员压在气囊上时，气囊受压后便从排气孔排气。
『气囊和气体发生器模块安装的位置』
此外，气囊系统还有备用电源，备用电源电路由电源控制电路和若干电容器组成。当汽车发生碰撞导致蓄电池和发电机与气囊系统断开时，备用电源在一定时间内（一般为6秒）可以维持气囊系统供电。
为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致于损伤气囊组件的连接线束，在转向盘和转向柱之间采用了螺旋线束，即将线束安装在螺旋形弹簧内（螺旋线束也称为螺旋弹簧、游丝或游丝弹簧）。
气囊起爆条件
为了保证安全气囊在适当的时候打开，汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件，只有满足了这些条件，气囊才会爆炸。虽然在一些交通事故中，车内乘员碰得头破血流，甚至出现生命危险，车辆接近报废，但是如果达不到安全气囊爆炸的条件，气囊还是不会打开。
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30公里/小时，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要等效于这个试验速度气囊才能打开。
『碰撞试验都是撞击刚性物体而实际碰撞的速度要等效于预定的速度气囊才会打开』
汽车发生碰撞时的主要受力部位是乘员舱骨架和车身纵梁，为了缓冲碰撞时的冲击力，车身前部大都设计有碰撞缓冲区，而且车身的刚度公布也是不均匀的。在一些事故中，例如当轿车与没有后部防护装置的卡车发生钻入性追尾事故，或轿车碰撞护栏后发生翻车事故，或发生车身侧面碰撞等，这样的事故往往没有车身前部的直接撞击，主要是车身上部和侧面发生碰撞，碰撞车身部位的刚度很小，虽然车舱发生了很大的变形，造成了车内乘员受伤或死亡，但是由于碰撞部位不对，有时候气囊并不能打开。
安全气囊使存在的缺陷
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，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。安全气囊在使用中存在的问题有：
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。
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。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。
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。
『可以关闭的副驾驶位气囊还是很实用的』
安全气囊的使用
由于安全气囊系统存在一定危险性，同时需要正确使用才能发挥SRS系统的作用，因此对于配备安全气囊的车辆，在日常使用时，需要注意一些事项。在确保正确驾驶姿态的情况下，驾驶者应将座位尽量向后移，以便有足够空间使安全气囊在发生意外扩张后充分发挥其保护作用，同时驾驶者必须要系好安全带。12岁以下的小孩应坐在汽车的后排，并扣上安全带，绝对不能把小孩放在前排，气囊起爆时的巨大冲击力对于他们来说甚至可能有致命的危险！
『对于有气囊的车型，后排儿童安全座椅固定装置应当得到更充分的利用』
总结
虽然现在的汽车厂商将安全气囊作为重要的卖点来宣传，但是气囊却是把不折不扣的双刃剑，当你合理使用时可以起到不错的保护作用，而遇到气囊不能打开的情况或者不合理使用时，反而会起到副作用。还是那句话，所有安全设备都是辅助性的，只有安全驾驶才是确保安全的最重要保障。
侧气囊
侧气囊是安装在座椅外侧的，目的是减缓侧面撞击造成的伤害。现在很多厂家的车型都会标配前排两个座椅的侧气囊，而装配后排侧气囊的车型则很少。
膝部气囊
大多数车型都只配备了主、副驾驶安全气囊、侧气囊等，其实车辆在真正发生正面碰撞时，下面是更应该受保护的，下面的膝部与中控台的距离最短，是最易造成骨折损伤的部位。
膝部安全气囊是用来降低乘员在二次碰撞中车内饰对乘员膝部的伤害。膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内，一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位，从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。
头部气囊
头部气囊也叫侧气帘，在碰撞时弹出遮盖车窗，以达到保护乘客的效果。
头部气囊主要针对侧撞时乘车人的头部进行保护。B柱侧、窗玻璃，甚至安全带侧面支撑扣都有可能成为车祸中的杀手。那么头部气囊就会把成员和这些东西隔开。
『头部气囊』
头部气囊安装在车顶弧形钢粱内，通常贯穿前后，受车身内横向加速度传感器控制。当横向加速度大于正常值，且达到危险值时就会控制起爆。对于侧撞、翻车等严重事故有着很好的人员保护功能。
第2章安全气囊的工作过程
2.1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1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，在10ms的瞬间内，将触发信号输送到中央电子控制器。
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。
图1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。
第3章安全气囊故障的检测与维修
3.1安全气囊系统故障诊断基本流程
1、弄清SRS类型，仔细观察警示灯的闪烁情况
（1）按点火方式分：
①机械式—红旗轿车及1993年前生产的丰田CORONA轿车等；
②电信号式—由SRS电脑控制触发点火信号。目前绝大多数轿车SRS都采用此种类型。
（2）按气囊布置分：
①单安全气囊（只装在驾驶员侧）；
②.双安全气囊（驾驶员侧和乘客侧各有1个安全气囊）；
③后排安全气囊（装在前排座椅上）；
④.侧面安全气囊（装在车门上或座椅扶手上，防止乘员受侧面撞击）。
不同类型的安全气囊其结构、性能都不会相同，其维修方法也不尽相同。此外，要认真仔细地观察警示灯（SRS灯、或SIR灯、或AIRBAG灯）的工况，有些车型SRS的故障从警示灯就可以进行判断。
2、调故障码
一旦弄清是SRS有故障，调取SRS故障码是简便、快捷诊断故障的方法，但有些车型调SRS故障码需要专用仪器，还需要故障码表。这就需要借助于专业的维修手册。
3、解除SRS工作
为了安全地对SRS系统进行检查和进行必要的电压、电阻等测试，必须对安全气囊进行解除，即解除处于工作状态下的安全气囊。
SRS一般的解除工作步骤是：
（1）摘下蓄电池负极接头。
（2）等待约90s，待SRS电脑中的电容器（第2电源）放电完毕。
（3）摘下驾驶员侧气囊组件连接器。
（4）摘下乘客侧气囊连接器。
（5）重新接上蓄电池负极电缆。
4、检查与参数测试
（1）检查：检查传感器外壳、托架有无变形、裂纹及安装松动等缺陷。检查SRS电脑线路连接、传感器连接及连接检查机构、过电检测机构是否可靠。检查各线路连接器和安全带收紧机构是否有损坏等等。
（2）测试：测试碰撞传感器的电阻、电压值及时钟弹簧电阻值；测试SRS电脑输入、输出电压值；测试各线路是否断路、短路等等。根据维修经验，SRS的时钟弹簧故障率较高，要注意检测；有些车型SRS灯一直亮，没有故障码显示，一般是由于电源电压过低或备用电源电压过低，SRS电脑未将故障代码存入存储器中所引起的。此外，在SRS的故障诊断过程中，可以参照同类型（不同牌号）SRS来分析故障原因和位置，也可更换某个零件做对比试验。
5、检查SRS工况
维修好的SRS系统，应进行如下检测：接通点火开关，SRS警示灯应亮约6s后熄灭，这表示SRS故障排除，工作正常，否则应重新检修。
3.2安全气囊系统故障分析与检测
3.2.1安全气囊系统装置元件
（1）安全气囊控制电脑
（2）碰撞传感器
（3）安全气囊组成
安全气囊系统（AirBagRestraintSystem)，简称SRS，其系统中的装置元件，包含：安全气囊组成、安全气囊控制电脑。左右碰撞传感器、方向盘游丝弹簧、安全气囊警示灯和安全气囊诊断接头等，分别叙述如下：
（1）安全气囊控制电脑
安全气囊控制电脑，是监视和处理碰撞感应和引爆安全气囊的中枢机构，它安装在客座前方的支架上，并附有六支脚的诊断接头，若安全气囊系统电路有故障时，则以仪表板AIRBAG（安全气囊）警示灯，持续亮12秒以上，以提醒检修。如果系统完全正常，则AIRBAG警示灯，在亮6－8秒后，自动会熄灭。
（2）碰撞传感器
碰撞传感器，安装在水箱左边和右边的板金上，当车辆速度在14里\时速以上，车头正面或左、右侧发生撞击时，碰撞传感器内部接因而导通，并由安全气囊控制电脑指使安全气囊引爆，以保护驾驶者。碰撞传感器的设计，是依据车体碰撞角度和传感器冲击面的力量，使传感器接点导通，而平时的电路回路，则由9－11KΩ电阻连接，供电路监视之用。
（3）安全气囊组成
安全气囊组成，装在方向盘的正中央，它包含：安全气囊、引爆器和氮气蒸发元素等，在车辆碰撞的十分之一秒内，引爆的安全气囊即完全充气。由于安全气囊装在方向盘中央，而方向盘经常需要左右旋转，因此藉着游丝弹簧装置，作为安全气囊电路的连接装置。
3.2.2故障内容的读取、消码
当发现故障灯亮时，应进行故障码的读取。
1、故障码的读取方法：只能用专用诊断仪来读取故障内容。
(1)、当前故障：即当前安全气囊的故障，对安全气囊的正常工作有影响。
(2)、历史故障：即以往探测到的故障，己不在激活，对安全气囊的正常工作无影响。
注：一旦发生故障，报警灯即点亮，即使故障不在激活，警示灯也持续点亮。
2.进行故障诊断的注意事项
①进行检测前应拆下蓄电池负极线，并等待1分钟，才能进行检测。
②必须使用数字式万用表来进行有关检测，如果使用指针式万用表有引起气囊误爆的危险。
③拆下的安全气囊必须盖子朝上来放置（万一出现误爆，可以使气囊有展开的空间，避免气囊总成爆炸乱飞，造成更大伤害）。
3.3和悦安全气囊的检测与维修
和悦轿车配置久乐安全气囊系统。它的组成部分包括主安全气囊，副安全气囊，时钟弹簧，驾驶员安全带预紧装置，乘员预紧装置和安全气囊模块（即安全气囊控制器)。在汽车正常行驶过程中（包括各种路面和干扰情况),安全气囊控制器不发出点火指令，安全气囊不工作。当汽车发生严重正面撞车，安全气囊控制器适时发出点火指令，激发气囊组件来展开安全气囊，从而达到保护车内人员的目的。同时驾驶员侧和乘员侧的安全带预紧器也被激发，安全带强行收缩，可以把由于惯性的作用远离座位的乘员拉回座位，避免和安全气囊的剧烈碰撞。
虽然安全气囊系统的结构，分布形式以及型号不同，但其工作原理上是相似的。当然其故障维修方面也是相似的。我想以江淮和悦轿车安全气囊的检修为例来说明。
表1和悦安全气囊的常见故障和维修方法。
注：1.以上内容来自
