安全气囊系统

时间：2023-10-06 百科知识版权反馈

【摘要】：在安全带的配合下，安全气囊系统能充分保护驾驶员和乘员。安全气囊通常标识为AIRBIG或SRS。安全气囊系统一般装有2～4个碰撞传感器，分别安装在车身前部和中部。在安全气囊系统电路中，左前、右前、中央和中心碰撞传感器之间均为并联关系。安全气囊ECU是安全气囊系统的控制中心，是核心部件，

学习目标

1. 能够正确说明安全气囊系统的作用、组成、工作过程。

2. 能够正确使用安全气囊系统。

3. 能够独立对安全气囊系统进行检修及故障排除。

任务分析

安全气囊 (Safe Air Bag) 系统也称辅助乘员保护系统 (Supp1ementa1 Restraint System， SRS)，是汽车的另一种被动安全保护装置。在安全带的配合下，安全气囊系统能充分保护驾驶员和乘员。现代越来越多的轿车配置了安全气囊，以便发生碰撞时能够很好地保护司乘人员。这里主要介绍安全气囊的作用、组成、工作过程以及检修和故障排除情况。

基础知识

一、安全气囊系统的作用

当汽车遭受碰撞导致车速急剧降低时，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫，利用气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，从而减轻人体遭受伤害的程度。

不同配置的汽车安全气囊的数目有所不同，驾驶员和副驾驶位置的正面气囊主要保护驾驶员和乘员的面部与胸部，后座的侧面气囊主要保护驾驶员和乘员的头部与腰部。

二、安全气囊系统的分类

安全气囊从产生到现在，经历了从简单到复杂的发展过程，安全气囊系统主要有以下几类:

1. 按控制方式分

按控制方式不同，安全气囊可分为机械式和电子式。传统的机械式安全气囊在维修方面与今天普遍使用的电子式安全气囊有许多不同之处。

2. 按安装位置分

按安装位置不同，安全气囊可分为驾驶员安全气囊、副驾驶员安全气囊、乘员侧面安全气囊、头部安全气囊、膝部安全气囊等。

3. 按气体发气剂分

按气体发气剂不同，安全气囊可分为叠氮化钠型和液态氮型，目前前者应用较多。

4. 按碰撞传感器位置分

按碰撞传感器位置的不同，安全气囊可分为分离式和整体式两种。

5. 按点火类型分

按点火类型不同，安全气囊又可分为单级点火和多级点火，但多级点火目前很少应用于实践。研制多级点火和改变发气剂是为了降低安全气囊的弹出速度，现行安全气囊的弹出速度高达100km/h，爆发过程仅30～40ms，时间比眨眼还短，对人的冲击很大。

安全气囊通常标识为AIRBIG或SRS。在相应法规中规定: 装有安全气囊的车型在其相应位置上要有相应图文标识。

三、安全气囊系统的组成

安全气囊主要由碰撞传感器、电子控制单元 (安全气囊控制组件)、气囊、气体发生器、安全气囊警告灯、螺旋电缆、线束连接器及其保险机构等组成。通常气体发生器和气囊制成一体。

图4-4所示为凌志LS400轿车安全气囊系统组成。

图4-4 凌志LS400轿车安全气囊系统组成

1. 碰撞传感器

1) 碰撞传感器的作用

碰撞传感器是安全气囊系统中主要的控制信号输入装置，其作用是在汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将信号输送给电子控制单元ECU， ECU根据碰撞传感器的信号判断是否引爆气体发生器给气囊充气。碰撞传感器相当于一个控制开关，其工作状态取决于汽车碰撞时的减速度大小。

2) 碰撞传感器的安装位置

安全气囊系统一般装有2～4个碰撞传感器，分别安装在车身前部和中部。如汽车前两个翼子板内侧、两侧前照灯支架下面、发动机散热器 (水箱) 支架左右两侧、左右仪表台下面和安全气囊ECU内部等。

3) 碰撞传感器的类型

(1) 按功能分。碰撞传感器按功能分为碰撞信号传感器和碰撞防护传感器。

碰撞信号传感器又称为碰撞烈度 (激烈程度) 传感器，安装在汽车左前、右前、前部中央和安全气囊电控单元ECU内部，分别称为左前、右前、中央和中心碰撞传感器，其功用是将汽车碰撞时的减速度输入给安全气囊电控单元ECU，用以判定是否发生碰撞。

碰撞防护传感器简称防护传感器，又称为安全传感器或者是保险传感器，一般在安全气囊电控单元内部，其功用是控制气囊点火器电源电路。

在安全气囊系统电路中，左前、右前、中央和中心碰撞传感器之间均为并联关系。只有当防护传感器与任意一个碰撞信号传感器同时接通时，点火引爆电路才能接通，气囊才能引爆充气。设置碰撞防护传感器的目的是防止前碰撞传感器意外短路而造成气囊误膨开。因为在不设置碰撞防护传感器的情况下，当检修前碰撞传感器时，如果不慎将其信号输出端子短路使点火器电路接通，那么气囊就会引爆充气膨开，造成不必要的损失。设置防护传感器后，如果防护传感器电路不接通，那么点火器就没有电源，气囊回路始终断开，从而可以避免气囊误膨开。

碰撞防护传感器和碰撞信号传感器的结构原理完全相同，区别在于设定的减速度阈值有所不同。换句话说，一只碰撞传感器既可用作碰撞信号传感器，也可以用作碰撞防护传感器，但是必须重新设定其减速度阈值。设定减速度阈值的原则是碰撞防护传感器的减速度阈值比碰撞信号传感器的减速度阈值稍小。当汽车以40km/h左右的速度撞到一辆静止或同样大小的汽车上或以20km/h左右的速度迎面撞到一个不可变形的障碍物上时，减速度就会达到碰撞信号传感器设定的阈值，传感器就会动作。

(2) 按结构分。碰撞传感器按结构可分为机械式、电子式和水银开关式三种。

机械式碰撞传感器是一种利用机械机构运动 (滚动或转动) 来控制电器触点动作，再由触点断开与闭合来控制气囊点火器电路接通与切断的传感元件。常用的有滚球式、滚柱式和偏心锤式三种碰撞传感器。

电子式碰撞传感器主要有压电式、压阻式、电容式三种类型。

水银开关式碰撞传感器是利用水银导电良好的特性来控制气囊点火器电路接通或切断，一般用作防护传感器。

4) 机械式碰撞传感器

(1) 滚球式碰撞传感器。滚球式碰撞传感器结构如图4-5所示。滚球式碰撞传感器主要由滚球、磁铁、导缸、触点和壳体组成。两个触点固定不动，并分别与传感器的引线端子连接。磁铁为永久磁铁。铁质滚球用来感知力或减速度的大小，可在导缸内移动或滚动。壳体上印制有箭头标记，安装时必须按使用说明书规定方向进行安装。

图4-5 滚球式碰撞传感器结构

1—滚球；2—磁铁；3—导缸；4—触点；5—壳体

滚球式碰撞传感器的工作原理如图4-6所示。当传感器处于静止状态时，在永久磁铁的磁力作用下，导缸内的滚球被吸向磁铁，两个触点未被连通，如图4-6 (a) 所示。

当汽车遭受碰撞，使滚球的惯性力大于永久磁铁的吸力时，惯性力与磁力的合力就会使滚球沿着导缸向左运动，将两个触点接通 (如图4-6 (b) 所示)，从而接通安全气囊的搭铁回路。

图4-6 滚球式碰撞传感器工作原理

(a) 静止状态； (b) 碰撞状态

(2) 滚柱式碰撞传感器。滚柱式碰撞传感器结构如图4-7所示。滚柱式碰撞传感器由滚柱、片状弹簧、滚动触点、固定触点等组成，片状弹簧和滚动触点各接一根引线。平时滚柱在静止位置，为OFF状态；当碰撞时，滚柱滚动使滚动触点与固定触点电路接通，为ON状态，如图4-8所示。

图4-7 滚柱式碰撞传感器的结构原理

(a) 静止状态； (b) 碰撞状态1—制动销；2—滚柱；3—滚动触点；4—固定触点；5—底座；6—片状弹簧

图4-8 滚柱式碰撞传感器工作过程

(a) 静止状态； (b) 碰撞状态

5) 电子式碰撞传感器

压电式碰撞传感器是利用压电效应制成的传感器。当汽车遭受碰撞时，传感器内的压电晶体在碰撞产生的压力作用下，输出电压就会变化。

压阻式碰撞传感器由在硅梁上制成的硅片电阻构成桥路，硅梁变形时，桥路电阻变化而引起输出电压变化。

电容式碰撞传感器由硅栅组成的电容极板组成，硅栅变形时，电容变化引起输出电压变化。

安全电子控制单元根据电压信号强弱便可判断碰撞的强度。如果电压信号超过设定值，安全电子控制单元就会立即向点火器发出点火指令，引爆点火剂使气体发生器给气囊充气，安全气囊张开，从而达到保护驾驶员和乘员的目的。

2. 电子控制单元

安全气囊ECU是安全气囊系统的控制中心，是核心部件，其安装位置依车型而异。当防护传感器与SRS ECU组装在一起时， SRS ECU应当安装在汽车纵向轴线上，如本田雅阁轿车将SRS ECU安装在变速杆前面的装饰板下面，而丰田科罗娜轿车将SRS ECU安装在变速杆后面的装饰板下面。当碰撞防护传感器与SRS ECU分开安装时， SRS ECU的安装位置则依车型而异，如马自达、宝马BMW5、宝马BMW7系轿车将SRS ECU安装在驾驶席仪表台下面，而宝马BMW3系轿车将SRS ECU安装在前排乘员席仪表台下面。

SRS ECU的结构有简有繁，福特林肯·城市轿车SRS ECU主要由专用中央处理单元CPU、备用电源电路、稳压电路、信号处理电路、保护电路、点火电路和监测电路等组成。SRS ECU电路框图如图4-9所示。

图4-9 安全气囊电控单元ECU电路框图

1) 专用CPU

专用CPU由模/数 (A/D) 转换器、数/模 (D/A) 转换器、串行输入/输出 (I/O) 接口、只读存储器ROM、随机存储器RAM、电可擦除可编程只读存储器EEPROM和定时器等组成，其主要功用是监测汽车纵向减速度是否达到设定阈值，控制气囊点火器引爆电路。

在汽车行驶过程中，专用CPU不断监测前碰撞传感器检测的车速变化信号，判定是否发生碰撞。当判断结果为发生碰撞时，立即运行控制点火的软件程序，并向点火电路发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时产生大量热量，使充气剂受热分解释放气体给气囊充气。除此之外，专用CPU还要对控制组件中关键部件的电路 (如传感器电路、备用电源电路、点火电路、 SRS指示灯及其驱动电路) 不断进行诊断测试，并通过SRS指示灯和存储故障代码来显示测试结果。仪表盘上的SRS指示灯可直接向驾驶员提供SRS的状态信息。存储器中的状态信息和故障代码可用专用仪器或通过特定方式从串行通信接口 (诊断插座)调出，以供检修与设计参考。

2) 信号处理电路

信号处理电路主要由放大器和滤波器组成。其功用是对传感器检测的信号进行整形和滤波处理，以便SRS ECU能够接收与识别。

3) 备用电源电路

SRS有两个电源: 一个是汽车电源 (蓄电池和交流发电机)；另一个是备用电源(BACK-UP POWER)。

(1) 备用电源的功用。备用电源又称为后备电源或紧急备用电源，其功用是: 当汽车电源与SRS ECU之间的电路切断后，在一定时间 (一般为6s) 内维持SRS供电，保持SRS的正常功能。当汽车遭受碰撞而导致蓄电池或交流发电机与SRS ECU之间的电路切断时，备用电源能在6s之内向SRS ECU供给电能，保证SRS ECU测出碰撞、发出点火指令等正常功能；点火备用电源能在6s之内向点火器供给足够的点火能量引爆点火剂。时间超过6 s之后，备用电源供电能力降低， SRS ECU备用电源不能保证SRS ECU测出碰撞和发出点火指令；点火备用电源不能供给最小点火能量，气囊将不能充气膨开。

(2) 备用电源的组成。备用电源电路由电源控制电路和若干个电容器组成。在单气囊控制组件中，设有一个SRS ECU备用电源和一个点火备用电源。在双气囊控制组件中，设有一个SRS ECU备用电源和两个点火备用电源，即两条点火电路各设置一个备用电源。点火开关接通10s之后，如果汽车电源电压高于SRS ECU的最低工作电压，所有备用电源即可完成储能任务。

4) 稳压保护电路

在汽车电器系统中，许多电器部件带有电感线圈，电器开关琳琅满目，电器负载变化频繁。当线圈电流接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变化时，都会产生瞬时脉冲电压即过电压，这些过电压如果加到SRS电路上，系统中的电子元件就可能因电压过高而导致损坏。为了防止SRS元件遭受损害， SRS ECU中必须设置保护电路。同时，为了保证汽车电源电压变化时SRS能正常工作，还必须设置稳压电路。

3. 气囊

气囊安装功能可以分为正面气囊组件和侧面气囊组件两类。安装位置分为驾驶席、副驾驶席、后排乘员席、侧面气囊组件四种。

气囊是用聚酰胺织物 (如尼龙) 制成，内层涂有聚氯丁二烯，用以密闭气体。气囊在静止状态时，像降落伞未打开时一样折叠成包，安放在气体发生器上部与气囊饰盖之间，气囊开口一侧固定在气囊安装支架上，先用金属垫圈与气囊支架座圈夹紧，然后用铆钉铆接。除此之外，固定气体发生器的专用螺栓也穿过金属垫圈和支架座圈将气囊与气体发生器固定在一起，以便承受气体压力的冲击。气囊饰盖表面模压有撕印，以便气囊充气时撕裂饰盖，减小冲出饰盖的阻力。

目前用于制作气囊的材料是由420d (d代表织物纤度单位: 旦尼尔)、630d、840d的尼龙6或尼龙66织物制成。 SRS气囊不会燃烧，在各种环境条件下，具有良好的耐磨性能和防裂性能，同时还具有机械强度高、使用寿命长、表面涂膜容易、与涂层结合牢固等优点。气囊织物必须进行物理特性试验、化学特性试验、织物等级测定试验和环境条件试验等，这些试验总共不少于50项。目前气囊织物主要由美国联信和杜邦两家公司供应，联信公司供应尼龙6织物，杜邦公司供应尼龙66织物。

气囊的大小依制造公司不同而有所差异。在日本和欧洲，由于座椅安全带的使用率超过90％，因此驾驶席气囊大都采用体积较小 (约40L) 的气囊，通常称为 “面部气囊” 或“欧洲气囊”。但奔驰、绅宝和沃尔沃公司除外，这些公司采用的气囊的体积与美国采用的基本相同，约为60L。模拟试验证明，如果驾驶员正确佩戴座椅安全带，这种成本较低的小气囊完全能够保护驾驶员的面部和胸部。在美国，由于有的州政府并未规定强制使用座椅安全带 (使用率仅为50％左右)，因此美国制造和进口的气囊的体积较大，约为60L。采用这种体积较大的气囊时，即使在驾驶员没有佩戴座椅安全带的情况下，气囊也可起到保护驾驶员面部和胸部的作用。

各种气囊的性能如表4-1所示。

表4-1 各种气囊的性能

在汽车遭受碰撞时，气囊一般在一次碰撞后10ms内开始充气。从开始充气到气囊完全膨开的整个充气时间约为30ms。驾驶席气囊膨开时，是沿转向柱管偏挡风玻璃方向膨开，防止驾驶员面部与挡风玻璃、胸部与转向盘发生碰撞。

气囊背面 (与驾驶员或乘员方向相反的一面) 或顶部制有2～4个排气孔。当驾驶员在惯性力作用下压到气囊上时，气囊受压便从排气孔排气，持续时间不到1s，从而吸收驾驶员与气囊碰撞的动能，使人体不致受到伤害。排气孔最早设计在气囊背面，后来设计在气囊顶部。近年来研制出一种能够 “呼吸” 的新型气囊，气囊上没有排气孔。有的气囊内部设置有拉绳，用以控制气囊膨开的形状。

4. 气体发生器

气体发生器又称为充气器，结构如图4-10所示。它由上盖、下盖、充气剂 (叠氮化钠固体药片) 和金属滤网组成，其功用是在点火器引爆点火剂时，产生气体并向SRS气囊充气，使气囊膨开。

图4-10 安全气囊气体发生器

1—上盖；2—充气孔；3—下盖；4—充气剂；5—点火器药筒；6—金属滤网；7—电热丝；8—引爆炸药

气体发生器用专用螺栓与螺母固定在转向盘上的气囊支架上。螺栓为圆形平头螺栓，螺母外圆为圆形，外圆上压制有几条沟槽，由于没有六角对边，因此用扳手无法进行装配(其目的就是不允许拆卸)，只有使用专用工具才能进行装配。为了便于安装，驾驶席气体发生器一般都做成圆形。

气体发生器壳体由上盖和下盖两部分组成。上盖上制有若干个长方形或圆形充气孔。下盖上制有安装孔，以便将气体发生器安装到转向盘上的气囊支架上。上盖与下盖用冷压工艺压装成一体，壳体内装充气剂、滤网和点火器。金属滤网安放在气体发生器壳体的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧产生的渣粒。

(1) 充气剂。充气剂普遍采用叠氮化钠片状合剂。叠氮化钠的分子式为NaN3，是无色六方形晶体，有剧毒，密度为1.846g/cm3。溶于水和液氨，微溶于乙醇，不溶于乙醚。在约300℃时分解。可由氨基钠与一氧化二氮作用制得。叠氮化钠与铅盐 (如硝酸盐) 作用可以制备起爆药叠氧化铅。

充气剂采用叠氮化钠的主要原因: 一是叠氮化钠药片的制作工艺比较成熟；二是便于改变叠氮化钠药片数量来调节气体发生器的充气特性，因为气体发生器的最高输出压力(气囊充足气时，压力约为160kPa) 取决于药片质量，驾驶席气体发生器用药质量一般为180g左右。

目前，大多数气体发生器都是利用热效反应产生氮气而充入气囊。在点火器引爆点火剂瞬间，点火剂会产生大量热量，叠氮化钠药片受热立即分解释放氮气，并从充气孔充入气囊。虽然氮气是无毒气体，但是叠氮化钠的副产品有少量的氢氧化钠和碳酸氢钠 (白色粉末)。这些物质是有害的，因此在清洁气囊膨开后的车内空间时，应保证通风良好并采取防护措施。

(2) 点火器。气囊点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央位置。其功用是根据SRS ECU的指令引爆点火剂，产生热量使充气剂分解。气囊点火器的结构如图4-11所示，主要由引爆炸药、药筒、引药、电热丝、电极和引出导线等组成。

点火器的所有部件均装在药筒内。点火剂包括引爆炸药和引药。引出导线与气囊连接器插头连接，连接器中设有铜质弹簧短路片。当连接器插头拔下或插头与插座未完全结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或误通电将电热丝电路接通，使点火剂引爆而造成气囊误膨开。

点火器的工作情况是: 当SRS ECU发出点火指令使电热丝电路接通时，电热丝迅速红热引爆引药，炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂(叠氮化钠) 受热分解释放氮气充入气囊。

图4-11 点火器组成

1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝；5—陶瓷片；6—永久磁铁；7—引出导线；8—绝缘套管；9—绝缘垫片；10—电极；11—电热头；12—药托

5. 安全气囊警告灯

安全气囊警告灯又称为安全气囊指示灯或者是安全气囊警示灯，安装在驾驶室仪表板上，并在仪表板表面的相应位置制作有安全气囊动作图形或用安全、 SRS、 AIRBAG等字样表示。

安全气囊指示灯的功用是安全指示气囊系统功能是否正常，当点火开关接通后，如果安全指示灯发亮或闪亮后自动熄灭，则表示安全气囊系统功能正常。如果安全指示灯不亮、一直发亮或在汽车行驶途中突然发亮或闪亮，则表示自诊断系统发现安全气囊系统有故障，应及时排除。自诊断系统在控制SRS指示灯发亮或闪亮的同时，还会将所发现的故障编成代码存储在存储器中。检查或排除SRS故障时，首先应使用专用检测仪器或通过特定方式从通信接口调出故障代码，以便快速查寻并排除故障。实践证明，在汽车遭受碰撞，气囊已经膨开后，故障代码一般难以调出，如此设计的目的是要求气囊引爆后，必须更换SRS ECU。

6. 螺旋电缆

螺旋电缆是连接车身与方向盘的电气接线。在不同型号汽车的电路图中，螺旋线束的名称各不相同，有的称为螺旋弹簧、时钟弹簧、游丝弹簧或游丝等。目前，安全气囊系统的所有线束都套装在黄色波纹管内，并与车顶线束总成连成一体，以便于区别。为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致损伤驾驶席气囊组件的连接线束，在转向盘与转向柱管之间采用了螺旋线束，即将线束安装在螺旋形弹簧内，再安放到弹簧壳体内。

螺旋电缆由转子、壳体、电缆和解除凸轮等组成，如图4-12所示。转子与解除凸轮之间有连接凸缘和凹槽，方向盘转动时，两者互相触动，成一个整体一起随方向盘转动。电缆很薄很宽，螺旋状盘在壳体内。电缆的一端固定在壳上，另一端固定在转子上。当方向盘向左或向右转动时，电缆在其余量内转动而不会被拖曳。

图4-12 螺旋电缆

在选装安全气囊的汽车上，电喇叭线束也安装在螺旋形弹簧内。螺旋弹簧安装在转向盘与转向柱管之间，安装时应注意其安装位置和方向，否则将会导致转向盘转动角度不足或转向沉重。

7. 线束连接器及其保险机构

安全气囊系统工作可靠与否，直接关系到人身安全。为了便于检查、排除故障隐患，设计制造的SRS线束和连接器与其他电器系统都有区别。早期曾采用深蓝色，目前大多数都采用黄色，欧洲汽车有的采用橘红色，奔驰汽车采用红色。为了保证气囊系统可靠工作， SRS连接器采用了导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计有防止气囊误爆机构、端子双重锁定机构、连接器双重锁定机构和电路连接诊断机构。丰田科罗娜轿车SRS连接器示意图如图4-13所示，连接器采用的各种保险机构如表4-2所示。

图4-13 丰田科罗娜轿车安全气囊系统连接器示意图

1、2、3—SRS ECU连接器；4—SRS电源连接器；5—螺旋线束与SRS ECU之间线束连接器；6—螺旋线束；7—右碰撞传感器连接器；8—SRS气囊点火器与螺旋线束之间的连接器；9—左碰撞传感器连接器；10—SRS气囊点火器

表4-2 连接器保险机构情况

1) 防止误爆机构

在图4-13所示的线束连接图中，从SRS ECU至SRS气囊点火器之间的连接器2、5、8均采用了防止气囊误爆机构。防止误爆机构为一块铜质弹簧片，称为短路片，其作用是:当连接器拔开 (插头拔下或插头与插座未完全结合) 时，短路片 (弹簧片) 自动将靠近SRS气囊点火器一侧插座上的两个引线端子短接 (如图4-14所示)，防止静电或误通电将点火器电路接通而造成气囊误膨开。

短路片一般设在连接器插座上，当插头与插座正常连接时，插头的绝缘壳体将短路片向上顶起 (如图4-14 (a) 所示)，短路片与连接器端子脱开，插头引线端子与插座引线端子接触良好，点火器电热丝电路处于正常连接状态。

当插头与插座脱开时，短路片将气囊点火器一侧插座上的引线端子短接，使点火器电热丝与短路片构成回路 (如图4-14 (b) 所示)，此时即使将电源加到点火器一侧连接器插座上，由于电源被短路片短路，点火器也不会引爆气囊，从而达到防止SRS气囊误爆之目的。

图4-14 安全气囊系统防误爆机构原理

(a) 连接器正常连接时； (b) 连接器拔开时

2) 电路连接诊断机构

电路连接诊断机构的作用是: 监测连接器插头与插座是否可靠连接。前碰撞传感器连接器及其与SRS ECU连接的连接器 (图4-13中连接器1、3、7、9) 采用了电路连接诊断机构，结构原理如图4-15所示。

在连接器插头 (或插座) 上，设置有一个诊断销。在连接器插座上设置有两个诊断端子，端子上设有弹簧片，其中一个诊断端子与碰撞传感器的某一个触点相连，另一个诊断端子经过一个电阻 (丰田车系为755～885Ω) 后与碰撞传感器的另一个触点相连。

当传感器插头与插座半连接 (未可靠连接) 时，诊断端子与诊断销尚未接触 [如图4-15 (a)]，此时电阻尚未与传感器触点构成并联电路，连接器引线 “＋” 与 “-” 之间的电阻为无穷大。因为 “＋”、 “-” 引线与SRS ECU连接器1或3 (图4-13) 的插头连接，所以当SRS ECU监测到碰撞传感器的电阻为无穷大时，即判定连接器连接不可靠，诊断监测电路就会控制SRS指示灯闪亮报警，同时将故障编成代码存储在存储器中。

当传感器插头与插座可靠连接时，诊断端子与诊断销可靠接触 (如图4-15 (b) 所示)，此时电阻与碰撞传感器触点构成并联电路。因为碰撞传感器触点为常开触点，所以当SRS ECU检测到阻值为并联电阻阻值 (丰田车系为755～885Ω) 时，即判定连接器可靠连接，传感器电路连接正常。

图4-15 气囊线束电路连接诊断机构结构原理

(a) 半连接时； (b) 可靠连接时

3) 连接器双重锁定机构

连接器双重锁定机构的作用是锁定连接器插头与插座，防止连接器脱开。在安全气囊系统和座椅安全带控制系统中，线束重要连接部位的连接器 (图4-13中连接器5、8) 采用了双重锁定机构，结构原理如图4-16所示。

图4-16 连接器双重锁定机构

(a) 主销打开，副锁被挡住； (b) 主销打开，副锁可以合上； (c) 双重锁定

在连接器插头上，设有主锁和两个凸台。在连接器插座上，设有锁柄能够转动的副锁。连接器双重锁定机构的工作原理是当主锁未锁定时，插头上的两个凸台就会阻止副锁锁定，如图4-16 (a) 所示；当主锁完全锁定时，副锁锁柄方能转动并锁定，如图4-16 (b) 所示；当主锁与副锁双重锁定后，连接器插头与插座的连接状态如图4-16 (c) 所示，插头与插座可靠连接，从而防止连接器脱开。

4) 接线端子双重锁定机构

在安全气囊系统的每一个连接器中，接线端子都设置有双重锁定机构，其作用是防止接线端子产生滑动。

接线端子双重锁定机构由连接器壳体上的锁柄与分隔片组成，如图4-17所示。其中，锁柄为一次锁定机构，防止端子沿导线轴线方向滑动，分隔片为二次锁定机构，防止端子沿导线径向移动。

图4-17 端子双重锁定机构

(a) 插头； (b) 插座

四、安全气囊系统的工作原理

1. 安全气囊工作原理

当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时，安全气囊系统的工作原理完全相同。现以图4-18所示正面碰撞为例，说明安全气囊系统工作原理。

图4-18 安全气囊系统的工作原理

当汽车遭受前方一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和SRS ECU内部的碰撞传感器都会检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入SRS ECU，以便判断是否发生碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定阈值时， SRS ECU发出控制指令将气囊组件中的点火器(电雷管) 电路接通，电雷管引爆使点火剂 (引药) 受热爆炸 (即电热丝通电发热引爆炸药)。点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂 (叠氮化钠固体药片) 受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装饰盖板鼓向驾驶员和乘员，使驾驶员和乘员面部和胸部压靠在充满气体的气囊上，在人体与车内构件之间铺垫一个气垫，通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而达到保护人体之目的。

2. 安全气囊动作过程

根据德国博世公司在奥迪轿车上试验研究表明: 当汽车以车速50km/h与前面障碍物碰撞时，安全气囊系统SRS的动作时序如图4-19所示。

图4-19 SRS动作过程

(a) 10ms后； (b) 40ms后； (c) 60ms后； (d) 110ms后

(1) 碰撞约10ms后， SRS达到引爆极限，点火器引爆点火剂并产生大量热量，使充气剂 (叠氮化钠药片) 受热分解，驾驶员尚未动作，如图4-19 (a) 所示。

(2) 碰撞约40ms后，气囊完全充满，体积最大，驾驶员向前移动，斜系在驾驶员身上的安全带被拉紧，部分冲击能量已被吸收，如图4-19 (b) 所示。

(3) 碰撞约60ms后，驾驶员头部及身体上部压向气囊，气囊的排气孔在气体和人体压力作用下排气节流吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能，如图4-19 (c) 所示。

(4) 碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部回到座椅靠背上，汽车前方恢复视野，如图4-19 (d) 所示。

(5) 碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降低直至为零。

由此可见，气囊在碰撞过程中的动作时间极短。从开始充气到完全充满约为30ms；从汽车遭受碰撞开始到气囊收缩为止，所用时间仅为120ms左右，而人的眼皮眨一下所用时间约为200ms。因此，气囊动作状态和经历时间无法用肉眼确认。目前世界各国广泛采用模拟人体进行碰撞试验。 SRS动作过程与经历时间之间的关系如表4-3所示。

表4-3 SRS动作过程与经历时间的关系

3. 安全气囊有效范围

汽车安全气囊系统SRS并非在所有碰撞情况下都能起作用。正面SRS只有在汽车正前方或斜前方±30°角范围内发生碰撞，纵向减速度达到设定阈值，且防护传感器和任意一个前碰撞传感器接通时，才能引爆气囊充气。在下列条件之一的情况下， SRS不会引爆气囊充气。

(1) 汽车遭受侧面碰撞超过斜前方±30°时。

(2) 汽车遭受横向碰撞时。

(3) 汽车遭受后方碰撞时。

(4) 汽车发生绕纵向轴线侧翻时。

(5) 纵向减速度未达到设定阈值时。

(6) 防护传感器未接通时或所有前碰撞传感器都未接通时。

(7) 汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的道路条件下行驶时。

减速度阈值根据SRS的性能设定，不同车型SRS的减速度阈值有所不同。例如在美国，因为SRS是按驾驶员不佩戴座椅安全带来设计，气囊体积大、充气时间长，所以SRS应在较低的减速度阈值时引爆气囊，即汽车以较低车速 (20km/h左右) 行驶而发生碰撞时， SRS就应该引爆。在日本和欧洲，由于SRS是按照驾驶员佩戴座椅安全带来设计的，气囊体积小、充气时间短，所以设定的减速度阈值较高，汽车以较高车速 (30km/h左右) 行驶而发生碰撞时， SRS才能引爆气囊充气。

侧面气囊只有在汽车遭受侧面碰撞且横向加速度达到设定阈值时，才能引爆充气，且不会给正面气囊充气。

五、安全气囊控制电路

图4-20所示为奥迪A6轿车安全气囊系统电路。大部分汽车的安全气囊系统电路图都由以下几部分组成:

1. 电源电路

气囊传感器总成通过由点火开关的供电，通过壳体搭铁。

2. 诊断电路

由诊断连接器和诊断连线输出储存的故障记忆。

3. 警告灯电路

警告灯由蓄电池直接供电，由气囊传感器总成控制警告灯的亮与灭。

4. 控制输出电路

气囊控制单元控制驾驶员侧气囊点火器、乘员侧气囊点火器给气体发生器点火。

图4-20 安全气囊系统电路

实施与考核

一、技能学习

1. 安全气囊使用中注意的问题

(1) 安全气囊在设计上只能充气一次，一次性使用，用后必须更换。

(2) 发生碰撞时，即使前乘员座没有乘员，前座乘员气囊也会同时张开。

(3) 在气囊充气时会产生巨大的声响，而且在所释放出的氮气中会伴随少许烟雾，这些气体和烟雾是无害的 (这不表示有起火现象)，但乘员要尽快清洗残留物，以免皮肤过敏。

(4) 气囊的充气在1s内完成，因此气囊充气的力量相当大，此系统的设计是为了减少严重的伤害，但它本身可能会对乘员造成轻微的烫伤、擦伤或红肿等伤害。

(5) 气囊张开后，气囊单元的组件 (方向盘中央部分、仪表板) 可能会烫热几分钟，但气囊本身并不会发烫。

(6) 当碰撞的程度足以让气囊充气时，可能会因车身变形而使挡风玻璃破裂，而在备有乘员气囊的车辆上，挡风玻璃也可能因吸收部分充气力量而破裂。

(7) 为防止发生意外事故，将安全气囊当作废物处理前，应将其用电引爆，在关上车门后，从车外引爆气囊。

2. 检查安全气囊系统的注意事项

安全气囊系统的检查主要是指调取或清除故障代码、零部件拆装与更换等。汽车安全气囊系统SRS与其他电子控制系统不同，在检查过程中，如果不按正确的操作顺序进行，就有可能导致SRS气囊意外膨开，不仅会造成经济损失，而且可能造成严重事故，其后果不堪设想。另外，在检修安全气囊系统时，如果操作有误，就有可能在需要SRS气囊保护时气囊系统不起作用。

在检查安全气囊系统之前，首先应当仔细阅读制造厂家提供的《使用维修手册》。同时注意以下几点:

(1) 安全气囊系统的故障很难确认，自诊断系统保留在存储器中的故障代码是排除故障的重要信息来源，因此在检查排除SRS故障时，必须在拆下蓄电池负极电缆端子之前读取故障代码。

(2) 检查工作务必在点火开关转到锁止 (LOCK) 位置，并将蓄电池负极电缆端子拆下20s或更长一些时间之后才能开始。这是因为SRS装备有备用电源，如果检查工作在拆下蓄电池负极电缆端子20s以内就开始进行，气囊系统有备用电源供电，检查中就有可能导致气囊误膨开。另外，汽车音响系统、防盗系统、时钟、电控座椅、座椅安全带控制系统、驾驶位置设定的倾斜和伸缩转向系统、电控车外后视镜等系统均具有存储功能，当蓄电池负极电缆端子拆下之后，存储的内容将会丢失。因此在检查工作开始之前，应通知汽车用户将音响、防盗系统的密码和其他控制系统的有关内容记录下来。当检查工作结束之后，再由维修人员或汽车用户重新设置密码和有关内容并调整时钟。绝不允许使用车外电源来避免各系统存储内容丢失，以免导致SRS气囊误膨开。

(3) 检查SRS时，即使只发生了轻微碰撞而SRS气囊并未膨开，也应对前碰撞传感器、驾驶席气囊组件、乘客席气囊组件、座椅安全带收紧器进行检查。

(4) SRS对零部件的工作可靠性要求极高，所有零部件均为一次性使用部件，决不要修复碰撞传感器、气囊组件、 SRS ECU、座椅安全带收紧器等部件后再重复使用。如需更换零部件，则应使用新品，不允许使用不同型号车辆上的零部件。

(5) 在检修汽车其他零部件时，如有可能对SRS的传感器产生冲击，则应在检修工作开始之前，先将碰撞传感器拆下，以防气囊误膨开。

(6) 碰撞防护传感器采用了水银开关式传感器。由于水银蒸气有剧毒，因此更换传感器之后，换下的旧传感器不能随意毁掉，应当作为有害废物处理。当车辆报废或更换SRS ECU时，应当拆下水银开关式传感器总成并作为有害废物处理。

(7) 当前碰撞传感器、 SRS ECU或气囊组件摔碰之后或其壳体、支架、连接器有裂纹、凹陷时，应予更换新品。

(8) 前碰撞传感器、 SRS ECU或气囊组件不得暴晒或接近火源。

(9) 绝对不能检测点火器的电阻值，即不能用万用表检测，否则就有可能导致气囊引爆。检测其他部件的电阻值和检测SRS线路电阻值时，必须使用至少大于10kΩ/V的高阻抗万用表，即使用数字式万用表。如果使用指针式万用表，由于其阻抗小，表内电源电压加到气囊系统上就有可能引爆气囊。

(10) 在SRS各个总成或零部件的表面上，均标有说明标牌或注意事项，使用与检查时必须照章行事。

(11) 当安全气囊系统SRS的检查工作完成之后，必须对SRS指示灯进行检查。当点火开关转到接通 (ON) 或辅助 (ACC) 位置时， SRS指示灯亮6s左右后自动熄灭，说明安全气囊系统SRS正常。

(12) 碰撞传感器的动作具有方向性。安装前碰撞传感器和SRS ECU时，传感器和SRS ECU壳体上的箭头方向必须按使用说明书规定进行安装。

(13) 拆卸或搬运气囊组件时，气囊装饰盖带有撕缝一面应当朝上。不得将气囊组件重叠堆放，以防万一气囊误膨开造成事故。

(14) 气囊组件应当存放在环境温度低于93℃、湿度不大并远离电场干扰的地方。

(15) 当需用电弧焊修理汽车车身时，应在进行电焊作业之前将气囊组件与螺旋线束之间的连接器拔开。

3. 检查前碰撞传感器的注意事项

(1) 当汽车遭受碰撞气囊已经引爆后，前碰撞传感器不得继续使用，应同时更换左前和右前碰撞传感器。

(2) 碰撞传感器的动作具有方向性。安装前碰撞传感器时，传感器壳体上的箭头必须按《使用说明书》规定安装方向安装。

(3) 前碰撞传感器的定位螺栓和螺母必须经过防锈处理。拆卸或更换前碰撞传感器时，必须同时更换定位螺栓和螺母。

(4) 前碰撞传感器引出导线的连接器装备有电路连接诊断机构。安装连接器时，插头与插座应当插牢。当连接器插头与插座未插牢时，自诊断系统将会检测出来并将故障代码存入存储器中。

4. 检查SRS ECU的注意事项

(1) 汽车发生碰撞使气囊引爆膨开后， SRS ECU就不能继续使用。

(2) 当连接或拆下SRS ECU上的连接器插头时，因为防护碰撞传感器与SRS ECU安装在一起，所以应在安装固定SRS ECU之后再进行连接或拆卸，否则防护传感器就起不到防护作用。

(3) 在拆卸SRS ECU固定螺栓之前，必须将点火开关转到锁止 “LOCK” 位置，并在拆下蓄电池负极电缆端子20s之后再进行拆卸。

5. 检查连接器与线束的注意事项

(1) 安装转向盘时，其安装位置必须正确，即必须安装在转向柱管上，并使螺旋弹簧处于中间位置，否则会造成螺旋电缆脱落或发生故障。

(2) 气囊系统线束套装在特殊颜色 (一般为黄色) 塑料波纹管内，并与车颈线束和地板线束连成一体，所有线束连接器均为特殊颜色 (一般为黄色)，以便于区别。当发生交通事故而使气囊系统线束脱开或连接器破碎时，都应修理或更换新品。

6. 带有安全气囊的方向盘衬垫的检修注意事项

(1) 拆卸方向盘衬垫或处理新的方向盘衬垫时，应将衬垫正面朝上放置。另外，不要将方向盘衬垫存放在另一个衬垫上面，将方向盘衬垫的金属面朝上存放时，如果方向盘衬垫因为某种原因充气，可能导致严重事故。

(2) 切勿测量安全气囊传爆管的电阻，这可能使气囊张开，是非常危险的。

(3) 不要给方向盘衬垫涂润滑脂，或用任何种类的洗涤剂对其清洗。

(4) 将方向盘衬垫存放在环境温度低于93℃，湿度不高并且远离电场干扰的地方。

(5) 使用电焊作业时，要在操作前先将位于转向柱下面，靠近组合开关连接器处的安全气囊连接器 (黄色，两个引脚) 脱开。

(6) 处置车辆或单独处置方向盘衬垫时，要在处置之前先用专用工具使气囊张开。该操作应在远离电场干扰的地方进行。

7. 电气配线和连接器检修注意事项

(1) SRS配线是与车身配线总成和地板配线总成组合在一起的。 SRS配线的导线置于黄色的波纹管内。整个系统的所有连接器也是标准黄色。如果电气配线脱开了或连接器由于事故等原因而破损了，要予以修理或更换。

(2) 用于SRS的配线如果有损坏，要更换整个配线总成。与前气囊传感器连接的连接器可以单独修理 (配线没有损坏)，要使用为此专门设计的修理导线。

8. 组合开关中螺旋电缆检修注意事项

方向盘必须正确地安装在转向柱上，要使螺旋电缆处在中间位置。否则，电缆易被拉断，并可能发生其他故障。

9. 安全气囊系统的检测诊断程序及方法

1) 仪器介绍

VA.G1551是大众专用解码器，可以对大众系列车上所有的控制系统进行检测。

2) 检测条件

(1) 所有保险丝正常。

(2) 蓄电池电压不低于9V。

(3) 接上诊断插口。

(4) 打开点火开关。

3) 仪器使用步骤

(1) 选择快速数据传递。

(2) 输入地址码15 (进入安全气囊系统)。

(3) 输入地址码02 (查询故障记忆)。

(4) 按故障记忆提示修复相应部位。

(5) 清除故障记忆。

(6) 重新起动，验证故障是否消除。

安全气囊系统由传感器、充气装置 (传爆管)、中央气囊传感器总成以及把这些元件连接起来的配线和连接器等组成。而传感器、充气装置和中央气囊传感器等元件均不能分解修理，所以，安全气囊系统的故障诊断主要是电气方面的故障诊断。由于安全气囊系统平时不使用，一旦使用之后便报废，所以安全气囊不像汽车上的其他系统那样，在使用过程中出现故障会表现出来。因为没有异常现象出现，安全气囊系统的故障就难于发现。为此，安全气囊系统本身设置了详尽的自我诊断系统，若系统出现故障，即可通过故障警告灯反映出来。这样，安全气囊系统的故障警告灯和故障代码就成了最重要的故障信息来源和故障诊断依据。

由于安全气囊系统是一个独立系统，与汽车上的其他系统都没有关系，所以，若系统中存在故障，只需按照故障代码所指示的内容进行诊断，找出故障是出在元件还是在导线或连接器上即可。因为各充气装置的传爆管不允许测量其电阻，传爆管的开路或短路的判断必须利用自我诊断系统来进行。这是安全气囊系统故障诊断的特殊性。

4) 故障诊断程序

安全气囊系统的故障诊断程序如下:

(1) 警告灯检查。检查SRS警告灯。如果警告灯在点火钥匙开关转到ACC或ON位置时保持亮，则故障代码就存进了中央气囊传感器总成，这样可转到步骤 (3)。

(2) 如果在步骤 (1) 中SRS警告灯不亮，或点火开关置于LOCK位置时警告灯也亮，则说明SRS警告灯电路存在故障，要进行故障警告灯电路的故障诊断。

(3) 读出诊断代码并记录。检查诊断代码，并记下输出的所有故障代码。如果输出的是正常代码，则电源电路可能已经发生了故障，这时进行步骤 (8) 中的电源电压故障排除。如果输出代码00000，则跳过步骤 (4) 和步骤 (5) 转到步骤 (7)。

(4) 清除故障代码。对于需要输入特殊信号才能清除故障代码的车型，步骤 (3) 中输出的故障代码只表明发生过故障代码所指的故障，但却没有指明这一故障是现行故障还是过去发生过而现在不存在的故障。所以有必要通过清除故障代码并再次进行故障代码检查来确定是否存在现行故障。如果忽略了这一步骤而直接按步骤 (3) 所输出的故障代码进行故障排除，则会事倍功半，甚至导致误诊。对于关上点火开关即可清除故障代码的车型，可略去这一步骤及其后的步骤 (5) 和步骤 (10)。

(5) 读出诊断代码并记录。

(6) 故障现象模拟。重复进行点火开关从ON到OFF的操作 (ON等待20s， OFF等待20s)，5次之后检查诊断代码，如果输出任何故障代码，则说明故障代码所代表的故障是现行的，并随即转到步骤 (7)，如果输出的是正常代码，则用步骤 (6) 中的方法模拟故障。要注意蓄电池重新连接2s之后才能将点火开关转到ACC或ON位置。如果在点火开关转到ACC或ON位置时连接蓄电池，或在接上蓄电池之后2s之内将点火开关转到ACC或ON位置，诊断系统有可能工作不正常。

(7) 根据故障代码，判断故障位置。根据所查出的故障代码，排除故障。故障代码参考相关车辆维修手册。

(8) 电路检查。

(9) 修理。转到步骤 (8) 中对相应的电路进行检查。

按照电路检查中给出的顺序查出故障是在传感器、执行器或配线和连接器，修理或更换元件。要切记必须在将点火开关转到LOCK位置和脱开蓄电池负极端子电缆90s之后才能开始操作，要注意: 如果使用不正确的顺序，系统就有可能产生故障，或者在进行维修作业时出现SRS意外动作的危险。仔细阅读维修注意事项，按正确的顺序进行检查和修理。

(10) 清除故障代码。把所有故障代码所表示的故障修理完毕后，清除故障代码。

(11) 警告灯检查。重复进行点火开关从ON到OFF位置的操作 (ON等待20s， OFF等待20s)，5次之后，检查诊断代码。如果显示有故障代码，就回到步骤 (7) 并排除故障代码所表示的故障。

(12) 验证试验。再次检查警告灯并确认所有的故障均已修复。如果警告灯有故障显示，再从步骤 (3) 开始重复操作。

10. 安全气囊故障诊断实例

1) 故障现象

对于一辆大众POLO事故车，其SRS安全气囊故障指示灯常亮。

2) 故障诊断

(1) 在驾驶室内仪表板左下方找到16针诊断座，正确连接车博士故障诊断分析仪，打开点火开关，选择大众车系中的SRS气囊系统进行故障检测。

(2) 选择读取故障码功能，车博士主机显示有两个故障码，分别为故障码654 (驾驶员安全带张紧触发器N153)、故障码655(前乘员座安全带张紧触发器N154)。

(3) 读取电脑版本号，车博士主机显示 “CODING:0”，说明SRS控制单元更换后未做电脑编程。执行清除故障码功能，显示系统正常。

(4) 选择电脑编程功能菜单，输入SRS电脑编程号码，发现SRS故障灯依然常亮。再读取故障码，又出现654和655两个故障码。

3) 故障分析