凱迪拉克CTS安全氣囊系統原理與診斷（上）

一、系統概述

凱迪拉克CTS安全氣囊系統(SIR)在車輛各個部位設有多個充氣模塊，例如車輛方向盤模塊、儀表板模塊及側面碰撞模塊。除了充氣模塊之外，車輛還可配備安全帶預張緊器。當車輛發生碰撞時，預張緊器會張緊安全帶，這樣在充氣模塊展開時就減小了乘員與安全帶之間的距離。每個充氣模塊都有一個展開回路，該回路由車內的傳感和診斷模塊(SDM) 進行控制。傳感和診斷模塊(SDM) 根據設立在車輛關鍵位置上的各個傳感器的輸入信號，來判斷碰撞的嚴重程度。

當傳感和診斷模塊檢測到沖擊力足夠大的碰撞時，將處理傳感器所產生的信息，以促使氣囊展開。傳感和診斷模塊對安全氣囊系統的電氣部件進行連續診斷監測。當檢測到電路故障時，傳感和診斷模塊就設置一個故障診斷碼，並啟亮安全氣囊指示燈。當安全氣囊展開之後，傳感和診斷模塊將向後集成模塊(RIM) 發送一個“氣囊已展開”信息。後集成模塊(RIM) 在收到該信息15s後將解開門鎖並接通車內照明燈。此外，轉向柱和膝墊均采用吸能式設計，在發生正面碰撞時可以收縮，從而限制了腿部的移動，減小了駕駛員和乘客受傷的可能性。

二、系統組成與原理

凱迪拉克CTS安全氣囊系統主要由傳感和診斷模塊(SDM)、前端傳感器、側面碰撞傳感器(SIS)（左/右）、乘客感知系統(PPS)、方向盤模塊、儀表板模塊、側面碰撞模塊（左前/右前）、車頂縱梁模塊（左/右）、安全氣囊指示燈、安全帶預張緊器、方向盤模塊線圈、安全氣囊系統線束、駕駛員和乘客膝墊、方向盤和轉向柱等組成，如圖1、圖2所示。安全氣囊系統電路如圖3所示。

當正面碰撞的沖擊力足夠大且與車輛縱向中心線的夾角在30°以內時，將展開正面氣囊。傳感和診斷模塊帶有一個傳感裝置，可將車速的變化轉換成電信號。當車輛發生正面碰撞時，傳感和診斷模塊將從電子式正面碰撞傳感器接收到一個信號，協助其判斷碰撞的嚴重程度。傳感和診斷模塊將此信號與存儲器中的設定值進行比較。當生成的信號值超過存儲值時，傳感和診斷模塊將使電流流過正面展開回路，同時展開正面安全氣囊。正面展開回路由傳感和診斷模塊、儀表板模塊、方向盤模塊、方向盤模塊線圈及接線組成。傳感和診斷模塊持續不斷地監測展開回路是否有故障，一旦檢測到故障，就啟亮安全氣囊指示燈。

側面碰撞模塊位於前排座椅靠背的外側，而車頂縱梁模塊位於車頂襯裡，從前風窗玻璃立柱一直延伸到後風窗玻璃立柱。側面碰撞模塊和車頂縱梁模塊包括外殼、充氣式安全氣囊、點火引爆裝置以及一個裝有氣體發生材料的容器。點火器是側面碰撞模塊與車頂縱梁模塊展開回路的一部分。當車輛遇到沖擊力足夠大的側面碰撞時，側面碰撞傳感器將檢測該碰撞，並向傳感和診斷模塊發送一個信號。傳感和診斷模塊將來自側面碰撞傳感器的這一信號與存儲器中的設定值進行比較。當生成的信號值超過存儲值時，傳感和診斷模塊將使電流流過側面展開回路，從而使側安全氣囊和車頂縱梁安全氣囊展開。側面展開回路由傳感和診斷模塊、側面碰撞模塊、車頂縱梁模塊以及接線組成。傳感和診斷模塊會持續監測展開回路是否有故障，一旦出現故障，就啟亮安全氣囊指示燈。

每個側面碰撞模塊和車頂縱梁模塊都在其連接器上裝有短路棒。短路棒可使側面碰撞模塊以及車頂縱梁模塊的展開回路短路，以防止在維修充氣模塊時安全氣囊意外展開。

三、主要元件的工作原理

1.傳感和診斷模塊(SDM)
傳感和診斷模塊(SDM) 是一個微處理器，是安全氣囊系統的控制中心，其電路如圖4、圖5所示。傳感和診斷模塊包括內部傳感器以及一些外部傳感器（若裝備）。外部傳感器分布在車輛的關鍵位置上。當車輛發生碰撞時，傳感和診斷模塊將來自內部傳感器和外部傳感器的信號與存儲器中的值進行比較。當生成的信號值超過存儲值時，傳感和診斷模塊將使電流流過相應的展開回路，以展開安全氣囊。當安全氣囊展開時，傳感和診斷模塊會記錄安全氣囊系統的狀態，並啟亮儀表板組合儀表上的安全氣囊指示燈。當點火開關被接通時，傳感和診斷模塊會對安全氣囊系統的電氣部件和電路進行連續診斷監測。如果傳感和診斷模塊檢測到故障，就會存儲一個故障診斷碼，並指令安全氣囊指示燈啟亮，以通知駕駛員有故障存在。如果在碰撞過程中失去了點火正電壓，傳感和診斷模塊將繼續提供23 V的回路儲備電源(23VLR)，以使安全氣囊能夠展開。在解除安全氣囊系統以進行維修或營救工作時，應先將23 V儲備電源放電（該過程持續1min），這一點十分重要。

2.乘客感知系統
乘客感知系統(PPS) 用於檢測前排外側座位上乘員的壓力曲線，並將壓力狀態傳送給傳感和診斷模塊(SDM)，以決定是啟用還是禁用儀表板模塊展開回路。乘客感知系統由安裝到座墊底部的電子控制模塊和傳感器總成、線束和乘客安全氣囊啟用/解除指示燈組成。乘客感知系統通過測量前排座椅乘員的質量獲得壓力變化。如果從乘員質量獲得的壓力小於規定值，則乘客感知系統模塊將發送一個禁用信號至傳感和診斷模塊，以解除儀表板模塊的“控制權”。如果從乘員質量獲得的壓力高於規定值，乘客感知系統模塊將發送一個啟用信號至傳感和診斷模塊，以啟用儀表板模塊的“控制權”。乘客感知系統模塊將啟亮後視鏡上的乘客安全氣囊啟用指示燈或乘客安全氣囊解除指示燈，以告知乘客該氣囊是處於啟用還是解除狀態。如果監測到故障，乘客感知系統將進行自檢並設置故障診斷碼。然後，還將通知傳感和診斷模塊系統存在故障。而傳感和診斷模塊將作出響應，啟亮儀表板組合儀表上的氣囊指示燈。

乘客感知系統(PPS) 和座椅底部泡沫墊是校准裝置，不可單獨維修。在修理或更換了乘客感知系統後，系統必須進行預加載檢查，以確認功能是否正常。（未完待續）

（編輯 李陽）