車輛安全氣囊系統結構與工作原理

關鍵字：安全氣囊

安全氣囊系統的結構

　　構成安全氣囊系統的主要電子元器件有ECU、碰撞傳感器（集中式系統安置於ECU內部，分散式系統安置在ECU外部）、警示裝置、安全氣囊組件、乘員位置傳感裝置及接頭和線束等。

安全氣囊系統典型ECU結構

　　對於單點碰撞傳感－集中式安全氣囊ECU，采用了與放大和濾波電路相關聯的電子加速度計（傳感器），能穩定地保持對汽車加速度跟蹤（即能按照汽車的加速度成比例地輸出電壓）。與單片微機相關聯的裝置包括：

　　電源供給裝置，給所有的電路提供工作電壓。屬於這部分的兩個重要電氣裝置包括電荷泵和能量貯備（又稱備用電源，在碰撞過程中，一旦蓄電池連接松脫，仍能提供足夠的貯電容量觸發引爆管使安全氣囊張開）。 <汽車維修者之家－www.carxl.com.cn>

　　電荷泵具有提升能量貯備電壓，使其高於汽車工作電壓的能力。當蓄電池、充電系統或發電機出現故障時，電荷泵能維持能量貯備裝置的最低工作電壓。另外，在提升能量貯備電壓的同時，能檢測引爆路電阻偏高等類似的故障；供單片微機監控用的監視計時器；供警示燈控制和故障診斷用的接口電路；觸發司機或乘客側充氣組件的引爆電路。引爆路一般由ECU內部電路及ECU的外部元器件組成。外部元器件有：接頭、電纜、滑環/盤簧（僅司機路才有）引爆管，對於分散式安全氣囊系統還有電子機械碰撞傳感器等。ECU監控的首要任務，是在碰撞過程中監測可能妨礙成功引爆安全氣囊的所有故障；進一步的任務是監測使安全氣囊發生致傷、甚至致死的不適時引爆；與ECU集成在一起的機－電安全傳感器；選擇輸入電路。

　　“選擇輸入”是用來向安全氣囊ECU提供乘客座位、司機和乘客安全帶的狀態信息，這些信息經ECU處理後，除了具有前面提到能改變安全氣囊充氣速率的功能外，還有安全抑制功能。對於乘客安全氣囊，只有在乘客座位被占用、乘客安全帶扣上以及安全氣囊在較高阈值的情況下，才會引爆充氣。將司機安全氣囊與乘客安全氣囊分開控制，可以減少安全氣囊不必要的張開；方便接入外部診斷設備，幫助維修的串行數據線路。

安全氣囊組件的結構及工作過程

　　乘客側與司機側安全氣囊的結構和工作過程很相似。典型的司機側安全氣囊組件由安全氣囊飾罩、帶塗敷層或不帶塗敷層的織物折囊墊、充氣器（即氣體發生器、含引爆劑、擴爆劑和主推進劑）和將安全氣囊組件安裝在方向盤的連接組件等組成。組件的功用和工作過程如下：
　　（1）將從碰撞傳感器接收的電信號傳給充氣器的引爆劑；
　　（2）引爆劑像根“電火柴”通電後著火，然後再點燃充氣器組件內的擴爆劑，擴爆劑又稱為引爆管；
　　（3）擴爆劑點燃後，點燃主裝藥－主推進劑。傳統的主推進劑由氮化鈉 氧化劑組成，也有些使用壓縮氮氣或氩氣，還有兩種混合應用；
　　（4）推進劑燃燒生成氮氣流；
　　（5）迅速膨脹的氣體經過過濾進入折囊墊，形成安全氣囊雛形；
　　（6）充氣器使充入安全氣囊的氣體壓力增高，並開始推壓安全氣囊飾罩；
　　（7）安全氣囊飾罩上的壓力不斷上升，飾罩材料延伸變形和撕裂薄弱區的接縫；
　　（8）隨著裂縫的出現，飾罩門開啟，為充氣安全氣囊的噴出提供最佳通路；
　　（9）氣體壓力繼續增長，安全氣囊張開至織物繃緊；
　　（10）乘員接觸和壓迫安全氣囊，實現安全保護；
　　（11）通過氣體的粘性阻尼作用，乘員前移能量被吸收和耗散，安全氣囊中過壓氣體經過安全氣囊通氣孔排出而不致傷害乘員。

　　安全氣囊系統的檢修

　　如果安全氣囊已經引爆，必須更換而不能修復使用。

　　注意事項：

　　檢修安全氣囊系統與檢修汽車的其它系統不同，若操作錯誤，可能使安全氣囊意外引爆導致傷亡。各個廠家采用的傳感器、充氣器類別和級數、引爆電路布局、引爆－擴爆－推進劑等都有差別，因此，對安全氣囊系統檢修的注意事項，只能大致歸納如下，詳細作業應嚴格按各車型維修手冊的規定。
　　安全氣囊系統的故障，必須采用顯碼法（如帶有車載微機屏顯的凱迪拉克弗利特伍德、林肯大陸等車型）、外接儀器診斷法、閃碼法或參數測量法確診故障部位，才進入維修或換件階段；檢修安全氣囊系統時，將點火開關轉至“LOCK”位置以及拆下蓄電池負極電纜，還需再等2分鐘，才能進行維修工作（讓電能貯存電容器放電完畢），否則安全氣囊有不適時引爆張開的危險；不能用萬用表測量安全氣囊組件引爆電阻的阻值。原因是引爆電阻時所需的電流極小，萬用表電阻檔的輸出電流一般都大於引爆電流，即使選用輸出電流只有幾毫安培的高阻檔，也不能保安全氣囊不會誤爆。目前，大多進口汽車的車型都用安全氣囊ECU內的診斷電路，發送比引爆電流微弱許多的監測電流對引爆電阻實行檢測。假設方向盤內螺旋電纜聚酯薄膜與銅導體面間的阻值在規定容限，各接觸面（點）接觸良好，將引爆電阻從引爆電路分離，確診了安全氣囊ECU功效正常後，才可以診斷引爆電阻。<汽車維修者之家－www.carxl.com.cn>

　　以豐田凌志等車型為例：

　　(1)點火開關轉至“LOCK”位置；
　　(2)拆下蓄電池負極電纜，等待90s以上；
　　(3)擺正前輪；
　　(4)用專用扭力扳手擰松4顆安全氣囊組件裝置螺釘；
　　(5)從上往下掀開帶飾罩的安全氣囊組件；
　　(6)釋放安全氣囊組件引爆電阻與螺旋電纜之間連接器的雙鎖定機構（垂直和水平兩個方向），再撥下連接器，並確認引爆電阻端的連接器座內的短路片短接有效；
　　(7)讓安全氣囊ECU自診斷電路形成閉合路，將脫開的連接器靠螺旋電纜的接線柱，用維修配線連通，然後將負極電纜接到蓄電池。等待20s，點火開關轉至“ACC”或“ON”位置，再等待20s，將診斷座（TDCL）的TC-E1接柱相連。這時安全氣囊警示燈將閃碼以確認安全氣囊ECU是否正常；
　　(8)確定安全氣囊ECU正常後，將點火開關轉至“LOCK”位置，脫開蓄電池負極電纜，再脫開TC-E1接柱之間的連接，等待20s。這時可插入引爆電阻與螺旋電纜之間的連接器，將負極電纜接到蓄電池上，等待20s，點火開關轉至“ACC”或“ON”位置後再等待20s，重新連接TC-E1接柱。這時安全氣囊警示燈閃出的故障碼，可用來判斷引爆電阻是否失效。

安全氣囊警示燈的故障檢查

　　安置在儀板上的安全氣囊警示燈，功用是向司機或維修人員指示整個安全氣囊系統有否故障，或是在系統有故障時，通過閃碼找出故障的部位。汽車在正常行駛中警示燈會熄滅，若發現警示燈在點火開關從“LOCK”轉至“ON”位置4s和6s後不熄滅，或在行駛中一直亮著，可能有兩個原因：一是安全氣囊系統曾發生故障，經閃碼與拆修換件完畢後未清除故障碼，可按該車型維修手冊的規定進行清除；二是警示燈控制電路有故障，大多是警示燈對地短路。檢查方法是撥開安全氣囊ECU總接頭，查找警示燈至ECU間線路的問題，還是ECU內部的問題。撥開ECU接頭之前，須先將點火開關置於“LOCK”位置，記下音響鎖定密碼再拆下蓄電池負極電纜。撥開ECU總接頭後，再裝回蓄電池負極電纜，如果這時警示燈熄滅，便說明ECU內部搭鐵，應該更換ECU總成；如果警示燈仍亮，說明警示燈至ECU間的線路或TDCL及檢查接頭等處短路。
妨礙正常引爆的故障條件

　　分散式安全氣囊系統所用的傳感器，均屬於外裝機電式碰撞傳感器。妨礙正常引爆的故障條件有以下4種：ECU與傳感器之間開路、對地短路或其它潛在的短路情況、傳感器在車架上的安裝位置不當及串聯電阻值過高不能傳導引爆電流。 <汽車維修者之家－www.carxl.com.cn>