談談汽車安全氣囊原理與檢修

鄭怡曠

湛江市第二技工學校 廣東省湛江市 524001

1 引言

現今汽車已成為一種非常便捷的交通工具，給人們帶來了很多的交通方便，但是隨著汽車保有量的逐漸增加，在行駛過程中所帶來的交通碰撞事故問題也越來越多，由此引發的汽車碰撞安全問題也備受關注。被稱之為司乘人員關鍵“救命袋”的汽車安全氣囊，在發生交通碰撞事故時對車上司乘人員起到很好的保護作用，它可以大大的降低和減輕司乘人員在事故中所造成的危害。

2 汽車安全氣囊的基礎概述

汽車安全氣囊系統，國際上又稱“輔助防護系統”（英文縮寫為SRS），在發生交通碰撞事故時起到更好的保護司乘人員生命安全的作用。司乘人員在每次開車前都必須系好安全帶，否則安全氣囊受到爆炸展開時可能會對車內司乘人員造成各種不必要的傷害。汽車安全氣囊的分類按照裝配位置不同可以分為正面與側面安全氣囊。正面安全氣囊通常是裝置在轉向盤的中間以及汽車前排乘員前面儀表板里面。在意外交通事故發生的瞬間，安全氣囊可以有效地保護司乘人員的身體，因為當汽車前面發生強烈碰撞會使車體發生幅度非常大的變形，而汽車內司乘員會隨著強大的慣性力向前面沖過去，從而與汽車內的物件發生撞擊。汽車正面安全氣囊及時迅速打開能夠有效地降低和防止在發生交通事故碰撞正面對司乘人員所造成的傷害。汽車側面安全氣囊通常是汽車遭受到側面橫向撞擊和車輛側翻時，保護車內司乘人員的安全，它一般安裝在汽車側車門上，在汽車遭到側面橫向碰撞的交通事故中，車門被碰撞造成凹陷變形甚至無法打開，汽車側面安全氣囊便及時迅速膨脹開，起到有效的保護作用。

2.1 安全氣囊起爆的條件

從SRS理論上講，安全氣囊打開需要汽車發生撞擊的角度和汽車行駛速度符合技術要求，一般在車輛的正前方中心線左右各30度之間的位置，汽車以每小時40公里以上的速度跟一輛停置、大小大體相當的車輛相撞擊，或者以不小于每小時22公里的速度撞到一個堅固不易變形的物件，安全氣囊才會順利被打得開。車輛側碰、后碰甚至翻轉都有可能導致安全氣囊沒有順利打開。如圖1所示：

在一些事故中，例如當轎車與貨車發生追尾碰撞，當部分貨車尾部沒有裝備防護措施時轎車便鉆入貨車車底，或汽車碰撞周圍隔離帶與護欄后發生車輛側翻，或車身側面遭遇橫向碰撞等，像這些交通事故往往車身前部沒有受到直接撞擊，主要是車身側面和車頂受到碰撞，車廂發生了很大的變形，導致車內司乘人員發生傷亡情況，但被視為司乘人員救命袋的安全氣囊卻在這種情況下往往并沒有被打開。

圖1 汽車碰撞范圍示意圖

2.2 汽車安全氣囊的組成

汽車安全氣囊是一種集機械、電子為一體的技術產品，汽車安全氣囊主要由控制單元（ECU）、傳感器、安全氣囊指示燈、螺旋電纜、氣體發生器和氣囊組件等主要部件組成。

2.3 汽車安全氣囊工作原理

如圖2所示，汽車起動行駛過程中，SRS系統控制線路就已經開始處于工作狀態。當汽車發生交通事故碰撞時，傳感器感應捕捉到撞擊信號后，馬上向SRS控制單元（ECU）發送車輛已經遭受撞擊速度發生改變的電信號信息，當ECU接收到信號并檢測到速度變化超過預定值，經過各方面綜合分析判斷后向SRS充氣裝置發出點火指令，點火裝置經點火后發生爆炸反應，產生的氮氣迅速充滿張開氣囊，防止車上司乘人員撞到前面方向盤、儀表臺或發生變形的車廂體等物件，對車內司乘人員生命安全起到關鍵保護作用。當司乘人員跟氣囊接觸緩沖后，氣囊上排氣孔便對外進行排氣減壓，以防止車上司乘人員遭到擠壓受傷或發生窒息危險，從而對車上司乘人員的身體安全起到很好的保護作用。

圖2 安全氣囊系統結構示意圖

2.4 汽車安全氣囊的工作過程

①0~10ms期間，：傳感器遭受到足夠的撞擊沖量作用時，在10ms內將信號反饋至中央控制單元。

②10~20ms期間：ECU對各種傳感器輸入的信號馬上進行綜合分析，如果產生碰撞沖量超過預定數值，控制單元馬上發出指令，讓氣體發生器中固體膨脹劑爆炸燃燒。

③20~60ms期間：氣體發生器里面的燃料在高溫下被點燃，產生的氣體迅速充進安全氣囊。安全氣囊在60ms內能夠張開達到最大，起到緩沖碰撞慣性力保護司乘人員的作用。

④60~100ms：當碰撞緩沖后氣囊后面的排氣孔這時便打開，氣囊泄氣，氣囊里面氣壓降低并收縮，減輕了氣囊對司乘人員身體的擠壓，大大地降低對身體造成的危害。最后氣體從排氣孔中排出來，氣囊收縮。

我們從汽車安全氣囊工作過程可以看出，整個安全氣囊對車上司乘人員的保護過程時間非常短約在60-100ms。安全氣囊在完成任務后，必須重新進行裝置。

3 汽車安全氣囊系統的檢修

3.1 安全氣囊指示燈常亮

安全氣囊燈裝在汽車組合儀表盤內，一般點火開關打開至“ON”或“ACC”位置時，該警告指示燈發光約6秒后便自己能夠熄滅，表示安全氣囊系統功能工作正常。若果SRS指示燈不亮，或一直發亮不能夠自己熄滅，或在汽車行駛過程中突然閃亮，表示SRS系統有故障，要及時給予排除。安全氣囊指示燈常亮通常有以下原因：

①有時不正確的操作會使SRS存儲有錯誤的故障碼。

②氣囊系統的零部件或配線損壞。

③安全氣囊傳感器有故障或損壞。

④每次故障修理恢復之后沒有及時把故障代碼清除。

3.2 故障碼的讀取與清除

當安全氣囊系統發生故障時，我們要及時給予解碼，以便能準確確定故障，給予對癥排除。SRS解碼通常有人工解碼與儀器解碼，方法因不同車型而不盡相同。

3.2.1 人工解碼

①讀取故障碼：當SRS警告燈亮時，使用檢修連接器（SCS）通過警告燈的閃爍進行讀取故障碼(DTC)。

（1)先把點火開關關閉，并等待10秒后將SCS連接到診斷插座上。

（2)接通點火開關，SRS警告燈點亮六秒后熄滅，閃爍輸出檢測故障碼。

（3)讀取故障碼（由一個主代碼與一個副代碼組成）。

（4）把點火開關關閉，10秒后再拔下SCS。

（5）根據維修手冊故障碼表，找出故障原因進行修理。

②故障碼的清除：

（1）關閉點火開關。

（2）接上檢修連接器。

（3）打開點火開關。

（4）SRS警告燈亮約6秒后熄滅，警告燈熄滅后4秒內取下SCS。

（5)SRS警告燈亮后4秒內再將SCS連接到診斷插頭上。

（6）等SRS警告燈熄滅，再在4秒內取下SCS。

（7）SRS警告燈如果閃爍2下，說明已經清除故障碼。

（8）關閉點火開關10秒后再進行其他檢修工作。

3.2.2 儀器解碼

SRS故障與汽車其他電控系統一樣可以用汽車專用診斷儀進行診斷，診斷儀的操作一般分為“觸摸式菜單操作”和“按鍵式菜單操作”，其使用可以參照說明書上的要求步驟進行操作。如本田汽車SRS常用PGM診斷儀讀取和清除故障碼，大眾汽車常用VAG1552診斷儀進行讀取和清除SRS故障碼，日產汽車常用日產CONSULT診斷儀讀取與清除SRS故障碼等。

3.3 轉向盤襯墊的常規檢修項目

①車輛沒有發生過碰撞事故。

（1）檢查故障診斷裝置是否損壞。

（2）檢查其表面是否有切痕、微小的裂痕。

②車輛受過碰撞。

（1）檢查診斷裝置（檢查其故障碼）。

（2）檢查汽車轉向盤的襯墊是否有裂痕，若有必須更換。

（3）檢查SRS系統線束是否有裂損，若有必須更換。

（4）檢查連接器是否有破損碎裂，若有必須更換。

（5）檢查裝在轉向盤上的喇叭按鈕觸片是否有變形，如果出現變形，必須要換掉。

另外將新的汽車轉向盤襯墊安裝上轉向盤時，運轉必須靈活互不干涉。

3.4 氣囊傳感器總成檢測項目

不管車輛是否出現碰撞過，都需要檢測該車診斷裝置（檢查故障碼）。

如果遇到下列情況，應該更換氣囊傳感器總成。

①安全氣囊在碰撞事故中打開。

②在檢測中發現氣囊傳感器總成存在故障。

③氣囊傳感器總成出現松脫現象。

3.5 安全氣囊系統配線和連接器檢測項目

①如果汽車沒有受到碰撞的，檢查診斷裝置（檢查其故障碼）。

②如果汽車有受到碰撞的檢查以下項目：

（1）檢查診斷裝置（檢查其故障碼）。

（2）檢查氣囊線束是否折斷或露皮，如有要換新件。

（3）檢查氣囊配線的連接器是否出現裂損痕跡現象，如果有該現象就應該更換新的部件。

3.6 前安全氣囊傳感器檢測項目

①對于未有發生過碰撞現象的車輛，也要對該車診斷系統進行檢查。

②對于發生過碰撞現象的車輛，除對該車診斷系統進行檢查外，如果發現汽車前面保險桿或汽車前外圍其他裝置出現較嚴重損壞，即使安全氣囊沒有發生彈開也要檢查是否出現以下損壞現象，若有必須更換。

（1）車輛托架發生較嚴重損壞。

（2）發現油漆從托架上有較大面積掉漆現象。

（3）傳感器殼體上有出現損傷、裂紋、凹陷或破碎情況。

（4）連接器上有出現損傷、裂紋、凹陷、破碎或劃痕情況。

（5）傳感器標識編碼損壞。

3.7 注意事項

①在對故障進行排除研究分析時，如果故障癥狀不容易確定時就必須通過診斷儀診斷。

②在維修中一定要關閉點火開關，并且要拆下蓄電池負極接線柱90秒之后才能進行操作。

③在發生碰撞事故后，不管安全氣囊是否張開的都應檢查氣囊傳感器總成與轉向盤襯墊。

④更換安全氣囊零部件時，應換上新的零部件，不要使用其他車輛的安全氣囊部件。

⑤在平時車輛修理過程中，如果發生傳感器被較猛烈震動到，則應先把氣囊傳感器安全拆下之后再進行其他操作。

⑥氣囊總成、傳感器等零部件有脫落破損等不良缺陷時要給予更換。

⑦在SRS系統全部檢修完畢后，要對氣囊警告指示燈進行檢查。

4 汽車安全氣囊發展方向

4.1 智能化

因為現在電子技術的快速發展，各種智能電子控制技術在汽車上得到廣泛應用，智能化安全氣囊就是其中之一。這種SRS系統能夠在汽車發生交通碰撞的一瞬間，能夠根據碰撞條件和汽車內司乘人員狀況來調節SRS的工作性能，解決了氣囊膨脹對乘客造成的擠壓傷害問題。

4.2 綠色環保化

目前有部分汽車安全氣囊中使用了迭氮化鈉，迭氮化鈉是一種有毒物質，且與水接觸時可以直接燃燒，所以為了避免使用有潛在危險和有毒性的含鈉物質，研究采用新型氣體發生技術，使之符合環境保護的要求，是汽車安全氣囊發展的一個方向。

4.3 虛擬技術化

采用計算機“虛擬技術”方式替代轎車實物碰撞試驗，通過計算機輔助設計安全帶和安全氣囊防護系統，更準確貼近實際，以達到最佳的防護效果，降低和防范司乘人員受傷的風險。

4.4 小型、輕型化

安全氣囊高度集成化，開發體積小重量輕的新型氣體發生器，這樣就可以為控制系統騰出更多空間。

4.5 保護全方位化

安全氣囊不再局限于保護駕駛員與前座乘員。現代汽車還將采用了類似窗簾一般的側氣囊，這樣即使是側面橫向發生交通碰撞事故或側翻，汽車內司乘人員也將得到充分保護。因此在汽車安全未來發展中，將向全方位多氣囊方向發展。

5 結語

根據以上所述，我們可以清楚看到安全氣囊在整個汽車的安全系統中的重要作用。安全氣囊是集機械、電子等多學科于一體的高新產品。它的特點是技術含量高、結構復雜、裝配精度高、安全要求高。關注了解汽車安全氣囊的原理及其檢修，對于我們的安全意識的提高也可以起到非常重要的作用。安全氣囊新技術的研究不斷創新，安全防護可靠性能越來越高。我們有理由相信，汽車安全氣囊會使我們的出行越來越安全。