安全氣囊系統(tǒng)的組成及工作原理(安全氣囊系統(tǒng)的組成及工作原理圖)
安全氣囊在車輛發(fā)生碰撞時能夠起到緩沖作用，從而降低撞擊對車內(nèi)乘客造成的傷害。很多人將安全氣囊等同于SRS，這是不準(zhǔn)確的，其實安全氣囊只是SRS的一種。SRS是英文plemental Restraint System的縮寫，中文含義是輔助防護(hù)系統(tǒng)，常見的輔助防護(hù)系統(tǒng)有安全氣囊和安全帶。在很多汽車的轉(zhuǎn)向盤上和儀表板右側(cè)雜物箱上方都標(biāo)有SRS或AIR BAG，這表示有安全氣囊安裝在此處。
安全氣囊系統(tǒng)的組成
安全氣囊系統(tǒng)主要包括碰撞傳感器、氣囊電腦、系統(tǒng)指示燈、氣囊組件以及連接線路，氣囊組件主要包括氣囊、氣體發(fā)生器以及點火器等。
(1)碰撞傳感器
對于各汽車制造廠生產(chǎn)的車輛，碰撞傳感器的安裝位置不盡相同，而且碰撞傳感器的名稱也不統(tǒng)一，例如有些碰撞傳感器按照工作原理也稱為加速度傳感器。
①按照用途的不同，碰撞傳感器分為觸發(fā)碰撞傳感器和防護(hù)碰撞傳感器。觸發(fā)碰撞傳感器也稱為碰撞強(qiáng)度傳感器，用于檢測碰撞時的減速度或慣性，并將碰撞信號傳給氣囊電腦，作為氣囊電腦的觸發(fā)信號；防護(hù)碰撞傳感器也稱為安全碰撞傳感器，它與觸發(fā)碰撞傳感器串聯(lián)，用于防止氣囊誤爆。
②按照結(jié)構(gòu)的不同，碰撞傳感器分為機(jī)電式碰撞傳感器、電子式碰撞傳感器以及機(jī)械式碰撞傳感器。防護(hù)碰撞傳感器一般采用電子式結(jié)構(gòu)，觸發(fā)碰撞傳感器一般采用機(jī)電結(jié)合式結(jié)構(gòu)或機(jī)械式結(jié)構(gòu)。
機(jī)電結(jié)合式碰撞傳感器是利用機(jī)械的運動(滾動或轉(zhuǎn)動)來控制電氣觸點動作，再由觸點斷開和閉合來控制氣囊電路的接通和切斷，常見的有滾球式和偏心錘式碰撞傳感器。電子式碰撞傳感器沒有電氣觸點，目前常用的有電阻應(yīng)變式和壓電效應(yīng)式2種。機(jī)械式碰撞傳感器常見的有水銀開關(guān)式，它是利用水銀導(dǎo)電的特性來控制氣囊電路的接通和切斷。
③對于早期的汽車，一般設(shè)有多個觸發(fā)碰撞傳感器，安裝位置一般在車身的前部和中部，例如車身兩側(cè)的翼子板內(nèi)側(cè)、前照燈支架下面以及發(fā)動機(jī)散熱器支架兩側(cè)等部位。隨著碰撞傳感器制造技術(shù)的發(fā)展，有些汽車將觸發(fā)碰撞傳感器安裝在氣囊電腦內(nèi)。防護(hù)碰撞傳感器一般都與氣囊電腦組裝在一起(圖1)，多數(shù)安裝在駕駛艙內(nèi)中央控制臺下面
圖1 帶有碰撞傳感器的氣囊電腦
(2)氣囊電腦
它是氣囊系統(tǒng)的核心部件，大多安裝在駕駛艙內(nèi)中央控制臺下面(圖2)。氣囊爆炸后，在氣囊電腦中會存儲碰撞數(shù)據(jù)和故障碼，這些故障碼用普通儀器無法清除。為了保證氣囊工作的可靠性，很多汽車生產(chǎn)廠家建議氣囊電腦一次性使用。但是氣囊電腦的價格很高，因此很多具有氣囊電腦數(shù)據(jù)修復(fù)功能的儀器被開發(fā)出來，通過讀取并修復(fù)碰撞數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)氣囊電腦的再次使用。需要注意的是，配件市場上存在將修復(fù)電腦作為新配件銷售的情況，購買配件時應(yīng)注意。
圖2 帕薩特B5氣囊電腦
氣囊系統(tǒng)有2個電源，即汽車電源(蓄電池和發(fā)電機(jī))和備用電源，備用電源電路由電源控制電路和若干電容器組成。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞導(dǎo)致蓄電池和發(fā)電機(jī)與氣囊系統(tǒng)斷開時，備用電源在一定時間內(nèi)(一般為6 s)可以維持氣囊系統(tǒng)供電。在維修氣囊系統(tǒng)時應(yīng)注意備用電源的作用，在斷開蓄電池電源后仍需要等待一段時間以使備用電源放電，具體等待時間請參閱相關(guān)維修手冊。
(3)氣囊指示燈
安裝在儀表板上，用于指示氣囊系統(tǒng)功能是否處于正常狀態(tài)。正常情況下，打開點火開關(guān)后，氣囊指示燈應(yīng)點亮幾秒鐘后熄滅。如果氣囊指示燈不亮、一直亮或在行駛途中突然點亮，表示氣囊系統(tǒng)有故障，應(yīng)及時檢修。
(4)氣囊
按照安裝位置的不同，氣囊可以分為正面氣囊和側(cè)面氣囊(氣簾)，或者分為駕駛員氣囊、前排乘客氣囊以及后排乘客氣囊。為了提高乘客的安全性，有些轎車還在座位側(cè)面和車門內(nèi)側(cè)等部位安裝了安全氣囊。
①氣囊采用尼龍制成，內(nèi)層涂有聚氯丁二烯，用以密封氣體。氣囊靜止時被折疊成包，安放在氣體發(fā)生器上部和氣囊飾蓋之間，氣囊飾蓋表面模壓有淺印，以便氣囊充氣爆開時撕裂飾蓋，并減小沖出飾蓋的阻力。氣囊背面或頂部設(shè)置有排氣孔，當(dāng)駕駛員壓在氣囊上時，氣囊受壓后便從排氣孔排氣。
圖3 駕駛員安全氣囊
②駕駛員氣囊安裝在轉(zhuǎn)向盤的中央(圖3)，氣囊大小因制造公司的不同而有所差別，例如在歐洲和日本的很多地方，駕駛員安全帶是強(qiáng)制使用的，因此歐洲車和日本車的駕駛員安全氣囊較小，一般充氣后為40 L。
圖4 前排乘客氣囊
③前排乘客氣囊(圖4)安裝在前排乘客座椅正前方，儀表板上的雜物箱和儀表板之間。由于乘客氣囊距離乘客的距離比較遠(yuǎn)，因此乘客氣囊的體積比駕駛員氣囊的體積大。為了避免前排乘客氣囊不必要爆炸造成浪費(例如座椅上沒有乘客)，可以通過開關(guān)或儀器將前排乘客氣囊關(guān)閉(圖5)。
圖5 前排乘客氣囊開關(guān)
(5)氣體發(fā)生器
功能是在點火器引爆點火劑時，產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊爆開。氣囊發(fā)生器使用專用螺栓固定在氣囊支架上，只有使用專用工具才能進(jìn)行裝配。氣體發(fā)生器自安裝之日起，應(yīng)10年更換1次。
①為了便于安裝，駕駛員氣囊氣體發(fā)生器一般都做成圓形。目前，大多數(shù)氣體發(fā)生器都是利用熱效應(yīng)產(chǎn)生氮氣充入氣囊。
②前排乘客氣囊的氣體發(fā)生器為長筒形，其工作原理與駕駛員側(cè)氣體發(fā)生器相同。
(6)點火器
安裝在氣體發(fā)生器的中央位置，作用是在觸發(fā)碰撞傳感器和防護(hù)碰撞傳感器將氣囊電路接通時，引爆點火劑，產(chǎn)生熱量使充氣劑分解。
(7)氣囊系統(tǒng)線束連接器及保險機(jī)構(gòu)
為了便于將氣囊系統(tǒng)線束與其他電氣系統(tǒng)線束區(qū)別開，目前大多數(shù)汽車的氣囊系統(tǒng)線束采用黃色連接器(圖6)，也有采用深藍(lán)色或橘紅色連接器。連接器采用了導(dǎo)電性能和耐久性能良好的鍍金端子，并設(shè)計有防止氣囊誤爆機(jī)構(gòu)，以保證氣囊系統(tǒng)可靠工作。
圖6 氣囊線束采用黃色連接線
①從氣囊電腦到點火器之間的連接器采用了防止氣囊誤爆的短路片機(jī)構(gòu)(銅質(zhì)彈，又稱為短路彈)。當(dāng)連接器拔開時(插頭拔下或插頭與插座未完全結(jié)合)，短路片自動將靠近氣囊點火器一側(cè)插頭或插座的2個引線端子短接，防止靜電或誤通電造成氣囊誤爆。
②為了保證轉(zhuǎn)向盤具有足夠的轉(zhuǎn)動角度而又不致于損傷氣囊組件的連接線束，在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱之間采用了螺旋線束，即將線束安裝在螺旋形彈簧內(nèi)。在不同汽車制造廠提供的維修手冊中，螺旋線束的名稱各有不同，例如也稱為螺旋彈簧、游絲或游絲彈簧。螺旋彈簧在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱之間安裝時，需要注意安裝位置和方向(圖7)，當(dāng)拆卸和安裝轉(zhuǎn)向盤時，應(yīng)將轉(zhuǎn)向柱固定在“直向前”的位置，以免損壞螺旋線束
圖7 安裝螺旋彈簧時應(yīng)注意方向
安全氣囊系統(tǒng)的檢修
(1)安全規(guī)范
除原設(shè)計的線束外，嚴(yán)禁將其他線束接到氣囊系統(tǒng)線束上；禁止使用萬用表以及其他能產(chǎn)生電源的儀器檢測點火器；存放安全氣囊時，應(yīng)按照氣囊向上和連接器向下的方式放置，萬一誤爆時，這樣放置的危險性較小；不要試圖用工具打開安全氣囊的氣袋或點火器，并禁止對其加熱；維修焊接前應(yīng)拆掉蓄電池正極；連接電氣線束前，認(rèn)真檢查線束是否處于斷電狀態(tài)。
(2)拆卸注意事項
進(jìn)行任何拆卸工作前，應(yīng)先進(jìn)行下列操作。
①先接通點火開關(guān)，檢查儀表板上安全氣囊指示燈工作是否正常。
②關(guān)閉點火開關(guān)，拔出鑰匙。斷開蓄電池正極，等待2 min以上，如果安全氣囊指示燈工作異常，斷開蓄電池正極后應(yīng)該等待10 min，再進(jìn)行操作。
拆卸轉(zhuǎn)向盤時，應(yīng)使用專用工具將轉(zhuǎn)向柱鎖定在“直向前”的位置，以保證控制裝置和螺旋線束在安裝中不會被損壞。
③只能安裝與原車零部件編號相同的配件，點火器是有失效期的，要遵守配件上注明的使用期限。
④接通蓄電池后，打開點火開關(guān)時，維修人員不要將身體放在安全氣囊打開的軌跡之內(nèi)。
⑤安裝完畢后，檢查安全氣囊指示燈運行是否正常。
安全氣囊生產(chǎn)廠家
研發(fā)安全氣囊的知名企業(yè)有美國的天合(TRW)、百利得(Breed)以及德爾福(Delphi)等，歐洲的奧托立夫(Autoliv)、博世(Bosch)以及西門子(Siemens)等，還有日本的電裝(Denso)及豐田合成(toyota Gosei)等，目前國內(nèi)汽車上安裝的安全氣囊大多是進(jìn)口產(chǎn)品。我國對安全氣囊的研究是從20世紀(jì)90年代初開始，目前已經(jīng)有十幾家生產(chǎn)安全氣囊裝置的企業(yè)，
但大多是引進(jìn)國外的氣囊和點火器等組件進(jìn)行裝配生產(chǎn)。國內(nèi)一些氣囊系統(tǒng)生產(chǎn)廠家已嘗試開發(fā)和掌握安全氣囊的控制和匹配技術(shù)，并取得了一定的進(jìn)展，安全氣囊系統(tǒng)的國產(chǎn)化是必然趨勢。
