安全气囊系统主要由如图6-13所示的控制装置、气体发生器和气袋组成，其中控制装置又包括传感器、电子控制系统及触发装置。其工作原理为：在发生碰撞事故时，传感器感受汽车碰撞强度，电子系统接收并处理传感器的信号。当判断有必要打开气袋时，立即由触发装置发出点火信号触发气体发生器，气体发生器收到信号后迅速产生大量气体，并充满气袋，使得乘员能够与一较柔软的吸能缓冲物件相接触，而不是与汽车的内饰件猛烈碰撞。依靠气袋的排气孔节流阻尼来吸收碰撞的能量，从而达到减少伤害保护乘员的目的。
图6-13 安全气囊系统组成
1.安全气囊
驾驶员侧气囊位于转向盘中心处，如图6-14所示。副驾驶员侧气囊位于仪表板右侧上方。安全气囊主要由气体发生器、气囊、衬垫和螺旋形电缆4部分组成。
安全气囊的全部动作完全由CPU的程序控制，按照人们预先设计的工作内容与步骤逐条执行。工作程序框图如图6-15所示。
图6-14 安全气囊结构和工作图
a）气囊结构图 b）气囊工作展开图
汽车的点火开关闭合后，气囊就开始工作。首先把CPU等电子电路复位，紧接着是自检工作，专门由自检子程序对各传感器、引爆器、RAM、ROM、电源等部件逐个进行检查。如有故障，先执行总的故障显示灯显示子程序，使故障灯发出闪烁亮灯信号，驾驶员迅速把故障码读取开关合上，读取故障码，查出气囊故障部位。如果自检气囊无故障，则启动传感器采集子程序，对所有传感器进行巡回检测。如没有碰撞，程序又返回到自检子程序。如果一直没有碰撞则程序就这样循环下去。如果有碰撞，经CPU的判断，如碰撞速度小于30km/h时，CPU发出引爆双安全带预紧器的指令，点燃双安全带预紧器，拉紧双安全带，保护乘员，并巨发出光电报警指令；如碰撞速度大于30km/h，则CPU向所有的引爆器发出引爆指令，使两个安全带拉紧，两个气囊张开，同时发出光电报警指令；如果在较高速度碰撞，则主电源断线，电源监控器自动启用备用电源，支持整个系统工作，并使报警工作直至备用电源耗尽。
图6-15 安全气囊的工作程序
例如，某汽车以50km/h的速度与前方障碍物相撞，安全气囊引爆时序为：在撞车10ms后，达到引爆系统引爆极限，产生大量的炽热气体。此时，驾驶员由于惯性仍然坐着。20ms后驾驶员开始移动，但还没有与气囊接触。40ms后气囊已完全胀起，驾驶员逐渐向前移动，安全带被拉长，人的部分冲击能量已被吸收。60ms后驾驶员已开始沉向气囊。80ms后驾驶员的头部和身体上部沉向气囊。气囊的排气口打开，其中的气体在高压下匀速地逸出，以吸收能量。100ms后车速已降为零，这时对车内乘员来说，危险期已结束。110ms后驾驶员向前移动已达到最大距离，随后身体开始后移，回向座位。这时大部分气体已从气囊中逸出，前方又恢复了清晰的视野。
在汽车碰撞至乘员碰撞之间有一时间间隔，约0.05s，就这一点时间给防撞安全气囊提供了工作机会，防撞气囊在瞬间充满气体，在乘员前面形成一道柔软的弹性屏障，弹性体使力的作用时间延长，因而使加速度减小，作用力也随之减小；柔软接触面使力的作用面积加大，防止作用力集中压在乘员头部突出部分。因此，防撞安全气囊的工作对乘员起到了保护作用。
2.安全气囊传感器
安全气囊传感器在防撞安全气囊系统中用来测定碰撞强度，将碰撞强度转换为电信号，输入电子控制装置，作为是否启动防撞气囊的计算参数。
传感器的性能应达到如下要求：在人体可能受到极轻微损伤的情况下，传感器对于展开安全气囊的判断应该是否定的；而在人体可能受到严重损伤必须使用安全气囊时，传感器必须及时发出信号使安全气囊得以展开，即必须在最大的允许时间之前展开安全气囊。
最大的允许时间是指当发生碰撞事故时，人体在加速度的作用下向前运动，到距离气囊一定位置，气囊必须展开以准备同人体接触，有效保护人体免受损伤所需的最大时间。(www.xing528.com)
如果人体运动到距离气囊很近时，气囊还没有展开，爆发的气囊极可能对人体造成损伤。因此，必须利用人体的运动距离来确定传感器启动安全气囊的时间。对于高速碰撞事故，传感器要符合12.7cm/30ms准则。这个准则的含义是：汽车碰撞过程中，乘员在未系安全带的情况下，乘员胸部向前移动达到12.7cm时刻的前30ms时刻为气囊的目标点火时刻。
传感器种类很多，按功能不同，可分为碰撞传感器和安全传感器两种。碰撞传感器主要用来检测碰撞的强度。若达到规定强度，则使气囊展开，产生保护。所谓规定强度，即是若汽车以40km/h的车速与一辆正在停放的同样大小的汽车相碰撞的程度，或者以不低于22km/h的车速迎面撞到一个不可变形的固定障碍上时的碰撞程度。安全传感器有保险作用，用来防止因碰撞传感器短路而造成气囊误展开。
按结构型式不同，传感器又可分为电子式、机电式和机械式3类。按其在汽车上的分布位置不同，还可分为前气囊传感器、中央气囊传感器、安全传感器3种。
前气囊传感器安装在两侧前翼子板内，当减速度超过预定值时，开关闭合，从而向电子控制装置发出触发信号。中央气囊传感器安装于电子控制装置内，而电子控制装置安装在仪表台中央下端。图6-16所示为该传感器芯片的构造。
图6-16 中央气囊传感器
在N型系列基板上扩散P型硅层，形成测试阻抗的半导体压电阻。作用于悬臂梁的减速度，使梁由于质量作用而扭曲，便可测量阻抗变化。在硅基板上的压电阻及前置放大器、高通滤波器、主放大器的信号处理电路整体组装在双极集成电路上，以避免受到传感器噪声的影响。这种集成化加速度传感器芯片，安装在密封盒中，并充满了硅油。硅油以悬臂梁的固有振动频率被迫共振。安全传感器安装在电子控制装置内，是一个以水银为导体的常开开关，如图6-17所示。
图6-17 安全传感器
当汽车发生碰撞巨减速度超过一定值时，水银便在惯性作用下，接通触点，安全传感器闭合。此传感器设定的减速度值比前气囊传感器和中央气囊传感器的要小。安全传感器只有在车辆前方发生碰撞时才对减速度作出响应，除此以外的其他原因，即使中央气囊传感器和前气囊传感器输出信号，只要安全传感器无输出信号则判定车辆
无碰撞，以防止在不必要情况下展开安全气囊。
3.电子控制装置
电子控制装置是安全气囊系统的控制中心，其功能是接受碰撞传感器及其他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊充气，并对系统故障进行自诊断。
电子控制装置由稳压电路、备用电源电路、气囊系统侦测电路、点火控制引爆电路、触发传感器和故障自诊断电路等部分组成。
汽车安全气囊系统中引发器点火判断逻辑电路如图6-18所示。
图6-18 气囊点火判断逻辑电路
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