（一）作用
安全气囊（Supplemental Restraint System，SRS），也称辅助乘员保护系统，是一种当汽车遭到碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲垫，可保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置，具有不受约束、使用方便和美观等优点。近年来，随着世界汽车市场的竞争愈演愈烈以及安全气囊制造成本的降低，安全气囊在汽车上有普及的趋势。
根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正面碰撞防护安全气囊、侧面碰撞防护安全气囊和顶部碰撞防护安全气囊。
（二）安全气囊的结构与工作原理
常规安全气囊主要由传感器、安全气囊组件、SRS指示灯（警告灯）和ECU等组成，其工作部件位置如图5-119所示，工作过程如图5-120所示。
图5-119 安全气囊部件位置
图5-120 安全气囊工作过程
1.传感器
传感器用于检测车辆发生事故后的撞击信号，输送给ECU，以便及时起动常规安全气囊。传感器按其功能可分为前碰撞传感器、中央碰撞传感器和保险传感器。前碰撞传感器负责检测碰撞的激烈程度；保险传感器也称触发传感器，其闭合所需的减速度要稍小一些，起保险作用，防止因前碰撞传感器短路而造成常规安全气囊误膨开。
（1）前碰撞传感器
前碰撞传感器安装在前翼子板内，主要由偏心转子、偏心重块、固定触点和旋转触点等组成，如图5-121所示。不发生碰撞时，偏心转子在螺旋弹簧负荷作用下如图5-121（a）所示位置，固定触点和旋转触点不接触；当发生正面碰撞，且作用在偏心重块上的减速度超过预定值时，偏心重块、偏心转子和旋转触点作为整体向左运动，使固定触点和旋转触点接触，前碰撞传感器输出电信号，如图5-121（b）所示。
图5-121 前碰撞传感器
（2）中央碰撞传感器
中央碰撞传感器有电阻应变片的半导体型和机械型两种。半导体型传感器由电阻应变片和集成电路组成，如图5-122所示。半导体型传感器测量减速度，并将其转换为电信号送至点火控制电路，用于判断常规安全气囊是否需要起动。机械型传感器在正面碰撞中受到超出预定值的减速力时，其触点接触并起动常规安全气囊。
（3）保险传感器
保险传感器有机械型和汞开关型等，如图5-123所示。
图5-122 半导体型传感器
图5-123 保险传感器
2.安全气囊组件
安全气囊主要由气体发生器、点火器、气囊、饰盖和底板组成。驾驶员安全气囊组件位于转向盘中心处，乘员安全气囊组件位于仪表板右侧手套盒的上方。
（1）气体发生器
在点火器引爆点火剂时，气体发生器产生气体向常规安全气囊充气，使常规安全气囊膨胀开。气体发生器用专用螺栓和专用螺母固定在安全气囊支架上，装配时只能用专用工具进行装配。气体发生器由上盖、下盖、充气剂和金属滤网组成，如图5-124所示。上盖上制有若干个充气孔，充气孔有长方孔和圆孔两种。下盖上制有安装孔，以便将气体发生器安装到安全气囊支架上。上盖与下盖用冷压工艺压装成一体，壳体内装充气剂、金属滤网和点火器。金属滤网安装在气体发生器的内表面，用以过滤充气剂和点火剂燃烧后的渣粒。
气体发生器利用热效反应产生氮气而充入常规安全气囊。在点火器引爆点火剂的瞬间，点火剂会产生大量热量，使氮化钠受热立即分解释放氮气，并从充气孔充入常规安全气囊。
图5-124 气体发生器
1—上盖；2—充气孔；3—下盖；4—充气剂；5—点火器药筒；6—金属滤网；7—电热丝；；8—引爆炸药
（2）点火器
外包铝箔安装在气体发生器内部中央位置，其结构如图5-125所示。点火剂包括引爆炸药和引药，引出导线与安全气囊连接器连接，连接器中设有短路片（铜质弹簧片）。当连接器拔下或连接器未完全接合时，短路片将两根引线短接，防止静电或导电将电热丝电路接通而造成常规安全气囊误膨开。
图5-125 点火器结构
1—引爆炸药；2—药筒；3—引药；4—电热丝；5—陶瓷片；6—永久磁铁；7—引出导线；8—绝缘套管；9—绝缘垫片；10—电极；11—电热头；12—药托
当SRSECU发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆引药，引爆炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂受热分解释放氮气充入常规安全气囊。
（3）气囊
气囊按布置位置可分为驾驶员侧气囊、乘员侧气囊、后排气囊、侧面气囊和顶部气囊等；按大小可分为保护整个上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。护面气囊成本较低，但一定要和座椅安全带配合使用才有保护作用。欧洲汽车多采用小型气囊。目前汽车上配置的常规安全气囊数量有增多的趋势。
驾驶员侧气囊多采用尼龙布涂氯丁橡胶或有机硅制成。橡胶涂层起密封和引燃作用，气囊背面有两个泄气孔。乘员侧气囊没有涂层，靠尼龙布本身的孔隙泄气。
（4）饰盖
饰盖是安全气囊组件的盖板，饰盖上面模制有撕缝，以便气囊能冲破饰盖膨开。
（5）底板
气囊和气体发生器装在底板上，底板装在转向盘或车身上，气囊膨开时，底板承受气囊的反作用力。
3.SRS指示灯
位于仪表板上，接通点火开关时，诊断单元对系统进行自检，SRS指示灯点亮6s后熄灭表示系统正常；否则，表示常规安全气囊出现故障，应进行检修。
若ECU出现异常，不能控制SRS指示灯，SRS指示灯便在其他电路的直接控制下做出异常显示，如ECU无点火电压，指示灯正常发亮；ECU无内部工作电压，指示灯正常发亮；ECU不工作，指示灯在看门狗电路的控制下以3次/秒的频率闪烁；ECU未接通，指示灯经线束连接器的短接条接通。
4.ECU
ECU主要由SRS逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路等组成，保险传感器一般与SRSECU一起制作在SRS控制组件中。SRS控制组件的内部结构如图5-126所示。
图5-126 SRS控制组件的内部结构
1—能量储存装置（电容器）；2—保险传感器总成；3—传感器触点；4—传感器平衡块；5—四端子连接器；6—逻辑模块；7—SRSECU连接器
（1）SRS逻辑模块
SRS逻辑模块主要用于监测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设定值，控制安全气囊组件中的点火器引爆点火剂。在汽车行驶过程中，SRSECU不断接收前碰撞传感器和保险传感器传来的车速变化信号，经过数学计算和逻辑判断后，确定是否发生碰撞。当判断结果为发生碰撞时，立即运行控制点火的软件程序，并向点火电路发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时产生大量热量，使充气剂受热分解释放气体对SRS充气。(www.xing528.com)
此外，SRSECU还要对控制组件中关键部件的电路不断进行诊断测试，并通过SRS指示灯和存储在存储器中的故障码采显示测试结果。仪表板上的SRS指示灯可直接向驾驶员提供常规安全气囊的状态信息。逻辑存储器中的状态信息和故障码可用专用仪器或通过特定方式从串行通信接口调出，以供装配检查与设计参考。
（2）信号处理电路
信息处理电路主要由放大器和滤波器组成，用于对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波，以便SRSECU能够接收、识别和处理。
（3）备用电源电路
常规安全气囊有两个电源：一个是汽车电源；另一个是备用电源。备用电源电路由电源控制电路和两个电容器组成。在单安全气囊的控制组件中，设有一个逻辑备用电源和一个点火备用电源。在双安全气囊的控制组件中，设有一个逻辑备用电源和两个点火备用电源，即两条点火电路各设一个点火备用电源。点火开关接通10S后，如果汽车电源电压高于SRSECU的最低工作电压，则启用逻辑备用电源和点火备用电源完成点火任务。
备用电源用于当汽车电源与SRS逻辑之间的电路切断后，在一定时间内维持常规安全气囊供电，保持常规安全气囊的正常功能。当汽车遭受碰撞而导致蓄电池和交流发电机与SRSECU之间的电路切断时，逻辑备用电源能在6s内向ECU供给电能，保持ECU测出碰撞、发出点火指令等正常功能；点火备用电源能在6s内向点火器供给足够的点火能量引爆点火剂，使充气剂受热分解对常规安全气囊充气。时间超过6s后，备用电源供电能力降低，ECU备用电源不能保证ECU测出碰撞和发出点火指令；若点火备用电源不能提供最小点火能量，则SRS不能充气膨开。
（4）保护电路和稳压电路
在汽车电器系统中，许多电器部件均具有电感线圈、电器开关多、电器负载变化频繁等特点。当线圈电流接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变化时，都会产生瞬时脉冲电压，即过电压，若过电压加到常规安全气囊电路上，系统中的电子元件就可能因电压过高而导致损坏。为了防止安全气囊元件受损，SRSECU中必须设置保护电路。同时，为了保证汽车电源电压变化时，常规安全气囊能够正常工作，还必须设置稳压电路。
（三）安全气囊线束与保险机构
为了便于区别电器系统线束连接器，常规安全气囊的连接器与汽车其他电器系统的连接器有所不同。常规安全气囊的连接器采用导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设有防止SRS误膨开机构、电路连接诊断机构、连接器双重锁定机构和端子双重锁定机构等，用以保证常规安全气囊可靠工作。常规安全气囊采用的各种特殊连接器如图5-127所示。
图5-127 安全气囊采用的各种特殊连接器
1、2、3—ECU连接器；4—SRS电源连接器；5—中间线束连接器；6—螺旋线束；7—右碰撞传感器连接器；8—安全气囊组件连接器；9—左碰撞传感器连接器；10—点火器
1.防止SRS误膨开机构
SRSECU至SRS点火器之间的连接器2、5、8均采用了防止常规安全气囊误爆的短路片机构，拔下连接器时，短路片自动靠近SRS点火器一侧连接器或连接器两个引线端子短接，防止静电或误通电将电热丝电路接通而造成常规安全气囊误膨开，如图5-128所示。
图5-128 防止SRS误膨开机构
当连接器正常连接时，连接器的绝缘壳体将短路片向上顶起，如图5-128（a）所示，短路片与连接器端子脱开。当连接器脱开时，短路片自动将安全气囊点火器一侧连接器的引线端子短接，使点火器的电热丝与短路片构成回路，如图5-128（b）所示。此时即使将电源加到安全气囊点火器一侧连接器上，由于电源被短路片短路，因此点火器不会引爆，从而防止SRS误膨开。
2.电路连接诊断机构
电路连接诊断机构用于监测连接器是否连接可靠。前碰撞传感器连接器及其与SRSECU连接的连接器采用了电路连接诊断机构，其结构如图5-129所示。连接器上有一个诊断销和两个诊断端子，前碰撞传感器触点为常开触点。
图5-129 电路连接诊断机构
当传感器连接器处于半连接（未可靠连接）状态时，诊断端子与诊断销尚未接触，如图5-129（a）所示，此时电阻尚未与传感器触点构成并联电路，连接器引线“+”与“-”之间的电阻值为无穷大。当ECU监测到前碰撞传感器的电阻值为无穷大时，自诊断电路便控制、SRS指示灯闪亮报警，同时将故障编成代码储存在存储器中。当传感器连接器可靠连接时，诊断端子与诊断销可靠接触，如图5-129（b）所示，此时电阻与前碰撞传感器触点并联。当SRSECU检测到的阻值为该并联电阻的阻值时，即诊断为连接器连接可靠。
（3）连接器双重锁定机构
常规安全气囊在线束的重要连接部位，其连接器采用了双重锁定机构，用于锁定连接器，防止连接器脱开，其结构如图5-130所示。连接器上有主锁和两个凸台，还有锁柄能够转动的副锁。
当主锁未锁定时，连接器上的两个凸台阻止副锁锁定，如图5-130（a）所示；当主锁完全锁定时，副锁锁柄方能转动并锁定，如图5-130（b）所示；当主锁与副锁双重锁定后，连接器连接状态如图5-130（c）所示，可防止连接器脱开。
图5-130 连接器双重锁定机构
（4）端子双重锁定机构
常规安全气囊的每个连接器都设有端子双重锁定机构，用于防止引线端子滑动，主要由连接器壳体上的锁柄与分隔片组成，如图5-131所示。锁柄为一次锁定机构，可防止端子沿引线轴线方向滑动；分隔片为二次锁定机构，可防止端子沿引线径向移动。
图5-131 端子双重锁定机构
（5）安全气囊线束
目前，常规安全气囊的所有线束都套装在黄色波纹管内，并与车颈线束总成连成一体，以示区别。为保证转向盘具有足够的转动角度而又不致损伤驾驶员，SRS组件的连接线束在转向盘与转向柱管之间采用了螺旋线束。先将线束安装在螺旋弹簧内，再将螺旋弹簧安放到弹簧壳体内，如图5-132所示。通常电喇叭线束也安装在螺旋弹簧内。螺旋弹簧安装在转向盘与转向柱管之间。安装螺旋弹簧时，应注意其安装位置和方向，否则将会导致转向盘转动角度不足或转向沉重。
图5-132 螺旋弹簧与螺旋线束
（四）安全气囊工作的时间过程和有效范围
1.汽车碰撞0～30ms，电子控制装置（ECU）接收到传感器电信号并进行判断，若此信号达到或超过引爆的最低数值时，则电子控制装置发出使驱动电路引爆传爆管指令，点燃火药，产生高温和大量气体，此时乘员因惯性和汽车还没产生相对位移。
2.汽车碰撞后30～40ms，大量气体经冷却过滤后迅速使气囊膨胀，乘员逐渐向前移动，安全带被拉长起一定的缓冲作用，乘员已紧贴安全气囊，安全气囊吸收了乘员的惯性冲击能量。
3.汽车碰撞后60～110ms，乘员压向安全气囊并使气囊压紧变形，气囊则进一步吸收惯性冲击能量。由于安全气囊上的排气孔排气，使气囊变软，乘员进一步沉向气囊中，使缓冲作用更加良好。汽车碰撞后100ms，乘员惯性冲击能量已减弱，危险期已过。
4.汽车碰撞后110ms，乘员惯性冲击能量消失，在安全带作用下将其拉回座椅上，气囊中气体也排出大部分，整个过程基本结束。
从汽车碰撞到乘员因惯性与车身产生相对位移后而碰撞受伤的时间间隔大约为50ms。
而安全气囊也正好抢在这50ms之前，大约只为30ms的时间，在乘员与车身之间形成一道柔软的弹性保护气囊，减少受伤程度。
安全气囊系统并非在所有碰撞情況下都能起作用。正面防撞安全气囊系统在汽车正前方或斜前方±30°角（见图5-133）范围内发生碰撞且其纵向减速度达到某一值时，系统才能工作。在下列条件之一的情况下，安全气囊系统不会动作。
（1）汽车遭受侧面碰撞超过斜前方±30°角时。
（2）汽车遭受横向碰撞时。
（3）汽车遭受后方碰撞时。
（4）汽车发生绕纵向轴线侧翻时。
（5）纵向减速值未达到设定阂值。
（6）所有前碰撞传感器未接通或SRSECU内部的安全传感器未接通时。
（7）汽车正常行驶、正常制动和在路面不平的道路上行驶时。
图5-133 正面碰撞时安全气囊的有效范围
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
