1.气囊约束系统的结构原理

气囊约束系统在汽车碰撞时使一个或多个尼龙气垫自动打开并充气。系统一旦探测到碰撞引起的快速减速，就会打开气囊以避免驾驶人和乘客撞到风窗玻璃、仪表板和金属立柱上。

虽然不同制造商生产的气囊约束系统的位置和设计有变化，但所有的气囊约束系统具有相似的部件：气囊约束系统传感器、气囊组件、气囊控制单元、气囊线束和气囊报警灯，见图5-28。

（1）气囊约束系统传感器 首先是气囊约束系统传感器向计算机发送遇到严重碰撞的电信号。在只有前部气囊的情况下，正面区域受到的撞击必须足够强，才能闭合两个碰撞传感器中的开关。然后气囊控制总成产生一个电信号以引爆气囊，见图5-29、图5-30。

图5-28 气囊约束系统的构成

1—左侧碰撞传感器 2—中间碰撞传感器 3—右侧碰撞传感器 4—气囊模块 5—螺旋电缆 6—控制模块 7—驾驶人侧车门开关 8—通道传感器和安全传感器 9—线束

图5-29 前部安全气囊传感器位置

图5-30 侧面安全气囊碰撞传感器位置

气囊约束系统使用了两个（碰撞传感器和警戒传感器）或两个以上的传感器。一些新型汽车也在系统电子控制单元上安装了安全传感器。碰撞传感器是最先探测到碰撞信号的传感器，因为它们一般安装在汽车前部，通常位于发动机舱内。警戒传感器的作用是确定碰撞是否已经严重到需要打开气囊的程度，通常安装在汽车前保险杠或散热器的固定架附近。装在汽车前部有助于它们在遇到剧烈碰撞时立即触发或闭合。

为了防止气囊意外打开，一些汽车还装备了第三个传感器——安全传感器。安全传感器的主要功能是用来防止气囊系统在非碰撞状况下引起气囊的误动作。安全传感器通常位于乘员室内。只有当这三个传感器都闭合时，计算机或电子控制单元才能接收到碰撞发生的信号。它们组合在一起就形成了一个故障保护系统，可以防止气囊意外打开。当碰撞传感器和安全传感器都闭合时，诊断控制模块发送一个信号给气囊引爆器，从而激活化学反应以打开气囊。至少一个主传感器和一个安全传感器共同工作才能激活气囊系统。

有时使用变形传感器操作侧面安全气囊。为了防止气囊意外打开，变形传感器探测车门的内凹损坏和结构件的碰撞损坏。它不探测惯性载荷或重力载荷。侧面撞击引起的金属变形会改变传感器的气隙，从而触发传感器。传感器通过一些塑料管（与侧气囊相连）向侧气囊发送冲击波。当冲击波激活气囊模块时，会引爆充气剂，从而使侧气囊打开。

（2）安全气囊组件 气囊组件包含气体发生器和坚韧的尼龙气囊，见图5-31～图5-33。汽车在受到碰撞时，气体发生器通电触发，然后产生气体充入气囊衬垫中。

图5-31 安全气囊构成

图5-32 安全气囊双极气体发生器

驾驶人处的气囊从转向盘中央的气囊盖中打开。这种气囊总成替代了以前无气囊的汽车上的喇叭按钮。气体发生器安装在气囊后面。气囊折叠在气体发生器上面，装在转向盘罩的后面。当电子控制单元发送一个电信号时，气囊引爆器产生一个小火花。接通电流后，引爆器在两个小插脚之间产生电弧。火花点燃引爆器中的气体发生剂。引爆器点燃一块较大的气体发生剂，气体发生剂燃烧产生打开气囊的气体。气体发生剂通常是片状的叠氮化钠。当引燃这些可燃的片剂时，叠氮化钠快速燃烧并转化成氮气。热量使这种化学品产生大量的氮气。爆炸释放的气体使气囊打开。几乎是气囊一充满，气体就开始冷却并排出。驾驶人被辅助约束气囊支撑住，而不是向前撞到转向盘上或被安全带传来的惯性能量伤害。

图5-33 安全气囊组件

乘客处的气囊从仪表盘右侧的一个小门后面打开。它的气囊垫要大得多，打开时从座椅区域的中部延伸到右侧车门。因为这种气囊内部空间较大，所以需要很大的片状气体发生剂。风窗玻璃有时会因为气囊打开而破碎。乘客处的气囊打开后常常会撑破或强行打开仪表板护罩内带有铰链的门。

除了两个前部气囊，座椅侧面、车门装饰板内、立柱内，甚至在后部座椅区域都可以安装附加的气囊，见图5-34、图5-35。侧气囊可能位于车门面板、车顶、立柱或座椅内，用于防止侧面撞击造成的伤害。

如果没有侧气囊，当汽车的侧面受到撞击时，乘客头部会猛烈地撞到一旁的车门玻璃、门框和坚硬的立柱上。帘式气囊从前部立柱和车顶装饰板中打出，它是侧气囊的一个变种。帘式气囊较长较薄，价格较高且更换起来更费时。

另一个与气囊相关的汽车部件是护膝板。汽车受到撞击时，护膝板垫住驾驶人膝部，以防受到碰撞并帮助避免驾驶人滑到气囊下面。它位于转向柱下面，转向柱装饰板后面。

图5-34 前座椅侧面气囊

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图5-35 头部安全气囊，安装在B柱或C柱上部区域

多临界点打开表示气囊系统可以以不同的速度打开气囊。多临界点打开系统使用专门的传感器测量减速度。计算机探测碰撞力，然后点燃气囊模块中不同量的气体发生剂。气体发生剂被分流进入气囊模块中不同的空腔。例如，在低速碰撞事故中，传感器会发出一个信号，告诉计算机惯性力较小且不太猛烈。然后，计算机会发出命令点燃部分气体发生剂，气囊会较慢地打开以防气囊对人体造成伤害。在高速碰撞时，传感器会发出汽车快速减速的信号。然后，计算机就会点燃所有的气体发生剂以使气囊更快地打开。在高速碰撞中，气囊必须更快地打开才能防止驾驶人和乘客撞到正在打开的气囊上。当驾驶人身体接触到气囊时，气囊应该已经完全打开。

（3）气囊控制器 气囊控制单元是操纵气囊约束系统的专用计算机。气囊控制器分析传感器输入信号以确定是否需要打开气囊。如果至少一个碰撞传感器和一个警戒传感器闭合，则控制器向气囊模块输送电流，这样会使气囊打开。电子控制单元还提供故障数据和故障码，供故障诊断和维修电路和部件时使用。

（4）气囊线束和气囊报警灯 气囊线束包括连接碰撞传感器、控制单元和气囊组件等的导线和接头。仪表板上的气囊报警灯在系统出现故障时点亮。

2.气囊约束系统的维修

维修装有气囊的汽车之前，必须将系统解除。通过断开所有可以引爆气囊的电源来解除气囊约束系统。解除气囊约束系统的程序各有不同。许多汽车维修资料要求断开蓄电池负极电缆并用绝缘胶带包住电缆端部。胶带使金属电缆末端绝缘，这样就不会意外接触到蓄电池接线柱。制造商可能还规定拆下系统熔丝或断开模块。一定要参考维修手册中解除系统的准确步骤。这样可以帮助避免电气系统损坏和新气囊意外打开。

气囊约束系统可能装有储能模块，以保证在电源万一出现故障时也可以使气囊打开。即使断开了蓄电池，储能模块也能引爆气囊。必须将它从系统中拆下，或者在断开蓄电池之后等待几秒到30min，以进行放电。

（1）气囊传感器的更换 对于不同的汽车，气囊打开后更换系统部件的步骤不完全相同。检查关于部件更换是否有详细的厂商建议。许多汽车制造商建议维修已打开的气囊时更换所有的传感器，有时也更换电子控制单元。传感器会因为严重碰撞而内部损坏。

更换气囊约束系统传感器时，反复检查拆下任何传感器之前是否解除了系统。维修手册会给出传感器位置。安装气囊传感器时，检查传感器箭头（印在传感器上的方向箭头）是否朝前。如果箭头朝后安装，在以后遇到事故时气囊将无法打开。

(2)已打开气囊的拆卸在气囊打开后维修汽车时，首先应使用真空吸尘器清洁乘员舱。乘员舱内会存在气囊残留的粉末，这种粉末对眼睛和皮肤有刺激性。粉末是生产期间添加的以减少气囊打开时的摩擦。可以用真空吸尘器清洁仪表板通风口、座椅、地毯和其他被这种粉末污染的表面。

在拆卸打开的驾驶人位气囊时，从转向盘后部拆下小螺钉。然后可以按照厂商的步骤抬出旧模块并断开它的导线。气囊打开后，通常必须更换螺旋电缆或时钟弹簧。检查所有部件的损坏情况。所有肉眼能够看出损坏的部件都应当更换，包括转向盘、转向柱、螺旋弹簧和相关部件。损坏的电线可能还需要更换线束或仔细地维修导线。如果发现转向柱损坏，那么应在安装新气囊前进行维修。此时还应检查组合开关是否工作正常。

(3)气囊的安装在搬动未打开的气囊模块时，一定要让气囊和装饰盖背对身体。这样可以减小气囊意外打开导致严重伤害的可能。将气囊模块放到工作台面上时，一定要让气囊和装饰盖朝上，这样可以减小气囊意外打开时向上“弹射”的可能。在气囊打开后要遵照厂商的要求更换部件。绝对不要利用线束或引线移动任何系统部件。对于任何摔过的或有明显损坏痕迹的部件，都要遵照厂商的要求进行处理。不要试图维修部件，除非制造商要求这么做。如果厂商没有说明，不要将任何部件通电。

气囊打开后，气囊总成必须更换。螺旋弹簧通常也必须更换，螺旋弹簧是转向柱和气囊模块之间的电气连接。在更换螺旋弹簧时，必须对准定位标记以便正确地装配。在安装驾驶人侧气囊时，要反复检查所有的传感器是否更换了或是否没有损坏，以及蓄电池是否仍然断开着。插入气囊电气接头。然后，将气囊向下装到转向盘上。安装并拧紧固定气囊的紧固件。新的乘客侧气囊的安装程序与此相似。有时，为了拆下固定气囊的紧固件，必须拆下杂物箱和暖风管。如果不确定如何拆下这些螺栓，维修信息会给出详细说明。还必须断开乘客侧气囊的线束接头，线束上可能有一些卡夹，用于固定通向气囊的导线。拆下车门装饰板后，可以轻易找到侧气囊固定螺栓。应该用小的转矩扳手将这些螺栓最后拧紧。更换装在座椅上和装在车顶上的气囊的步骤相似。

(4)气囊控制单元的维修对于气囊控制单元，少数汽车制造商建议只要气囊打开就需要更换，而有些制造商则允许重复使用，但前提是经诊断测试合格。气囊的电子控制单元一般安装在仪表板中部的下面、座椅下面或中央控制台下面。确保有正确的气囊控制单元更换件，正确地拧紧固定螺栓，还要确定电气接头完全接合锁定。

(5)使用解码器检查气囊电路故障每当点火开关转到“ON”位置时，气囊约束系统都要进行自检。自检期间，气囊的仪表板指示会稳定点亮或闪烁。自检完成后，灯应熄灭。如果灯一直点亮，则系统出现故障。如果出现故障，可以用解码器搜索故障码或故障信息。表5-3给出了一些气囊约束系统的OBDⅡ型故障码。注意，DAB指的是驾驶人位气囊，PAB指的是乘客位气囊。

表5-3 气囊系统故障码

（续）

（6）安全气囊的维修注意事项 检查维修气囊时，应遵守以下原则，以便保证对气囊系统的维修能够安全进行：

①在维修装有气囊的汽车时，手边一定要有维修手册：

②在维修气囊未打开的汽车时，要遵照汽车厂商的说明解除系统；

⑨在安装新的气囊时，也应解除气囊约束系统：

④在进行任何焊接操作之前，要解除气囊约束系统；

⑤在对气囊进行作业时，不要将手臂放到转向盘辐条内。万一气囊意外打开，可能会造成粉碎性骨折：

⑥在安装气囊时，也要将头偏向气囊的一侧；

⑦对于装有气囊的汽车，在强行干燥车漆时要根据气囊是否打开，按汽车厂商的指导进行操作：

⑧如果气囊模块有问题或汽车要报废，则应按照维修手册中的程序人工引爆气囊，不要抛弃未打开的气囊。