汽车安全气囊安全系统原理与维修

wangzhixiang

安全气囊系统的结构
　　构成安全气囊系统的主要电子元器件有ECU、碰撞传感器（集中式系统安置於ECU内部，分散式系统安置在ECU外部）、警示装置、安全气囊组件、乘员位置传感装置及接头和线束等。　　安全气囊系统典型ECU结构
　　对於单点碰撞传感－集中式安全气囊ECU，采用了与放大和滤波电路相关联的电子加速度计（传感器），能稳定地保持对汽车加速度跟踪（即能按照汽车的加速度成比例地输出电压）。与单片微机相关联的装置
包括：
　
　　电源供给装置，给所有的电路提供工作电压。属於这部分的两个重要电气装置包括电荷泵和能量贮备（又称备用电源，在碰撞过程中，一旦蓄电池连接松脱，仍能提供足够的贮电容量触发引爆管使安全气囊张开）。
　　电荷泵具有提升能量贮备电压，使其高於汽车工作电压的能力。当蓄电池、充电系统或发电机出现故障时，电荷泵能维持能量贮备装置的最低工作电压。另外，在提升能量贮备电压的同时，能检测引爆路电阻偏高等类似的故障；供单片微机监控用的监视计时器；供警示灯控制和故障诊断用的接口电路；触发司机或乘客侧充气组件的引爆电路。引爆路一般由ECU内部电路及ECU的外部元器件组成。外部元器件有：接头、电缆、滑环/盘簧（仅司机路才有）引爆管，对於分散式安全气囊系统还有电子机械碰撞传感器等。ECU监控的首要任务，是在碰撞过程中监测可能妨碍成功引爆安全气囊的所有故障；进一步的任务是监测使安全气囊发生致伤、甚至致死的不适时引爆；与ECU集成在一起的机－电安全传感器；选择输入电路。
　　“选择输入”是用来向安全气囊ECU提供乘客座位、司机和乘客安全带的状态信息，这些信息经ECU处理後，除了具有前面提到能改变安全气囊充气速率的功能外，还有安全抑制功能。对於乘客安全气囊，只有在乘客座位被占用、乘客安全带扣上以及安全气囊在较高阈值的情况下，才会引爆充气。将司机安全气囊与乘客安全气囊分开控制，可以减少安全气囊不必要的张开；方便接入外部诊断设备，帮助维修的串行数据线路。
　　安全气囊组件的结构及工作过程
　　乘客侧与司机侧安全气囊的结构和工作过程很相似。典型的司机侧安全气囊组件由安全气囊饰罩、带涂敷层或不带涂敷层的织物折囊垫、充气器（即气体发生器、含引爆剂、扩爆剂和主推进剂）和将安全气囊组件安装在方向盘的连接组件等组成。组件的功用和工作过程如下：
　　（1）将从碰撞传感器接收的电信号传给充气器的引爆剂；
　　（2）引爆剂像根“电火柴”通电後着火，然後再点燃充气器组件内的扩爆剂，扩爆剂又称为引爆管；
　　（3）扩爆剂点燃後，点燃主装药 －主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠+氧化剂组成，也有些使用压缩氮气或氩气，还有两种混合应用；
　　（4）推进剂燃烧生成氮气流；
　　（5）迅速膨胀的气体经过过滤进入折囊垫，形成安全气囊雏形；
　　（6）充气器使充入安全气囊的气体压力增高，并开始推压安全气囊饰罩；
　　（7）安全气囊饰罩上的压力不断上升，饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝；
　　（8）随着裂缝的出现，饰罩门开启，为充气安全气囊的喷出提供最佳通路；
　　（9）气体压力继续增长，安全气囊张开至织物绷紧；
　　（10）乘员接触和压迫安全气囊，实现安全保护；
　　（11）通过气体的粘性阻尼作用，乘员前移能量被吸收和耗散，安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。
　　安全气囊系统的检修
　　如果安全气囊已经引爆，必须更换而不能修复使用。
　　注意事项
　　检修安全气囊系统与检修汽车的其它系统不同，若操作错误，可能使安全气囊意外引爆导致伤亡。各个厂家采用的传感器、充气器类别和级数、引爆电路布局、引爆－扩爆－推进剂等都有差别，因此，对安全气囊系统检修的注意事项，只能大致归纳如下，详细作业应严格按各车型维修手册的规定。
　　安全气囊系统的故障，必须采用显码法（如带有车载微机屏显的凯迪拉克弗利特伍德、林肯大陆等车型）、外接仪器诊断法、闪码法或参数测量法确诊故障部位，才进入维修或换件阶段；检修安全气囊系统时，将点火开关转至“LOCK”位置以及拆下蓄电池负极电缆，还需再等2分钟，才能进行维修工作（让电能贮存电容器放电完毕），否则安全气囊有不适时引爆张开的危险；不能用万用表测量安全气囊组件引爆电阻的阻值。原因是引爆电阻时所需的电流极小，万用表电阻档的输出电流一般都大於引爆电流，即使选用输出电流只有几毫安培的高阻档，也不能保安全气囊不会误爆。目前，大多进口汽车的车型都用安全气囊ECU内的诊断电路，发送比引爆电流微弱许多的监测电流对引爆电阻实行检测。假设方向盘内螺旋电缆聚酯薄膜与铜导体面间的阻值在规定容限，各接触面（点）接触良好，将引爆电阻从引爆电路分离，确诊了安全气囊ECU功效正常後，才可以诊断引爆电阻。
　　以丰田凌志等车型为例：
　　(1) 点火开关转至“LOCK”位置；
　　(2) 拆下蓄电池负极电缆，等待90s以上；
　　(3) 摆正前轮；
　　(4) 用专用扭力扳手拧松4颗安全气囊组件装置螺钉；
　　(5) 从上往下掀开带饰罩的安全气囊组件；
　　(6) 释放安全气囊组件引爆电阻与螺旋电缆之间连接器的双锁定机构（垂直和水平两个方向），再拨下连接器，并确认引爆电阻端的连接器座内的短路片短接有效；
　　(7) 让安全气囊ECU自诊断电路形成闭合路，将脱开的连接器靠螺旋电缆的接线柱，用维修配线连通，然後将负极电缆接到蓄电池。等待20s，点火开关转至“ACC”或“ON”位置，再等待20s，将诊断座（TDCL）的TC-E1接柱相连。这时安全气囊警示灯将闪码以确认安全气囊ECU是否正常；

　　(8) 确定安全气囊ECU正常後，将点火开关转至“LOCK”位置，脱开蓄电池负极电缆，再脱开TC-E1接柱之间的连接，等待20s。这时可插入引爆电阻与螺旋电缆之间的连接器，将负极电缆接到蓄电池上，等待20s，点火开关转至“ACC”或“ON”位置後再等待20s，重新连接TC-E1接柱。这时安全气囊警示灯闪出的故障码，可用来判断引爆电阻是否失效。
　　安全气囊警示灯的故障检查
　　安置在仪板上的安全气囊警示灯，功用是向司机或维修人员指示整个安全气囊系统有否故障，或是在系统有故障时，通过闪码找出故障的部位。汽车在正常行驶中警示灯会熄灭，若发现警示灯在点火开关从“LOCK”转至“ON”位置4s和6s後不熄灭，或在行驶中一直亮着，可能有两个原因：一是安全气囊系统曾发生故障，经闪码与拆修换件完毕後未清除故障码，可按该车型维修手册的规定进行清除；二是警示灯控制电路有故障，大多是警示灯对地短路。检查方法是拨开安全气囊ECU总接头，查找警示灯至ECU间线路的问题，还是ECU内部的问题。拨开ECU接头之前，须先将点火开关置於“LOCK”位置，记下音响锁定密码再拆下蓄电池负极电缆。拨开ECU总接头後，再装回蓄电池负极电缆，如果这时警示灯熄灭，便说明ECU内部搭铁，应该更换ECU总成；如果警示灯仍亮，说明警示灯至ECU间的线路或TDCL及检查接头等处短路。