汽車車身電控技術孟婕汽車安全氣囊系統檢修PART05目錄概述組成與工作原理主要部件結構原理PART01PART02PART03010203檢修PART0404二、安全氣囊組成與工作原理安全氣囊系統組成安全氣囊系統工作原理PART01PART0201021．安全氣囊系統組成安全氣囊系統基本組成電子式SRS主要由傳感器、控制單元、安全氣囊組件、SRS警報燈等組成。大眾車系安全氣囊系統組成大眾車系安全氣囊系統元件布置

E224-副司機安全氣囊關閉鑰匙開關；E24/E25-司機/副司機側安全帶開關；G128-副司機側座椅占用傳感器；G179/G180-前左/右安全氣囊撞車傳感器；G256/G257-后左/右安全氣囊撞車傳感器；G283/G284-前部安全氣囊撞車傳感器；J234-安全氣囊控制單元；J285-組合儀表內的控制單元；J393-舒適系統中央控制單元；J533-數據總線診斷接口；J623-發動機控制單元；J655-蓄電池切斷繼電器；K19-安全帶警報指示燈；K75-安全氣囊指示燈；K145-副司機安全氣囊關閉指示燈；N95/N250-司機安全氣囊點火觸發器1、2；N131/N132-副司機安全氣囊點火觸發器1、2；N153/N154-司機/副司機安全帶張緊點火觸發器；N199/N200-司機/副司機側面安全氣囊點火觸發器；N251/N252-司機/副司機頭部安全氣囊點火觸發器奧迪A6轎車安全氣囊系統圖2．安全氣囊系統工作原理當汽車發生碰撞時，由傳感器對碰撞程度進行識別，如果沖擊強度超過設定值，傳感器發出信號給ECU，經ECU分析和判別后發出點火信號使點火器工作，氣體發生裝置在極短時間內產生大量氣體經過濾和冷卻后充入卷收在一起的氣囊，使其沖開裝飾蓋板迅速展開，在駕駛員或乘員的前部形成彈性氣墊，通過氣囊產生變形和排氣節流來吸收人體碰撞產生的動能，從而有效保護人體頭部和胸部，使之免于傷害或減輕傷害程度。SRS工作原理LS400單氣囊系統電路原理圖SRS所用的傳感器，一般根據所承擔的任務不同分為車前傳感器、中央傳感器與安全傳感器。車前傳感器用來檢測汽車正面低速所受到的沖擊信號；中央傳感器用來檢測汽車發生高速碰撞的信息；安全傳感器用來防止系統在非碰撞狀況引起安全氣囊誤動作。安全氣囊點火及點火的判斷條件

車輛以56km/h速度正面撞擊時安全氣囊工作時序（駕駛員側安全氣囊）：

0ms時，前保險杠接觸碰撞物。

30ms時，轉向盤安全氣囊的罩蓋被撕開，氣體發生劑開始對氣囊充氣。

54ms時，轉向盤安全氣囊完全被氣體充滿，駕駛員陷入氣囊。

84ms時，駕駛員完全陷入氣囊，并開始向后離開轉向盤。

150ms時，駕駛員回到原位置，氣囊內的大部分氣體已排出。

正面安全氣囊工作時序/側面安全氣囊工作時序

三、主要部件結構原理

1．傳感器

2．安全氣囊組件

3．SRS警報燈

4．控制單元（ECU）

5．安全帶張緊器

6．安全氣囊系統保險機構

7．SRS線束1．傳感器

傳感器用于檢測、判斷汽車發生事故時的撞擊強度并向ECU輸入檢測信號。傳感器按其功能可分為碰撞傳感器和安全傳感器兩種。碰撞傳感器用于檢測碰撞的強度，如果汽車以40km/h的車速撞到一輛正停放的同樣大小的汽車上，或以不低于20km/h的車速迎面撞到一個不可變形的固定障礙物上，碰撞傳感器便會動作，接通接地回路。安全傳感器也稱觸發傳感器、保險傳感器，其閉合的減速度比碰撞傳感器要稍小一些，起保險作用，防止氣囊系統在非碰撞狀況下（如碰撞傳感器短路）引起氣囊的誤動作。安全氣囊傳感器位置大眾車系安全氣囊傳感器位置G180J234G179G283G284G256G257

傳感器按其結構可分為機電式和電子式。

機電式傳感器（1）滾球式（2）滾軸式（3）偏心錘式（4）水銀開關式

電子式傳感器（1）電阻應變計式加速度傳感器（2）電容式加速度傳感器（3）壓電效應式加速度傳感器（1）滾球式傳感器

日本尼桑和馬自達汽車安全氣囊系統采用。主要由滾球、磁鐵、導缸、觸點和殼體組成；兩個觸點固定不動，并分別與傳感器的引線端子連接；磁鐵為永久磁鐵；鐵質滾球用來感測慣性力或減速度大小，可在導缸內移動或滾動；殼體上印制有箭頭標記，安裝時必須按說明書規定方向進行安裝(本傳感器規定指向汽車后方)。傳感器的箭頭指向與結構有關，有的規定指向汽車前方，有的規定指向汽車后方。當傳感器處于靜止狀態時，在永久磁鐵的磁力作用下，導缸內的滾球被吸向磁鐵，兩個觸點未被連通。當汽車遭受碰撞，使滾球的慣性力大于永久磁鐵的吸力時，慣性力與磁力的合力就會使滾球沿著導缸向左運動，將兩個觸點接通，從而接通氣囊的搭鐵回路。滾球式傳感器結構原理（2）滾軸式傳感器豐田、本田和三菱汽車安全氣囊系統采用。主要由止動銷、滾軸、滾動觸點、固定觸點、底座和片狀彈簧組成。片狀彈簧與傳感器的一個引線端子連接，一端固定在底座上，另一端繞在滾軸上，滾動觸點固定在滾軸部分的片狀彈簧上，并可隨滾軸一起轉動。固定觸點與片狀彈簧絕緣固定在底座上，并與傳感器的另一個引線端子連接。當傳感器處于靜止狀態時，滾軸在片狀彈簧的彈力作用下滾向止動銷一側，滾動觸點與固定觸點處于斷開狀態。當汽車遭受碰撞，使滾軸的慣性力大于片狀彈簧的彈力時，慣性力就會克服彈簧彈力使滾軸向前滾動，將滾動觸點與固定觸點接通，從而接通SRS氣囊的搭鐵回路。滾軸式傳感器結構原理（3）偏心錘式傳感器

豐田、馬自達汽車安全氣囊系統采用，又稱為偏心轉子式傳感器。主要由偏心錘、偏心錘臂、轉動觸點臂及轉動觸點、固定觸點、復位彈簧、擋塊等組成。轉子總成由偏心錘、轉動觸點臂及轉動觸點組成，安裝在傳感器軸上。偏心錘偏置安裝在偏心錘臂上。轉動觸點臂兩端固定有觸點，觸點隨觸點臂一起轉動。兩個固定觸點絕緣固定在傳感器殼體上，并用導線分別與傳感器接線端子連接。當傳感器處于靜止狀態時，在復位彈簧的彈力作用下，偏心錘與擋塊保持接觸，轉子總成處于靜止狀態，轉動觸點與固定觸點處于斷開狀態。當汽車遭受碰撞，使偏心錘的慣性力矩大于復位彈簧的彈力力矩時，慣性力矩就會克服彈簧力矩使轉子總成轉動，從而帶動轉動觸點臂轉動，將轉動觸點與固定觸點接通，接通SRS氣囊的搭鐵回路。偏心錘式傳感器結構原理1、8-偏心錘；2、15-錘臂；3、11-轉動觸點臂；4、12-殼體；5、7、14、17-固定觸點接線端子；6、13-轉動觸點；9-擋塊；10、16-固定觸點；18-傳感器軸；19-復位彈簧（4）水銀開關式傳感器水銀開關式傳感器是利用水銀導電性好的特性制成，一般用做安全傳感器。當汽車發生碰撞時，減速度將使水銀產生慣性力。慣性力在水銀運動方向上的分力會將水銀拋向傳感器電極，使兩個電極接通，從而接通氣囊點火器電路的電源。

水銀開關式傳感器結構原理

1-蓋；2、3-電極；4-O形圈；5-水銀撞上后位置；6-殼體；7-水銀；F1-水銀運動分力；F2-撞擊力

電子式傳感器電子式傳感器一般布置在電控單元內，主要有電阻應變計式、電容式、壓電效應式等加速度傳感器。電子式傳感器對汽車正向加速度進行連續測量，當發生碰撞受到沖擊時，傳感器應變片電阻發生變化/可變電容器電容發生變化/壓電晶體受力發生變化，輸出信號電壓發生變化，并傳給ECU分析處理，確定氣囊是否觸發。如需要，ECU便會接通點火電路，如果安全傳感器也閉合，則引爆器接通，安全氣囊打開。（1）電阻應變計式加速度傳感器

主要由電子電路、電阻應變計、、緩沖介質和殼體等組成。電子電路包括穩壓與溫度補償電路W、信號處理與放大電路A。應變計的電阻R1、R2、R3、R4制作在硅膜片上。當膜片產生變形時，應變電阻的阻值就會發生變化。為提高傳感器的檢測精度，應變電阻連接成橋式電路，并設計有穩壓和溫度補償電路。當汽車遭受碰撞時，振動塊振動，緩沖介質隨之振動，應變計的應變電阻產生變形，阻值隨之發生變化，經過信號處理與放大后，傳感器S端輸出的信號電壓就會發生變化。SRS電控單元根據電壓信號強弱便可判斷碰撞的強度。如下圖所示是另一種形式的電阻應變計式傳感器，在硅片窗口內裝有嵌入式應變片，汽車碰撞時，懸臂梁在慣性力作用下發生彎曲，使應變片電阻發生變化，經集成電路處理后輸出，即獲得加速度信號。電阻應變計式傳感器結構原理振動塊式/懸臂梁式（2）電容式加速度傳感器電容式傳感器是在硅片中集成一個可變電容器，當傳感器受到沖擊時，電容器的電容發變化，經過集成電路處理后輸出，獲得加速度信號。傳感器主要由殼體、電子計算裝置和微型機械式加速度傳感器構成。傳感器的結構就像電容器一樣，有幾個電容器片是固定的；對應的還有幾個電容器片是活動的，它們是震動質量塊。在發生交通事故時，震動質量塊就被推向信號接收方向，于是電容器的電容就會發生變化，電子計算裝置分析這個信息并將它處理成數字信號，再將此數據傳給SRS控制單元。電容式傳感器結構原理（3）壓電效應式加速度傳感器壓電效應式傳感器是利用壓電效應制成的傳感器。壓電效應是指壓電晶體在壓力作用下，晶體外形發生變化而使其輸出電壓發生變化的效應。壓電晶體通常用石英或陶瓷制成。在壓力作用下，壓電晶體的外形和輸出電壓就會發生變化。當汽車遭受碰撞時，傳感器內的壓電晶體在碰撞產生的壓力作用下，輸出電壓就會變化。SRS電腦根據電壓信號強弱便可判斷碰撞的強度。2．安全氣囊組件

安全氣囊組件主要由氣體發生器、氣囊、飾蓋和底板等組成。駕駛員側氣囊組件位于轉向盤中心處，乘客側氣囊組件位于儀表板右側手套盒的上方。

1）氣體發生器

2）氣囊

3）飾蓋和底板駕駛員/副駕駛員安全氣囊1）氣體發生器單級/雙級駕駛員氣囊氣體發生器

氣體發生器用于在點火器引爆點火劑使充氣劑燃燒，產生氣體向氣囊充氣，使氣囊膨脹打開。氣體發生器通常分為固體燃料式和混合式兩種。固體燃料式氣體發生器所產生的氣體全部來自氣體發生劑（充氣劑）的燃燒，所以氣體灼熱。混合式氣體發生器則是在儲氣缸中儲有壓縮氣體和一小部分火藥和充氣劑，工作時火藥將儲氣缸閥門炸開，壓縮氣體沖出，并利用燃燒的火藥和充氣劑對沖出的氣體加熱并補充，以使氣囊內部有足夠的工作壓力。使用混合式氣體發生器時的氣囊溫度比固體式溫度低，但對人體來說，氣囊的溫度還是比較高的。氣體發生器由殼體、點火器、充氣劑、過濾器等組成，如圖17所示，用專用螺栓和專用螺母固定在氣囊支架上。副駕駛員氣囊氣體發生器

為了能為乘員提供更多的安全保證和減小沖擊力，有的轎車在前部使用了兩步釋放安全氣囊，雙級釋放安全氣囊可在大約30km/h碰撞時給予最佳支持。每級釋放都有各自的點火器和氣體發生器，并在設定的時間內相繼起動。根據碰撞的嚴重程度和種類的不同，兩次點火觸發的時間間隔約為5-50ms。碰撞強度低時比碰撞強度高時兩級氣囊展開的時間要長一些。一般兩個氣體發生器都會被點火觸發，以避免安全氣囊彈開后還有一個充氣裝置仍處于有源狀態。副駕駛員氣囊氣體發生器

側面氣囊氣體發生器

雙級氣囊展開時間和膨脹水平圖點火器

點火器外包鋁箔，安裝在氣體發生器內部中央位置。其功用是在前碰撞和安全傳感器將氣囊電路接通時，引爆點火劑，產生熱量使充氣劑分解。點火劑包括引爆炸藥和引藥，引出導線與氣囊插接器插頭連接，插接器中設有短路片(銅質彈簧片)。當插接器插頭拔下或插頭與插接器未完全結合時，短路片將兩根引線短接，防止靜電或誤通電將電熱絲電路接通而造成氣囊誤動作。當SRSECU發出點火指令時，電熱絲電路接通，電熱絲迅速紅熱引爆炸藥，引爆炸藥瞬間產生熱量，藥筒內溫度和壓力急劇升高并沖破藥筒，使充氣劑受熱分解釋放氮氣充入氣囊。點火器結構充氣劑/過濾器

充氣劑目前氣體發生器使用的氣體發生劑主要是疊氮化鈉(NaN3)/氧化劑(Fe203)合劑，該合劑燃燒后產生氮氣。疊氮化鈉合劑的優點是在高溫時化學性能穩定，而且可以通過調整助燃劑的比例，較容易地調整火藥的燃燒速度和燃燒后的雜質。在使用中通常制成片狀是因為這種工藝比較成熟并且便于通過改變片劑厚度來調節氣體發生器的特性。當點火器接收電控單元引爆信號時，點火器引爆，助燃劑迅速燃燒放熱，使疊氮化鈉與三氧化二鐵在高溫高壓下發生急劇的化學反應，產生大量氮氣，反應方程式為：6NaN3+Fe203=3Na20+2Fe+9N2↑

過濾器一般采用金屬網與陶瓷纖維做過濾介質，安放在氣體發生器的內表面。過濾器具有兩方面的作用，一是冷卻生成的氣體，二是濾出燃燒后產生的雜質。2）氣囊安全氣囊及三點式安全帶

氣囊按位置分為駕駛員氣囊、乘員氣囊、側面氣囊等；有用來保護上身的大型氣囊，也有用來主要保護面部、膝部等的小型氣囊。駕駛員氣囊多采用尼龍布涂氯丁橡膠或有機硅制成。橡膠涂層起密封阻燃作用，氣囊背面有兩個泄氣孔。乘員氣囊沒有涂層，靠尼龍布本身間隙泄氣。安全氣囊與座椅安全帶配合使用才能得到有效保護作用。3）飾蓋和底板飾蓋和底板飾蓋是氣囊組件的蓋板，上面模制有裂縫，以便氣囊能沖破飾蓋膨開。氣囊和充氣器安裝在底板上，底板裝在轉向盤或車身上，氣囊膨開時，底板承受氣囊的反力。看看安全氣囊的內部結構和氣囊爆破時的整個過程超清(720P).qlv3．SRS警報燈SRS警報燈

安全氣囊系統具有故障自診斷功能，通過SRS警報燈指示系統的工作情況。SRS警報燈位于儀表板上。將點火開關置于ON位置后，診斷單元對系統進行自檢，若SRS警報燈點亮6～8s后熄滅，說明安全氣囊系統正常；否則，若警報燈不亮、閃爍或常亮則說明安全氣囊系統有故障，提示應進行檢修。檢修時，可用故障測試儀通過診斷座讀取故障碼或通過診斷座和SRS警報燈讀取故障碼。4．控制單元（ECU）

控制單元任務是接收車輛的減速信號并對其進行分析，可靠識別碰撞情況，并根據碰撞的類型及強度觸發保護系統（安全氣囊/安全帶等）。控制單元主要功能：分析所有輸入信息，進行碰撞識別（前面、側面、后面）。在適當時機觸發安全氣囊、收緊安全帶以及切斷蓄電池。在一定時間內通過電容器獨立供電(約150ms)。連續監控全部安全氣囊系統部件。控制安全氣囊故障警報燈，觸發安全帶警報裝置。故障診斷功能以及碰撞信息存儲。將碰撞信息通過CAN驅動總線或單獨的輸出線路通知其它系統的部件（關閉燃油泵、打開中央門鎖等）。奧迪A6轎車SRS控制單元內部結構

奧迪A6轎車SRS控制單元內部結構

SRSECU主要由邏輯模塊、信號處理電路、備用電源電路、保護電路和穩壓電路等組成，安全傳感器、中央傳感器一般被制作在SRS控制組件中。

1)SRS邏輯模塊SRS邏輯模塊主要用于監測汽車減速度或慣性力是否達到設定值，控制氣囊組件中的點火器引爆點火劑。對系統關鍵部件的電路不斷進行診斷測試，并通過SRS指示燈和故障代碼來顯示測試結果。

2)信號處理電路信號處理電路主要由放大器和濾波器組成，用于對傳感器檢測的信號進行整形、放大和濾波，以便SRSECU能夠接收、識別和處理。奧迪A6轎車SRS控制單元內部結構

3)備用電源電路安全氣囊系統有2個電源：一個是汽車電源；另一個是備用電源。備用電源又稱為后備電源或緊急備用電源。備用電源電路由電源控制電路和一組電容器組成。備用電源用于當汽車電源與SRS邏輯之間的電路切斷后，在一定時間內維持SRS供電，保持SRS的正常功能。4)保護電路和穩壓電路在汽車電氣系統中，許多電氣部件有電感線圈，電氣開關多，電氣負載變化頻繁。當線圈電流接通或切斷、開關接通或斷開、負載電流突然變化時，都會產生瞬時脈沖電壓即過電壓。為了防止SRS元件遭受損害，SRSECU中必須設置保護電路。同時，為保證電源電壓變化時，SRS能正常工作，還設置有穩壓電路。5．安全帶張緊器

當汽車受到碰撞時，張緊裝置受到激發后，使卷縮器的芯軸反向轉動，將安全帶迅速回卷一定位置，起到預緊的作用，防止乘客身體前傾與方向盤、儀表板和玻璃窗發生碰撞。安全帶張緊器比前排安全氣囊先觸發。發生側面碰撞，側面安全氣囊觸發時，也觸發相應的安全帶張緊器。燃爆張緊式安全帶是當今世界上技術最先進的安全帶。燃爆式安全帶張緊器--球式

燃爆式安全帶張緊器--轉子式

燃爆式安全帶張緊器--齒輪式

6．安全氣囊系統保險機構為便于區別，SRS插接器與汽車其他電氣系統插接器有所不同。目前SRS插接器絕大多數采用黃色插接器。SRS插接器采用導電性能和耐久性能良好的鍍金端子，并設計有防止氣囊誤爆機構、端子雙重鎖定機構、插接器雙重鎖定機構和電路連接診斷機構等，用以保證氣囊系統可靠工作。豐田卡羅拉轎車SRS采用的各種特殊插接器，如圖所示。插接器采用的各種保險機構見表。豐田卡羅拉轎車SRS插接器

1、2、3、4、5、7、8、9端子雙重鎖定機構45、8插接器雙重鎖定機構31、3、7、9電路連接診斷機構22、5、8防止氣囊誤爆機構1插接器代號名稱序號豐田卡羅拉轎車SRS插接器保險機構

防止SRS氣囊誤爆機構從SRSECU至SRS點火器之間的插接器2、5、8均采用了防止氣囊誤爆的短路片機構。主要用于當插接器拔下時，短路片自動將靠近SRS點火器一側插頭或插接器兩個引線端子短接，防止靜電或誤通電將電熱絲電路接通而造成氣囊誤膨開。防止氣囊誤爆機構的結構與原理a）插接器正常連接，短路片與端子脫開；b）插接器拔下時，短路片與端子短接a）

b）

電路連接診斷機構電路連接診斷機構用于監測插接器的插頭與插接器是否連接可靠。與SRSECU連接的插接器采用了電路連接診斷機構。插接器插頭上有一個診斷銷，插接器上有兩個診斷端子，端子上有彈簧片。其中一個診斷端子與碰撞傳感器觸點的一端相連，另一個診斷端子經過一個電阻與碰撞傳感器觸點的一端相連。電路連接診斷機構結構與原理a）半連接；b）可靠連接a）

b）

碰撞傳感器觸點為常開觸點，當傳感器插頭與插接器半連接(未可靠連接)時，診斷端子與診斷銷尚未接觸，如圖a）所示，此時電阻尚未與傳感器觸點構成并聯電路，插接器引線“+”與“-”之間的電阻為∞。因為“+”、“-”引線與SRSECU插接器1或3的插頭連接，所以當ECU監測到碰撞傳感器的電阻為∞時，即診斷為插接器連接不可靠，自診斷電路便控制SRS警告燈閃亮報警，同時將故障代碼儲存在存儲器中。當傳感器插頭與插接器可靠連接時，診斷端子與診斷銷可靠接觸，如圖b）所示，此時電阻與碰撞傳感器觸點并聯。因為傳感器觸點為常開觸點，所以，當SRSECU檢測到的阻值為該并聯電阻的阻值時，即診斷為插接器連接可靠。插接器雙重鎖定機構SRS在線束的重要連接部位，其插接器采用了雙重鎖定機構，用于鎖定插接器插頭與插接器，防止插接器脫開。插接器插頭上有主鎖和兩個凸臺，插接器上有鎖柄能夠轉動的副鎖。插接器雙重鎖定機構a)主鎖打開，副鎖被擋住；b)主鎖鎖定，副鎖可以鎖定；c)雙重鎖定a）

b）

c）

端子雙重鎖定機構SRS的每一個插接器都設有端子雙重鎖定機構，用于防止引線端子滑動，主要由插接器殼體上的鎖柄與分隔片組成。鎖柄為一次鎖定機構，可防止