安全氣囊的原理及結構
安全氣囊主要是為了防止汽車碰撞時車內乘員和車內部件間發生碰撞而造成的傷害，它通常是作為安全帶的輔助安全裝置出現，二者共同作用。安全氣囊的保護原理是：當汽車遭受一定碰撞力量以後，氣囊系統就會引發某種類似微量炸藥爆炸的化學反應，隱藏在車內的安全氣囊就在瞬間充氣彈出，在乘員的身體與車內零部件碰撞之前能及時到位，在人體接觸到安全氣囊時，安全氣囊通過氣囊表面的氣孔開始排氣，從而起到鋪墊作用，減輕身體所受衝擊力，最終達到減輕乘員傷害的效果。
『通常車型的安全氣囊系統結構示意圖』
常用的汽車安全氣囊系統由碰撞傳感器、控制模塊（ECU）、氣體發生器及氣囊等組成，下面逐一為大家介紹這幾個主要組成部分。
安全氣囊系統傳感器
安全氣囊傳感器一般也稱碰撞傳感器，按照用途的不同，碰撞傳感器分為觸發碰撞傳感器和防護碰撞傳感器。觸發碰撞傳感器也稱為碰撞強度傳感器，用於檢測碰撞時的加速度變化，並將碰撞信號傳給氣囊電腦，作為氣囊電腦的觸發信號；防護碰撞傳感器也稱為安全碰撞傳感器，它與觸發碰撞傳感器串聯，用於防止氣囊誤爆。
按照結構的不同，碰撞傳感器還可分為機電式碰撞傳感器、電子式碰撞傳感器以及機械式碰撞傳感器。防護碰撞傳感器一般採用電子式結構，觸發碰撞傳感器一般採用機電結合式結構或機械式結構。機電結合式碰撞傳感器是利用機械的運動（滾動或轉動）來控制電氣觸點動作，再由觸點斷開和閉合來控制氣囊電路的接通和切斷，常見的有滾球式和偏心錘式碰撞傳感器。電子式碰撞傳感器沒有電氣觸點，目前常用的有電阻應變式和壓電效應式兩種。機械式碰撞傳感器常見的有水銀開關式，它是利用水銀導電的特性來控制氣囊電路的接通和切斷。
『安裝在發動機艙前縱梁上面的氣囊碰撞傳感器，以機電式居多』
控制模塊（ECU）
對於早期的汽車，一般設有多個觸發碰撞傳感器，安裝位置一般在車身的前部和中部，例如車身兩側的翼子板內側、前照燈支架下面以及發動機散熱器支架兩側等部位。隨著碰撞傳感器製造技術的發展，有些汽車將觸發碰撞傳感器安裝在氣囊系統ECU內。防護碰撞傳感器一般都與氣囊系統ECU組裝在一起，多數安裝在駕駛艙內中央控制檯下面。ECU是氣囊系統的核心部件，大多安裝在駕駛艙內中央控制檯下面。
『大多數氣囊控制模塊（ECU）都安裝在車身中部靠近擋把的位置』
『典型的氣囊系統控制電路示意圖』
汽車行駛過程中，傳感器系統不斷向控制裝置發送速度變化（或加速度）信息，由氣囊控制模塊（ECU）對這些信息加以分析判斷，如果所測的加速度、速度變化量或其它指標超過預定值（即真正發生了碰撞），則囊控制模塊向氣體發體發生器發出點火命令。
氣體發生器
氣體發生器主要是用來在在較短的時間內（30ms左右）產生大量的氣體充滿氣囊，產生的氣體必須對人體無害，且不能溫度太高，同時要求氣體發生器有很高的可靠性和穩定性。目前氣體發生器主要有壓縮氣體式、煙火式和混合式三種型式。混合式氣體發生器是壓縮氣體式和煙火式相結合的發生器，也是目前廣泛應用一種氣體發生器。
『包含氣體發生器和氣囊在內的模塊（背面），一般情況下是不允許對它們進行拆解的』
氣體發生器內存儲有氮化鈉或硝酸銨等物質。當汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時，這些物質會迅速發生分解反應，產生大量氣體（無毒無味的氮氣佔70%以上），充滿氣囊。而較新型的安全氣囊加入了可分級充氣或釋放壓力的裝置，以防止一次突然點爆產生的巨大壓力對人體產生的傷害。分級點爆裝置，即氣體發生器分兩級點爆，第一級產生約40%的氣體容積，遠低於最大壓力，對人頭部移動產生緩衝作用，第二級點爆產生剩餘氣體，並且達到最大壓力。而分級釋放壓力方式就是在氣囊袋上開有洩壓孔或可調節壓力的孔，一開始壓力達到設定極限，便能瞬時釋放壓力，以避免對乘客造成過大傷害。
緩衝氣囊
氣囊一般由防裂性能好的聚酞胺織物製成，它是一種半硬的高分子材料，能承受較大的壓力；經過硫化處理，可減少氣囊衝氣膨脹時的衝擊力。為使氣體密封，氣囊裡面塗有塗層材料。氣囊的大小、形狀、漏氣性能是確定安全氣囊保護效果的重要因素，必須根據不同汽車的實際情況來確定。氣囊靜止時被摺疊成包，安放在氣體發生器上部和氣囊飾蓋之間，氣囊飾蓋表面模壓有淺印，以便氣囊充氣爆開時撕裂飾蓋，並減小衝出飾蓋的阻力。氣囊背面或頂部設置有排氣孔，當駕駛員壓在氣囊上時，氣囊受壓後便從排氣孔排氣。
『氣囊和氣體發生器模塊安裝的位置』
此外，氣囊系統還有備用電源，備用電源電路由電源控制電路和若干電容器組成。當汽車發生碰撞導致蓄電池和發電機與氣囊系統斷開時，備用電源在一定時間內（一般為6秒）可以維持氣囊系統供電。
為了保證轉向盤具有足夠的轉動角度而又不致於損傷氣囊組件的連接線束，在轉向盤和轉向柱之間採用了螺旋線束，即將線束安裝在螺旋形彈簧內（螺旋線束也稱為螺旋彈簧、遊絲或遊絲彈簧）。
氣囊起爆條件
為了保證安全氣囊在適當的時候打開，汽車生產廠家都規定了氣囊的起爆條件，只有滿足了這些條件，氣囊才會爆炸。雖然在一些交通事故中，車內乘員碰得頭破血流，甚至出現生命危險，車輛接近報廢，但是如果達不到安全氣囊爆炸的條件，氣囊還是不會打開。
安全氣囊打開需要合適的速度和碰撞角度。從理論上講，只有車輛的正前方左右大約60°之間位置撞擊在固定的物體上，速度高於30公里/小時，這時安全氣囊才可能打開。這裡所說的速度不是我們通常意義上所理解的車速，而是在試驗室中車輛相對剛性固定障礙物碰撞的速度，實際碰撞中汽車的速度要等效於這個試驗速度氣囊才能打開。
『碰撞試驗都是撞擊剛性物體 而實際碰撞的速度要等效於預定的速度氣囊才會打開』
汽車發生碰撞時的主要受力部位是乘員艙骨架和車身縱梁，為了緩衝碰撞時的衝擊力，車身前部大都設計有碰撞緩衝區，而且車身的剛度公佈也是不均勻的。在一些事故中，例如當轎車與沒有後部防護裝置的卡車發生鑽入性追尾事故，或轎車碰撞護欄後發生翻車事故，或發生車身側面碰撞等，這樣的事故往往沒有車身前部的直接撞擊，主要是車身上部和側面發生碰撞，碰撞車身部位的剛度很小，雖然車艙發生了很大的變形，造成了車內乘員受傷或死亡，但是由於碰撞部位不對，有時候氣囊並不能打開。
安全氣囊使存在的缺陷
安全氣囊作為提高汽車安全性的有效措施之一越來越受到人們的重視，在一些實際的碰撞事故中證明安全氣囊確實具有降低乘員傷亡的功效，但也發現了其存在的一些間題。安全氣囊在使用中存在的問題有：
氣囊可能在很低的車速時打開。汽車在很低車速行駛而發生碰撞事故時，乘員和駕駛員繫上安全帶即可，完全不需要安全氣囊展開起保護作用。如果這時展開氣囊反而會造成不必要的浪費，甚至還可能因安全氣囊的展開加重碰撞傷害。
氣囊的啟動會對乘員造成傷害。安全氣囊系統啟動時將衝開氣囊蓋板，並且在瞬間展開充氣，很可能對乘員造成衝擊；產生的灼熱氣體也會灼傷乘員和駕駛員。據計算，若汽車以60km的時速行駛，突然的撞擊會令車輛在0.2秒之內停下，而氣囊則會以大約300km/h的速度彈出，而由此所產生的撞擊力約有180公斤，這對於頭部、頸部等人體較脆弱的部位就很難承。
當乘客偏離座位或座位上無人或兒童乘坐時，氣囊系統的啟動不僅起不到應有的保護作用，還可能會對乘員造成一定的傷害。
『可以關閉的副駕駛位氣囊還是很實用的』
安全氣囊的使用
由於安全氣囊系統存在一定危險性，同時需要正確使用才能發揮SRS系統的作用，因此對於配備安全氣囊的車輛，在日常使用時，需要注意一些事項。在確保正確駕駛姿態的情況下，駕駛者應將座位儘量向後移，以便有足夠空間使安全氣囊在發生意外擴張後充分發揮其保護作用，同時駕駛者必須要繫好安全帶。12歲以下的小孩應坐在汽車的後排，並扣上安全帶，絕對不能把小孩放在前排，氣囊起爆時的巨大沖擊力對於他們來說甚至可能有致命的危險！
『對於有氣囊的車型，後排兒童安全座椅固定裝置應當得到更充分的利用』
總結
雖然現在的汽車廠商將安全氣囊作為重要的賣點來宣傳，但是氣囊卻是把不折不扣的雙刃劍，當你合理使用時可以起到不錯的保護作用，而遇到氣囊不能打開的情況或者不合理使用時，反而會起到副作用。還是那句話，所有安全設備都是輔助性的，只有安全駕駛才是確保安全的最重要保障。
側氣囊
側氣囊是安裝在座椅外側的，目的是減緩側面撞擊造成的傷害。現在很多廠家的車型都會標配前排兩個座椅的側氣囊，而裝配後排側氣囊的車型則很少。
膝部氣囊
大多數車型都只配備了主、副駕駛安全氣囊、側氣囊等，其實車輛在真正發生正面碰撞時，下面是更應該受保護的，下面的膝部與中控臺的距離最短，是最易造成骨折損傷的部位。
膝部安全氣囊是用來降低乘員在二次碰撞中車內飾對乘員膝部的傷害。膝蓋部分的氣囊位於前排駕駛座椅內，一旦打開能夠有效保護後排乘客的腰下肢體部位，從而也能緩解來自正面碰撞的前衝力。
頭部氣囊
頭部氣囊也叫側氣簾，在碰撞時彈出遮蓋車窗，以達到保護乘客的效果。
頭部氣囊主要針對側撞時乘車人的頭部進行保護。B柱側、窗玻璃，甚至安全帶側面支撐扣都有可能成為車禍中的殺手。那麼頭部氣囊就會把成員和這些東西隔開。
『頭部氣囊』
頭部氣囊安裝在車頂弧形鋼粱內，通常貫穿前後，受車身內橫向加速度傳感器控制。當橫向加速度大於正常值，且達到危險值時就會控制起爆。對於側撞、翻車等嚴重事故有著很好的人員保護功能。
第2章 安全氣囊的工作過程
2.1 安全氣囊的工作過程
由於車輛型號和安全氣囊的種類不同，安全氣囊的工作過程受到多種外界因素的影響。但是其工作過程大體上是相同的。
安全氣囊的作用過程如下：碰撞→碰撞傳感器→電子控制器→（電脈衝）→氣體發生器→氣囊展開→乘員保護。汽車發生正面碰撞時駕駛員的安全氣囊展開過程如圖1所示（其中具體時間與多種因素有關，圖示時間僅供參考）：
以圖1為例，從汽車開始碰撞計時：
a．0～10ms：在汽車特定的敏感部位處，裝置碰撞傳感器。碰撞傳感器受到足夠的碰撞衝量作用時，在10ms的瞬間內，將觸發信號輸送到中央電子控制器。
b．10～20ms：在中央電子控制器中，主要有對安全氣囊系統進行監測和控制的微處理器，能夠對傳感器輸入的觸發信號立即進行計算、比較和判斷。如果碰撞衝量超過預先的設定值，中央電子控制器立即釋放一個電脈衝火花，使氣體發生器中的雷管急速爆炸。
c．20～60ms：雷管的爆炸擊穿裝氣體發生器的燃料盒，將固定燃料點燃併產生高溫、高壓氣體（氮氣），快速地經過濾器過濾冷卻後衝入安全氣囊。氣囊在20～60ms內張開達到最大容積，在乘員與車內裝備之間形成一個氣墊。在同一瞬間，乘員因慣性力的作用，可能向前衝出150～200mm，頭部、臉部和胸部正好與迎面而來的氣囊相接觸。但高壓氣囊膨脹的能量，會把乘員“回彈”到座椅上，使得乘員身體受到一定損傷。
d．60～100ms：與此同時，裝在氣囊後面的排氣孔打開，氣囊洩氣並收縮。由氣體的阻尼作用，吸收了碰撞的能量，緩解了氣囊對乘員頭部和臉部的壓力，使乘員陷入較柔軟的氣囊中。由於安全氣囊將乘員與車內裝備隔開，而使得乘員得到保護。最後氣體全部從排氣孔排出，氣囊癟下。
圖1 汽車正面碰撞時安全氣囊發生作用的過程示意圖
整個碰撞——安全氣囊展開對乘員的安全保護過程，大約60～100ms。安全氣囊展開進行保護的過程，是一種不可逆的過程，在完成保護過程後，必須重新安裝安全氣囊控制器和安全氣囊總成。
一般來說，車輛的輕微碰撞不會使氣囊打開。只有在車輛正面一定角度範圍內碰撞才能使氣囊打開。安全氣囊打開需要合適的速度和碰撞角度。從理論上講，只有車輛的正前方左右大約60°之間位置撞擊在固定的物體上，速度高於30KM/h，這時安全氣囊才可能打開。這裡所說的速度不是我們通常意義上所理解的車速，而是在試驗室中車輛相對剛性固定障礙物碰撞的速度，實際碰撞中汽車的速度高於試驗速度氣囊才能打開。後碰，側碰，翻轉都不會引發氣囊打開。
安全氣囊可將撞擊力均勻地分佈在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車身產生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。此外，氣囊爆發時的音量大約只有130分貝，在人體可忍受的範圍；氣囊中78％的氣體是氮氣，十分安定且不含毒性，對人體無害；爆出時帶出的粉末是維持氣囊在摺疊狀態下不粘在一起的潤滑粉末，對人體亦無害。
第3章 安全氣囊故障的檢測與維修
3.1 安全氣囊系統故障診斷基本流程
1、弄清SRS類型，仔細觀察警示燈的閃爍情況
（1）按點火方式分：
①機械式—紅旗轎車及1993年前生產的豐田CORONA轎車等；
②電信號式—由SRS電腦控制觸發點火信號。目前絕大多數轎車SRS都採用此種類型。
（2）按氣囊佈置分：
①單安全氣囊（只裝在駕駛員側）；
②.雙安全氣囊（駕駛員側和乘客側各有1個安全氣囊）；
③後排安全氣囊（裝在前排座椅上）；
④.側面安全氣囊（裝在車門上或座椅扶手上，防止乘員受側面撞擊）。
不同類型的安全氣囊其結構、性能都不會相同，其維修方法也不盡相同。此外，要認真仔細地觀察警示燈（SRS燈、或SIR燈、或AIRBAG燈）的工況，有些車型SRS的故障從警示燈就可以進行判斷。
2、調故障碼
一旦弄清是SRS有故障，調取SRS故障碼是簡便、快捷診斷故障的方法，但有些車型調SRS故障碼需要專用儀器，還需要故障碼錶。這就需要藉助於專業的維修手冊。
3、解除SRS工作
為了安全地對SRS系統進行檢查和進行必要的電壓、電阻等測試，必須對安全氣囊進行解除，即解除處於工作狀態下的安全氣囊。
SRS一般的解除工作步驟是：
（1）摘下蓄電池負極接頭。
（2）等待約90s，待SRS電腦中的電容器（第2電源）放電完畢。
（3）摘下駕駛員側氣囊組件連接器。
（4）摘下乘客側氣囊連接器。
（5）重新接上蓄電池負極電纜。
4、檢查與參數測試
（1）檢查：檢查傳感器外殼、托架有無變形、裂紋及安裝鬆動等缺陷。檢查SRS電腦線路連接、傳感器連接及連接檢查機構、過電檢測機構是否可靠。檢查各線路連接器和安全帶收緊機構是否有損壞等等。
（2）測試：測試碰撞傳感器的電阻、電壓值及時鐘彈簧電阻值；測試SRS電腦輸入、輸出電壓值；測試各線路是否斷路、短路等等。根據維修經驗，SRS的時鐘彈簧故障率較高，要注意檢測；有些車型SRS燈一直亮，沒有故障碼顯示，一般是由於電源電壓過低或備用電源電壓過低，SRS電腦未將故障代碼存入存儲器中所引起的。此外，在SRS的故障診斷過程中，可以參照同類型（不同牌號）SRS來分析故障原因和位置，也可更換某個零件做對比試驗。
5、檢查SRS工況
維修好的SRS系統，應進行如下檢測：接通點火開關，SRS警示燈應亮約6s後熄滅，這表示SRS故障排除，工作正常，否則應重新檢修。
3.2 安全氣囊系統故障分析與檢測
3.2.1 安全氣囊系統裝置元件
（1）安全氣囊控制電腦
（2）碰撞傳感器
（3）安全氣囊組成
安全氣囊系統（Air Bag Restraint System)，簡稱SRS，其系統中的裝置元件，包含：安全氣囊組成、安全氣囊控制電腦。左右碰撞傳感器、方向盤遊絲彈簧、安全氣囊警示燈和安全氣囊診斷接頭等，分別敘述如下：
（1）安全氣囊控制電腦
安全氣囊控制電腦，是監視和處理碰撞感應和引爆安全氣囊的中樞機構，它安裝在客座前方的支架上，並附有六支腳的診斷接頭，若安全氣囊系統電路有故障時，則以儀表板AIR BAG（安全氣囊）警示燈，持續亮12秒以上，以提醒檢修。如果系統完全正常，則AIR BAG警示燈，在亮6－8秒後，自動會熄滅。
（2）碰撞傳感器
碰撞傳感器，安裝在水箱左邊和右邊的板金上，當車輛速度在14裡\時速以上，車頭正面或左、右側發生撞擊時，碰撞傳感器內部接因而導通，並由安全氣囊控制電腦指使安全氣囊引爆，以保護駕駛者。碰撞傳感器的設計，是依據車體碰撞角度和傳感器衝擊面的力量，使傳感器接點導通，而平時的電路迴路，則由9－11KΩ電阻連接，供電路監視之用。
（3）安全氣囊組成
安全氣囊組成，裝在方向盤的正中央，它包含：安全氣囊、引爆器和氮氣蒸發元素等，在車輛碰撞的十分之一秒內，引爆的安全氣囊即完全充氣。由於安全氣囊裝在方向盤中央，而方向盤經常需要左右旋轉，因此藉著遊絲彈簧裝置，作為安全氣囊電路的連接裝置。
3.2.2 故障內容的讀取、消碼
當發現故障燈亮時，應進行故障碼的讀取。
1、故障碼的讀取方法：只能用專用診斷儀來讀取故障內容。
(1)、當前故障：即當前安全氣囊的故障，對安全氣囊的正常工作有影響。
(2)、歷史故障：即以往探測到的故障，己不在激活，對安全氣囊的正常工作無影響。
注：一旦發生故障，報警燈即點亮，即使故障不在激活，警示燈也持續點亮。
2.進行故障診斷的注意事項
①進行檢測前應拆下蓄電池負極線，並等待1分鐘，才能進行檢測。
②必須使用數字式萬用表來進行有關檢測，如果使用指針式萬用表有引起氣囊誤爆的危險。
③拆下的安全氣囊必須蓋子朝上來放置（萬一出現誤爆，可以使氣囊有展開的空間，避免氣囊總成爆炸亂飛，造成更大傷害）。
3.3 和悅安全氣囊的檢測與維修
和悅轎車配置久樂安全氣囊系統。它的組成部分包括主安全氣囊，副安全氣囊，時鐘彈簧，駕駛員安全帶預緊裝置，乘員預緊裝置和安全氣囊模塊（即安全氣囊控制器)。在汽車正常行駛過程中（包括各種路面和干擾情況),安全氣囊控制器不發出點火指令，安全氣囊不工作。當汽車發生嚴重正面撞車，安全氣囊控制器適時發出點火指令，激發氣囊組件來展開安全氣囊，從而達到保護車內人員的目的。同時駕駛員側和乘員側的安全帶預緊器也被激發，安全帶強行收縮，可以把由於慣性的作用遠離座位的乘員拉回座位，避免和安全氣囊的劇烈碰撞。
雖然安全氣囊系統的結構，分佈形式以及型號不同，但其工作原理上是相似的。當然其故障維修方面也是相似的。我想以江淮和悅轎車安全氣囊的檢修為例來說明。
表1 和悅安全氣囊的常見故障和維修方法。
注：1.以上內容來自<>
2．安全氣囊的正確使用
(1）駕駛者應將座位儘量向後移，以便有足夠空間使安全氣囊在發生意外擴張後充分發揮其保護作用。
（2）駕駛者不宜傾前控車，坐姿要正確及緊貼座位背椅，且扣上安全帶。
（3）12歲以下的小孩應坐在汽車的後排，並扣上安全帶。體重不超過18公斤的幼兒應放在配有兒童座椅裝置的後排座位，並扣上安全帶。繫好安全帶是安全氣囊發揮保護作用的一個重要條件。
（4）注意日常檢查。主要檢查各碰撞傳感器的固定是否牢固，搭鐵線部位是否清潔、連接是否可靠，轉向盤轉動時是否有卡滯現象，以判斷轉向盤內的SRS螺旋電纜是否完好;起動車輛時特別要注意觀察SRS報警燈是否自動熄滅，如果接通點火開關6~8s後，它依然閃爍或長亮不熄，則表示SRS系統有故障。在運行過程中，如果指示燈閃爍5min後長亮，也表示SRS系統出現故障。
（5）及時排除安全氣囊的故障，否則會產生兩種嚴重後果。一種是當汽車發生嚴重碰撞，需要安全氣囊展開起保護作用時，它卻不能工作。另一種是在汽車正常運行，安全氣囊不應工作時，它卻突然膨脹展開，給駕駛員和乘員造成不應有的意外傷害，甚至發生安全事故。
（6）避免高溫。安全氣囊裝置的部件應妥善保管，不要讓它在85℃以上的高溫環境下，以免造成安全氣囊誤打開。避免意外磕碰和振動。安全氣囊傳感器等部件對碰撞和衝擊很敏感，因此應儘量避免碰撞和衝擊，以免造成安全氣囊不必要的突然展開。
（7）不要擅自改變安全氣囊系統及其周邊佈置。不能擅自改動系統的線路和組件及更改保險槓和車輛前面部分結構。轉向盤和乘員側氣囊部位不可粘貼任何裝飾品和膠條，以防影響氣囊的爆開。
（8）由於氣囊是通過爆發起作用，而設計者往往是從大多數、正常的碰撞模擬試驗中尋找最佳方案，但生活中，每一位乘駕者都有自己乘駕習慣，這就造成了人與氣囊會有不同的位置關係，也就決定了氣囊工作的不穩定性。因此，要保證安全氣囊真正起到安全的作用，駕乘人員一定要養成良好的駕乘習慣，保證胸部與方向盤保持一定距離。而最有效的措施就是繫好安全帶，安全氣囊只是輔助安全系統，需與安全帶配合使用才能發揮最大的安全保護效果。
（9）不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品注意不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品，因為在緊急時刻這些物品有可能防礙氣囊充氣或被拋射出去，造成更大的危險。在車室內安裝收音機、CD機等附件時，要遵照汽車廠的規定，不要隨意修改屬於安全氣囊系統的零件及線路，否則會影響氣囊工作。
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