第三節(jié) 安全氣囊的結(jié)構(gòu)和工作原理

安全氣囊主要由傳感器、電控單元（ECU）、氣囊組件、安全氣囊警告燈等組成，其主要部件在汽車上的位置如圖1-12所示。

圖1-12 安全氣囊的組成和布置

一、傳感器

傳感器是安全氣囊主要的控制信號(hào)輸入裝置。其作用是檢測(cè)、判斷汽車發(fā)生事故時(shí)的碰撞強(qiáng)度信號(hào)，并將此信號(hào)輸入電控單元，電控單元根據(jù)傳感器的輸入信號(hào)來判斷是否引爆充氣元件使氣囊充氣。

1.碰撞傳感器的分類

碰撞傳感器種類繁多、形式各異，常用的碰撞傳感器可按功能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。

（1）按碰撞傳感器的用途分類 碰撞傳感器相當(dāng)于一只控制開關(guān)，其工作狀態(tài)取決于汽車碰撞時(shí)的減速度大小。安全氣囊傳感器按功能的不同，可分為碰撞信號(hào)傳感器和碰撞防護(hù)傳感器兩種類型。

碰撞信號(hào)傳感器主要用來檢測(cè)碰撞強(qiáng)度，又稱為碰撞烈度（激烈程度）傳感器，它通常安裝在汽車左前與右前翼子板內(nèi)側(cè)，兩側(cè)前照燈支架下面，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器支架左、右兩側(cè)，左右儀表板下面等。

碰撞防護(hù)傳感器又稱為安全傳感器或保險(xiǎn)傳感器，簡(jiǎn)稱防護(hù)傳感器，一般都安裝在SRS ECU內(nèi)部。防護(hù)傳感器和碰撞信號(hào)傳感器的結(jié)構(gòu)原理完全相同，其唯一區(qū)別在于設(shè)定的減速度閾值有所不同。換句話說，一只碰撞傳感器既可用作碰撞信號(hào)傳感器，也可用作碰撞防護(hù)傳感器，但是必須重新設(shè)定其減速度閾值，設(shè)定減速度閾值的原則是碰撞防護(hù)傳感器的減速度閾值比碰撞信號(hào)傳感器的減速度閾值稍小。如果汽車以40km/h的速度與一輛停駛的同樣大小的汽車相碰撞，或以不低于22km/h的車速迎面撞到一個(gè)不可變形的固定障礙物時(shí)，碰撞信號(hào)傳感器便會(huì)動(dòng)作，接通搭鐵回路。

（2）按碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)分類 按傳感器結(jié)構(gòu)不同，碰撞傳感器可分為機(jī)電結(jié)合式、水銀開關(guān)式和電子式3種類型。

機(jī)電結(jié)合式碰撞傳感器是一種利用機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)（滾動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）來控制電器觸點(diǎn)動(dòng)作，再由觸點(diǎn)斷開與閉合來控制氣囊點(diǎn)火器電路接通與切斷的傳感元件。目前常用的有滾球式、滾軸式和偏心錘式3種碰撞傳感器。

水銀開關(guān)式碰撞傳感器是利用水銀（汞）導(dǎo)電良好的特性來控制氣囊點(diǎn)火器電路接通或切斷，一般用作防護(hù)傳感器。

電子式碰撞傳感器沒有電器觸點(diǎn)，常用的有壓阻效應(yīng)式和壓電效應(yīng)式兩種，一般用作防護(hù)傳感器。

2.滾球式碰撞傳感器

圖1-13 滾球式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)

1—滾球 2—磁鐵 3—導(dǎo)缸 4—觸點(diǎn) 5—?dú)んw

滾球式碰撞傳感器又稱為偏壓磁鐵式碰撞傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1-13所示，主要由鐵質(zhì)滾球、永久磁鐵、導(dǎo)缸、固定觸點(diǎn)和殼體組成。

滾球式碰撞傳感器兩個(gè)觸點(diǎn)分別與傳感器引線端子連接。滾球用來感測(cè)減速度大小，在導(dǎo)缸內(nèi)可移動(dòng)或滾動(dòng)。殼體上印制有箭頭標(biāo)記，方向與傳感器結(jié)構(gòu)有關(guān)，有的規(guī)定指向汽車前方（如豐田雷克薩斯LS400型轎車），有的規(guī)定指向汽車后方，因此在安裝傳感器時(shí)，箭頭方向必須符合使用說明書規(guī)定。

滾球式碰撞傳感器工作原理如圖1-14所示。當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，在永久磁鐵磁力作用下，導(dǎo)缸內(nèi)的滾球被吸向磁鐵，兩個(gè)觸點(diǎn)與滾球分離，傳感器電路處于斷開狀態(tài)，如圖1-14a所示。

圖1-14 滾球式傳感器工作原理

a）靜止?fàn)顟B(tài) b）工作狀態(tài)

當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，滾球產(chǎn)生的慣性力將大于永久磁鐵的電磁吸力。滾球在慣性力作用下就會(huì)克服磁力沿導(dǎo)缸向兩個(gè)固定觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并將固定觸點(diǎn)接通，如圖1-14b所示。當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，固定觸點(diǎn)接通則將碰撞信號(hào)輸入安全氣囊系統(tǒng)電控單元；當(dāng)傳感器用作碰撞傳感器時(shí)，則將點(diǎn)火器電源電路接通。

3.滾軸式碰撞傳感器

滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1-15所示，主要由止動(dòng)銷、滾軸、滾動(dòng)觸點(diǎn)、固定觸點(diǎn)、底座和片狀彈簧組成。

圖1-15 滾軸式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)原理

a）靜止?fàn)顟B(tài) b）工作狀態(tài)

1—止動(dòng)銷 2—滾軸 3—滾動(dòng)觸點(diǎn) 4—固定觸點(diǎn) 5—底座 6—片狀彈簧

片狀彈簧一端固定在底座上，并與傳感器的一個(gè)引線端子連接，另一端繞在滾軸上，滾動(dòng)觸點(diǎn)固定在滾軸部分的片狀彈簧上，并可隨滾軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。固定觸點(diǎn)與片狀彈簧絕緣固定在底座上，并與傳感器的另一個(gè)引線端子連接。

當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，滾軸在片狀彈簧的彈力作用下滾向止動(dòng)銷一側(cè)，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，如圖1-15a所示，傳感器電路斷開。

當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，滾軸產(chǎn)生的慣性力將大于片狀彈簧的彈力。滾軸在慣性力作用下就會(huì)克服彈簧彈力向右滾動(dòng)，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸，如圖1-15b所示。

當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，滾動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸，將碰撞信號(hào)輸入安全氣囊控制單元；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，將點(diǎn)火器電源電路接通。

4.偏心錘式碰撞傳感器

偏心錘式碰撞傳感器又稱為偏心轉(zhuǎn)子式碰撞傳感器。豐田、馬自達(dá)汽車的安全氣囊系統(tǒng)采用了這種傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1-16所示，主要由偏心錘、偏心錘臂、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)、固定觸點(diǎn)、復(fù)位彈簧、擋塊、殼體等組成。

轉(zhuǎn)子總成由偏心錘、轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂及轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)組成，安裝在傳感器軸上。偏心錘偏心安裝在偏心錘臂上。轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂兩端固定有觸點(diǎn)，觸點(diǎn)隨觸點(diǎn)臂一起轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)固定觸點(diǎn)絕緣固定在傳感器殼體上，并用導(dǎo)線分別與傳感器接線端子連接。

偏心錘式傳感器的工作原理如圖1-17所示。當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，在復(fù)位彈簧彈力作用下，偏心錘與擋塊保持接觸，轉(zhuǎn)子總成處于靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)斷開，如圖1-17a所示，傳感器電路處于斷開狀態(tài)。

當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，偏心錘產(chǎn)生的慣性力矩將大于復(fù)位彈簧的彈力力矩，轉(zhuǎn)子總成在慣性力矩作用下克服彈簧力矩沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，同時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)，并使轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸，如圖1-17b所示。當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)接觸，將碰撞信號(hào)輸入安全氣囊控制單元；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，將點(diǎn)火器電源電路接通。

圖1-16 偏心錘式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)

1、8—偏心錘 2、15—錘臂 3、11—轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)臂 4、12—?dú)んw 5、7、14、17—固定觸點(diǎn)引線端子 6、13—轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn) 9—擋塊 10、16—固定觸點(diǎn) 18—傳感器軸 19—復(fù)位彈簧

圖1-17 偏心錘式碰撞傳感器工作原理

a）靜止?fàn)顟B(tài) b）工作狀態(tài)

5.水銀開關(guān)式碰撞傳感器

水銀開關(guān)式碰撞傳感器利用水銀良好的導(dǎo)電特性而制成，結(jié)構(gòu)如圖1-18a所示，它主要由水銀、殼體、電極和密封螺塞組成。

水銀開關(guān)式碰撞傳感器的工作原理如圖1-18b所示，當(dāng)傳感器處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，水銀在其重力作用下處于圖1-18a所示位置，傳感器的兩個(gè)接線端子處于斷開狀態(tài)。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)，水銀產(chǎn)生的慣性力在其運(yùn)動(dòng)方向的分力將克服其重力的分力而將水銀拋向傳感器電極，使兩個(gè)電極接通。當(dāng)傳感器用作碰撞信號(hào)傳感器時(shí)，兩個(gè)電極接通，將碰撞信號(hào)輸入安全氣囊控制單元；當(dāng)傳感器用作碰撞防護(hù)傳感器時(shí)，將點(diǎn)火器電源電路接通。

6.電子式碰撞傳感器

電子式碰撞傳感器利用壓阻效應(yīng)或壓電效應(yīng)原理工作，一般用于安全傳感器（即裝在SRS ECU內(nèi)部）。

1）壓阻效應(yīng)式碰撞傳感器。壓阻效應(yīng)式碰撞傳感器（應(yīng)變電阻計(jì)式碰撞傳感器）的結(jié)構(gòu)如圖1-19所示，它主要由集成電路、應(yīng)變電阻和重塊等組成。應(yīng)變電阻R₁、R₂、R₃、R₄制作在硅膜片上，當(dāng)膜片產(chǎn)生變形時(shí)，應(yīng)變電阻的阻值就會(huì)發(fā)生變化。為了提高傳感器的檢測(cè)精度，應(yīng)變電阻一般都連接成橋式電路，并設(shè)計(jì)有穩(wěn)壓和溫度補(bǔ)償電路W、信號(hào)處理與放大電路A，如圖1-19c所示。當(dāng)汽車遭受碰撞時(shí)，重塊產(chǎn)生振動(dòng)，使膜片產(chǎn)生變形，應(yīng)變電阻阻值隨之發(fā)生變化，經(jīng)過信號(hào)處理與放大后，傳感器S端輸出的信號(hào)電壓就會(huì)發(fā)生變化。SRS ECU根據(jù)電壓信號(hào)的強(qiáng)弱便可判斷碰撞的激烈程度。如果信號(hào)電壓超過設(shè)定值，SRS ECU就會(huì)立即向點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令引爆點(diǎn)火劑，使充氣劑受熱分解產(chǎn)生氣體給氣囊充氣。

圖1-18 水銀開關(guān)式傳感器結(jié)構(gòu)

a）靜止?fàn)顟B(tài) b）工作狀態(tài)

1—水銀（靜態(tài)位置） 2—?dú)んw 3—水銀（動(dòng)態(tài)位置） 4—密封圈 5—電極（接點(diǎn)火器） 6—電極（接電源） 7—密封螺塞F₁—水銀運(yùn)動(dòng)方向分力 F₂—慣性力 α—水銀運(yùn)動(dòng)方向與水平方向之間的夾角

圖1-19 壓阻效應(yīng)式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)原理

a）結(jié)構(gòu) b）外形 c）原理電路

圖1-20 壓電效應(yīng)式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)原理

2）壓電效應(yīng)式碰撞傳感器。壓電效應(yīng)式碰撞傳感器是利用壓電效應(yīng)制成的傳感器。壓電效應(yīng)是指某些晶體的薄片受到壓力或機(jī)械振動(dòng)后產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。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會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)汽車遭受碰撞時(shí)，傳感器內(nèi)的壓電晶體在碰撞產(chǎn)生的壓力作用下，輸出電壓就會(huì)變化（圖1-20），SRS ECU根據(jù)電壓信號(hào)的強(qiáng)弱便可判斷碰撞的烈度。如果電壓信號(hào)超過設(shè)定值，SRS ECU就會(huì)立即向點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令，引爆點(diǎn)火劑使氣體發(fā)生器給氣囊充氣，安全氣囊膨開，保護(hù)駕駛?cè)撕统藛T。

二、電控單元

安全氣囊電控單元（SRS ECU）是安全氣囊系統(tǒng)的核心部件，其外形如圖1-21所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-22所示，主要由安全氣囊邏輯模塊、能量?jī)?chǔ)存裝置（電容）、電路插接器等組成。SRS ECU一般與安全傳感器一起被制作在安全氣囊控制組件中，通常安裝在駕駛室變速桿前、后的裝飾板下面。

SRS ECU的電路圖如圖1-23所示，主要由安全氣囊邏輯模塊、信號(hào)處理電路、備用電源和穩(wěn)壓電路等組成。

圖1-21 SRS ECU外形圖

（1）安全氣囊邏輯模塊 安全氣囊邏輯模塊主要用于監(jiān)測(cè)汽車縱向減速度或慣性力是否達(dá)到設(shè)定值，控制氣囊組件中的點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑。

安全氣囊邏輯模塊由模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器、串行輸入/輸出（I/O）接口、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）和定時(shí)器等組成。

在汽車行駛過程中，SRS ECU不斷接收到前碰撞傳感器和安全傳感器傳來的車速變化信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算和邏輯判斷后確定是否發(fā)生碰撞。當(dāng)判斷結(jié)果為發(fā)生碰撞時(shí)，立即運(yùn)行控制點(diǎn)火的軟件程序，并向點(diǎn)火電路發(fā)出點(diǎn)火指令引爆點(diǎn)火劑；點(diǎn)火劑引爆時(shí)產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑受熱分解釋放大量氣體給氣囊充氣。

除此之外，SRS ECU還要對(duì)控制組件中關(guān)鍵部件的電路不斷進(jìn)行診斷測(cè)試，并通過安全氣囊指示燈和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的故障碼來顯示測(cè)試結(jié)果。儀表上的安全氣囊指示燈可直接向駕駛?cè)颂峁┌踩珰饽蚁到y(tǒng)的狀態(tài)信息。邏輯存儲(chǔ)器中的狀態(tài)信息和故障碼可用專用儀器或通過特定方式從串行通信接口調(diào)出，以供裝配檢查與設(shè)計(jì)參考。

（2）信號(hào)處理電路 信號(hào)處理電路主要由放大器和濾波器組成，用于對(duì)傳感器檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行整形、放大和濾波，以便SRS ECU能夠接收、識(shí)別和處理信號(hào)。

圖1-22 SRS ECU內(nèi)部結(jié)構(gòu)（林肯城市轎車）

1—能量?jī)?chǔ)存裝置（電容） 2—安全（防護(hù)）傳感器總成 3—傳感器觸點(diǎn) 4—傳感器平衡塊 5—四路插接器 6—邏輯模塊（CPU） 7—電路插接器

圖1-23 SRS ECU的電路圖

（3）備用電源電路 安全氣囊系統(tǒng)有兩個(gè)電源：汽車電源（蓄電池和交流發(fā)電機(jī)）及備用電源。備用電源又稱為后備電源或緊急備用電源，由電源控制電路和若干個(gè)電容器組成。當(dāng)汽車遭受碰撞而導(dǎo)致蓄電池或交流發(fā)電機(jī)與SRS ECU之間的電路切斷時(shí)，備用電源能在6s之內(nèi)向控制單元供給電能，保證SRS ECU測(cè)出碰撞、發(fā)出點(diǎn)火指令等正常功能；點(diǎn)火備用電源能在6s之內(nèi)向點(diǎn)火器供給足夠的點(diǎn)火能量引爆點(diǎn)火劑。時(shí)間超過6s之后，備用電源供電能力降低，SRS ECU備用電源不能保證控制單元測(cè)出碰撞和發(fā)出點(diǎn)火指令；點(diǎn)火備用電源不能供給最小點(diǎn)火能量，氣囊將不能充氣膨開。

在單安全氣囊系統(tǒng)的控制組件中，有一個(gè)控制單元備用電源和一個(gè)點(diǎn)火備用電源。在雙安全氣囊系統(tǒng)的控制模塊中，有一個(gè)控制單元備用電源和兩個(gè)點(diǎn)火備用電源，即兩條點(diǎn)火電路各有一個(gè)備用電源。點(diǎn)火開關(guān)接通10s后，如果汽車電源電壓高于安全氣囊ECU的最低工作電壓，那么控制單元備用電源和點(diǎn)火備用電源即可完成儲(chǔ)能任務(wù)。

（4）保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路 在汽車電器系統(tǒng)中，許多電器部件帶有電感線圈，電器開關(guān)多、電器負(fù)載變化頻繁。當(dāng)線圈電流接通或切斷、開關(guān)接通或斷開、負(fù)載電流突然變化時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖電壓，即過電壓。若過電壓加到安全氣囊系統(tǒng)電路上，系統(tǒng)中的電子元件就可能因電壓過高而損壞。為了防止安全氣囊系統(tǒng)元件受到損傷，SRS ECU中必須設(shè)置保護(hù)電路。同時(shí)，為了保證汽車電源電壓變化時(shí)安全氣囊系統(tǒng)能夠正常工作，還必須設(shè)置穩(wěn)壓電路。

三、氣囊組件

氣囊組件主要由氣體發(fā)生器、點(diǎn)火器和氣囊等組成。其中，駕駛?cè)藗?cè)氣囊組件位于轉(zhuǎn)向盤中心處，前排乘員側(cè)氣囊組件位于儀表板右側(cè)、雜物箱的上方，側(cè)面氣囊組件位于前排座椅的靠背里。

1.氣囊

氣囊一般由尼龍布制成，采用機(jī)器縫制，有些氣囊在縫制的同時(shí)還采用粘接技術(shù)。氣囊在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，像降落傘未打開時(shí)一樣折疊成包，安放在氣體發(fā)生器上部與氣囊飾蓋之間，如圖1-24、圖1-25所示。氣囊充氣膨脹展開后，能吸收沖擊能量，保護(hù)駕駛?cè)撕统藛T的頭部和胸部，減少受傷率及受傷程度，而氣囊上的小孔，在充氣后就進(jìn)行排氣，使氣囊逐漸變軟，加強(qiáng)緩沖作用并防止車內(nèi)人員受到二次傷害。此種氣囊一般采用密封性涂層，涂層材料主要有兩種，一種是廣泛采用的氯丁橡膠涂層，另一種是主要用于載貨汽車的硅酮涂層，其耐用性高。也有氣囊采用具有一定透氣性的不涂覆織物來控制其緩沖性，但對(duì)其透氣性有嚴(yán)格的要求，要解決其受熱膨脹對(duì)人體的灼傷問題。氣囊飾蓋表面模壓有撕印，以便氣囊充氣時(shí)撕裂飾蓋，減小沖出飾蓋的阻力。

氣囊的大小依制造公司不同而有所差異。在日本和歐洲，由于座椅安全帶的使用率超過90%，因此駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊大都采用體積較?。s40L）的氣囊（奔馳（Benz）、薩博（SAAB）和沃爾沃（VOLVO）公司除外，這些公司采用的氣囊的體積與美國采用的基本相同，約為60L），通常稱為“面部氣囊”或“歐洲氣囊”。模擬試驗(yàn)證明，如果駕駛?cè)苏_佩戴座椅安全帶，這種成本較低的小氣囊完全能夠保護(hù)駕駛?cè)说拿娌亢托夭俊Ｔ诿绹?，由于有的州政府并未?guī)定強(qiáng)制使用座椅安全帶（使用率僅為50%左右），因此美國制造和進(jìn)口氣囊的體積較大，約為60L。采用這種體積較大的氣囊時(shí)，即使在駕駛?cè)藳]有佩戴座椅安全帶的情況下，氣囊也可起到保護(hù)駕駛?cè)嗣娌亢托夭康淖饔?。各種安全氣囊的性能比較見表1-2。

圖1-24 駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊組件的結(jié)構(gòu)

1—飾蓋撕印 2—?dú)饽绎椛w 3—?dú)饽?4—?dú)怏w發(fā)生器 5—點(diǎn)火器引線

圖1-25 前排乘員側(cè)安全氣囊組件結(jié)構(gòu)

1—點(diǎn)火器引線 2—飾蓋撕印 3—?dú)饽绎椛w 4—安全氣囊 5—雜物箱 6—空調(diào)風(fēng)向開關(guān) 7—儀表臺(tái) 8—?dú)怏w發(fā)生器

表1-2 各種安全氣囊性能比較

2.氣體發(fā)生器

氣體發(fā)生器又稱為充氣器，用于在點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑時(shí)產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊膨脹打開。氣體發(fā)生器用專用螺栓和專用螺母固定在氣囊支架上，裝配時(shí)只能用專用工具進(jìn)行裝配。

充氣劑普遍采用疊氮化鈉片狀合劑。疊氮化鈉的分子式為NaN₃，是無色六方形晶體，劇毒，密度為1.846×10³kg/m³，溶于水和液態(tài)氨，微溶于乙醇，不溶于乙醚，在約300℃時(shí)分解?？捎砂被c與一氧化二氮作用制得。目前，大多數(shù)氣體發(fā)生器都是利用熱效反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)舛淙氚踩珰饽?。在點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑瞬間，點(diǎn)火劑會(huì)產(chǎn)生大量熱量，疊氮化鈉藥片受熱立即分解釋放氮?dú)?，并從充氣孔充入氣囊。雖然氮?dú)馐菬o毒氣體，但是疊氮化鈉的副產(chǎn)品中有少量的氫氧化鈉和碳酸氫鈉（白色粉末），這些物質(zhì)是有害的，因此在清潔氣囊膨開后的車內(nèi)空間時(shí)，應(yīng)保證通風(fēng)良好并采取防護(hù)措施。

駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖1-26所示，它主要由上蓋、下蓋、充氣劑（片狀疊氮化鈉）和金屬濾網(wǎng)等組成。上蓋上有若干個(gè)充氣孔，充氣孔有長(zhǎng)方孔和圓孔兩種。下蓋上有安裝孔，以便將氣體發(fā)生器安裝到氣囊支架上。上蓋與下蓋用冷壓工藝壓裝成一體，殼體內(nèi)裝有充氣劑、濾網(wǎng)和點(diǎn)火器。金屬濾網(wǎng)安放在氣體發(fā)生器的內(nèi)表面，用以過濾充氣劑和點(diǎn)火劑燃燒后的渣粒。

圖1-26 駕駛?cè)藗?cè)氣囊氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

1—上蓋 2—充氣孔 3—下蓋 4—充氣劑 5—點(diǎn)火器藥筒 6—金屬濾網(wǎng) 7—電熱絲 8—引爆炸藥

前排乘員側(cè)氣囊氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖1-27所示，主要由密封端塞、自點(diǎn)火火藥、振蕩管、主氣發(fā)生器、輔氣發(fā)生器、過濾器、成形過濾器、爆炸片、起爆藥、殼體、密封墊及排氣噴嘴等組成。乘員側(cè)安全氣囊的氣體發(fā)生器為長(zhǎng)筒形，氣體發(fā)生器用藥質(zhì)量一般在500g左右。由于乘員側(cè)安全氣囊距離乘員比駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊距離駕駛?cè)说木嚯x大，因此乘員側(cè)氣囊的體積比駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊的體積要大。

混合型氣體發(fā)生器結(jié)構(gòu)如圖1-28所示，它主要由充氣器殼體、點(diǎn)火器、密封焊塞、點(diǎn)火火藥、爆炸片、出氣口等組成。點(diǎn)火器與內(nèi)裝氫氣的容器合為一體，當(dāng)汽車碰撞信號(hào)由碰撞傳感器傳到安全氣囊控制單元時(shí)，控制單元立即向點(diǎn)火器發(fā)出點(diǎn)火指令，點(diǎn)火器接到指令后迅速引爆。

圖1-27 前排乘員側(cè)氣囊氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

圖1-28 混合型氣體發(fā)生器結(jié)構(gòu)

混合型氣體發(fā)生器的尺寸與其他發(fā)生器相比變化不大，但質(zhì)量更小，點(diǎn)火后無固體殘留物，對(duì)環(huán)境無污染，回收性好，目前正得到越來越廣泛的使用。

3.點(diǎn)火器

點(diǎn)火器外包鋁箔，安裝在氣體發(fā)生器內(nèi)部中央位置。其作用是在氣囊電路接通時(shí)，引爆點(diǎn)火劑，產(chǎn)生熱量使充氣劑分解。點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)如圖1-29所示。

點(diǎn)火器的所有部件均裝在藥筒內(nèi)，點(diǎn)火劑包括引爆炸藥和引藥。引出導(dǎo)線與氣囊插接器插頭連接，插接器（一般為黃色）中有短路片（銅質(zhì)彈簧片）。當(dāng)插接器插頭拔下或插頭與插接器未完全結(jié)合時(shí)，短路片將兩根引線短接，以防止靜電或誤導(dǎo)電將電熱絲電路接通而造成安全氣囊誤膨脹打開。

點(diǎn)火器的功用：當(dāng)SRS ECU發(fā)出點(diǎn)火指令使電熱絲電路接通時(shí)，電熱絲迅速紅熱引爆引藥，炸藥瞬間爆炸產(chǎn)生熱量，藥筒內(nèi)的溫度和壓力急劇升高并沖破藥筒，使充氣劑（疊氮化鈉）受熱分解釋放氮?dú)獬淙霘饽摇?/p>

4.襯墊

襯墊是氣囊組件中的一個(gè)重要的組成部分，由聚氨酯制成。在制造過程中使用了很薄的水基發(fā)泡劑，所以質(zhì)量特別輕。平時(shí)它作為轉(zhuǎn)向盤的上表面，把氣囊與外界隔離外，既可起到維護(hù)作用，又可起到修飾作用。氣囊膨脹打開時(shí)，它在氣囊爆發(fā)力的作用下快速及時(shí)斷裂開，對(duì)安全氣囊展開過程毫無阻礙。

圖1-29 點(diǎn)火器零部件組成

1—引爆炸藥 2—藥筒 3—引藥 4—電熱絲 5—陶瓷片 6—永久磁鐵 7—引出導(dǎo)線 8—絕緣套管 9—絕緣墊片 10—電極 11—電熱頭 12—藥托

5.飾蓋和底板

飾蓋是氣囊組件的蓋板，上面模制有撕縫，以便氣囊能沖破飾蓋膨脹打開，如圖1-30所示，飾蓋上通常有安全氣囊標(biāo)識(shí)。氣囊和充氣器裝在底板上，底板裝在轉(zhuǎn)向盤或車身上，氣囊膨脹打開時(shí)，底板將承受氣囊的反力。

圖1-30 駕駛?cè)藗?cè)和前排乘員側(cè)安全氣囊飾蓋

a）駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊飾蓋 b）前排乘員側(cè)安全氣囊飾蓋

四、安全氣囊指示燈

安全氣囊指示燈又稱為SRS警告燈，一般安裝在駕駛室儀表板面膜下面，并在面膜表面相應(yīng)位置制作有氣囊動(dòng)作圖形或“SRS”、“AIR BAG”、“SRS AIR BAG”等字母表示，如圖1-31所示。

安全氣囊指示燈的功用是指示安全氣囊是否處于正常狀態(tài)。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于“ON”位置后，如果安全氣囊指示燈亮或閃亮6s后自動(dòng)熄滅，表示安全氣囊系統(tǒng)功能正常。如果安全氣囊指示燈不亮、一直點(diǎn)亮或在汽車行駛中突然亮或閃亮，表示自診斷系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)安全氣囊系統(tǒng)有故障，應(yīng)及時(shí)排除。自診斷系統(tǒng)在控制安全氣囊指示燈亮或閃亮的同時(shí)，還會(huì)將所發(fā)現(xiàn)的故障編成故障碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。檢查或排除安全氣囊系統(tǒng)故障時(shí)，首先應(yīng)使用專用檢測(cè)儀器或通過特定方式從通信接口（診斷插座）調(diào)出故障碼，以便快速查詢與排除故障。

實(shí)踐證明，在汽車遭受碰撞使安全氣囊膨開后，故障碼一般都難以調(diào)出。如此設(shè)計(jì)的目的是在安全氣囊引爆后，必須全部更換SRS ECU和系統(tǒng)的零部件。

圖1-31 安全氣囊指示燈

五、安全氣囊系統(tǒng)線束與保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)

安全氣囊系統(tǒng)工作可靠與否，直接關(guān)系到人身安全。為了便于區(qū)別電器系統(tǒng)線束插接器，安全氣囊系統(tǒng)的插接器與汽車其他電器系統(tǒng)的插接器有所不同。過去曾采用過深藍(lán)色插接器，目前安全氣囊系統(tǒng)的插接器絕大多數(shù)采用黃色插接器。安全氣囊系統(tǒng)的插接器采用導(dǎo)電性能和耐久性能良好的鍍金端子，并設(shè)計(jì)有防止氣囊誤爆機(jī)構(gòu)、端子雙重鎖定機(jī)構(gòu)、插接器雙重鎖定機(jī)構(gòu)和電路連接診斷機(jī)構(gòu)等，用以保證氣囊系統(tǒng)可靠工作。豐田花冠（COROL-LA）轎車安全氣囊系統(tǒng)采用的各種特殊插接器示意圖如圖1-32所示，插接器采用的各種保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)見表1-3。

表1-3 豐田花冠（COROLLA）轎車SRS保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用情況

圖1-32 豐田花冠（COROLLA）轎車SRS線束插接器位置示意圖

1、2、3—SRS ECU插接器 4—SRS電源插接器 5—螺旋線束與SRS ECU之間的中間線束插接器 6—螺旋線束 7—右碰撞傳感器插接器 8—安全氣囊點(diǎn)火器與螺旋線束之間的插接器 9—左碰撞傳感器插接器 10—安全氣囊點(diǎn)火器

1.防止氣囊誤爆機(jī)構(gòu)

安全氣囊系統(tǒng)在線束插接器中采用了防止氣囊誤爆機(jī)構(gòu)，其作用是防止在維修和拆裝過程中，由于靜電或誤通電將點(diǎn)火器中的電熱絲電路接通而將氣囊引爆。

防止安全氣囊誤爆機(jī)構(gòu)是在插接器中設(shè)有一個(gè)短路片，當(dāng)插接器插頭與插座接在一起時(shí)，插頭的絕緣體將短路片頂起，短路片與點(diǎn)火器的兩個(gè)端子分開，點(diǎn)火器中的電熱絲電路處于正常的連接狀態(tài)；當(dāng)插接器插頭拔下時(shí)，短路片就自動(dòng)將點(diǎn)火器的兩個(gè)引線端子短接，使點(diǎn)火器的電熱絲與短路片構(gòu)成回路，此時(shí)即使誤將電源加到點(diǎn)火器上，點(diǎn)火器也不會(huì)引爆，從而防止安全氣囊誤爆。

如圖1-32所示，SRS ECU至SRS點(diǎn)火器之間的插接器2、5、8均采用了防止安全氣囊誤爆的短路片機(jī)構(gòu)。拔下插接器時(shí)，短路片自動(dòng)將靠近SRS點(diǎn)火器一側(cè)的插接器或插接器的兩個(gè)引線子短接，如圖1-33所示，防止靜電或誤通電將電熱絲電路接通而造成安全氣囊誤爆。

插接器短路片有的設(shè)置在插頭上，有的設(shè)置在插座上，其作用效果完全相同，但短路片必須靠近SRS點(diǎn)火器一側(cè)。在圖1-33中，短路片設(shè)在插接器上。當(dāng)插接器正常連接時(shí)，插接器的絕緣殼體將短路片向上頂起，如圖1-33a所示，短路片與插接器端子脫開，插頭的引線端子與插座的引線端子接觸良好，點(diǎn)火器電熱絲電路的“+”端與安全傳感器電路接通，“-”端與前碰撞傳感器電路接通，電熱絲電路處于正常連接狀態(tài)。

當(dāng)插接器的插頭與插座脫開時(shí)，短路片自動(dòng)將安全氣囊點(diǎn)火器一側(cè)插接器的引線端子短接，使點(diǎn)火器的電熱絲與短路片構(gòu)成回路，如圖1-33b所示。此時(shí)即使將電源加到安全氣囊點(diǎn)火器一側(cè)的插接器上，由于電源被短路片短路，因此點(diǎn)火器也不會(huì)引爆，從而防止安全氣囊誤爆。

2.電路連接診斷機(jī)構(gòu)

電路連接診斷機(jī)構(gòu)的作用是監(jiān)測(cè)插接器插頭與插座是否可靠連接。前碰撞傳感器插接器及其與SRS ECU連接的插接器，圖1-32中插接器1、3、7、9采用了電路連接診斷機(jī)構(gòu)。

電路連接診斷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如圖1-34所示。在插接器插頭（或插座）上設(shè)置有一個(gè)診斷銷，在插接器插座上設(shè)置有兩個(gè)診斷端子，端子上設(shè)有彈簧片，其中一個(gè)診斷端子與碰撞傳感器的某一個(gè)觸點(diǎn)相連，另一個(gè)診斷端子經(jīng)過一個(gè)電阻（豐田車系為755～885Ω）后與碰撞傳感器的另一個(gè)觸點(diǎn)相連。

圖1-33 防止氣囊誤爆機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

a）插接器正常連接時(shí)，短路片與端子脫開 b）插接器拔開時(shí)，短路片將端子短接

當(dāng)傳感器插頭與插座半連接（未可靠連接）時(shí)，診斷端子與診斷銷尚未接觸，如圖1-34a所示，此時(shí)電阻尚未與傳感器觸點(diǎn)構(gòu)成并聯(lián)電路，插接器引線“+”與“-”之間的電阻為無窮大。因?yàn)椤?”、“-”引線與SRS ECU插接器1或3（圖1-32）的插頭連接，所以當(dāng)SRS ECU監(jiān)測(cè)到碰撞傳感器的電阻為無窮大時(shí)，即判定插接器連接不可靠，診斷監(jiān)測(cè)電路就會(huì)控制SRS指示燈閃亮報(bào)警，同時(shí)將故障碼存儲(chǔ)在故障碼存儲(chǔ)器中。

當(dāng)傳感器插頭與插座可靠連接時(shí)，診斷端子與診斷銷可靠接觸，如圖1-34b所示，此時(shí)電阻與碰撞傳感器觸點(diǎn)構(gòu)成并聯(lián)電路。因?yàn)榕鲎矀鞲衅饔|點(diǎn)為常開觸點(diǎn)，所以當(dāng)SRS ECU檢測(cè)到阻值為并聯(lián)電阻阻值（豐田車系為755～885Ω）時(shí)，即判定插接器可靠連接，傳感器電路連接正常。

3.插接器雙重鎖定機(jī)構(gòu)

安全氣囊系統(tǒng)在線束的重要連接部位，其插接器都采用了雙重鎖定機(jī)構(gòu)，用于鎖定插接器的插頭與插座，防止插接器脫開。插接器雙重鎖定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1-35所示，其上有主鎖和兩個(gè)凸臺(tái)以及鎖柄能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的副鎖。插接器雙重鎖定機(jī)構(gòu)的工作原理如下：

1）當(dāng)主鎖未鎖定時(shí)，插頭上的兩個(gè)凸臺(tái)阻止副鎖鎖定，如圖1-35a所示。

2）當(dāng)主鎖完全鎖定時(shí)，副鎖鎖柄方能轉(zhuǎn)動(dòng)并鎖定，如圖1-35b所示。

3）當(dāng)主鎖與副鎖雙重鎖定后，插接器的插頭和插座的連接狀態(tài)如圖1-35c所示，從而防止插接器的插頭和插座脫開。

圖1-34 線束連接診斷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理

a）半連接時(shí) b）可靠連接時(shí)

圖1-35 插接器雙重鎖定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

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

4.端子雙重鎖定機(jī)構(gòu)

安全氣囊系統(tǒng)的每一個(gè)插接器都設(shè)有端子雙重鎖定機(jī)構(gòu)，用于阻止引線端子滑出。端子雙重鎖定機(jī)構(gòu)主要由插接器殼體上的鎖柄與分隔片組成，如圖1-36所示，其中鎖柄為一次鎖定機(jī)構(gòu)，可防止端子沿引線軸線方向滑動(dòng)；分隔片為二次鎖定機(jī)構(gòu)，可防止端子沿引線徑向移動(dòng)。

六、安全氣囊線束

目前，安全氣囊系統(tǒng)的所有線束都套裝在黃色波紋管內(nèi)，并與車頸線束總成連成一體，以便區(qū)別于其他電器電路的線束。為了保證轉(zhuǎn)向盤具有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而又不致?lián)p傷駕駛?cè)藗?cè)安全氣囊組件的連接線束，在轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向柱管之間采用了螺旋電纜（也稱螺旋彈簧、游絲或時(shí)鐘彈簧），如圖1-37所示。

圖1-36 端子雙重鎖定機(jī)構(gòu)

a）插頭 b）插座

圖1-37 螺旋電纜

1—螺旋電纜 2—轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)軸 3—轉(zhuǎn)子 4—解除凸輪 5—插接器 6—螺旋電纜盤殼

螺旋電纜安裝在轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向柱管之間，其作用是連接駕駛?cè)藗?cè)轉(zhuǎn)向盤上的氣囊接線頭和轉(zhuǎn)向柱上的接線頭，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與鋼卷尺相似。通常，電喇叭線束也安裝在螺旋形彈簧內(nèi)，約5m長(zhǎng)的螺旋電纜裝在螺旋插接器內(nèi)，可隨轉(zhuǎn)向盤任意方向旋轉(zhuǎn)2.5圈而不拖動(dòng)異物。此外，在螺旋電纜插接器上還接有喇叭開關(guān)觸點(diǎn)或音響控制按鍵；在裝備巡航控制系統(tǒng)的車上，螺旋電纜插接器還連接有CCS主開關(guān)。轉(zhuǎn)子與解除凸輪之間有連接凸緣與凹槽，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，兩者相互接觸，形成整體旋轉(zhuǎn)。因此安裝時(shí)應(yīng)注意其安裝位置和方向，如圖1-38所示，否則將導(dǎo)致螺旋電纜和電喇叭線束折斷、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角度不足或轉(zhuǎn)向沉重。

圖1-38 螺旋電纜的安裝標(biāo)記