大眾汽車安全氣囊檢測與維修

劉海鵬，曾志斌，儲召龍，朱永康

（中國人民解放軍31620 部隊，福建 福州 350300）

汽車安全是現(xiàn)今汽車行業(yè)甚至全人類都必須認(rèn)真對待的核心難題。從汽車安全的角度出發(fā)，可以將其分為兩個方面，一個是被動的，另一個是主動的。具體而言，前者指的是當(dāng)汽車受到突發(fā)事件時，能夠為駕駛員提供的一種安全措施；后者指的是汽車在能夠?qū)Π踩珕栴}進行主動預(yù)防，同時確保其性能穩(wěn)定。目前，被動安全是行業(yè)內(nèi)外非常關(guān)注的內(nèi)容，而應(yīng)用于被動安全的裝置主要有兩個，一個是安全氣囊，另一個是安全帶。

無論是安全氣囊，還是安全帶，兩者是被動安全保護的一種裝置，尤其是后者起到了關(guān)鍵性的作用，而前者主要是體現(xiàn)在其附加安全上。由于安全帶無法對駕駛員的頭部、胸部進行保護，因此才會有了這種附件約束系統(tǒng)。如果汽車和其它物體發(fā)生碰撞，它被施加一個負(fù)加速度，而此時，若乘員不受約束，僅憑汽車座椅和乘員之間的摩擦力是無法克服慣性的，乘員會在慣性的作用下向前運動。有實驗表明：速度為49km/h時，加速度會達到100g，發(fā)生碰撞時車輛前排的假人被拋出，并將擋風(fēng)玻璃撞碎，車輛的前臺全部被毀壞，而后排的假人則全部撞在了前排的座椅上。由上述實驗可以看出，如不對車輛乘員，尤其是駕駛員采取任何的保護措施，一旦汽車發(fā)生碰撞，那么車內(nèi)人員將會受到嚴(yán)重傷害。而車輛裝備安全氣囊及安全帶后，汽車發(fā)生碰撞或受到撞擊時，只要氣囊及時打開和安全帶正常工作，就能使駕乘員受傷的幾率大幅下降，特別是對重點部位的防護，能大大減小事故的死亡率。

1 安全氣囊的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 安全氣囊的作用

汽車在行駛過程中，如果一旦發(fā)生碰撞，汽車上的碰撞感應(yīng)器就會對碰撞的情況進行預(yù)判，然后通過汽車速度變化的數(shù)據(jù)進行處理分析，并發(fā)送給安全氣囊電子控制系統(tǒng)，進而最終對碰撞進行確認(rèn)。如果控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)碰撞程度達到預(yù)設(shè)閾值時，就會發(fā)送對應(yīng)的指令。氣囊為終端引爆元件，控制系統(tǒng)會將電雷管接通，進而引起其中的炸藥發(fā)生爆炸。當(dāng)點火劑爆炸時，就會在很短時間產(chǎn)生大量的熱量，進而讓疊氮化鈉固體藥片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)出大量的N2，氣體會將氣囊充滿，進而阻隔了車與人之間發(fā)生直接的硬性碰撞，大大緩減了人受到的沖擊力，起到了保護人體安全的功能。

1.2 安全氣囊的分類

1.2.1 按保護對象和方位（表1）分類

表1 安全氣囊按保護對象和方位分類

1.2.2 按氣囊數(shù)（圖1）分類

單氣囊只安裝在駕駛員位置上，雙氣囊在駕駛與副駕駛位置各有一個。4氣囊在駕駛、副駕駛以及車門兩邊的車門位置，通常是中檔車才有的配置。多氣囊比較少見，只在部分安全性高的高檔車上才會配備，多個位置的氣囊為汽車乘員提供了全方位的安全防護。

圖1 安全氣囊按數(shù)量分類

1.3 安全氣囊的結(jié)構(gòu)原理

電子式安全氣囊系統(tǒng)主要由5個部件構(gòu)成，分別是電子控制系統(tǒng)、充氣設(shè)備、氣囊、電纜以及傳感器（圖2）。一般情況下，氣囊和充氣裝置是組合在一起的。

圖2 安全氣囊結(jié)構(gòu)

1.3.1 碰撞傳感器

按照功能來劃分，電子控制式安全氣囊系統(tǒng)可以分為兩大類，一類是安全傳感器，一類是碰撞傳感器（圖3）。前者的作用是通過車輛在碰撞過程中，對車輛速度的變化、慣性力的變化情況進行數(shù)據(jù)采集，并將其傳遞給控制中心。

根據(jù)其在車輛位置的不同可以將其分為兩大類，一類中央傳感器，還有一類是車前傳感器；后者的功能主要是起到預(yù)防氣囊發(fā)生錯誤開啟，電子控制系統(tǒng)來對車輛行駛情況進行判定。

按結(jié)構(gòu)可分為機械式和電子式兩種。

圖3 氣囊碰撞傳感器

1）機械式：主要由質(zhì)量塊以及彈簧組成。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，在瞬間會產(chǎn)生一定的沖擊力，當(dāng)這種加速度超過了預(yù)設(shè)值時，質(zhì)量塊就會突破限制，發(fā)生移動打開開關(guān)，最終開啟氣囊。①滾球式碰撞傳感器：這類傳感器由5個部分組成，分別是外殼、滾球、導(dǎo)缸、觸點以及磁鐵；②滾柱式碰撞傳感器：其主要由3個部件構(gòu)成，分別是曲面板、彈簧接點、滾柱，前兩個部件通過一根引線連接。平時滾柱在靜止位置，為OFF狀態(tài)；一旦車輛發(fā)生碰撞，那么滾柱就會移動，從而讓前兩個部件的引線接通，從而開啟氣囊。

2）電子式：目前電子式的傳感器有3種類型：壓電式、壓阻式、電容式。壓電式是運用了壓電效應(yīng)；壓阻式是在碓梁上安裝電阻片，當(dāng)發(fā)生碰撞時，其會產(chǎn)生形變進而引起電阻發(fā)生變化，從而引起電壓也隨之發(fā)生改變；電容式是安裝硅柵的極板，如果發(fā)生碰撞，其會產(chǎn)生形變，進而引起電容發(fā)生變化，原理與壓阻式的基本相同。

1.3.2 緩沖氣囊

緩沖氣囊的材質(zhì)一般都采用了有機硅，或者是涂有氯丁橡膠的尼龍布，安裝于方向盤的正中央，它內(nèi)部的組件包括：引爆器、蒸發(fā)器以及安全氣囊等。其中，安全氣囊設(shè)有不同規(guī)格的氣體發(fā)生器，該部件的主要功能是產(chǎn)生N2，原理是通過熱反應(yīng)促使疊氮化鈉固體藥片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的N2，從而將氣囊充滿。氣體發(fā)生器中含有金屬濾網(wǎng)，可以起到過濾燃燒過程中產(chǎn)生的一些粉塵。點火器的作用是引發(fā)疊氮化鈉固體藥片發(fā)生分解反應(yīng)。安全氣囊的指示燈都是在儀表盤上，都會有其對應(yīng)的標(biāo)識符號，如通常采用AIRBAG等字樣表示。安全指示燈的功用是：便于查看安全氣囊的運行狀態(tài)是否正常，汽車電源開啟后，如其指示燈點亮后自動關(guān)閉，那么說明其處于正常狀態(tài)；如果指示燈一直處于發(fā)亮的狀態(tài)，或者其在汽車工作時自動亮起，那么則說明安全系統(tǒng)處于不正常的狀態(tài)，這就需要對其進行檢查。螺旋電纜作用是將轉(zhuǎn)向盤以及汽車的其它電子系統(tǒng)連接在一起，其主要由4個部件構(gòu)成，分別是外殼、電纜、轉(zhuǎn)子以及解除凸輪，后兩者之間通過凹槽連接在一起，進而形成一個整體，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動時其也會隨之運動。為了區(qū)別汽車的其它線束插接器，這里采用的都是黃色的插接器。安全氣囊系統(tǒng)的插接器采用的端子都會用到綜合性好、穩(wěn)定性強的材料，同時避免氣囊發(fā)生錯誤開啟，都會有預(yù)防裝置，以此來保證氣囊系統(tǒng)可靠工作。氣囊和氣體發(fā)生器模塊如圖4所示。

氣囊控制電路如圖5所示。安全氣囊控制電腦是整個系統(tǒng)的控制中心，其起到了對碰撞信息進行判定的功能，它一般位于車輛的前方位置，同時還有對應(yīng)的診斷裝置，一旦安全系統(tǒng)工作狀態(tài)不正常時，其儀表盤上就會出現(xiàn)警示燈，持續(xù)亮12s以上，以便提醒檢修。如果整個控制系統(tǒng)是正常狀態(tài)下，那么警示燈在亮起后的6～8s，會自動的關(guān)閉。

圖4 氣囊和氣體發(fā)生器模塊

1.4 安全氣囊的工作原理

一旦汽車在行駛過程中發(fā)生了碰撞，那么整個控制系統(tǒng)就會按照碰撞的位置來開啟安全氣囊。其工作原理：第1，開始打開安全氣囊。發(fā)生碰撞后的10ms時間內(nèi)，控制中心就會發(fā)出指令，點火器會引爆點火劑，充氣劑受到大量的熱效應(yīng)，而分解產(chǎn)生大量的N2，此時，駕駛員還沒有在慣性的作用下向前移動拉緊安全帶。第2，發(fā)生碰撞后，約在20ms的時間內(nèi)，控制系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)生碰撞的大小程度迅速回饋，有效改變頭部和胸部載荷。第3，氣囊完全打開。碰撞發(fā)生后的40ms時間內(nèi)，氣囊會全部充滿，有效避免駕駛員或者乘員與車輛之間發(fā)生硬性碰撞。第4，駕駛員壓向氣囊。碰撞發(fā)生60ms后，氣囊會吸收掉車內(nèi)人員向前的沖擊力，同時結(jié)合安全的拉力作用，有效降低了人體受到傷害的程度。第5，碰撞基本結(jié)束。碰撞結(jié)束后約110ms后，氣囊中的N2大部分會釋放出來，進而讓駕駛者能夠回到原來的坐姿。安全氣囊工作原理如圖6所示。

圖5 氣囊控制電路

圖6 安全氣囊工作原理

2 安全氣囊拆裝與故障檢測維修

2.1 安全氣囊的拆裝

2.1.1 準(zhǔn)備工作

1）開啟汽車的點火開關(guān)，查看其安全氣囊系統(tǒng)是否是正常狀態(tài)，如果警告燈會自動關(guān)閉，那么說明其是處于正常狀態(tài)。

2）斷開點火開關(guān)，拔出點火鑰匙。

3）將蓄電池的負(fù)極電纜拆開，并等待2min以上，然后繼續(xù)下一步的操作。

2.1.2 駕駛員氣囊模塊的拆卸與安裝（圖7）

1）氣囊模塊的拆卸：解除安全氣囊系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，使其輻條垂直，將轉(zhuǎn)向柱降到最低位置，將旋具插入轉(zhuǎn)向盤后面孔中并向上撬動，按壓卡夾背面并卸下氣囊鎖止塊，把轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動180°，卸下相對位置的鎖止塊，然后把轉(zhuǎn)向盤對正并向前傾斜氣囊模塊，再將氣囊模塊線束插接器移除，最后將安全氣囊模塊卸下來。

2）氣囊模塊的安裝：氣囊模塊的安裝則和卸裝順序剛好相反，因此可以安裝逆順序來完成安裝，復(fù)原安全氣囊系統(tǒng)，對安全氣囊系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行檢測。

圖7 駕駛員氣囊拆卸

2.1.3 前排乘員氣囊模塊的拆卸與安裝

1）氣囊模塊的拆卸：解除安全氣囊系統(tǒng)，拆下夾子并抬起前排乘員氣囊的氣囊蓋，然后卸掉螺母，再卸下氣囊蓋，拆下氣囊安裝螺栓，并從支架提起氣囊，再將氣囊線束插接器移除，最后將氣囊模塊卸下來。

2）氣囊模塊的安裝：安裝的順序依照卸時的相反順序來完成，螺母以及螺栓安裝用到4N/m的力矩，復(fù)原安全氣囊系統(tǒng)。對安全氣囊系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行檢測。

2.1.4 側(cè)面氣囊的拆卸與安裝（圖8）

圖8 側(cè)面氣囊拆裝示意圖

1）側(cè)面氣囊的拆卸：解除安全氣囊系統(tǒng)，拆卸座椅靠架和靠背氣囊部位的襯面套。拆下側(cè)面氣囊的固定螺栓，拔開側(cè)面氣囊線束插接器，然后拆下側(cè)面氣囊模塊。

2）側(cè)面氣囊模塊的安裝：安裝的順序依照卸時的相反順序來完成，螺母以及螺栓安裝用到7N/m的力矩，復(fù)原安全氣囊系統(tǒng)，對安全氣囊系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行檢測。

2.2 安全氣囊故障檢測維修

2.2.1 安全氣囊故障診斷流程

首先應(yīng)該向車主咨詢車輛運行狀況，以及發(fā)生故障的具體情況，并要對車輛的維修歷史進行詳細了解，最后對故障分析的初步結(jié)果進行記錄。

查看安全氣囊報警燈的情況，如果其處于正常的工作狀態(tài)，那么在啟動車輛后，其會在6s的時間內(nèi)，自動關(guān)閉燈光。一旦出現(xiàn)報警燈不會熄滅的情況，那么也就說明安全氣囊系統(tǒng)發(fā)出了指示，其處于非正常的工作狀態(tài)，如果這種現(xiàn)象是時而發(fā)生的，這時可以通過第2、3次啟停來查看報警燈是否還是常亮，如果還是出現(xiàn)這種問題，那么極大原因是由于電路發(fā)生短路；如報警燈從未亮起，那么說明電路發(fā)生斷路。

車輛故障檢測系統(tǒng)會依據(jù)其故障的類型而產(chǎn)生對應(yīng)的故障代碼，通過計算機軟件進行檢測，如果診斷系統(tǒng)發(fā)出安全氣囊系統(tǒng)的代碼是沒有問題的，那么系統(tǒng)的故障很有可能是電路引起的，因此要對其電源電路展開調(diào)查。

不同的汽車，其故障代碼清除的方法都會不一樣，因此應(yīng)該按照規(guī)定的方法來完成清除工作。清除故障代碼是為了確定故障發(fā)生的時間，避免出現(xiàn)誤判。因為車輛之前的故障代碼沒有清除，那么其會保存在系統(tǒng)中，進而影響到下一次的故障排除。

對本次的故障代碼信息進行采集時，應(yīng)該要操作5次關(guān)閉和開啟電源開關(guān)，每次斷開和啟動電源的目的在于讓診斷系統(tǒng)循環(huán)多次地對安全氣囊系統(tǒng)進行檢測，同時將診斷的結(jié)果保留下來，然后依據(jù)對應(yīng)的方法來提取代碼，如果故障代碼被清除，還會繼續(xù)出現(xiàn)，那么說明故障并沒有真正的排除。

故障模擬試驗的開展，主要是根據(jù)車主提供的信息，對故障情況進行重現(xiàn)，以此來查看故障代碼是否出現(xiàn)。如果出現(xiàn)了故障代碼，則對對應(yīng)的故障位置進行檢測；如果沒有出現(xiàn)故障代碼，那么可以查看安全氣囊報警燈是否正常。

根據(jù)故障代碼提供的信息，開展對應(yīng)位置的檢查，診斷的內(nèi)容主要是線束與插接器、執(zhí)行器以及感應(yīng)器是否出現(xiàn)問題。

對出現(xiàn)故障的位置進行維修，按照車輛的要求對故障代碼進行清除，再次對故障代碼信息進行采集時，應(yīng)該先要操作5次關(guān)閉和開啟電源開關(guān)，并且每次的間隔時間要控制在20s。本步驟的目的是檢查故障是否排除。

查看安全氣囊報警燈是否正常，如果其還是出現(xiàn)不正常的情況，那么要從準(zhǔn)備步驟2）開始重復(fù)檢查。如果安全氣囊報警燈開始亮起，在6s左右會自動熄滅，說明其已經(jīng)恢復(fù)正常，也就可以完成交付。

2.2.2 安全氣囊警告燈（圖9）不滅的檢修

故障現(xiàn)象：當(dāng)點火開關(guān)接通后，警告燈會全部亮起，系統(tǒng)自檢完成后會自動熄滅，但是安全氣囊指示燈常亮。

圖9 警告燈示意圖

故障分析：當(dāng)安全氣囊警報燈出現(xiàn)多次不會自動熄滅時，也就證明其安全氣囊系統(tǒng)發(fā)生了故障，通常有下面幾種情況：曾拆過SRS的電路系統(tǒng)、曾發(fā)生過碰撞事故、控制單元中的故障代碼沒有及時清除、SRS的電路系統(tǒng)確實存在故障。也就是說安全氣囊系統(tǒng)中的控制單位、傳感器、電路、診斷模塊等存在故障。

通常情況下，安全氣囊系統(tǒng)很少出現(xiàn)故障，其中故障率較高的是盤旋的電纜斷開，或者是各個接口之間接觸不良所致。安全氣囊報警燈不滅故障代碼表詳見表2。

表2 安全氣囊報警燈不滅故障代碼表

2.3 大眾汽車安全氣囊故障實例

2.3.1 故障現(xiàn)象

2011年產(chǎn)的大眾朗逸，其發(fā)動機型號為：CFN1.6L，變速器為6擋手自一體自動型，目前行駛里程為23000km。該車的安全氣囊故障燈常亮。

2.3.2 檢查分析

將汽車啟動，怠速運轉(zhuǎn)過程中檢查儀表盤，發(fā)現(xiàn)其安全氣囊報警燈K75一直是亮著的，說明其存在故障。咨詢客戶才知曉，安全氣囊報警燈常亮這些問題已經(jīng)處理過2次。經(jīng)過詢問上兩次維修該車的修理工，首次排查時發(fā)現(xiàn)安全氣囊控制單元故障代碼，同時駕駛位置側(cè)面安全帶的電阻大小出現(xiàn)異常，于是將其清除；第2次發(fā)生故障的原因與第1次是一樣的，因此維修員將駕駛位置的安全帶換掉。

對車輛的診斷儀VAS051B進行檢查，分析安全氣囊系統(tǒng)的故障代碼為B10061B，該代碼表示駕駛位置側(cè)面安全帶的電阻大小超過預(yù)設(shè)值。抽取數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)，并測量其電阻值大小，最后顯示駕駛員位置的安全帶的電阻值為3.9Ω；然后又對副駕駛位置的安全帶電阻值進行測量，得出2.2Ω；對比分析顯然是駕駛位置的安全帶電阻值超過預(yù)定值，由于車輛在第2次維修過程中，已經(jīng)將安全帶更換，因此安全帶出現(xiàn)故障的可能性比較小，為此檢查的方向應(yīng)該是駕駛位置安全帶與安全氣囊控制單元之間的連接電纜線。

將駕駛員位置的B柱裝飾板拆除，檢查安全帶插口是否有松動，發(fā)現(xiàn)其并沒有問題；將插頭拔下測量其針腳的電阻值，測量得出其大小為0.1Ω，說明其電阻值大小也是正常的；檢查駕駛員位置的安全帶前的裝飾板，也沒有任何異常。查看汽車的電路圖發(fā)現(xiàn)，駕駛位置的安全帶和安全氣囊控制單元之間并沒有插頭連接，因此線束出現(xiàn)故障的可能不大。

經(jīng)過一系列的排除發(fā)現(xiàn)，氣囊控制單元的插頭T50/18或T50/19針腳虛接進而引起故障的可能性最大。將安全氣囊控制單元的插頭拔下，并查看這兩組針腳，也未發(fā)現(xiàn)任何問題，分別測量T50/18到T2bg/1及T50/19到T2bg/2的電阻，測量結(jié)果是0.1Ω。對這兩組針腳微調(diào)，讓其和控制單元的針腳能夠更好連接。

然后將各個插頭安裝好，通過檢測發(fā)現(xiàn)其電阻值恢復(fù)了正常，說明故障已經(jīng)解除。

2.3.3 維修總結(jié)

對安全氣囊的故障進行排查時，首先要對故障代碼進行分析，然后測量其電阻值，進而確定故障發(fā)生的位置。建議不可隨意地更換與故障碼相關(guān)的零部件，應(yīng)該先從線束開始進行檢查。

3 總結(jié)

汽車安全氣囊自誕生之日到現(xiàn)在，已歷經(jīng)了30多年的發(fā)展，其大大降低了汽車事故所引發(fā)的傷亡率。然而，安全氣囊也不是百分百的起到作用。在長期的實際使用中顯示，如果安全氣囊發(fā)生故障，不僅不能起到保護作用，反而像一顆定時炸彈時刻威脅著駕乘員的安全，比如在正常行駛中產(chǎn)生誤爆或者遇到事故時不引爆，諸如此類的實例不在少數(shù)。本文從安全氣囊的結(jié)構(gòu)原理進行了較為詳細的分析，同時也對汽車各個部位的氣囊拆裝過程進行敘述，最后借助大眾汽車安全氣囊的故障實例來闡明其對行車安全是必不可少的。因此及時對安全氣囊的故障進行檢測與維修是非常重要的，這關(guān)系到日常的行車安全。