大众汽车安全气囊检测与维修

刘海鹏，曾志斌，储召龙，朱永康

（中国人民解放军31620 部队，福建 福州 350300）

汽车安全是现今汽车行业甚至全人类都必须认真对待的核心难题。从汽车安全的角度出发，可以将其分为两个方面，一个是被动的，另一个是主动的。具体而言，前者指的是当汽车受到突发事件时，能够为驾驶员提供的一种安全措施；后者指的是汽车在能够对安全问题进行主动预防，同时确保其性能稳定。目前，被动安全是行业内外非常关注的内容，而应用于被动安全的装置主要有两个，一个是安全气囊，另一个是安全带。

无论是安全气囊，还是安全带，两者是被动安全保护的一种装置，尤其是后者起到了关键性的作用，而前者主要是体现在其附加安全上。由于安全带无法对驾驶员的头部、胸部进行保护，因此才会有了这种附件约束系统。如果汽车和其它物体发生碰撞，它被施加一个负加速度，而此时，若乘员不受约束，仅凭汽车座椅和乘员之间的摩擦力是无法克服惯性的，乘员会在惯性的作用下向前运动。有实验表明：速度为49km/h时，加速度会达到100g，发生碰撞时车辆前排的假人被抛出，并将挡风玻璃撞碎，车辆的前台全部被毁坏，而后排的假人则全部撞在了前排的座椅上。由上述实验可以看出，如不对车辆乘员，尤其是驾驶员采取任何的保护措施，一旦汽车发生碰撞，那么车内人员将会受到严重伤害。而车辆装备安全气囊及安全带后，汽车发生碰撞或受到撞击时，只要气囊及时打开和安全带正常工作，就能使驾乘员受伤的几率大幅下降，特别是对重点部位的防护，能大大减小事故的死亡率。

1 安全气囊的结构与工作原理

1.1 安全气囊的作用

汽车在行驶过程中，如果一旦发生碰撞，汽车上的碰撞感应器就会对碰撞的情况进行预判，然后通过汽车速度变化的数据进行处理分析，并发送给安全气囊电子控制系统，进而最终对碰撞进行确认。如果控制系统发现碰撞程度达到预设阈值时，就会发送对应的指令。气囊为终端引爆元件，控制系统会将电雷管接通，进而引起其中的炸药发生爆炸。当点火剂爆炸时，就会在很短时间产生大量的热量，进而让叠氮化钠固体药片发生化学反应，发出大量的N2，气体会将气囊充满，进而阻隔了车与人之间发生直接的硬性碰撞，大大缓减了人受到的冲击力，起到了保护人体安全的功能。

1.2 安全气囊的分类

1.2.1 按保护对象和方位（表1）分类

表1 安全气囊按保护对象和方位分类

1.2.2 按气囊数（图1）分类

单气囊只安装在驾驶员位置上，双气囊在驾驶与副驾驶位置各有一个。4气囊在驾驶、副驾驶以及车门两边的车门位置，通常是中档车才有的配置。多气囊比较少见，只在部分安全性高的高档车上才会配备，多个位置的气囊为汽车乘员提供了全方位的安全防护。

图1 安全气囊按数量分类

1.3 安全气囊的结构原理

电子式安全气囊系统主要由5个部件构成，分别是电子控制系统、充气设备、气囊、电缆以及传感器（图2）。一般情况下，气囊和充气装置是组合在一起的。

图2 安全气囊结构

1.3.1 碰撞传感器

按照功能来划分，电子控制式安全气囊系统可以分为两大类，一类是安全传感器，一类是碰撞传感器（图3）。前者的作用是通过车辆在碰撞过程中，对车辆速度的变化、惯性力的变化情况进行数据采集，并将其传递给控制中心。

根据其在车辆位置的不同可以将其分为两大类，一类中央传感器，还有一类是车前传感器；后者的功能主要是起到预防气囊发生错误开启，电子控制系统来对车辆行驶情况进行判定。

按结构可分为机械式和电子式两种。

图3 气囊碰撞传感器

1）机械式：主要由质量块以及弹簧组成。当车辆发生碰撞时，在瞬间会产生一定的冲击力，当这种加速度超过了预设值时，质量块就会突破限制，发生移动打开开关，最终开启气囊。①滚球式碰撞传感器：这类传感器由5个部分组成，分别是外壳、滚球、导缸、触点以及磁铁；②滚柱式碰撞传感器：其主要由3个部件构成，分别是曲面板、弹簧接点、滚柱，前两个部件通过一根引线连接。平时滚柱在静止位置，为OFF状态；一旦车辆发生碰撞，那么滚柱就会移动，从而让前两个部件的引线接通，从而开启气囊。

2）电子式：目前电子式的传感器有3种类型：压电式、压阻式、电容式。压电式是运用了压电效应；压阻式是在碓梁上安装电阻片，当发生碰撞时，其会产生形变进而引起电阻发生变化，从而引起电压也随之发生改变；电容式是安装硅栅的极板，如果发生碰撞，其会产生形变，进而引起电容发生变化，原理与压阻式的基本相同。

1.3.2 缓冲气囊

缓冲气囊的材质一般都采用了有机硅，或者是涂有氯丁橡胶的尼龙布，安装于方向盘的正中央，它内部的组件包括：引爆器、蒸发器以及安全气囊等。其中，安全气囊设有不同规格的气体发生器，该部件的主要功能是产生N2，原理是通过热反应促使叠氮化钠固体药片发生化学反应，产生大量的N2，从而将气囊充满。气体发生器中含有金属滤网，可以起到过滤燃烧过程中产生的一些粉尘。点火器的作用是引发叠氮化钠固体药片发生分解反应。安全气囊的指示灯都是在仪表盘上，都会有其对应的标识符号，如通常采用AIRBAG等字样表示。安全指示灯的功用是：便于查看安全气囊的运行状态是否正常，汽车电源开启后，如其指示灯点亮后自动关闭，那么说明其处于正常状态；如果指示灯一直处于发亮的状态，或者其在汽车工作时自动亮起，那么则说明安全系统处于不正常的状态，这就需要对其进行检查。螺旋电缆作用是将转向盘以及汽车的其它电子系统连接在一起，其主要由4个部件构成，分别是外壳、电缆、转子以及解除凸轮，后两者之间通过凹槽连接在一起，进而形成一个整体，当方向盘转动时其也会随之运动。为了区别汽车的其它线束插接器，这里采用的都是黄色的插接器。安全气囊系统的插接器采用的端子都会用到综合性好、稳定性强的材料，同时避免气囊发生错误开启，都会有预防装置，以此来保证气囊系统可靠工作。气囊和气体发生器模块如图4所示。

气囊控制电路如图5所示。安全气囊控制电脑是整个系统的控制中心，其起到了对碰撞信息进行判定的功能，它一般位于车辆的前方位置，同时还有对应的诊断装置，一旦安全系统工作状态不正常时，其仪表盘上就会出现警示灯，持续亮12s以上，以便提醒检修。如果整个控制系统是正常状态下，那么警示灯在亮起后的6～8s，会自动的关闭。

图4 气囊和气体发生器模块

1.4 安全气囊的工作原理

一旦汽车在行驶过程中发生了碰撞，那么整个控制系统就会按照碰撞的位置来开启安全气囊。其工作原理：第1，开始打开安全气囊。发生碰撞后的10ms时间内，控制中心就会发出指令，点火器会引爆点火剂，充气剂受到大量的热效应，而分解产生大量的N2，此时，驾驶员还没有在惯性的作用下向前移动拉紧安全带。第2，发生碰撞后，约在20ms的时间内，控制系统会根据发生碰撞的大小程度迅速回馈，有效改变头部和胸部载荷。第3，气囊完全打开。碰撞发生后的40ms时间内，气囊会全部充满，有效避免驾驶员或者乘员与车辆之间发生硬性碰撞。第4，驾驶员压向气囊。碰撞发生60ms后，气囊会吸收掉车内人员向前的冲击力，同时结合安全的拉力作用，有效降低了人体受到伤害的程度。第5，碰撞基本结束。碰撞结束后约110ms后，气囊中的N2大部分会释放出来，进而让驾驶者能够回到原来的坐姿。安全气囊工作原理如图6所示。

图5 气囊控制电路

图6 安全气囊工作原理

2 安全气囊拆装与故障检测维修

2.1 安全气囊的拆装

2.1.1 准备工作

1）开启汽车的点火开关，查看其安全气囊系统是否是正常状态，如果警告灯会自动关闭，那么说明其是处于正常状态。

2）断开点火开关，拔出点火钥匙。

3）将蓄电池的负极电缆拆开，并等待2min以上，然后继续下一步的操作。

2.1.2 驾驶员气囊模块的拆卸与安装（图7）

1）气囊模块的拆卸：解除安全气囊系统，转动转向盘，使其辐条垂直，将转向柱降到最低位置，将旋具插入转向盘后面孔中并向上撬动，按压卡夹背面并卸下气囊锁止块，把转向盘转动180°，卸下相对位置的锁止块，然后把转向盘对正并向前倾斜气囊模块，再将气囊模块线束插接器移除，最后将安全气囊模块卸下来。

2）气囊模块的安装：气囊模块的安装则和卸装顺序刚好相反，因此可以安装逆顺序来完成安装，复原安全气囊系统，对安全气囊系统的工作状态进行检测。

图7 驾驶员气囊拆卸

2.1.3 前排乘员气囊模块的拆卸与安装

1）气囊模块的拆卸：解除安全气囊系统，拆下夹子并抬起前排乘员气囊的气囊盖，然后卸掉螺母，再卸下气囊盖，拆下气囊安装螺栓，并从支架提起气囊，再将气囊线束插接器移除，最后将气囊模块卸下来。

2）气囊模块的安装：安装的顺序依照卸时的相反顺序来完成，螺母以及螺栓安装用到4N/m的力矩，复原安全气囊系统。对安全气囊系统的工作状态进行检测。

2.1.4 侧面气囊的拆卸与安装（图8）

图8 侧面气囊拆装示意图

1）侧面气囊的拆卸：解除安全气囊系统，拆卸座椅靠架和靠背气囊部位的衬面套。拆下侧面气囊的固定螺栓，拔开侧面气囊线束插接器，然后拆下侧面气囊模块。

2）侧面气囊模块的安装：安装的顺序依照卸时的相反顺序来完成，螺母以及螺栓安装用到7N/m的力矩，复原安全气囊系统，对安全气囊系统的工作状态进行检测。

2.2 安全气囊故障检测维修

2.2.1 安全气囊故障诊断流程

首先应该向车主咨询车辆运行状况，以及发生故障的具体情况，并要对车辆的维修历史进行详细了解，最后对故障分析的初步结果进行记录。

查看安全气囊报警灯的情况，如果其处于正常的工作状态，那么在启动车辆后，其会在6s的时间内，自动关闭灯光。一旦出现报警灯不会熄灭的情况，那么也就说明安全气囊系统发出了指示，其处于非正常的工作状态，如果这种现象是时而发生的，这时可以通过第2、3次启停来查看报警灯是否还是常亮，如果还是出现这种问题，那么极大原因是由于电路发生短路；如报警灯从未亮起，那么说明电路发生断路。

车辆故障检测系统会依据其故障的类型而产生对应的故障代码，通过计算机软件进行检测，如果诊断系统发出安全气囊系统的代码是没有问题的，那么系统的故障很有可能是电路引起的，因此要对其电源电路展开调查。

不同的汽车，其故障代码清除的方法都会不一样，因此应该按照规定的方法来完成清除工作。清除故障代码是为了确定故障发生的时间，避免出现误判。因为车辆之前的故障代码没有清除，那么其会保存在系统中，进而影响到下一次的故障排除。

对本次的故障代码信息进行采集时，应该要操作5次关闭和开启电源开关，每次断开和启动电源的目的在于让诊断系统循环多次地对安全气囊系统进行检测，同时将诊断的结果保留下来，然后依据对应的方法来提取代码，如果故障代码被清除，还会继续出现，那么说明故障并没有真正的排除。

故障模拟试验的开展，主要是根据车主提供的信息，对故障情况进行重现，以此来查看故障代码是否出现。如果出现了故障代码，则对对应的故障位置进行检测；如果没有出现故障代码，那么可以查看安全气囊报警灯是否正常。

根据故障代码提供的信息，开展对应位置的检查，诊断的内容主要是线束与插接器、执行器以及感应器是否出现问题。

对出现故障的位置进行维修，按照车辆的要求对故障代码进行清除，再次对故障代码信息进行采集时，应该先要操作5次关闭和开启电源开关，并且每次的间隔时间要控制在20s。本步骤的目的是检查故障是否排除。

查看安全气囊报警灯是否正常，如果其还是出现不正常的情况，那么要从准备步骤2）开始重复检查。如果安全气囊报警灯开始亮起，在6s左右会自动熄灭，说明其已经恢复正常，也就可以完成交付。

2.2.2 安全气囊警告灯（图9）不灭的检修

故障现象：当点火开关接通后，警告灯会全部亮起，系统自检完成后会自动熄灭，但是安全气囊指示灯常亮。

图9 警告灯示意图

故障分析：当安全气囊警报灯出现多次不会自动熄灭时，也就证明其安全气囊系统发生了故障，通常有下面几种情况：曾拆过SRS的电路系统、曾发生过碰撞事故、控制单元中的故障代码没有及时清除、SRS的电路系统确实存在故障。也就是说安全气囊系统中的控制单位、传感器、电路、诊断模块等存在故障。

通常情况下，安全气囊系统很少出现故障，其中故障率较高的是盘旋的电缆断开，或者是各个接口之间接触不良所致。安全气囊报警灯不灭故障代码表详见表2。

表2 安全气囊报警灯不灭故障代码表

2.3 大众汽车安全气囊故障实例

2.3.1 故障现象

2011年产的大众朗逸，其发动机型号为：CFN1.6L，变速器为6挡手自一体自动型，目前行驶里程为23000km。该车的安全气囊故障灯常亮。

2.3.2 检查分析

将汽车启动，怠速运转过程中检查仪表盘，发现其安全气囊报警灯K75一直是亮着的，说明其存在故障。咨询客户才知晓，安全气囊报警灯常亮这些问题已经处理过2次。经过询问上两次维修该车的修理工，首次排查时发现安全气囊控制单元故障代码，同时驾驶位置侧面安全带的电阻大小出现异常，于是将其清除；第2次发生故障的原因与第1次是一样的，因此维修员将驾驶位置的安全带换掉。

对车辆的诊断仪VAS051B进行检查，分析安全气囊系统的故障代码为B10061B，该代码表示驾驶位置侧面安全带的电阻大小超过预设值。抽取数据块的数据，并测量其电阻值大小，最后显示驾驶员位置的安全带的电阻值为3.9Ω；然后又对副驾驶位置的安全带电阻值进行测量，得出2.2Ω；对比分析显然是驾驶位置的安全带电阻值超过预定值，由于车辆在第2次维修过程中，已经将安全带更换，因此安全带出现故障的可能性比较小，为此检查的方向应该是驾驶位置安全带与安全气囊控制单元之间的连接电缆线。

将驾驶员位置的B柱装饰板拆除，检查安全带插口是否有松动，发现其并没有问题；将插头拔下测量其针脚的电阻值，测量得出其大小为0.1Ω，说明其电阻值大小也是正常的；检查驾驶员位置的安全带前的装饰板，也没有任何异常。查看汽车的电路图发现，驾驶位置的安全带和安全气囊控制单元之间并没有插头连接，因此线束出现故障的可能不大。

经过一系列的排除发现，气囊控制单元的插头T50/18或T50/19针脚虚接进而引起故障的可能性最大。将安全气囊控制单元的插头拔下，并查看这两组针脚，也未发现任何问题，分别测量T50/18到T2bg/1及T50/19到T2bg/2的电阻，测量结果是0.1Ω。对这两组针脚微调，让其和控制单元的针脚能够更好连接。

然后将各个插头安装好，通过检测发现其电阻值恢复了正常，说明故障已经解除。

2.3.3 维修总结

对安全气囊的故障进行排查时，首先要对故障代码进行分析，然后测量其电阻值，进而确定故障发生的位置。建议不可随意地更换与故障码相关的零部件，应该先从线束开始进行检查。

3 总结

汽车安全气囊自诞生之日到现在，已历经了30多年的发展，其大大降低了汽车事故所引发的伤亡率。然而，安全气囊也不是百分百的起到作用。在长期的实际使用中显示，如果安全气囊发生故障，不仅不能起到保护作用，反而像一颗定时炸弹时刻威胁着驾乘员的安全，比如在正常行驶中产生误爆或者遇到事故时不引爆，诸如此类的实例不在少数。本文从安全气囊的结构原理进行了较为详细的分析，同时也对汽车各个部位的气囊拆装过程进行叙述，最后借助大众汽车安全气囊的故障实例来阐明其对行车安全是必不可少的。因此及时对安全气囊的故障进行检测与维修是非常重要的，这关系到日常的行车安全。