安全气囊2.docx

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安全气囊2

汽车安全气囊系统

汽车安全气囊系统

第一章概述汽车安全气囊系统

汽车安全气囊系统（SupplementalRestraintSystem———SRS）是轿车上的一种辅助保护系统，与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供十份有效的防撞保护。

1.1汽车安全气囊的功用和类型

在汽车发生冲撞时，安全气囊系统对保护驾乘人员的安全十分有效。

目前安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。

安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊的浪费，使维修费用增加很多。

两次动作的双安全气囊系统，在汽车发生冲撞时，能根据汽车的速度和加速度的大小，自动地选择只使用安全带预紧器动作，还是安全带预紧器和双气囊同时工作。

这样，在低速发生冲撞时，系统只使用安全带即能足够保护驾乘人员安全，而不用浪费气囊。

如果在速度大于30km/h发生冲撞时，安全带和气囊同时动作，以便保护驾乘人员的安全。

1.2汽车安全气囊的类型

（1）按照气囊的数量分为单气囊系统（只装在驾驶员侧）、双气囊系统（正、副驾驶员侧各有一个安全气囊）和多气囊系统（前排安全气囊、后排安全气囊、侧面安全气囊）。

（2）按大小可分为保护全身的安全气囊、保护整个上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。

   （3）按照保护对象有不同可分为驾驶员防撞安全气囊、前排乘员防撞安全气囊、后排乘员防撞安全气囊与侧面防撞安全气囊几种。

    1．驾驶员防撞安全气囊

驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，分美式和欧式两种。

美式气囊考虑到驾驶员没有佩戴座椅安全带而汽车相撞时起保护作用，其容积较大。

为60L。

欧式气囊是假定驾驶员佩戴座椅安全带而设计的，其容积较小，约40L。

日本的安全气囊也属于欧式气囊类，近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本安全气囊规格有所增加，如本田轿车的驾驶员防撞安全气囊容积为60L。

    2．前排乘员防撞安全气囊   

    由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大，因此为保护其撞车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。

美式的约160L左右，欧式的约75L左右（后者考虑了乘员受座椅安全带的约束）。

    3．后排乘员防撞安全气囊   

    装在前排座椅上，防止后排乘员在撞车时受到伤害。

    4．侧面防撞安全气囊   

    装在车门上，防止驾驶员及乘员受侧面撞击。

1.3汽车安全气囊系统的发展方向

目前，人们对安全气囊系统的研究仍方兴未艾，对智能化安全气囊，增加乘员的保护部位（例如下肢和颈部等），减小气囊的体积和重量，优化气囊的充气速率、折叠方式和最佳触发时刻，以及环境保护等都提出了新的课题，其中：

（1） 智能化：

通过增设传感器和与之相配套的计算机软件，使安全气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件（汽车碰撞速度及碰撞程度）和乘员状况（乘客的身体、体重、所处的位置和是否系安全带等），及时调整气囊的膨胀时机、膨胀速度、膨胀程度，使安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。

（2） 小型轻型化：

主驾驶员安全气囊系统的气体发生器和气囊是存放在方向盘衬垫内，并且不能分解。

气体发生器内有传爆管、点火器燃烧、气体发生剂等，研制和采用体积小、质量轻的新型气体发生器，将有助于安全气囊总成的小型化和轻型化，进而实现对车内乘员的全方位保护。

（3） 实现全方位保护：

新型的安全气囊系统不再仅局限于保护驾驶员与前座乘员，对后座乘员，以及对保护的部位，例如下肢和颈部等，都将实施有效的保护，使安全气囊在撞车事故发生后，成为车内乘员名副其实的安全保护神。

（4） 环保型：

目前，安全气囊系统的气体发生器主要采用叠氮化钠/氧化剂作为气体发生剂，这种发生剂具有燃烧温度低、气体产物为无毒的氮气的优点，但叠氮化钠是一种剧毒的物质，给安全气囊的制造、储存和回收过程都带来了很大的安全隐患，因此，采用新型气体发生技术，开发无毒或毒性小的非叠氮化物气体发生剂，使安全气囊的制造、回收等环节都符合环境保护的要求，也将是安全气囊技术未来发展趋势之一。

第二章汽车安全气囊的组成及工作原理

1.1安全气囊的组成

安全气囊主要由安全气囊传感器，安全气囊组件和电子控制装置组成。

如图2.2所示的是某种安全气囊系统的组成部件部署。

图2.1安全气囊的组成

（1）充气装置充气装置与气囊组合为一体安装在转向盘支架上，由气体发生剂、火药、雷管、过滤器和外壳组成。

碰撞发生后，雷管引燃火药，产生高温、使气体发生剂迅速产生大量气体，经过过滤后充入气囊，使气囊瞬间展开。

（2）安全的囊气囊安装在充气装置上部，用塑料盖板护住。

气囊一般有尼龙制成，上边有一些排气孔，充气结束后，排气孔立即排放使气囊变软，这样就能起到缓冲作用，以减轻对驾驶员乘员的伤害。

（3）安全气囊传感器气囊传感器包括前碰撞传感器、中央传感器和安全传感器，用来检测碰撞减速度、碰撞强度，作为电子控制装置计算气囊是否动作的参数。

（4）电子控制装置电子控制装置是SRS的控制的中心，其功能是接受传感器输入信号，判断是否启动安全气囊系统，并进行故障自诊断。

2.2安全气囊的工作原理及工作过程

工作原理  以驾驶座安全气囊为例，常见的方向盘内藏安全气囊装置，主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。

传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。

气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，容量大约50至90升不等。

做气囊的布料具有很高的抗拉强度，一般选用聚酰胺材料，为了防止气体泄漏，气囊内层涂复密封橡胶。

  汽车行驶中，传感器随时接收车速变化、车辆震动状态、刹车形式等信息，由微处理器处理比对。

当车辆发生碰撞时，安全气囊数控模块确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力，便开始产生脉冲电流，点燃气囊内的三氮化钠NaN3，引起一连串的化学反应，释出大量的氮气N2，使得气囊在20至30毫秒内，以每小时230至320公里的速度充气膨胀。

整个过程发生的非常短促，大约只有1/10秒，在内气囊完全胀大之后，驾车者才会撞上气囊。

  需要强调的是:

 安全气囊只是辅助安全设备，在不系安全带的状况下，安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，还会对乘员有严重的杀伤力。

安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾驶者的颈椎。

因此，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。

  使用注意事项  驾驶者应将座位尽量向后移，以便有足够空间使安全气囊在发生意外扩张后充分发挥其保护作用。

尤其是体型较小的驾驶员，请记得保留适当的空间，不要太靠近方向盘及仪表盘。

  发动汽车的时候注意仪表盘上 Airbag 的指示信号，如果启动之后 Airbag 信号灯仍然点亮，建议尽快送车行检查。

  坐姿要正确，紧贴座位背椅，且扣上安全带，上身不要向前倾斜开车。

  孕妇非不得已不要开车，尽量不要坐在前乘客座。

系安全带时，请勿将腰带置放在胎儿上。

  对年龄十二岁以下的儿童或个儿较小的女性，后乘客座的中央位置是最安全的。

  安全气囊的历史  早在20世纪40年代，类似安全气囊的装置已经开始在飞机上使用。

  1953年8月18日，美国人John W. Hetrick获得了汽车缓冲安全装置的美国专利。

  1971年，福特组建了装备有安全气囊的车队。

  1973年，通用汽车进行类似的实验，将车队规模扩大至1000辆；两年后，装备有安

全气囊的Chevrolet汽车开始在GM车行销售。

  1974年，通用汽车将安全气囊列为Buick, Cadillac和Oldsmobile轿车的选购配置。

  美国参议院通过公路死伤减少条例，规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊；美国政府还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊。

  统计资料显示:

1986至1995十年期间，安全气囊拯救超过一千一百三十六条生命，尤其当发生正面撞击车祸时，更可减少驾驶人死亡率达30%。

工作过程传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。

气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。

当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力（减速度）超过设定值时，安全气囊电脑立即接通充气元件中的电爆管电路，点燃电爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03秒钟的时间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲破方向盘上装饰盖板鼓向驾驶员和乘员，使驾驶员和乘员的头部和胸部压在充满气体的气囊上，缓冲对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气体放出。

　　安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。

安全气囊对于在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘客，即使未系上安全带，防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。

据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达64%，甚至在其中有80%的乘客未系上安全带！

至于来自侧方及后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。

　　此外，气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的范围；气囊中78%的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。

　　万事都是一把双刃剑，安全气囊同样也有它不安全的一面。

据计算，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下，而气囊则会以大约300km/h的速度弹出，而由此所产生的撞击力约有180公斤，这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。

因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿出一场“悲剧”。

　　在汽车行驶中，3个传感器不断将车速变化的信息输入到电子控制器，经电子控制器不断地计算、分析、比较和判断，并随时准备发出指令。

当车速小于30km/h冲撞时，前方传感器和其串联的安全传感器同时向电子控制器输入撞车信号，并发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，而中央传感器发出的信号不能使电子控制器发出引爆气囊电雷管的指令。

所以，在低速（减速度较小）冲撞时，只要预紧器向后拉紧安全带，就足以保护驾乘人员不撞向前方。

　　在高速（减速度较大）冲撞时，前方传感器和中央传感器同时向电子控制器输入冲撞信号，电子控制器在迅速判断后发出指令，同时引爆左右预紧器和双气囊的电雷管。

安全带向后拉紧的同时，2个气囊同时张开，吸收驾乘人员因减速度大而产生的冲撞能量，有效地保护他们的安全。

　　当汽车和前面的固定物冲撞时，汽车行驶的速度越快，减速度就越大，传感器接受到的力就越大。

若将前方传感器和中央传感器预设定的力分为上、下限，即前方传感器的预定冲撞速度在小于30km/h的下限值，并且相应的安全传感器预设值也是下限值，则汽车发生低速冲撞时，电子控制器只使安全带预紧器引爆。

中央传感器预设值为上限，则汽车高速冲撞时，前方传感器，中央传感器和安全传感器同时向电子控制器输出冲撞信号，电子控制器使所有的电雷管引爆，则安全带拉紧，气囊张开。

　　从发生冲撞、传感器发出信号到控制器判断引爆电雷管，大约需要10ms时间。

引爆后，气体发生器产生大量氮气，迅速吹胀气囊。

从发生冲撞到气囊形成，进而到安全带拉紧，全过程所需时间为30-35ms，所以气囊系统的保护效果是非常好的。

当气囊引爆后，由于产生的气体大量涌进气囊，使气囊的压力增高，不利吸收冲撞能量，所以，在气囊的后面有2个排泄压力的气体排放孔，有利于保护驾乘人员的安全。

第三章总结

通过对安全气囊的综合分析，我们可以清楚地看到安全气囊在整个汽车的各个系统中的重要作用，安全气囊的研究还在继续创新，安全气囊的工作好坏直接影响驾乘的安全。

希望能引起专家的重视。

安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。

汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、故态氮、警告灯等。

当汽车收到前方一定角度的高速碰撞时，装在汽车前端的碰撞传感器和汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0.01秒之内速度传给安全气囊系统的控制电脑。

电脑在经过分析确认后，立即引爆气囊包内的电热点火器，使其发生爆炸，这一过程一般只需0.05秒左右。

点火器引爆之后，故态氮粒迅速气化，大量氮气立即吹涨气囊，并在强大的冲击力之下，气囊冲开方向盘上的盖而安全展开。

据有关机构统计，在所有可能致命的车祸中，如果使用安全带，可挽救45%的生命，如果使用安全气囊，这一比例将会上升到60%。

在不系安全带的情况下，安全气囊不但不能对乘员起到保护作用，还会对乘员有严重的杀伤力，安全气囊的爆发力是惊人的，足以给驾驶者重创。

安全气囊的新技术还在不断被开发、革新它性能的好坏是评价汽车安全性的重要指标。

我们期待汽车安全气囊系统的进一步发展，让其更好的保护我们的行车安全。

参考文献

[1]纪光兰．汽车电器设备构造与维修．北京：

机械工业出版社，2008．7

[2]舒华．汽车电控系统结构与维修．北京：

北京理工大学出版社，2009．

[3]王忠良．汽车微电脑控制系统与故障检测．北京：

人民邮电出版社，2004．