什么是安全氣囊 更新時間: 2019-12-07

簡介

安全氣囊一般安裝在車內前方(正副駕駛位),側方(車內前排和后排)和車頂三個方向。在裝有安全氣囊系統的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System,簡稱SRS)的字樣,直譯成中文,應為“輔助可充氣約束系統”。旨在減輕汽車碰撞后,乘員因慣性發生二次碰撞時的傷害程度。

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后,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,減輕身體所受沖擊力,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,用于檢測碰撞時的加速度變化,并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,用于防止氣囊誤爆。

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采用電子式結構,觸發碰撞傳感器一般采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)

對于早期的汽車,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。隨著碰撞傳感器制造技術的發展,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臺下面。ECU是氣囊系統的核心部件,大多安裝在駕駛艙內中央控制臺下面。


『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(無毒無味的氮氣占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,遠低于最大壓力,對人頭部移動產生緩沖作用,第二級點爆產生剩余氣體,并且達到最大壓力。而分級釋放壓力方式就是在氣囊袋上開有泄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。

緩沖氣囊

氣囊一般由防裂性能好的聚酞胺織物制成,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,可減少氣囊沖氣膨脹時的沖擊力。為使氣體密封,氣囊里面涂有涂層材料。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。氣囊靜止時被折疊成包,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,并減小沖出飾蓋的阻力。氣囊背面或頂部設置有排氣孔,當駕駛員壓在氣囊上時,氣囊受壓后便從排氣孔排氣。


『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于損傷氣囊組件的連接線束,在轉向盤和轉向柱之間采用了螺旋線束,即將線束安裝在螺旋形彈簧內(螺旋線束也稱為螺旋彈簧、游絲或游絲彈簧)。

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,速度高于30公里/小時,這時安全氣囊才可能打開。這里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于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于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,為了緩沖碰撞時的沖擊力,車身前部大都設計有碰撞緩沖區 ,而且車身的剛度公布也是不均勻的。在一些事故中,例如當轎車與沒有后部防護裝置的卡車發生鉆入性追尾事故,或轎車碰撞護欄后發生翻車事故,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,但是由于碰撞部位不對,有時候氣囊并不能打開。

安全氣囊是存在的缺陷

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,乘員和駕駛員系上安全帶即可,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沖開氣囊蓋板,并且在瞬間展開充氣,很可能對乘員造成沖擊;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,這對于頭部、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

由于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,因此對于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,駕駛者應將座位盡量向后移,以便有足夠空間使安全氣囊在發生意外擴張后充分發揮其保護作用,同時駕駛者必須要系好安全帶 。12歲以下的小孩應坐在汽車的后排,并扣上安全帶,絕對不能把小孩放在前排,氣囊起爆時的巨大沖擊力對于他們來說甚至可能有致命的危險!


『對于有氣囊的車型,后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

簡介

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。側氣囊一般分為前排側氣囊和后排側氣囊。

前排側氣囊

前排側氣囊一般安裝在前排座椅外側,目的是減緩側面撞擊造成的傷害。目前部分高端或者高配車型都裝備了前排側氣囊。


『前排側氣囊』

后排側氣囊

后排側氣囊是安裝在后排車座上靠近窗戶的一邊,不同于前排側氣囊,后排側氣囊一般只會出現在高端車型上。


『后排側氣囊』

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。膝蓋部分的氣囊位于前排駕駛座椅內,一旦打開能夠有效保護后排乘客的腰下肢體部位,從而也能緩解來自正面碰撞的前沖力。

頭部氣囊(氣簾)

簡介

汽車裝有前排乘客的安全氣囊 ,在一些較為高檔的車輛中會裝有前/后排頭部氣囊,腿部和頸部的安全氣囊。車輛在發生事故時,車內的氣囊氣簾可以有效保護車內成員的生命安全,換句話說氣囊氣簾的個數越多越能有效的保障駕乘人員在發生交通事故時的生命安全,當然前提是要針對車輛在發生碰撞時來自各個不同方向的撞擊力合理的安排安全氣囊氣簾的位置及個數。

一份碰撞實驗報告指出嚴重的事故多發生在40-50Km/h。受傷的位置多在胸部,腹部,臀部等突出暴露的部位。一般的安全氣囊 都是在車輛的駕駛位和副駕駛位置各一個,用來保護前排成員在車輛發生猛烈撞擊時對胸部和腦部的有效保護。在一些中檔車中,一般都會裝有四個氣囊除了位于駕駛位、副駕駛位的兩個,在它的座椅側面內也裝有兩個。在一些高檔車中配備了多個氣囊和氣簾,分別位于車內前排正副駕駛位,前后座椅兩側各兩個,氣簾分布在前后擋風玻璃處,側面視窗處,對來自各個方向的撞擊提供最有效的保護。

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。一般情況下,大多數的頭部氣囊都是前后貫通式,只有少數品牌僅有前排頭部氣囊。前排頭部氣囊通常安裝在擋風玻璃兩側鋼梁內側。


『前排頭部氣囊』

后排頭部氣囊是安裝在后部車頂處的安全氣囊系統,用來保護后排座椅乘客的被動安全配置。


行人安全氣囊

    盡管行人安全氣囊是由豐田 公司最先發明,但沃爾沃卻是第一個把這項技術應用到量產車上的品牌,沃爾沃對外發布將把“行人安全氣囊”這項安全技術配備在即將推出的V40之中。這項技術的應用可以使行人與車輛發生碰撞時進一步減輕行人受到的傷害。


『行人安全氣囊彈出示意圖』

行人安全氣囊 技術可有效減輕車輛正面與行人碰撞后行人受到的傷害,其技術原理是通過安裝在前保險杠的傳感器監測,如與行人發生碰撞后發動機艙蓋尾部自動翹起,隱藏在內部的安全氣囊同時釋放,并且會包裹部分前擋風玻璃與A柱,這樣一來凸起的發動機艙蓋與安全氣囊便可有助于減輕行人的傷害。

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兩級安全氣囊

通過多年的研究和改善,安全氣囊也在不斷發展,兩級安全氣囊的出現使得安全氣囊 不再單單只是碰撞時迅速完全彈開而是在前半段迅速充氣,后半段間隔零點幾秒后再充氣,這樣做的目的是為了盡可能減小因氣囊爆燃產生的巨大沖擊力對人的影響。


兩級式氣囊也是近些年很有指導意義的研究成果之一。這個技術通過氣囊傳感器感知到的撞擊力度來控制氣囊全部打開還是只打開70%。因為在低速碰撞時駕駛員可能不會受到很大程度的傷害,若氣囊以320km/h的速度完全彈開必然會對駕駛員造成比車輛碰撞還要嚴重的傷害。在這種情況下只打開一部分是個不錯的解決辦法,低充氣量會讓氣囊不再是硬邦邦的向面部打來,而會相對柔軟許多。

two stage air bag is one of the most important research results in recent years. This technology is controlled by the impact of the airbag sensor to control the airbag to open or open only 70%. Because the driver may not be a large degree of damage in low-speed collisions, if the airbag at the speed of 320km/h fully open will cause more serious damage to the driver than the vehicle collision. Only open part is a good solution in this case, low air flow will make the balloon is no longer hard to face the call, will be relatively soft and many.

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