乘用車安全氣囊匹配中的誤作用試驗研究

文/鄭祖丹 俞晶鑫

氣囊作為汽車安全系統的重要組成，早在1953年美國就提出了汽車氣囊構想，在1980年德國制造出第一個汽車氣囊，1985年起在全部供應美國市場的汽車上都安裝了這種安全系統。今天的氣囊已經發展到可以在任意方向的碰撞中（包括側向碰撞）起保護乘員頭部、軀干和膝部的作用的程度。

在我國，當前汽車安全氣囊在乘用車的使用已很普及，尤其是正面碰撞氣囊已是A級（緊湊型）車甚至微型車的基本配置。氣囊匹配研發環節在汽車產品開發中舉足輕重。為此，制造廠商投入了大量的人力和物力，從設計開發到試驗驗證等一系列的氣囊匹配試驗，安全氣囊系統開發過程中的關鍵點是氣囊點火控制算法及目標點火時刻的確定，既要準確點火，也要防止誤爆。當然，氣囊對沖擊的緩沖作用是非常有效的，當車輛由于不慎發生碰撞時,它會充分吸收駕乘者的部分沖力，輔助安全帶保護駕乘者。但任何事物都有它的兩重性，若車上的氣囊在不應點爆時點爆了，它不僅給消費者帶來損失，而且還會給車上乘員帶來傷害。因此，安全氣囊最重要品質指標之一是可靠性，若不該點爆時點爆氣囊成為誤點爆；該點爆時沒有點爆稱之為漏點爆；點爆太晚則稱之為遲點爆；無論是誤點爆、漏點爆還是遲點爆都將導致車內乘員受傷害，是絕對不允許的。乘用車氣囊誤作用試驗就是為防止氣囊誤點爆而設計和開展的一系列試驗，安全氣囊制造商通過這一系列氣囊誤作用試驗來測定ECU（電子控制單元）及車身各部位的傳感器信號，以便提供給氣囊控制軟件進行算法編程，從而避免車內安全氣囊在遇多種不應點爆環境和條件下突然點爆而傷及車內乘員，以控制和避免安全氣囊的誤點爆，這就是氣囊誤作用試驗的作用。氣囊誤作用試驗是乘用車安全氣囊技術的重要組成部分。

一、國內外試驗標準尚未統一

汽車安全氣囊匹配是汽車產品開發中一個舉足輕重的環節。制造廠商投入了大量人力和物力，開展從設計開發到試驗驗證等一系列的氣囊匹配試驗。但由于乘用車的氣囊匹配技術含量很高，其核心技術氣囊點火控制算法及目標點火時刻的確定目前掌握在國外的氣囊匹配制造商手里，國內氣囊生產廠大都以生產為主。氣囊誤作用試驗是氣囊匹配過程中的重要試驗之一，在國外氣囊開發過程中，對氣囊誤作用試驗非常重視。如德國的Bosch和Siemens，美國的Takata以及瑞典的Autoliv等制造商都是汽車氣囊匹配和生產的專業公司，都有自己的一套氣囊誤作用試驗規范和規定。隨著世界汽車市場的轉移,我國的汽車工業迅速發展，汽車新產品不斷推陳出新，促使氣囊匹配制造商對汽車氣囊匹配的業務猛增。為減低成本和縮短氣囊匹配開發時間，使得這些氣囊供應商把許多試驗轉移到我國進行，其中包括氣囊誤作用試驗。目前國際上還沒有統一的法規，但各個氣囊生產企業都按自己的氣囊誤作用試驗規范進行試驗。國內的汽車安全氣囊生產廠發展很快,形成獨資、合資和自主品牌三足鼎立，并開展氣囊誤作用試驗。但目前尚未有開展氣囊匹配所需的氣囊誤作用試驗相關標準和方法，氣囊誤作用試驗規范普遍是直接搬用國外氣囊制造商所提供的方法，但由于國內外道路及路況差異大，不宜直接引用。故研究乘用車的氣囊誤作用試驗，規范乘用車氣囊誤作用試驗方法，建立符合我國道路路況的試驗規范方法，才有利于我國汽車工業技術的進步和發展。此外，規范乘用車氣囊誤作用試驗方法后，還可作為司法鑒定的法律依據，也為汽車招回制度提供依據。

二、乘用車氣囊誤作用試驗方法解析

目前乘用車根據用途的不同分別配有正碰氣囊和側碰氣囊，因此氣囊誤作用試驗也根據正面和側面的不同分成兩類試驗，分別配合正碰氣囊和側碰氣囊的匹配開展不同氣囊誤作用試驗。但根據氣囊誤作用試驗內容，又可把氣囊誤作用試驗歸類分成靜態試驗、路障試驗和道路試驗3種類型，如下表：

每種類型根據試驗車型所匹配的不同型式（用途）氣囊，分別開展各種不同的氣囊誤作用試驗，以保證所配置氣囊的安全可靠性，避免產生預期條件以外的誤爆。

1.靜態試驗

所謂靜態試驗是指車輛在靜止狀態，外界給予試驗車輛的不同沖擊，主要包括錘擊、猛移座椅、猛關車門、猛關引擎蓋以及籃球、購物車、自行車對試驗車輛的沖擊等。在這些工況環境下，氣囊是不允許點爆的。因此，必須通過各種靜態試驗來測得氣囊控制單元所得到的信號，并通過氣囊點爆控制算法程序來加以避免誤爆。

靜態試驗中錘擊及猛關車門和引擎蓋等試驗主要從力量和力度控制考慮，錘擊試驗還需選擇適當的部位，要求可能產生較大的沖擊，包括使用工具質量以及錘擊力量的控制。針對側氣囊匹配所要求的籃球撞擊、超市車撞擊、自行車撞擊以及側面撞擊路肩的試驗，由于這些試驗中規定了的撞擊質量和速度要求，因此要控制撞擊速度，就需要通過一個控制設備來進行試驗速度的控制，需要設計一套專用非標設備來進行試驗。

2.路障試驗

路障試驗主要針對車輛在道路或某些區域行駛時可能遇到的各種障礙物時的試驗狀況，設計一系列試驗車輛過各種障礙物的試驗，以獲取車身上的傳感器信號以提供給氣囊控制軟件算法編程。根據國外氣囊匹配廠提供的路障試驗規范，其主要包括車輛分別過路肩、斜坡、渠溝、鐵軌、橫梁等。要求在正常情況下，車輛在行駛過這些障礙物時，該車內的安全氣囊不應點爆。

路障試驗旨在模擬實際道路環境所遇到的各種障礙物，因此，試驗中通過所設計的路障是試驗的關鍵，所設計的各種障礙物既要符合規范，也要可操作（部分試驗見圖1～4）。

圖1 過路肩障礙

圖2 過木橫梁障礙

圖4 過沙堆

3.道路試驗

氣囊誤作用試驗中的道路試驗，就是模擬乘用車在道路上行駛時可能遇到的各種道路狀況而設計開展的一系列試驗，從而獲取不同的試驗信號并提供給氣囊控制軟件編程。試驗內容主要包括越野路、正弦波路、鵝卵石路、搓板路和凹坑路等，并在各種不同的路面上，分別以高低不同的車速，或者以突然剎車的形式獲取各種試驗工況的傳感器信號，以提供氣囊匹配的算法程序的依據，最終避免所匹配的車型在上述工況中產生誤點爆。下列是一些道路試驗的圖片（見圖5～9）：

圖5 越野路圖

圖6 弦波路

圖7 鵝卵石路

圖8 扭曲路

圖9 魚鱗坑路

三、實際試驗驗證

為了更好地研究和開展乘用車安全氣囊誤作用試驗，我們總結了所收集到的各安全氣囊匹配廠的誤作用試驗規范，在中心初步建立了誤作用試驗中的各種靜態試驗和路障試驗方法，并借用附件試車場的各種路面開展誤作用試驗中的道路試驗。從實際試驗進一步了解氣囊誤作用試驗的過程，也對氣囊誤作用試驗的作用和意義有了更深的了解。

首先，進行試驗前的準備，按原先車輛準備質量配備，隨后就是在車身上不同部位布置了用于檢測信號的加速度傳感器和數據采集裝置（需抗沖擊）。各廠家有不同的布置，但基本上大同小異，目的是測得車身這些部位在誤作用試驗各種工況下所反映的數據信號，以提供氣囊匹配供應商進行氣囊匹配時所需信號數據。

傳感器布置完成后即可進行氣囊誤作用試驗，同樣我們按照試驗類型把試驗分成靜態試驗、路障試驗和道路試驗三部分。圖10～17為我們實際開展的部分靜態試驗和路障試驗。

圖10 籃球撞擊

圖11 超市購物車撞擊

圖12 自行車撞擊

圖13 撞擊側面路肩

圖14 正面過路肩

圖15 過斜坡

圖16 過渠溝

圖17 過凹坑

通過實際試驗驗證，我們對整套乘用車安全氣囊誤作用試驗過程有了充分的了解，并獲取了相關試驗信息，同時也驗證了我們為開展氣囊誤作用試驗所具備的試驗能力，萌發了在國內建立乘用車安全氣囊誤作用試驗標準的設想，以規范國內氣囊匹配市場，希望為國內汽車產品約束系統的研發提供一些幫助。國外那些安全氣囊公司制定的氣囊誤作用試驗規范也都根據各自的道路使用環境而制定的，我們發現在這些氣囊誤作用試驗方法中，有些在我國的道路狀況和用車環境內,即在實際道路上行駛中不一定能遇上，如撞鹿試驗、過特制凹坑試驗等，而我國國內路況有自己的特點，如修道路時在馬路上鋪設的鋼板形成高低不平的路面、被竊窨井蓋的路面（見圖18）以及道路損壞出現的不規則路面（見圖19） 等，這些是常見的，對行駛車輛有可能產生安全氣囊誤爆。在制訂我國的乘用車安全氣囊誤作用試驗規范中是否列入，是值得進一步商榷的。我們希望我國的標準法規應該結合我國國內道路環境，并與之相適合。

圖18 被竊窨井蓋的路面圖

圖19 道路損壞出現的不規則路面

四、一些建議

通過對各廠家的乘用車安全氣囊誤作用規范的研究和對多種車型的試驗驗證，我們歸納如下3點：

雖然國際上目前尚無統一的安全氣囊誤作用試驗法規，但各家安全氣囊匹配商都有自己的一整套氣囊誤作用試驗規范，自行在氣囊匹配中開展各種氣囊誤作用試驗，以提供自己匹配的氣囊控制器提供算法依據；

在國內進行實際氣囊匹配時，安全氣囊匹配廠也都采用企業試驗規范進行的，采納國外的安全氣囊誤作用試驗規范需與國內路況等特點相結合；

在我國這個多國汽車產品的市場中，從行業規范和消費者利益考慮，有必要建立一個相對統一的試驗標準，以規范和統一氣囊誤作用試驗目前各自為政的局面，同時也為解決社會上氣囊誤點爆反響提供技術依據。

我國雖然是一個汽車生產大國，但在汽車技術領域的基礎研究和技術開發水平與國外先進水平存在著不小的差距。盡管起步較晚，應該說發展還是較快，尤其是汽車安全領域，由于整體技術水平和工業基礎的限制，在國際上有影響的技術創新還偏少。因此，學習和研究國外發達國家的先進技術，有利于加快我國的汽車安全技術的發展。乘用車氣囊誤作用試驗是氣囊匹配中的重要試驗之一，若能建立符合我國國情的乘用車氣囊誤作用試驗規范，對日后為乘用車氣囊的開發，自主品牌的汽車研發有著指導性意義。

[1]交通部公路科學研究所.特種路面施工及驗收技術規程[M].北京：人民交通出版社，2000.