安全氣囊的發展與應用

趙圣楷

摘 要：隨著的進步和道路條件的改善，汽車行駛的速度是越來越快，車流量也越來越大，它帶給我們的安全隱患也越來越嚴重，每年的交通事故都在遞增。要想確保行車過程中的安全性，解決行車過程中的人員安全越來也受到了我們的重視。在汽車的裝備安全氣囊是現在的一種有效的解決方法，那它的發展與應用怎么樣呢？本文就主要對汽車的安全氣囊的發展與應用進行概述

關鍵詞：汽車安全氣囊 發展 應用

一、汽車安全氣囊的發展

氣囊來保護汽車乘員的想法最先產生于美國，在1952年美國汽車生產者聯合會在理論上闡述了這樣一種汽車安全系統的必要性。幾乎同時，這種系統的原理圖也繪制了出來。1953年，第一個氣囊的專利就誕生了。但是由于那時技術的限制，還不能把這種想法或專利進行實現，到了1980年的德國開始實現了這個設想并在汽車安裝了安全氣囊。從此在美國的市場汽車上都出現了這樣的安全系統，隨后又出現了一系列保護乘員頭部軀干和膝部作用的安全氣囊。在我國，對汽車安全氣囊的研究起步較晚。上個世紀 80 年代末我國的一些汽車碰撞安全和軍工專家才開始關注汽車安全氣囊的研究和發展。

在十多年的研究與發展過程中， 國內許多大學與事業公司的研究與產品已初具基礎， 其中部分研究與技術已接近國際水平。清華大學的黃世霖等人在汽車碰撞實驗研究中， 系統地研究了多種國產汽車中安全氣囊的匹配技術對汽車安全氣囊的點火控制模擬、汽車碰撞的過程模擬和實驗驗證以及有關軟件在汽車安全氣囊系統設計中的應用等方面作了大量工作， 對國內的汽車安全氣囊研究具有重要的指導作用。2000 年以來，我國安全氣囊市場需求平均每年都有超過 200% 的速度在增長，到 2004 年我國安全氣囊市場總配量接近 400 萬套。目前，國內生產安全氣囊企業有近 20 家，2004 年產量超過 200 萬套，安全氣囊的國產化率超過 50%，到 2 007 年，我國 80% 以上的安全氣囊組件將實現本地化生產。目前，我國安全氣囊零部件 ECU 、氣體發生器、氣袋、布料的國內采購率只有 5% 左右，氣囊組件配套還有很大的發展空間。

1、安全氣囊的發展趨勢

（1）安全氣囊的智能化

傳統的正面碰撞安全氣囊系統是根據前座乘 員的常規乘座位置和氣囊的理想點火時刻為原則設計的。但是在實際的汽車碰撞事故中，影響氣囊 保護性能的因素很多，例如乘員的身高和體重、乘員相對于方向盤或儀表板的位置、碰撞的 劇烈程度等等。不同的碰撞條件及乘員和乘員的位置的變化會導致乘員不是在最佳時刻與氣 囊接觸，從而降低對乘員的保護效果。為了充分發揮安全氣囊的保護效果，自適應式或稱為 智能型安全氣囊的概念也就應運而生。

（2）安全氣囊的小型化

縮小安全氣囊總成的體積是當前發展的趨勢 之一。 新型發生器工作時，壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發生器氣體產生率高，因而尺寸 小，便于安裝布置。

（3）安全氣囊的多樣化

駕駛員和前座乘員安全氣囊已成為轎車生產 中的標 準設備，作為正碰撞事故中的安全措施。側面碰撞氣囊正在迅速發展。不同設計形式的側碰 撞氣囊可分別安裝在椅靠背外側、車門中部、車身中立柱、車身頂部與車門交界部位。這 些安裝在不同部位的側碰撞氣囊可分別起到保護乘員頭部、胸部和臀部的作用。

二、汽車安全氣囊的結構與工作原理

安全氣囊在車輛發生碰撞時能夠起到緩沖作用，從而降低撞擊對車內乘客造成的傷害。很多人將安全氣囊等同于SRS，這是不準確的，其實安全氣囊只是SRS的一種。SRS是英文SUP[綜述 圖片 論壇]plemental Restraint System的縮寫，中文含義是輔助防護系統，常見的輔助防護系統有安全氣囊和安全帶。在很多汽車的轉向盤上和儀表板右側雜物箱上方都標有SRS或AIR BAG，這表示有安全氣囊安裝在此處。

1、安全氣囊的的組成

（1）安全氣囊的分類

按安全氣囊數量分類可分為單安全系統，雙安全氣囊系統和多安全氣囊系統：

（1）單安全氣囊系統，只是在駕駛員側的轉向盤中安裝拉一個安全氣囊。 （2）雙安全氣囊系統近幾年生產的轎車大多都采用拉雙安全氣囊系統，即在駕駛員側和前座乘員側各安裝了一個安全氣囊，如本田雅閣，市民，豐田佳美，馬自達 626，929，福特林肯城市及國產的奧迪 a6 等轎車均采用的是雙安全氣囊系統。

（3）多安全氣囊系統多安全系統是指在車上安裝了 3 個或 3 個以上的安全氣囊。例如，瑞典沃爾沃 850，960，通用的別克，上海大眾帕薩特轎車等。

（2）安全氣囊的工作原理

當車輛發生碰撞時，安全氣囊控樹模塊快速對信號做出處理，確認發生碰撞的嚴重程度已超出安全帶的保護能力，便迅速釋放氣囊，使乘員的頭、胸部直接與較為柔軟有彈性的氣囊接觸，從而通過氣囊的緩：中作用減輕乘員的傷害。現在國內外氣囊廠家主要采用的是電子式安全氣囊系統。基本型安全氣囊系統包含了駕駛員、乘員正面保護安全氣囊及安全帶預緊裝置。現在國內外電子式安全氣囊系統特點是由傳感器感知車輛運動情況，由 MCU 監控并作出判斷，判斷當前的事件是否是嚴重碰撞事件，如果是嚴重碰撞事件則驅動氣囊展開，保護駕乘人員的安全。安全氣囊作用過程為：碰撞發生后 0 ～20ms 內傳感器將信號輸送到中央電子控制器（ECU ），ECU 判斷后確認是嚴重碰撞則引發氣體發生器，在 20 ～60ms 內高溫、高壓氣體（氮氣）經過濾冷卻進入氣袋，氣袋張開形成氣墊，將乘員與車內裝備隔開，60 ～100ms 后氣袋排氣孔打開，氣囊泄氣并收縮。氣體的阻尼作用吸收了碰撞的能量，緩解了氣囊對乘員頭部和臉部的壓力，乘員陷入較柔軟的氣囊中，使得乘員得到保護。最后氣體全部從排氣孔排出，氣囊癟下。下圖中是安全氣囊的工作原理圖：如圖1

總結

近年來，智能型安全氣囊的研究致力于開發一種能夠最大限度地保護乘員的安全氣囊系統。 這種氣囊系統能夠在汽車碰撞的一瞬間根據碰撞條件和乘員狀況來調節氣囊的工作性能。智能 型氣囊的關鍵技術之一是先進的傳感系統和電子運算系統，它們在事故發生的短暫時刻內能夠提供可靠的碰撞環境的信息。這些信息包括汽車碰撞的劇烈程度，碰撞的方位，乘員的身 材、體重、位置，乘員是否系有安全帶。智能氣囊系統根據原有探測的信息作出判決怎樣調 節和控制氣囊的工作性能，使氣囊能充分發揮其保護效果。