汽车安全气囊(SRS)

【英文名称】: Automotive Airbag

【安全气囊简介】汽车安全气囊(SRS)是现代轿车上引人注目的高技术装置。安装了安全气囊装置的轿车方向盘，平常与普通方向盘没有什么区别，但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬间从方向盘内“蹦”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。安全气囊面世以来，已经挽救了许多人的性命。研究表明，有气囊装置的轿车发生正面撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。

安全气囊的保护作用是十分显著的。据美国官方公布的数字，1986年至1997年2月15日，安全气囊共挽救了1828人的生命(1639名司机，189名乘员)，安全气囊同时也有副作用。在上述时间段内，气囊造成38名儿童、21名司机、2个乘员死亡。这些主要发生在低速碰撞的情况。造成死亡的原因有如下几种：儿童及儿童座椅靠近气囊：碰撞前的制动使得儿童更加靠近气囊。气囊主要造成头和颈部伤害。另外矮个子司机受到的伤害也是类似原因。

【安全气囊诞生背景】随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统(Airbag RestraintSystem，以下简称安全气囊)等。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。

【安全气囊动作原理】为了说明安全气囊的基本原理，这里首先说明汽车发生事故时造成乘员伤亡的原因。当汽车发生碰撞事故时，汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞，一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降，速度从35km/h降到零的时间约150ms左右；乘员和汽车内部结构之间的碰撞称之为二次碰撞，由于惯性的作用，当汽车急剧降速时，乘员要保持原来的速度向前运动，于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、挡风玻璃等之间的碰撞，从而造成了乘员的伤亡.汽车安全气囊的基本思想是，在发生—次碰撞后，二次碰撞前，迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子，使乘员扑在气袋上，避免或减缓二次碰撞，从而达到保护乘员的目的。由于乘员和气袋相碰时，因振荡造成乘员伤害，所以一般在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。这样，当乘员和气整相碰时，借助圆孔的放气可减轻振荡，放气过程同时也是一个释放能量的过程，因此可以很快地吸收乘员的动能，有助于保护乘员。

安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元(ECU)、气体发生器(inflator)、气囊(bag)、续流器(clockspring)等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块(airbag module)。传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。

安全气囊最重要的指标是可靠性，如果不该点火而点火打开气囊称毒为误点火：如果应该点火而没有点火称之为漏点火，如果点火太晚则称之为迟点火，无论是误点火、漏点火、还是迟点火都是不能允许的。为了提高安全气囊系统的可靠性，防止电源线在碰撞中断线、电池遭到破坏，系统中备有储能电容或电池，以保证即使掉电也能够开气囊。为了监测传感器、电子电路、气体发生器；系统一般还有故障诊断模块、并设有信号灯于予以显示.图6.1.3是本田汽车安全气囊系统的布置图，这个系统有左右挡板传感器各一个，还有一个传感器放在含有诊断模块的控制器中，气囊有司机席(Driver Side)正面碰撞气囊和乘客席(Pssseneer Side)正面碰撞气囊，另外还有警告灯。当发生前面碰撞时，两个挡板传感器中只要有一个闭合，诊断模块就会根据送来的信号进行处理和判断，认为有必要点火后时即发出点火信号使气囊充气。

【安全气囊的关键技术 】1、碰撞判断准确

汽车的碰撞形式是各式各样的，其碰撞强度、减速度波形、车体变形等都是不一样的，但都要求气囊系统能准确地判断出强度如何，并能准确控制气囊点爆。

目前气囊系统有两种形式：一种是与安全带配合使用，当低速碰撞时。主要是安全带对乘员起保护作用，当发生高速碰撞时，才启动气囊对人进行保护，此时气囊主要保护人的面部，又称之为“面袋”；第二种是单独起保护作用，发生碰撞时，气囊要保护人的头部和胸部。第二种气囊的体积较大(对司机侧气囊为 60升以上)，充气时问长，充气量大，启动气囊的碰撞车速较低，造价高。第一种气囊的体积较小，(对司机侧气囊为40升左右)，充气量小，充气时间短，启动气囊的碰撞车速高，造价低。就我国情况看，第一种气囊更适合我国国情。

气囊的点爆车速与各个国家的事故形式有关。通常是根据大量的事故统计数据，总结出在不同车速的碰撞事故对乘员造成的伤害程度，据此确定何种车速需启动气囊对乘员进行保护。目前国外的资料中可以得知，对使用安全带的“面袋”来说。

一般规定：20km／h 以下正面撞墙时，气囊不点爆：30km／h以上正面撞墙时，气囊一定点爆；20～30km／h之间为点火的模糊区，气囊可点爆也可不点爆。对不使用安全带的气囊，一般是12．8km／h(8mph)正面撞墙时气囊不爆，20．9km／h ( 3mph)正面撞墙时气囊要点爆。如果高速碰撞时气囊没有点爆(漏点火)，会造成乘员的严重伤害，是绝对不允许的。

2、点火时刻准确

以司机侧气囊为例。气囊点爆后，气体发生器的充气时间约是30毫秒，对处于正常位置的50百位假人，最佳情况下发生碰撞时，气囊刚刚充满气体后，人的头部即与气囊接触，这样保护作用最好。如果人头部接触到气囊时，气囊尚未充气完毕(迟点火)，则气囊不仅不能起到缓冲吸能作用，巨大的爆炸力反而会将人打伤。如果气囊充气完毕后很长时间人的头部才与气囊接触(早点火)，由于气囊节流小孔的排气／乍用，气囊中没有足够的气体压力，同样会影响对人的保护作用。

如果乘员乘坐位置偏离了正常位置，如司机离方向盘过近或过远，称为离位乘员。气囊对离位乘员具有较强的伤害作用。以司机侧气囊为例。根据美国有关机构的尸体试验结果，如果气囊点爆时尸体胸部靠在方向盘上，气囊会将其肋骨打断：如果胳膊靠在方向盘上，气囊会使得胳膊骨折。气囊对离位儿童乘员的伤害尤为严重。因此美国在推行低能量气囊，即延长气囊的充气时间，减少气囊爆出时的侵略性 此时气囊的充气时间大于30ms，气囊的点爆时间要提前

3、抗粗糙路面干扰能力强

安全气囊系统是一次性使用的安全防护系统若意外点爆，除了会造成经济损失，由于点爆时的巨大声响和体积，会对乘员造成惊吓，可能引起不必要的事故。因此必须具有高的抗粗糙路面干扰能力。

当汽车以20～60km／h的速度通过下述路面时，气囊不应点爆：上下11O毫米的台阶、铁路铁轨、270毫米深的坑及国标路面，计有扭曲路面、抗洼路面、石块路面、搓板路面、卵石路面等。这些情况都会产生较大的汽车减速度，应能识别出此种状况，气囊不能点爆。

4．高可靠性与工作稳定性

由于汽车的工作环境比较复杂，气囊必须有较高的工作可靠性和稳定性。例如：在雨中工作：在高温气候中行驶；在寒冷的地区使用；汽车在高海拔的地区使用；汽车在强电磁干扰环境中等。因此气囊必须经过一系列严格的试验才可以投入使用。

如机械强度试验，气候试验，X射线试验，电磁兼容性试验，静电试验，化学试验等等。这些环境都不能引起气囊系统的失效。另外，某些时候汽车上的电瓶电压可能偏低，在发生碰撞时，可能在碰撞的最初时刻即将电瓶破坏，使气囊系统失去电源。因此，气囊系统要有很宽的工作电源范围，并且当电源失掉后，应能有数百毫秒的持续工作能力。

【安全气囊的使用方法 】

首先，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；

其次，驾驶者不宜倾前控车，坐姿要正确及紧贴座位背椅，且扣上安全带。

第三，12岁以下的小孩应坐在汽车的后排，并扣上安全带。

体重不超过18公斤的幼儿应放在配有儿童座椅装置的后排座位，并扣上安全带。一般 说来，轻微的碰撞不会打开安全气囊，只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围，后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。尤其需要强调的是，安全气囊只起辅助作用，在不系安全带的状况下，安全气囊不但不能对乘员起到有效防护作用，甚至还会对乘员有严重的杀伤力。须记，安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾乘者的颈椎！所以，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件