安全氣囊的發(fā)展與應(yīng)用

趙圣楷

摘 要：隨著的進(jìn)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(yán)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(xiàn)在的一種有效的解決方法，那它的發(fā)展與應(yīng)用怎么樣呢？本文就主要對汽車的安全氣囊的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行概述

關(guān)鍵詞：汽車安全氣囊 發(fā)展 應(yīng)用

一、汽車安全氣囊的發(fā)展

氣囊來保護(hù)汽車乘員的想法最先產(chǎn)生于美國，在1952年美國汽車生產(chǎn)者聯(lián)合會在理論上闡述了這樣一種汽車安全系統(tǒng)的必要性。幾乎同時，這種系統(tǒng)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(shù)的限制，還不能把這種想法或?qū)＠M(jìn)行實(shí)現(xiàn)，到了1980年的德國開始實(shí)現(xiàn)了這個設(shè)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(xiàn)了這樣的安全系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了一系列保護(hù)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(jì) 80 年代末我國的一些汽車碰撞安全和軍工專家才開始關(guān)注汽車安全氣囊的研究和發(fā)展。

在十多年的研究與發(fā)展過程中， 國內(nèi)許多大學(xué)與事業(yè)公司的研究與產(chǎn)品已初具基礎(chǔ)， 其中部分研究與技術(shù)已接近國際水平。清華大學(xué)的黃世霖等人在汽車碰撞實(shí)驗(yàn)研究中， 系統(tǒng)地研究了多種國產(chǎn)汽車中安全氣囊的匹配技術(shù)對汽車安全氣囊的點(diǎn)火控制模擬、汽車碰撞的過程模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及有關(guān)軟件在汽車安全氣囊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等方面作了大量工作， 對國內(nèi)的汽車安全氣囊研究具有重要的指導(dǎo)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(nèi)生產(chǎn)安全氣囊企業(yè)有近 20 家，2004 年產(chǎn)量超過 200 萬套，安全氣囊的國產(chǎn)化率超過 50%，到 2 007 年，我國 80% 以上的安全氣囊組件將實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目前，我國安全氣囊零部件 ECU 、氣體發(fā)生器、氣袋、布料的國內(nèi)采購率只有 5% 左右，氣囊組件配套還有很大的發(fā)展空間。

1、安全氣囊的發(fā)展趨勢

（1）安全氣囊的智能化

傳統(tǒng)的正面碰撞安全氣囊系統(tǒng)是根據(jù)前座乘 員的常規(guī)乘座位置和氣囊的理想點(diǎn)火時刻為原則設(shè)計(jì)的。但是在實(shí)際的汽車碰撞事故中，影響氣囊 保護(hù)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(dǎo)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(hù)效果。為了充分發(fā)揮安全氣囊的保護(hù)效果，自適應(yīng)式或稱為 智能型安全氣囊的概念也就應(yīng)運(yùn)而生。

（2）安全氣囊的小型化

縮小安全氣囊總成的體積是當(dāng)前發(fā)展的趨勢 之一。 新型發(fā)生器工作時，壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發(fā)生器氣體產(chǎn)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(chǎn) 中的標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)備，作為正碰撞事故中的安全措施。側(cè)面碰撞氣囊正在迅速發(fā)展。不同設(shè)計(jì)形式的側(cè)碰 撞氣囊可分別安裝在椅靠背外側(cè)、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(cè)碰撞氣囊可分別起到保護(hù)乘員頭部、胸部和臀部的作用。

二、汽車安全氣囊的結(jié)構(gòu)與工作原理

安全氣囊在車輛發(fā)生碰撞時能夠起到緩沖作用，從而降低撞擊對車內(nèi)乘客造成的傷害。很多人將安全氣囊等同于SRS，這是不準(zhǔn)確的，其實(shí)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(hù)系統(tǒng)，常見的輔助防護(hù)系統(tǒng)有安全氣囊和安全帶。在很多汽車的轉(zhuǎn)向盤上和儀表板右側(cè)雜物箱上方都標(biāo)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(shù)量分類可分為單安全系統(tǒng)，雙安全氣囊系統(tǒng)和多安全氣囊系統(tǒng)：

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

（3）多安全氣囊系統(tǒng)多安全系統(tǒng)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(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，安全氣囊控樹模塊快速對信號做出處理，確認(rèn)發(fā)生碰撞的嚴(yán)重程度已超出安全帶的保護(hù)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?，F(xiàn)在國內(nèi)外氣囊廠家主要采用的是電子式安全氣囊系統(tǒng)?；拘桶踩珰饽蚁到y(tǒng)包含了駕駛員、乘員正面保護(hù)安全氣囊及安全帶預(yù)緊裝置?，F(xiàn)在國內(nèi)外電子式安全氣囊系統(tǒng)特點(diǎn)是由傳感器感知車輛運(yùn)動情況，由 MCU 監(jiān)控并作出判斷，判斷當(dāng)前的事件是否是嚴(yán)重碰撞事件，如果是嚴(yán)重碰撞事件則驅(qū)動氣囊展開，保護(hù)駕乘人員的安全。安全氣囊作用過程為：碰撞發(fā)生后 0 ～20ms 內(nèi)傳感器將信號輸送到中央電子控制器（ECU ），ECU 判斷后確認(rèn)是嚴(yán)重碰撞則引發(fā)氣體發(fā)生器，在 20 ～60ms 內(nèi)高溫、高壓氣體（氮?dú)猓┙?jīng)過濾冷卻進(jìn)入氣袋，氣袋張開形成氣墊，將乘員與車內(nèi)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(hù)。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(jié)

近年來，智能型安全氣囊的研究致力于開發(fā)一種能夠最大限度地保護(hù)乘員的安全氣囊系統(tǒng)。 這種氣囊系統(tǒng)能夠在汽車碰撞的一瞬間根據(jù)碰撞條件和乘員狀況來調(diào)節(jié)氣囊的工作性能。智能 型氣囊的關(guān)鍵技術(shù)之一是先進(jìn)的傳感系統(tǒng)和電子運(yùn)算系統(tǒng)，它們在事故發(fā)生的短暫時刻內(nèi)能夠提供可靠的碰撞環(huán)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(tǒng)根據(jù)原有探測的信息作出判決怎樣調(diào) 節(jié)和控制氣囊的工作性能，使氣囊能充分發(fā)揮其保護(hù)效果。