汽車安全氣囊應(yīng)用研究

黃愛維，丁亞利，牛 華

（南通理工學(xué)院，江蘇 南通 226002）

1 工作原理

當(dāng)行車出現(xiàn)碰撞時(shí)，安全氣囊所對(duì)應(yīng)的傳感器事先接收到撞擊信號(hào)。電子控制器在接收到信號(hào)后，將信號(hào)與原始存儲(chǔ)的信號(hào)參數(shù)進(jìn)行比較。在氣體發(fā)生器接收到相關(guān)信號(hào)后，注入氣體發(fā)生劑，即產(chǎn)生大量氣體。在駕駛員或乘員的前面，形成了具有彈性的氣墊，并及時(shí)出現(xiàn)泄漏并收縮以吸收沖擊產(chǎn)生的能量，從而有效地對(duì)人體頭部和胸部進(jìn)行保護(hù)。使乘客或駕駛員免于傷害或減輕傷害。

現(xiàn)代汽車已經(jīng)增加了側(cè)面碰撞安全氣囊，甚至不斷開發(fā)安全氣囊織物材料，點(diǎn)火器和傳感器等技術(shù)。

2 啟動(dòng)條件

為了確保安全氣囊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開，汽車制造商已經(jīng)規(guī)定了啟動(dòng)安全氣囊的條件。盡管在一些交通事故中，車輛的乘客已經(jīng)頭破血流，甚至有生命危險(xiǎn)，車輛即將報(bào)廢。

安全氣囊開啟需要適當(dāng)?shù)乃俣群蜎_擊角度。理論上，只有當(dāng)車輛的位置距離車輛前方大約60°，并且以高于30 km/h的速度撞擊靜止物體時(shí)，才能打開安全氣囊。這里提到的速度不是在普通意義上理解的速度，而是車輛與實(shí)驗(yàn)室固定障礙碰撞的速度。在實(shí)際碰撞中，汽車的速度高于測(cè)試速度。

汽車碰撞時(shí)汽車的主要部件是緩沖器和縱梁，以緩沖碰撞的影響。車身前部大部分設(shè)計(jì)有碰撞緩沖器，車身剛度分布也不均勻。在一些事故中，例如當(dāng)一輛轎車與沒有后部防護(hù)裝置的卡車發(fā)生追尾追尾事故時(shí)，或者如果一輛車意外撞到了屏障，或者與車身發(fā)生側(cè)面碰撞，這類事故往往不會(huì)直接撞到車身前部，主要是由于上身與側(cè)面的碰撞。墜毀的車身部件的剛度非常小，盡管駕駛室經(jīng)歷了大的變形，從而導(dǎo)致車輛中的乘客受傷或死亡。但是，由于碰撞位置錯(cuò)誤，有時(shí)安全氣囊無法打開。特別是在側(cè)面碰撞中，如果沒有安裝側(cè)面安全氣囊，主氣囊和副氣囊不能達(dá)到爆震條件而不能起爆，這很容易對(duì)乘員造成致命傷害。

3 缺陷與改進(jìn)措施

安全氣囊同樣也有它不安全的一面。根據(jù)計(jì)算，如果汽車以60 km/h的速度行駛，突然的撞擊會(huì)在0.2 s內(nèi)停止車輛。安全氣囊將以大約300 km/h的速度彈出，產(chǎn)生的沖擊力將達(dá)到180 kg。這對(duì)頭部和頸部等身體脆弱部位很困難。因此，如果氣囊彈出的角度和強(qiáng)度稍微有點(diǎn)不對(duì)，很可能會(huì)造成“悲劇”。

（1）氣囊可能在很低的車速時(shí)打開。當(dāng)汽車低速行駛并發(fā)生碰撞時(shí)，乘員和司機(jī)可以系緊安全帶，并且完全不需要安全氣囊保護(hù)。如果此時(shí)展開安全氣囊，則會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，甚至?xí)黾影踩珰饽艺归_造成的碰撞損壞。

（2）安全氣囊的啟動(dòng)會(huì)導(dǎo)致乘員受傷。當(dāng)安全氣囊系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，安全氣囊蓋會(huì)被沖洗，安全氣囊會(huì)立即充氣，這可能會(huì)對(duì)乘員造成沖擊，產(chǎn)生的熱氣也會(huì)燒傷住戶和司機(jī)。

（3）當(dāng)乘客偏離座位或座椅無人看管或小孩乘坐時(shí)，氣囊系統(tǒng)的啟動(dòng)不僅不能提供必要的保護(hù)，還可能對(duì)乘員造成一定的損害。

從使用安全氣囊的缺陷可以看出，現(xiàn)有安全氣囊是處理嚴(yán)重的交通事故為基本設(shè)計(jì)目標(biāo)。然而，在某些事故中，不需要彈出安全氣囊時(shí)而彈出，反而會(huì)對(duì)駕駛員或乘客造成多余的傷害，對(duì)于實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題，希望在安全氣囊爆炸前，系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)的感知汽車的撞擊情況，來準(zhǔn)確的判斷出氣囊爆破與否。當(dāng)碰撞條件相對(duì)較低時(shí)，只需擰緊安全帶的預(yù)緊機(jī)構(gòu)；如果碰撞水平較高并且需要啟動(dòng)安全氣囊，則將安全氣囊點(diǎn)亮的命令傳輸至安全氣囊系統(tǒng)。這就說明安全氣囊系統(tǒng)需要準(zhǔn)確感知發(fā)生的碰撞事故；而且可以模仿人腦，根據(jù)實(shí)際碰撞的程度來判斷氣囊是否需要爆炸，這點(diǎn)有一定的彈性；它可以為不同的乘客正確調(diào)整安全氣囊的爆炸條件。