淺談汽車安全氣囊系統(tǒng)的應(yīng)用

吳敏

摘要：安全氣囊系統(tǒng)是一種被動(dòng)安全性（見汽車安全性能）的保護(hù)系統(tǒng)，它與座椅安全帶配合使用，可以為乘員提供有效的防撞保護(hù)。

關(guān)鍵詞：汽車;安全氣囊;系統(tǒng)

一、安全氣囊的啟動(dòng)條件

為了保證安全氣囊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開，汽車生產(chǎn)廠家都規(guī)定了氣囊的起爆條件，只有滿足了這些條件，氣囊才會(huì)起爆。雖然在一些交通事故中，車內(nèi)乘員碰得頭破血流，甚至出現(xiàn)生命危險(xiǎn)，車輛接近報(bào)廢，但是如果達(dá)不到安全氣囊起爆的條件，氣囊還是不會(huì)打開。

安全氣囊打開需要合適的速度和碰撞角度。從理論上講，只有車輛的正前方左右大約60°之間的位置撞擊在固定的物體上，速度高于30km/h，安全氣囊才可能打開。這里所說的速度不是通常意義上所理解的車速，而是在試驗(yàn)室中車輛相對剛性固定障礙物碰撞的速度苦實(shí)際碰撞中。汽車的速度高于試驗(yàn)速度氣囊才能打開。

二、安全氣囊的利弊

1）??? 安全氣囊的有效防護(hù)

安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在乘員的頭部和胸部，防止脆弱的人體與車身發(fā)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊在遭受正面撞擊時(shí)，的確能有效保護(hù)乘員，即使未系上安全帶，安全氣囊仍足以有效降低傷害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，配備安全氣囊的車發(fā)生正面碰撞時(shí)，可降低乘員受傷的程度高達(dá)64%，甚至在其中有80%的乘員未系上安全帶！至于來自側(cè)方及后方的碰撞，則仍有賴于安全帶的功能。此外，安全氣囊起爆時(shí)的音量大約只有130dB，在人體可忍受的范圍;氣囊中78%的氣體是氮?dú)?，十分安定且不含毒性，對人體無害;爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不黏在一起的潤滑粉末，對人體也無害。

2）??? 安全氣囊的弊端

安全氣囊同樣也有它不安全的一面。據(jù)計(jì)算，若汽車以60km的時(shí)速行駛，突然的撞擊會(huì)令車輛在0.2s之內(nèi)停下，而安全氣囊則會(huì)以大約300km/h的速度彈出，而由此所產(chǎn)生的撞擊力約有180kg，頭部、頸部等人體較脆弱的部位很難承受。因此，如果安全氣囊彈出的角度、力度稍有差錯(cuò)，就有可能釀出一場“悲劇”。安全氣囊的弊端主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）?? 安全氣囊可能在車速很低時(shí)打開。汽車在低速行駛而發(fā)生碰撞事故時(shí)，乘員和駕駛員系上安全帶即可，完全不需要安全氣囊展開起保護(hù)作用。如果這時(shí)展開安全氣囊反而會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，甚至還可能因安全氣囊的展開而加重碰撞傷害。

（2）?? 安全氣囊的啟動(dòng)會(huì)對乘員造成傷害。安全氣囊啟動(dòng)時(shí)將沖開氣囊蓋板，并且在瞬間展開充氣，這很可能對乘員造成沖擊;產(chǎn)生的灼熱氣體也可能灼傷乘員和駕駛員。

（3）?? 當(dāng)乘員偏離座位或座位上無人或有兒童乘坐時(shí)，安全氣囊的啟動(dòng)不僅起不到應(yīng)有的保護(hù)作用，還可能對乘員造成一定的傷害。

三、安全氣囊的改良

從安全氣囊在使用過程中存在的缺陷可知，現(xiàn)有安全氣囊的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)是用來對付嚴(yán)重交通事故的，但在一些不太嚴(yán)重的事故中，系統(tǒng)反應(yīng)過度反而會(huì)對駕乘人員造成不必要的傷害。

針對實(shí)際使用中存在的問題，我們更希望在安全氣囊展開之前，安全氣囊系統(tǒng)能夠精確感應(yīng)汽車發(fā)生的碰撞，并按照程序來判斷碰撞事故的嚴(yán)重程度：若碰撞級別較低，則只需將安全帶的預(yù)緊機(jī)構(gòu)拉緊即可;若碰撞級別較高，才啟動(dòng)安全氣囊。這就是要求安全氣囊系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地感應(yīng)所發(fā)生的碰撞事故，并且能智能地根據(jù)實(shí)際的碰撞程度來靈活判別安全氣囊是否需要展開，并且能夠針對不同體型的乘員適當(dāng)?shù)卣{(diào)整安全氣囊。

安全氣囊系統(tǒng)通過裝用磁電式傳感器、智能化控制系統(tǒng)、乘員探測系統(tǒng)、多元化的氣體發(fā)生器進(jìn)行系統(tǒng)的改良。

1）磁電式傳感器

傳感器的觸發(fā)方式通常有開關(guān)式、純機(jī)械式、單點(diǎn)電子式、側(cè)撞式、應(yīng)變式等。國際上對汽車安全氣囊系統(tǒng)的傳感器觸發(fā)方式也沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不僅因?yàn)槠浞N類繁多，而且裝于車身上不同位置的傳感器觸發(fā)方式也不同。為使傳感器能夠方便地安裝在各個(gè)需要的感應(yīng)部位，使其能夠正確、適時(shí)地感應(yīng)碰撞，可選用磁電式傳感器。

2）??? 智能化控制系統(tǒng)

對安全氣囊控制系統(tǒng)的要求是準(zhǔn)確判斷事故的碰撞強(qiáng)度，控制氣囊的展開與否。針對安全氣囊在使用中的缺陷，必須進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的靈活性、準(zhǔn)確性，為此可以采用智能化控制系統(tǒng)。

智能化控制系統(tǒng)一般由兩部分組成，即硬件部分和軟件部分。硬件部分主要由車載部分的電子控制單元（包括單片機(jī)、傳感器、點(diǎn)火電路等）和地面部分（包括串行通信電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等）組成;軟件部分主要由單片機(jī)和PC程序組成。智能化控制系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3）??? 乘員探測系統(tǒng)

針對安全氣囊不能對不同的乘員做出相應(yīng)的保護(hù)，可在乘員座位上安裝一個(gè)乘員探測系統(tǒng)，對車座上是否有人、乘員的體型大小，以及就座時(shí)偏離正中情況進(jìn)行探測。即相當(dāng)于專門安裝一個(gè)傳感器，探測乘員的乘坐信息，并傳遞給控制中心。如果發(fā)生碰撞，控制中心在對各種傳感器信息進(jìn)行判斷的同時(shí)，綜合考慮乘員探測系統(tǒng)探測所得的乘員乘坐信息，這樣安全氣囊系統(tǒng)就可以針對駕駛員或乘員的乘坐情況適時(shí)、適量展開氣囊，有效避免人員傷亡。

四、安全氣囊的使用注意事項(xiàng)

安全氣囊是一次性產(chǎn)品。安全氣囊在碰撞引爆后，就不再具有保護(hù)能力，每個(gè)安全氣囊只能使用一次，引爆后須回維修廠家重新更換一個(gè)新的。因車型不同，安全氣囊的價(jià)格也不相同。重新安裝一套安全氣囊系統(tǒng)（包括感應(yīng)系統(tǒng)和控制器）需要5000～10000元。因重配花費(fèi)較多，故在使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)：

（1）?? 安全氣囊必須與安全帶一起使用。如果不系好安全帶，即使有安全氣囊，在碰撞時(shí)也可能造成嚴(yán)重傷害甚至死亡

（2）?? 注意不要在安全氣囊的前方、上方或近處放置物品。因?yàn)榘踩珰饽以诰o急狀況下引爆時(shí)，放置在安全氣囊前方、上方或近處的物品會(huì)被拋射出去，從而傷害乘員。

（3）?? 要保證安全氣囊真正起到安全作用，駕乘人員一定要養(yǎng)成良好的駕乘習(xí)慣，保證胸部與轉(zhuǎn)向盤保持一定距離。兒童使用安全氣囊時(shí)更要注意，很多安全氣囊都是針對成年人而設(shè)計(jì)的，包括安全氣囊在車內(nèi)的位置、高度等。安全氣囊在充氣時(shí)可能給前排兒童造成傷害，建議把兒童安排在后排中間位置，并固定好。

（4）?? 避免高溫。安全氣囊裝置的部件應(yīng)妥善保管，不要讓它在85℃以上的高溫環(huán)境下長期放置。