汽车安全气囊

第一章安全气囊一、汽车的安全性知识汽车有价可以复制，生命无价不可复生，现代汽车必须讲究安全性。1.主动安全性汽车的安全性分为两大类，一类叫做“主动安全性”，又称“积极安全性”，所谓主动可理解为防范于未然。重点是将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度，尽量提高汽车行驶的稳定性和舒服性，减少行车时所产生的偏差。例如安装制动防抱死装置ABS以提高制动性能，安装驱动防滑装置ASR防止汽车产生侧滑，采用新式光源提高照明射程，等等。汽车防碰撞系统也是一种主动安全系统。2.被动安全性又称“消极安全性”，顾名思义就是一旦事故发生时，汽车保护内部乘员及外部人员的安全程度。特别要指出的是，目前很多报刊资料介绍这方面的知识时，大都忽略了现代汽车对外部人员（指行人、自行车和摩托车乘员）的保护措施，以为汽车的安全性能里里外外都是为汽车乘员考虑的，甚至连某些汽车厂的设计人员也这样看，这是很不全面的。一旦发生汽车撞人事故，车内车外都是同等无价的生命。因此被动安全性必须要考虑两方面的问题；一个是汽车外部安全性，它包括一切旨在减轻事故中汽车对外部人员的伤害而专门设计与汽车有关的措施。例如内藏式门把手，减少凸出物体、物体外形采用园弧形，增大点接触面，等等。为了提高行人的安全，各大公司目前都在开发夜视监测系统，当夜视监测系统监测到前方有行人时会将行人的影象显示在前风挡上以提醒司机。欧洲在05年10月1日颁布针对有效保护行人的法规。在2010年9月欧洲就要开始实行更为严格的行人安全规则。在欧洲每年4万交通事故死亡中有30%牵扯到了行人（国内的数据会更高）。据分析要保护行人的关键是要保护行人的头部。80%的行人死亡事故是由于行人的头部碰撞了发动机舱盖等器件造成的。被动安全方法已经发展了包括软发动机盖等，这只是提高行人安全的第一步，在12年后，车辆要配备对行人全方面保护的主动行人保护系统，如可弹出的发动机舱盖和气囊。首先雷达测定被撞物体的形状，而车辆此时的反应是提供更强劲的刹车。在车前部，传感器将激活外表气囊和弹起发动机盖。另一个就是生产厂家十分强调的汽车内部安全性，它包括一切旨在减少在事故中作用于车内乘员的冲击力，事故发生后能提供足够的生存空间而专门设计的防范措施。例如车厢的变形程度，乘员的生存空间尺寸，约束装置（安全带）、转向装置，乘员的解救等。其中车厢的变形程度是重中之重点，设计者要分析当汽车受到撞击时冲击力的分解走向，车厢各部件的承受强度。因此当汽车造出来后，就要进行一系列撞击试验以验证其安全性能。据分析在汽车碰撞事故中，发生正面碰撞的约占64%，侧面碰撞占20%，尾部碰撞占6%，因此汽车撞击试验重点是正面碰撞，考虑到汽车正面碰撞中以左侧为多，因此有些车厂在车前左侧进行偏差迎面撞击试验。按照欧洲试验方法，就是规定被检验汽车以48.3公里/小时的速度驶向一个刚性障碍物所得出的结果，正面碰撞测试的目的是检查冲击动能被保险杠、车厢前部区域所吸收的程度及车厢结构强度，而侧面碰撞测试的目的是检查车侧支柱、支柱联结和门联结等结构强度。碰撞测试过程需要高度仿真的假人，假人头部、四肢和身体各部位安装传感器，电脑输入各个传感器在瞬间碰撞过程中反馈的数据，从而判断出碰撞对车内乘员的伤害程度在过去的50年中，廉价的安全带对乘员起到了重要的保护作用，在美国就已经挽救了大约33万人的生命。安全带虽然便宜且重量轻，但在挽救生命中起的作用却是非凡的。从美国的资料显示，自从1960年以来安全设施在车辆上的增加已挽救了32.8万人的生命，包括安全带、气囊儿童座椅和车顶结构的加强。一些新的技术也在应用，如车道偏离报警、制动辅助装置、侧面碰撞安全、头部保护、增加顶棚强度，在欧洲和日本正在增加行人的安全保护。安全气囊系统(SRS-SupplementRestraintSystem辅助防护系统)先进的智能安全气囊系统全新的智能安全气囊系统，其中包括原有的正面及侧面安全系统并新增了膝部保护气囊，这种新型气囊可根据乘员的体型、在座椅中所处的位置、是否使用安全带以及撞击和损毁的力度来调节气囊爆发时的大小尺寸及维持的时间。智能安全气囊汽车智能安全气囊是在普通安全气囊的基础上增加某些传感器，并改进安全气囊电子控制单元的程序实现。增加的乘员质量传感器能感知座位上的乘员是大人还是儿童；红外线传感器能探测出座椅上是人还是物体；超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。安全气囊电子控制单元则能根据乘员的身高、体重、所处的位置、是否系安全带以及汽车碰撞速度及碰撞程度等，及时调整气囊的膨胀时机、膨胀方向、膨胀速度及膨胀程度，以便安全气囊对乘客提供最合理和最有效的保护。安全气囊的发展史使用安全气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国。1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。1953年，第一个气囊的专利就诞生了。但是，由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利付诸实现。到了1980年，德国默谢台斯公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。而从1985年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。随后，又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。现在，世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊，其中最大的是德国的波许公司。今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中（包括侧向碰撞）起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。例如在美国，相应的法规已从1989年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：安全带和小尺寸气囊的配合使用。所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅靠背上，气囊用尼龙制成，材料厚度为0.45mm。为了保证气囊的气密性，在其内表面涂复薄薄一层合成橡胶或硅橡胶。在气囊的内表面固定有专门的带子，这些带子在气囊充气时能使其保持一定形状。气囊侧面设有许多孔，这些孔用来快速从气囊中排出气体。这点十分重要的，否则，人就会被气囊推向后面或被一个气囊或几个气囊挤住而受伤。为避免气囊因长期叠置而成硬块，在气囊内部覆盖一层特殊的材料，它可使气囊的有效使用期达到15年。安全气囊系统采用了一种类似火箭固体燃料发动机的气体发生器，在这种气体发生器中，燃料燃烧产生的气体使气囊充气。气囊系统中的传感器通常有三种类型：机械式、机电一体式及电子式。大多数气囊采用多个电子传感器分布在车身不同位置以便准确感知碰撞信号，并将信号传递到车上的控制系统中。控制系统也查以控制气囊系统的点火，进行系统的故障诊断，判别要保护的乘员座位是否有乘员及是什么样的乘员。总之，控制系统可以保证只有在必须使用气囊时才使气囊工作。当前，安全气囊出现了两种发展趋势。美国和日本的汽车公司正在努力增大气囊尺寸来保护乘员。而欧洲一些汽车制造公司，如“奔驰”、“宝马”和“沃尔沃”等则认为，安全气囊本身决不是保障乘员的灵丹妙药，它必须在一个统一的汽车被动安全系统中才能有效地发挥作用，在这个系统中，一定要具备紧缩式安全带、结构可靠的座椅、儿童专用座椅和一系列其它部件。而且，最好在车身结构设计开始时就考虑到这个安全系统所有必须的组成部件的安装。安全气囊从1952年就取得了专利，但在应用推广中经历了几上几下的波折，足足走过了30多年的漫长路途。直至1984年，汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施，其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。如今，这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品，种类也发展为正面气囊、侧面气囊等等。各国生产的中高级轿车，大多数都装有安全气囊，有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内，随着CMVDR294碰撞安全法规的开始实施，国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高，但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外，大部分车型还只是安装了正面气囊。安全气囊系统组成驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有“SRS”或“Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘紧靠缓冲垫处，其容量约50至90升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。安全气囊的工作原理典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。需要特别说明的是，传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论传感器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速２５公里至５０公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑，电脑在经过分析确认之后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。可见，气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有关，一般来说在汽车轻微碰撞、时，气囊均不会打开，比如桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。再有一点，对于撞击速度而言，安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度，因此，在做安全碰撞实验时，一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。安全气囊的安全性安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘客，即使未系上安全带，防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达64％，甚至在其中有80％的乘客未系上安全带！至于来自侧方及后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。此外，气囊爆发时的音量大约只有130分贝，在人体可忍受的范围；气囊中78％的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。安全气囊在近几年得