氣囊（被動安全系統裝置）

氣囊（被動安全系統裝置）

氣囊 （被動安全系統裝置） 次瀏覽 | 2022.09.17 13:35:57 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 氣囊被動安全系統裝置

汽車安全氣囊是一種被動安全系統裝置。通俗簡單的就是說，保護不是主動的，只有在發現碰撞之后，這個系統才會起作用。汽車安全氣囊是在發生碰撞后，非常短的時間內，ECU發出點火指令，氣體發生器起爆釋放氣體，氣袋重啟后沖破cover而形成一個袋體，使像前沖的乘員不至于撞到方向盤或者儀表板或者其他汽車零部件上。

中文名

氣囊

拉丁學名

saccus，vesicle，bladder，air sac，air vesicle

作用

減少碰撞受到的沖擊

作用氣囊

安全氣囊也稱輔助乘員保護系統(SupplementalRestraintSystem，簡稱SRS)。安全氣囊作用是在汽車受到碰撞時，通過充氣的方式使氣囊迅速膨脹，形成一個緩沖墊，以使車內乘員不致碰撞車內硬物而受傷。因此，安全氣囊是汽車上的一種被動安全保護裝置。隨著汽車車速的提高，汽車行車安全的隱患也相應增大，人們對汽車安全裝備的要求也越來越高。安全氣囊順應了人們要求提高汽車安全性的意愿，因而得到了迅速發展。

通過實際檢測和統計的資料表明，在汽車發生碰撞時，安全帶和安全氣囊正常地發揮作用，可使車內乘員頭部受傷率減少30%一50%.面部受傷率減少70%一80%。[1]

化學原理

汽車的安全氣囊內有疊氮化鈉（NaN3）或硝酸銨（NH4NO3）等物質。當汽車在高速行駛中受到猛烈撞擊時，這些物質會迅速發生分解反應，產生大量氣體，充滿氣囊。[疊氮化鈉分解產生氮氣和固態鈉；硝酸銨分解產生大量的一氧化二氮（N2O）氣體和水蒸氣]

新型安全氣囊

加入了可分級充氣或釋放壓力的裝置，以防止一次突然點爆產生的巨大壓力對人頭部產生的傷害，特別在乘客未佩戴安全帶的時候，可導致生命危險。

具體形式

1.分級點爆裝置，即氣體發生器分兩級點爆，第一級產生約40%的氣體容積，遠低于最大壓力，對人頭部移動產生緩沖作用，第二級點爆產生剩余氣體，并且達到最大壓力?？偟膩碚f，兩級點爆的最大壓力小于單級點爆。這種形式，壓力逐步增加。

2.分級釋放壓力方式，囊袋上開有泄壓孔或可調節壓力的孔，分為完全憑借氣體壓力頂開的方式或電腦控制的拉片Tether。這種方式，一開始壓力達到設定極限，然后瞬時釋放壓力，以避免過大傷害。

打開條件

為了保證安全氣囊在適當的時候打開，汽車生產廠家都規定了氣囊的起爆條件，只有滿足了這些條件，氣囊才會爆炸。雖然在一些交通事故中，車內乘員碰得頭破血流，甚至出現生命危險，車輛接近報廢，但是如果達不到安全氣囊爆炸的條件，氣囊還是不會打開。

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°之間位置撞擊在固定的物體上，速度高于30KM/h，這時安全氣囊才可能打開。這里所說的速度不是我們通常意義上所理解的車速，而是在試驗室中車輛相對剛性固定障礙物碰撞的速度，實際碰撞中汽車的速度高于試驗速度氣囊才能打開。

汽車發生碰撞時的主要受力部位是保險杠和車身縱梁，為了緩沖碰撞時的沖擊力，車身前部大都設計有碰撞緩沖區，而且車身的剛度公布也是不均勻的。

在一些事故中，例如當轎車與沒有后部防護裝置的卡車發生鉆入性追尾事故，或轎車碰撞護欄后發生翻車事故，或發生車身側面碰撞等，這樣的事故往往沒有車身前部的直接撞擊，主要是車身上部和側面發生碰撞，碰撞車身部位的剛度很小，雖然車艙發生了很大的變形，造成了車內乘員受傷或死亡，但是由于碰撞部位不對，有時候氣囊并不能打開。存在的缺陷安全氣囊作為提高汽車安全性的有效措施之一越來越受到人們的重視。世界各國都投人大量的人力物力致力予安全氣囊的開發，使得安全氣囊系統得到大力發展。在一些實際的碰撞事故中證明安全氣囊確實具有降低乘員傷亡的功效，但也發現了其存在的一些間題。

安全氣囊在使用中存在的問題有：

1.氣囊可能在很低的車速時打開。汽車在很低車速行駛而發生碰撞事故時，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作用。如果這時展開氣囊反而會造成不必要的浪費，甚至還可能因安全氣囊的展開加重碰撞傷害。

2.氣囊的啟動會對乘員造成傷害。安全氣囊系統啟動時將沖開氣囊蓋板，并且在瞬間展開充氣，很可能對乘員造成沖擊；產生的灼熱氣體也會灼傷乘員和駕駛員。

3.當乘客偏離座位或座位上無人或兒童乘坐時，氣囊系統的啟動不僅起不到應有的保護作用，還可能會對乘員造成一定的傷害。對現有安全氣囊的改進思考從安全氣囊在使用過程中存在的缺陷可知，現有安全氣囊的基本設計目標是用來對付嚴重交通事故的，但在一些不太嚴重，的事故中，系統反應過度，反而會對駕乘人員施加作用過大，適得其反，造成不必要的傷害。

針對實際使用中存在的問題，我們更希望在安全氣囊展開之前，安全氣囊系統能夠精確感應汽車發生的碰撞，并按照程序來判斷碰撞事故的嚴重程度，如果碰撞級別比較低的話，只需將安全帶的預緊機構拉緊即可；如果碰撞級別比較高，需要啟動安全氣囊，則將點燃氣囊的指令傳遞給氣囊系統。這也就是要求安全氣囊系統能夠準確地感應所發生的碰撞事故；并且能模仿人腦，根據實際的碰撞程度來判別安全氣囊是否需要展開，有一定靈活性；并且能夠針對不同體形的乘員適當的調整安全氣囊。

改進和引用

磁電式傳感器的采用傳感器的觸發通常有：開關式，純機械式，單點電子式，側撞式，應變式等。目前國際上對汽車上安全氣囊的傳感器觸發方式也沒有一個統一標準。不僅是因為其種類繁多，而且．是因為裝于車身上不同位置的傳感器觸發方式也不同。為使傳感器能夠方便地安裝在各個需要的感應部位，使其能夠正確、適時地感應碰撞，可選用磁電式傳感器。

磁電式傳感器可以安裝在車身上的任何位置，只要稍微調整一下某些參數值，使得其能夠識別峰值為0588m/s：和時間脈沖為0-20ms的碰撞加速度信號即可。只要碰撞加速度峰值和時間脈沖寬度同時滿足條件，就會向氣囊發出觸發信號，展開氣囊，對人體進行保護。

傳感器結構它由外殼（非磁性材料）、磁性材料、慣性體（非磁性材料）、連接在慣性體上‘的軟鐵、支持和調節位移幅值的彈簧、安裝在與外殼連接的凸柱內的永久磁鐵和繞制在軟鐵上的線圈及引線組成。當傳感器受到碰撞加速度時，慣性體產生反向加速度，導致通過線圈的磁通量發生變化，在線圈引線兩端產生鐘形脈沖信號，當調整彈簧剛度時，可改變加速度信號的寬度。

傳感器的信號判別電路由三部分組成：信號幅度判別電路；信號寬度判別電路；有用、無用信號判別電路。通過對碰撞信號進行多方位的判別，可使控制裝置獲取的碰撞信號更全面，發出的點火控制更準確，從而確保安全氣囊在必要的情況下展開。

如何獲得穩定的沖擊加速度信號是研究；傳感器的關鍵，也是保證傳感器準確獲取碰撞信號的關鍵。磁電加速度傳感器采用落錘沖擊試驗裝置來調整校正其感應敏感度。釋放錘頭，與橡膠面碰擊時，安裝在錘頭上面的加速度或磁電式傳感器將感受到沖擊加速度。不同落高對應不同加速度；調整橡膠厚度，可改變信號寬度；調整落錘高度，可改變信號幅度。磁電式傳感器不僅電子判別電路出錯率低，感應碰撞信號的可信度高而準確；而且通過標錘落定實驗可以調節它的感應范圍寬度，滿足汽車碰撞產生脈沖的再現，從而還可以安裝于車身上任何部位。還有就是它設計簡單，價格低廉，對絕大多數汽車使用者來說都不再是望而卻步的奢侈品。

智能化控制系統氣囊

對安全氣囊控制系統的要求是準確判斷事故的碰撞強度，控制氣囊的展開與否。針對安全氣囊在使用中的缺陷，必須進一步提高控制系統靈活性、準確性，為此我們可以采用智能式控制系統。

1.碰撞傳感器。安全氣囊系統中的重要部件，其功能是檢測、判斷汽車發生碰撞后的撞擊信號，以便決定是否展開緩沖氣囊。碰撞傳感器主要有三種類機械式傳感器在早期的安全氣囊中使用較多，主要應用慣性原理，利用傳感器中元件的慣性力克服彈簧力來觸發氣體發生器。機械式在加速度較低時保證不啟動氣囊，可靠性較高；但只能單點傳感，對機械部件的品質、精度和耐磨性要求極高。

電子式傳感器是一種應用最早的碰撞傳感器，根據電子原理，利用電信號來反映車身減速度，而后根據電信號來判別是否展開緩沖氣囊。機電式傳感器采用機電結合的方式，將機械信號轉化為電子信號，再利用電子信號點爆安全氣囊。即具有機械式的優點，又能克服機械式傳感器本身存在的缺陷，安裝在車身上任何位置，以便得到較好的減速信號，而且能夠在同一位置安裝多個傳感器。

2.緩沖氣囊。氣囊一般由防裂性能好的聚酞胺織物制成，它是一種半硬的泡沫塑料，能承受較大的壓力；經過硫化處理，可減少氣囊沖氣膨脹時的慣性力；為使氣體密封，氣囊里面涂有涂層材料。氣囊的大小、形狀、漏氣性能是確定安全氣囊保護效果的重要因素，必須根據不同汽車的實際情況來確定。目前，安全氣囊系統開發人員正在根據神經網絡原理開發智能型氣囊系統。它主要是利用神經末梢（即各種傳感器）將各自探索到的周圍環境的各種信息傳輸給中樞神經（即電腦或微機），并能將碰撞事故的碰撞類型，碰撞事故嚴重程度以及碰撞時的車速等信息一起傳遞給電腦，由電腦對這些信息進行加工處理分析，做出相應反應，并執行與這些信息相對應的、正確的氣囊保護程序，即所謂的智能式控制系統。

智能式控制系統一般由兩部分組成，軟件部分和硬件部分。硬件部分主要由車載部分的電子控制單元（包括單片機、傳感器、點火電路等）和地面部分（包括串行通訊電路、計算機系統等）；軟件部分主要由單、片機部分和微機部分組成。

3.乘員探測系統的選擇針對氣囊未能對不同的乘員做出相應的保護，我們可在乘員座位上安裝一個乘員探測系統，對車座上是否有人，乘員的體型大小，以及就座時偏離正中情況進行探測。相當于專門安裝一個傳感器，探測的乘員乘坐信息，并傳遞給中央電腦控制中心。如果發生碰撞的話，控制中心在對各種傳感器傳過來的信息進行判斷的同時綜合考慮乘員探測系統探測所得的乘員乘坐信息。這樣的話，安全氣囊系統就可以針對駕駛員和乘員的乘坐情況適時適量展開氣囊。

理想的安全氣囊是可以針對各種不同的特殊情況對汽車的使用者進行保護。安全氣囊應盡可能多地收集和利用有關乘員形體位置信息及撞車類型和撞車速度的數據，建立數據庫，對碰撞中乘員和車的有關信息進行識別判斷，調整安全約束系統參數，使人體獲得最佳保護。要實現這一理想，以我們目前的研．究來說可能還有很長的一段差距，但我們可以逐步完成。以上的探討思考也只是向理想邁進的一個步伐而已，相信今后隨著科學技術研究的發展，我們的汽車安全措施會更加的完善。

多元化發展

對于氣體發生器，不僅要求其工作可靠，性能穩定，耐久性好，符合環保要求，而且要求盡量減輕其質量和降低成本。尤其針對安全氣囊氣體傷人的情況，更是要求對氣體發生器加以改進。目前汽車上的氣囊系統大量采用以疊氮化物作為氣體發生物質的推進劑型氣體發生器，其它類型的氣體發生器，包括混合氣體型氣體發生器、液體（液態氣）型氣體發生器、壓縮空氣蓄能型氣體發生器和硝化纖維型氣體發生器等也在積極研制。如摩爾頓公司生產的一種低密度、無毒的氣體型氣體發生器，與現用的相比具有體積小、質量輕的優點；布雷德公司開發的一種新型無鈉疊氮化物氣體發生器，耗用量不到鈉疊氮化物發氣劑的40%，而能產生等量的氣體，從而使其體積減小，質量減輕。

參考資料