浅谈汽车安全气囊系统的应用

浅谈汽车安全气囊系统的应用

作者：吴敏

来源：《科学与财富》2020年第27期

摘要：安全气囊系统是一种被动安全性（见汽车安全性能）的保护系统，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护。

关键词：汽车;安全气囊;系统

一、安全气囊的启动条件

为了保证安全气囊在适当的时候打开，汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件，只有满足了这些条件，气囊才会起爆。虽然在一些交通事故中，车内乘员碰得头破血流，甚至出现生命危险，车辆接近报废，但是如果达不到安全气囊起爆的条件，气囊还是不会打开。

安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲，只有车辆的正前方左右大约60°之间的位置撞击在固定的物体上，速度高于30km/h，安全气囊才可能打开。这里所说的速度不是通常意义上所理解的车速，而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度苦实际碰撞中。汽车的速度高于试验速度气囊才能打开。

二、安全气囊的利弊

1）;;; 安全气囊的有效防护

安全气囊可将撞击力均匀地分布在乘员的头部和胸部，防止脆弱的人体与车身发生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。安全气囊在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘员，即使未系上安全带，安全气囊仍足以有效降低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘员受伤的程度高达64%，甚至在其中有80%的乘员未系上安全带！至于来自侧方及后方的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。此外，安全气囊起爆时的音量大约只有130dB，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黏在一起的润滑粉末，对人体也无害。

2）;;; 安全气囊的弊端

安全气囊同样也有它不安全的一面。据计算，若汽车以60km的时速行驶，突然的撞击会令车辆在0.2s之内停下，而安全气囊则会以大约300km/h的速度弹出，而由此所产生的撞击力约有180kg，头部、颈部等人体较脆弱的部位很难承受。因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿出一场“悲剧”。安全气囊的弊端主要体现在以下几个方面：

（1）;; 安全气囊可能在车速很低时打开。汽车在低速行驶而发生碰撞事故时，乘员和驾驶员系上安全带即可，完全不需要安全气囊展开起保护作用。如果这时展开安全气囊反而会造成不必要的浪费，甚至还可能因安全气囊的展开而加重碰撞伤害。

（2）;; 安全气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊启动时将冲开气囊盖板，并且在瞬间展开充气，这很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也可能灼伤乘员和驾驶员。

（3）;; 当乘员偏离座位或座位上无人或有儿童乘坐时，安全气囊的启动不仅起不到应有的保护作用，还可能对乘员造成一定的伤害。

三、安全气囊的改良

从安全气囊在使用过程中存在的缺陷可知，现有安全气囊的基本设计目标是用来对付严重交通事故的，但在一些不太严重的事故中，系统反应过度反而会对驾乘人员造成不必要的伤害。

针对实际使用中存在的问题，我们更希望在安全气囊展开之前，安全气囊系统能够精确感应汽车发生的碰撞，并按照程序来判断碰撞事故的严重程度：若碰撞级别较低，则只需将安全带的预紧机构拉紧即可;若碰撞级别较高，才启动安全气囊。这就是要求安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故，并且能智能地根据实际的碰撞程度来灵活判别安全气囊是否需要展开，并且能够针对不同体型的乘员适当地调整安全气囊。

安全气囊系统通过装用磁电式传感器、智能化控制系统、乘员探测系统、多元化的气体发生器进行系统的改良。

1）磁电式传感器

传感器的触发方式通常有开关式、纯机械式、单点电子式、侧撞式、应变式等。国际上对汽车安全气囊系统的传感器触发方式也没有一个统一的标准，不仅因为其种类繁多，而且装于车身上不同位置的传感器触发方式也不同。为使传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位，使其能够正确、适时地感应碰撞，可选用磁电式传感器。

2）;;; 智能化控制系统

对安全气囊控制系统的要求是准确判断事故的碰撞强度，控制气囊的展开与否。针对安全气囊在使用中的缺陷，必须进一步提高控制系统的灵活性、准确性，为此可以采用智能化控制系统。

智能化控制系统一般由两部分组成，即硬件部分和软件部分。硬件部分主要由车载部分的电子控制单元（包括单片机、传感器、点火电路等）和地面部分（包括串行通信电路、计算机系统等）组成;软件部分主要由单片机和PC程序组成。智能化控制系统框图如图1所示。

3）;;; 乘员探测系统

针对安全气囊不能对不同的乘员做出相应的保护，可在乘员座位上安装一个乘员探测系统，对车座上是否有人、乘员的体型大小，以及就座时偏离正中情况进行探测。即相当于专门安装一个传感器，探测乘员的乘坐信息，并传递给控制中心。如果发生碰撞，控制中心在对各种传感器信息进行判断的同时，综合考虑乘员探测系统探测所得的乘员乘坐信息，这样安全气囊系统就可以针对驾驶员或乘员的乘坐情况适时、适量展开气囊，有效避免人员伤亡。

四、安全气囊的使用注意事项

安全气囊是一次性产品。安全气囊在碰撞引爆后，就不再具有保护能力，每个安全气囊只能使用一次，引爆后须回维修厂家重新更换一个新的。因车型不同，安全气囊的价格也不相同。重新安装一套安全气囊系统（包括感应系统和控制器）需要5000～10000元。因重配花费较多，故在使用时要注意以下事项：

（1）;; 安全气囊必须与安全带一起使用。如果不系好安全带，即使有安全气囊，在碰撞时也可能造成严重伤害甚至死亡

（2）;; 注意不要在安全气囊的前方、上方或近處放置物品。因为安全气囊在紧急状况下引爆时，放置在安全气囊前方、上方或近处的物品会被抛射出去，从而伤害乘员。

（3）;; 要保证安全气囊真正起到安全作用，驾乘人员一定要养成良好的驾乘习惯，保证胸部与转向盘保持一定距离。儿童使用安全气囊时更要注意，很多安全气囊都是针对成年人而设计的，包括安全气囊在车内的位置、高度等。安全气囊在充气时可能给前排儿童造成伤害，建议把儿童安排在后排中间位置，并固定好。

（4）;; 避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管，不要让它在85℃以上的高温环境下长期放置。