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安全氣囊究竟是如何工作的?

隨著汽車的日益普及,汽車文化也在快速發展,人們對汽車的認識也不再只是看顏值了,對 汽車的安全也更加關注。因此我們在購買汽車時都會關心一個問題,就是車上有沒有安全氣囊,有多少個安全氣囊。當然,現在的汽車都配置了安全氣囊,有單氣囊的,雙氣囊的,四氣囊的,六氣囊的等等,最多的甚至有22個氣囊。那麼安全氣囊究竟有什麼作用呢?它又是怎樣保護我們的呢?今天老侯就來給大家解析安全氣囊的結構與工作原理。

安全氣囊的作用

汽車安全氣囊系統(Supplemental Restraint System—SRS)是轎車上的一種輔助保護系統,也稱空氣袋(AIR BAG)。當汽車遭到正面或側面嚴重衝撞時導致減速度急劇變化時,氣囊迅速膨脹,在駕駛員、乘員與車內構件之間迅速鋪墊一個緩衝,利用氣囊排氣節流的阻尼作用來吸收人體慣性力產生的動能,從而減輕人體遭受傷害的程度。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,可有效降低汽車乘員及駕駛員的傷亡率,是拯救乘員生命的重要裝置。

實驗證明:交通事故中,如果只使用安全帶,死傷率下降45% ;如果只使用氣囊,死傷率下降14%;同時 使用安全帶和安全氣囊,死傷率下降50% 。

重要提示

SRS系統實際上是安全帶的輔助裝置,只有在使用安全帶的條件下,SRS系統才能充分發揮保護乘員的作用。

目前按照安全氣囊的數量可分為單氣囊系統(只裝在駕駛員側,方向盤中部)、雙氣囊系統(駕駛員側和前乘客側工具箱上方的儀錶板內各有一隻)、多氣囊系統(包括後排乘員也有)氣囊蓋板上標有「AIR BAG」字樣,它們的工作原理基本一樣。

安全氣囊的分類

安全氣囊按照保護區域來的不同分為

前排駕駛員安全氣囊、前排乘員安全氣囊、前排座椅側安全氣囊、充氣窗帘、腿部保護安全氣囊(膝部氣囊)

駕駛員安全氣囊

在意外發生的瞬間可以有效的保護駕駛員的頭部和胸部,並且可以有效的防止在發生碰撞時方向盤頂到駕駛者的胸部,避免致命的傷害。

前排乘員安全氣囊

在意外發生的瞬間可以有效的保護副駕駛位乘員的頭部和胸部,防止乘員與擋風玻璃及儀錶台發生二次碰撞。

前排座椅側安全氣囊

在意外發生的瞬間可以有效的保護車內駕乘人員來自側面撞擊導致的腰部,腹部,胸部外側,以及胳膊的傷害,保證身體上肢的活動能力和逃生能力。

充氣窗帘

在意外發生的瞬間可以有效的保護乘客的頭部和頸部。

腿部保護安全氣囊(膝部氣囊)

在意外發生的瞬間能夠有效保護乘客的膝蓋和腰下肢體部位,從而也能緩解來自正面碰撞的前衝力。

安全氣囊系統的結構

雖然安全氣囊的種類較多,但其基本結構都是大同小異的,主要由感測器、安全氣囊系統控制單元(SRS ECU):安全氣囊組件:電氣連接件:安全氣囊系統指示燈(SRS指示燈) 、儲備電源等組成,以下分別介紹。

感測器

安全氣囊系統能否可靠和正確地工作,感測器是第一個關鍵。感測器對於安全氣囊系統的成本高低也有很大的影響。感測器也有多種形式,主要有碰撞感測器、安全感測器、中央安全氣囊感測器、安全帶感測器、乘員區別感測器等,其中碰撞感測器又分為前碰撞感測器和側碰撞感測器。主要作用就是通過車身減速度的變化檢測汽車發生碰撞事故的嚴重度,並將感測到的信號(車身減速度信號)傳給電子控制系統。

主要用來檢測汽車前方發生碰撞時車身的減速度以及碰撞部位的嚴重程度,並將信號傳給電子控制系統。

以及碰撞部位的變形量,並將信號傳給電子控制系統。

如圖2-7所示的一種安全感測器是一個水銀常開開關。安全感測器用來防止系統在非碰撞狀況引起氣囊的誤動作,一般裝在中央控制器內。當發生碰撞時,足夠大的減速度力將水銀拋上,接通傳爆管電路。

電子式感測器對汽車正向加速度進行連續測量,並將結果輸送給微處理器,微處理器內有一套複雜碰撞信號處理程序,能夠判定氣囊是否需要打開。如需要,微處理器便會接通點火電路,如果機電式保險感測器也閉合,則引發器接通,氣囊打開。

安全帶感測器

安全帶感測器用於檢測安全帶是否繫上。

乘員區別感測器

乘員區別感測器又叫做PPD感測器,是監測副駕駛席有無乘客的裝置。當監測為無乘客時,不引爆副駕駛席安全氣囊,防止不必要的損失。

安全氣囊系統控制單元(SRS ECU) 其功能是連續監測汽車行駛過程中感測器輸送來的信號,經計算處理后,確定是否需要氣囊展開。此外,SRS ECU還不斷地對系統中的主要部件和外部電路進行診斷檢測。一旦系統有故障被ECU的診斷功能檢測出來,便以故障碼的形式存於存儲器中,同時點亮SRS指示燈提示安全氣囊系統有故障。

安全氣囊組件

有前氣囊組件、駕駛員側、前乘客側氣囊組件和側氣囊組件等,結構原理基本相同。

氣囊總成包括氣體發生器、氣囊。前安全氣囊總成一般安裝在乘員的正前方;側安全氣囊總成一般安裝在側門或門周圍。

氣囊

氣囊用尼龍製成,內表面覆蓋一層橡膠皮,摺疊安放在氣囊總成內,充入氮氣后可使體積膨脹。在氣囊背面設計有兩個排氣孔,利用排氣節流作用吸收碰撞動能,可在撞擊導致膨脹后緩和對乘員臉面的衝擊作用。

氣體發生器

氣囊和氣體發生器為一體。在金屬容器內裝有點火熱線、引火劑與氮氣發生劑、過濾器等。在點火熱線通電產生高溫,使引火劑著火, 緊接著氮氣發生 劑燃燒並生成氮 氣送入氣囊內,使氣囊展開。

電氣連接件

螺旋彈簧

螺旋彈簧又稱螺旋型電纜或遊絲。由於駕駛員側氣囊安裝在轉動的方向盤上,為實現活動蓋與靜止端轉向柱的電氣連接,故採用螺旋型電纜來實現旋轉運動方向盤的旋轉端與固定端的電氣連接。

氣囊線束及連接器

SRS指示燈又叫故障提示警告燈。當打開點火開關時,SRS ECU點亮SRS指示燈,系統進入自檢,自檢時間內(約7s),對撞車信息進行分析及發出點火指令只有自檢完成後系統才開始正常工作,SRS指示燈熄滅。當系統自檢 出故障時,SRS系 統將停止工作,SRS 指示燈閃爍警告。

儲備電源

當供電系統失靈,氣囊系統可由儲備電源供電,確保安全氣囊系統在短時間內維持正常工作。

發生碰撞事故時,感測器感受汽車碰撞強度,電子控制系統接收並處理感測器的信號,經計算有必要打開氣袋時,由觸發裝置發出點火信號觸發氣體發生器,氣體發生器收到信號后,迅速產生大量氣體,在乘員的前部形成充滿氣體的氣囊。一方面乘員的頭部和胸部壓在氣袋上與前面的車內物體隔開,另一方面當人體和氣袋接觸時,利用氣囊本身的阻尼作用或氣袋背面的排氣孔排氣節流作用來吸收乘員慣性力產生的動能,達到保護乘員的作用。

安全氣囊的動作過程

1

碰撞約10ms后,SRS達到引爆極限,點火器引爆點火劑併產生大量熱量,使充氣劑(疊氮化鈉藥片)受熱分解,駕駛員尚未動作。

2

碰撞約40ms后,氣囊完全充滿,體積最大,駕駛員向前移動,安全帶斜系在駕駛員身上並拉緊,部分衝擊能量已被吸收。

3

碰撞約60ms后,駕駛員頭部及身體上部壓向氣囊,氣囊的排氣孔在氣體和人體壓力作用下排氣節流吸收人體與氣囊之間彈性碰撞產生的動能。

4

碰撞約110ms后,大部分氣體已從氣囊逸出,駕駛員身體上部回到座椅靠背上,汽車前方恢復視野。

碰撞約120ms后,碰撞危害解除,車速降低直至為零。

由此可見,氣囊在碰撞過程中動作時間極短。從開始充氣到完全充滿約為30ms;從汽車遭受碰撞開始到氣囊收縮為止,所用時間僅為120ms左右,而人的眼皮眨一下所用時間約為200ms左右。因此,氣囊動作狀態和經歷時間無法用肉眼確認。

SRS動作過程與經歷時間之間的關係如下圖所示。

安全氣囊的展開條件

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。那麼安全氣囊究竟在什麼樣的條件下才能打開呢?

安全氣囊的打開原則:

輕微的碰撞不會打開安全氣囊。

安全氣囊打開的必要條件

1、車速一般在50公里/小時以上,但關鍵因素是碰撞發生時的加速度,在國家鑒定試驗中,碰撞瞬時的加速度約為-40g;

2、正面行駛;撞擊的角度必須是正前方左右大約60°之間位置

3、碰撞物體:剛性牆壁或障礙物;汽車以 80 Km/h 速度與軟體動物碰撞時,安全氣囊不工作。

4、打開時間:在碰撞發生后的幾十毫秒內

5、碰撞物體的剛性:車輛以50公里時速撞向牆壁和撞向沙堆的效果截然不同,因此50公里/小時只是相對速度,只有當實際碰撞滿足條件時,安全氣囊才會自動打開

1.以50km/h以下時速撞上停止的同級別車輛時,安全氣囊可能不會啟動;

2.以約30km時速正面撞上不會被撞斷的電線杆、撞進卡車等車底時,安全氣囊都可能不啟動。

3.以20km以下時速撞擊較厚混凝土牆壁、被側面撞擊、被從後面撞擊、側翻、翻轉等情況下,汽車正面安全氣囊一般都不會啟動。

4.撞擊的位置未滿足彈出條件

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本文由 yidianzixun 提供 原文連結

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