安全气囊的发展与应用

赵圣楷

摘 要：随着的进步和道路条件的改善，汽车行驶的速度是越来越快，车流量也越来越大，它带给我们的安全隐患也越来越严重，每年的交通事故都在递增。要想确保行车过程中的安全性，解决行车过程中的人员安全越来也受到了我们的重视。在汽车的装备安全气囊是现在的一种有效的解决方法，那它的发展与应用怎么样呢？本文就主要对汽车的安全气囊的发展与应用进行概述

关键词：汽车安全气囊 发展 应用

一、汽车安全气囊的发展

气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国，在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。但是由于那时技术的限制，还不能把这种想法或专利进行实现，到了1980年的德国开始实现了这个设想并在汽车安装了安全气囊。从此在美国的市场汽车上都出现了这样的安全系统，随后又出现了一系列保护乘员头部躯干和膝部作用的安全气囊。在我国，对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 80 年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。

在十多年的研究与发展过程中， 国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础， 其中部分研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中， 系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作， 对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。2000 年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过 200% 的速度在增长，到 2004 年我国安全气囊市场总配量接近 400 万套。目前，国内生产安全气囊企业有近 20 家，2004 年产量超过 200 万套，安全气囊的国产化率超过 50%，到 2 007 年，我国 80% 以上的安全气囊组件将实现本地化生产。目前，我国安全气囊零部件 ECU 、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有 5% 左右，气囊组件配套还有很大的发展空间。

1、安全气囊的发展趋势

（1）安全气囊的智能化

传统的正面碰撞安全气囊系统是根据前座乘 员的常规乘座位置和气囊的理想点火时刻为原则设计的。但是在实际的汽车碰撞事故中，影响气囊 保护性能的因素很多，例如乘员的身高和体重、乘员相对于方向盘或仪表板的位置、碰撞的 剧烈程度等等。不同的碰撞条件及乘员和乘员的位置的变化会导致乘员不是在最佳时刻与气 囊接触，从而降低对乘员的保护效果。为了充分发挥安全气囊的保护效果，自适应式或称为 智能型安全气囊的概念也就应运而生。

（2）安全气囊的小型化

缩小安全气囊总成的体积是当前发展的趋势 之一。 新型发生器工作时，压缩气体从气罐中喷出充满气袋。这种发生器气体产生率高，因而尺寸 小，便于安装布置。

（3）安全气囊的多样化

驾驶员和前座乘员安全气囊已成为轿车生产 中的标 准设备，作为正碰撞事故中的安全措施。侧面碰撞气囊正在迅速发展。不同设计形式的侧碰 撞气囊可分别安装在椅靠背外侧、车门中部、车身中立柱、车身顶部与车门交界部位。这 些安装在不同部位的侧碰撞气囊可分别起到保护乘员头部、胸部和臀部的作用。

二、汽车安全气囊的结构与工作原理

安全气囊在车辆发生碰撞时能够起到缓冲作用，从而降低撞击对车内乘客造成的伤害。很多人将安全气囊等同于SRS，这是不准确的，其实安全气囊只是SRS的一种。SRS是英文SUP[综述 图片 论坛]plemental Restraint System的缩写，中文含义是辅助防护系统，常见的辅助防护系统有安全气囊和安全带。在很多汽车的轉向盘上和仪表板右侧杂物箱上方都标有SRS或AIR BAG，这表示有安全气囊安装在此处。

1、安全气囊的的组成

（1）安全气囊的分类

按安全气囊数量分类可分为单安全系统，双安全气囊系统和多安全气囊系统：

（1）单安全气囊系统，只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊。 （2）双安全气囊系统近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统，即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊，如本田雅阁，市民，丰田佳美，马自达 626，929，福特林肯城市及国产的奥迪 a6 等轿车均采用的是双安全气囊系统。

（3）多安全气囊系统多安全系统是指在车上安装了 3 个或 3 个以上的安全气囊。例如，瑞典沃尔沃 850，960，通用的别克，上海大众帕萨特轿车等。

（2）安全气囊的工作原理

当车辆发生碰撞时，安全气囊控树模块快速对信号做出处理，确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力，便迅速释放气囊，使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触，从而通过气囊的缓：中作用减轻乘员的伤害。现在国内外气囊厂家主要采用的是电子式安全气囊系统。基本型安全气囊系统包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及安全带预紧装置。现在国内外电子式安全气囊系统特点是由传感器感知车辆运动情况，由 MCU 监控并作出判断，判断当前的事件是否是严重碰撞事件，如果是严重碰撞事件则驱动气囊展开，保护驾乘人员的安全。安全气囊作用过程为：碰撞发生后 0 ～20ms 内传感器将信号输送到中央电子控制器（ECU ），ECU 判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器，在 20 ～60ms 内高温、高压气体（氮气）经过滤冷却进入气袋，气袋张开形成气垫，将乘员与车内装备隔开，60 ～100ms 后气袋排气孔打开，气囊泄气并收缩。气体的阻尼作用吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力，乘员陷入较柔软的气囊中，使得乘员得到保护。最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下。下图中是安全气囊的工作原理图：如图1

总结

近年来，智能型安全气囊的研究致力于开发一种能够最大限度地保护乘员的安全气囊系统。 这种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。智能 型气囊的关键技术之一是先进的传感系统和电子运算系统，它们在事故发生的短暂时刻内能够提供可靠的碰撞环境的信息。这些信息包括汽车碰撞的剧烈程度，碰撞的方位，乘员的身 材、体重、位置，乘员是否系有安全带。智能气囊系统根据原有探测的信息作出判决怎样调 节和控制气囊的工作性能，使气囊能充分发挥其保护效果。