汽車的安全氣囊系統(tǒng)

汽車的安全氣囊12.1汽車的安全氣囊

在汽車行駛過程中，由于一些意外交通情況的出現(xiàn)和機械故障的發(fā)生，往往會導致交通事故。由于交通事故發(fā)生的意外性，發(fā)生瞬間極短，駕乘人員不可能有反應時間來主動保護自己，只有采用被動安全保護裝置來減少事故對人體的傷害。目前主要的被動安全系統(tǒng)有安全氣囊控制系統(tǒng)和座椅安全帶控制系統(tǒng)。實驗和實踐證明，汽車裝用安全氣囊后，汽車發(fā)生碰撞事故對駕乘人員的傷害程度大大減小。什么是安全氣囊

在發(fā)生嚴重的正面碰撞，為了減少駕駛員或前座乘客或面部撞在方向盤或儀表板上的可能性，在方向盤和儀表上張開一氣袋。參考：SRS（SUPPLEMENTAL輔助RESTRAINT束縛SYSTEM系統(tǒng)）全稱為乘員輔助保護/約束系統(tǒng)，常簡稱安全氣囊系統(tǒng)。第1頁12.1.1安全氣囊的發(fā)展

安全氣囊是美國機械工程師約翰·赫準克于1953年發(fā)明的，直到1971年才由日本本田汽車公司開始引進生產和試車使用。1973年，美國通用公司為1000輛非洲羚羊牌轎車安裝了安全氣囊系統(tǒng)；1974年作為所有高級轎車的選裝件。1984年，美國聯(lián)邦政府將汽車被動安全裝置納入法規(guī)，到1990年配置率要求達到100％。進入20世紀如年代，安全氣囊得到飛速發(fā)展，1997年美國客車裝車率達到I00％，令世界達到80％。進入21世紀，安全氣囊系統(tǒng)將更為普及，并向著智能化方向發(fā)展。12.1.2汽車碰撞導致人體受傷害原因

當汽車發(fā)生碰撞時，汽車與汽車或者汽車與障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞。一次碰撞后，汽車速度將急劇變化，駕駛員和乘員就會受到慣性力的作用而向前運動，并與車內的轉向盤、擋風玻璃或儀表板等構件發(fā)生碰撞，這種碰撞稱為二次碰撞。在車輛事故中，導致駕駛員和乘客遭受傷害的主要原因是二次碰撞。碰撞分為正面碰撞和側面碰撞。12.1.3安全氣囊系統(tǒng)的功用安全氣囊系統(tǒng)的功用：當汽車遭受到碰撞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氣墊，利用氣囊排氣節(jié)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。

正面氣囊的主要功用是保護駕駛員和乘員的面部和胸部，側面氣囊的主要功用是保護駕駛員和乘員的頭部和腰部。12.1.4安全氣囊系統(tǒng)的分類1．按傳感器類型分類(1)機械式安全氣囊系統(tǒng)機械式安全氣囊系統(tǒng)不需用電源，沒有電子電路和電路配線，全部零件組裝在轉向盤裝飾蓋板下面，檢測碰撞動作和引爆點火劑都是利用機械動作來完成的。機械式安全氣囊系統(tǒng)最初是由日本的豐田汽車公司采用。(2)電子式安全氣囊電子式安全氣囊系統(tǒng)有兩種布置方式，早期的電子式傳感器在汽車的前端部安裝，氣囊引爆裝置安裝在轉向盤上，前端傳感器需要引線連接?，F(xiàn)在各制造商都在致力開發(fā)整體式安全氣囊，它是把電子式傳感器后移，和點火引爆裝置作為一個整體安裝在轉向盤上，可以取消線束，消除了由于線路短路或斷路導致氣囊失效的故障。12.1.4安全氣囊系統(tǒng)的分類2.按保護對象的不同分類(1)駕駛員防撞安全氣囊駕駛員防撞安全氣囊裝在轉向盤上，美式安全氣褒體積較大，約60L，這是按沒有座椅安全帶設計的。歐式安全氣囊按有駕駛員座椅安全帶設計的，其體積較小，約40L。日本車一般配有安全帶多采用歐式。(2)乘員防撞安全氣囊由于乘員在車內位置不固定，因此為保護其撞車時免受傷害，設計的安全氣囊體積也較大。美式的約160L左右，歐式的約75L左右。有些車上還配有后排乘員防撞安全氣囊，裝在前排座椅后面。(3)側斷防撞安全氣囊裝在車門上，當汽車遭受側面碰撞時，防止乘員受到側面撞擊。安全氣囊的分類按氣囊數目：一個，二個，四個，八個，16個識別：“SRS”、黃色標簽12.1.4安全氣囊系統(tǒng)統(tǒng)的分類3．窗簾式安全氣氣囊與智能型型安全氣囊在發(fā)生側向碰碰撞時，側面面安全氣囊能能在瞬間充氣氣膨脹，以保保護乘員頭部部的安全，安安裝在車門上上的側面安全全氣囊同時對對胸及腰部也也起到保護作作用。但是，，側向安全氣氣囊膨脹時，，向上方延伸伸、對頭部起起到保護作用用；但同時把把乘員的手臂臂向上牽動，，有可能造成成肩膀脫臼。。這就要求限限制安全氣囊囊的尺寸，這這樣一來，在在車輛碰撞時時．由于頭部部會在前后方方向發(fā)生位移移，不能保護護頭部，因此此有些車系(如寶馬)設設計成管形安安全氣囊，充充氣后與側窗窗成橫斜方向向展開，與乘乘員的身高相相配合。12.1.4安全氣囊系統(tǒng)統(tǒng)的分類(1)窗簾式式安全氣囊由于管形安全全氣囊不能全全部覆蓋側窗窗，所以，玻玻璃的碎片可可能擊入車內內刺傷乘員。。把以窗簾狀狀展開的氣囊囊稱為窗簾式式安全氣囊。。窗簾式安全全氣囊在車輛輛側面碰撞時時，與側面安安全氣囊同時時展開。其位位于立柱與車車頂縱梁的內內襯中。窗簾簾式安全氣囊囊還尚未在汽汽車上大批量量使用。12.1.4安全氣囊系統(tǒng)統(tǒng)的分類(2)智能型型安全氣囊為了減輕安全全氣褒的副作作用，豐田汽汽車公司對正正面碰撞安全全氣囊作出改改進，并在研研制新一代安安全氣囊，即即智能型安全全氣囊。具有有如下功能：：①檢測乘員是是否系上安全全帶②檢測乘員乘乘坐位置；③檢測兒童座座椅；④調控安全氣氣囊充氣膨脹脹力⑤檢測座椅上上是否有乘員員；⑥檢測氣溫。。12.1.5安全氣囊系統(tǒng)統(tǒng)的組成和工工作原理(一)安全氣氣囊系統(tǒng)的基基本組成電子式安全氣氣囊系統(tǒng)的組組成部件分布布在汽車的不不同位置，各各型汽車所采采用部件的結結構和數量有有所不同，但但其基本組成成和工作原理理都大致相同同。系統(tǒng)的基基本構成如圖圖所示，氣囊囊組組件件裝裝置置在轉轉向向盤盤中中，，氣氣囊囊組組件件包包括括SRS氣氣囊囊、、氣氣體體發(fā)發(fā)生生器器和和點點火火器器等等；；副副駕駕駛駛座座氣氣囊囊裝裝在在雜雜物物箱箱上上側側，，用用一一塑塑料料蓋蓋板板遮遮住住。。前碰碰撞撞傳傳感感器器分別別安安裝裝在在駕駕駛駛室室間間隔隔板板左左、、右右側側及及中中部部；；中中心心的的安安全全氣氣囊囊傳傳感感器器與與電子子控控制制裝裝置置(SRSECU)安安裝裝在在一一起起；；系系統(tǒng)統(tǒng)故故障障指指示示燈燈在在儀儀表表板板上上。。安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)組組件件安安裝裝位位置置安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的組組成成1．．安安全全氣氣囊囊組組件件安全全氣氣囊囊組組件件由由充充氣氣裝裝置置、、氣氣囊囊、、外外殼殼等等組組成成。。(1)充充氣氣裝裝置置充氣氣裝裝置置與與氣氣囊囊組組合合為為一一體體安安裝裝在在轉轉向向盤盤支支架架上上，，由由氣氣體體發(fā)發(fā)生生劑劑、、火火藥藥、、雷雷管管、、過過濾濾器器和和外外殼殼等等組組成成。。碰碰撞撞發(fā)發(fā)生生后后，，雷雷管管引引燃燃火火藥藥，，產產生生高高溫溫，，使使氣氣體體發(fā)發(fā)生生劑劑迅迅速速生生成成大大量量氣氣體體，，經經過過濾濾后后充充入入氣氣囊囊，，使使氣氣囊囊瞬瞬間間展展開開。。(2)氣氣囊囊氣囊囊安安裝裝在在充充氣氣裝裝置置上上部部，，用用塑塑料料蓋蓋板板護護住住。。氣氣愛愛一一般般由由尼尼龍龍制制成成，，亡亡面面有有一一些些排排氣氣孔孔．．充充氣氣結結束束后后，，排排氣氣孔孔立立即即排排氣氣使使氣氣囊囊變變軟軟，，這這樣樣起起到到緩緩沖沖作作用用以以減減輕輕對對駕駕乘乘人人員員的的傷傷害害。。安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的組組成成2．．氣氣囊囊傳傳感感器器氣囊囊傳傳感感器器包包括括前前碰碰撞撞傳傳感感器器、、中中央央傳傳感感器器和和安安全全傳傳感感器器，，用用來來檢檢測測碰碰撞撞減減速速力力、、碰碰撞撞強強度度，，作作為為電電子子控控制制裝裝置置計計算算氣氣囊囊是是否否動動作作的的參參數數。。3.電電子子控控制制裝裝置置(ECU)電子子控控制制裝裝置置是是SRS的的控控制制中中心心，，其其功功能能是是接接受受傳傳感感器器輸輸人人的的信信號號，，判判斷斷是是否否啟啟動動安安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)。。并并進進行行故故障障自自診診斷斷。。電子子控控制制裝裝置置由由穩(wěn)穩(wěn)壓壓電電路路、、備備用用電電源源電電路路、、系系統(tǒng)統(tǒng)偵偵測測電電路路、、點點火火控控制制和和驅驅動動電電路路、、觸觸發(fā)發(fā)傳傳感感器、、記記憶憶電電路路和和故故障障自自診診斷斷電電路路等等部部分分組組成成。。(二二)安安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的工工作作過過程程當汽汽車車行行駛駛中中遭遭受受到到正正面面碰碰撞撞或或側側面面碰碰撞撞時時，，安安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的工工作作原原理理基基本本相相同同?！，F(xiàn)現(xiàn)如如圖圖所所示示的的正正面面碰碰撞撞為為例例，，說說明明安安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的工工作作原原理理。。當物物體體受受到到作作用用時時間間極極短短的的力力時時，，會會因因此此而而改改變變其其運運動動狀狀態(tài)態(tài)，，這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象在在物物理理上上叫叫做做碰碰撞撞。。(三三)安安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的工工作作過過程程1．．電電子子控控制制裝裝置置的的工工作作過過程程安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的全全部部工工作作過過程程完完全全是是由由SRSECU的的程程序序控控制制的的，，按按照照人人們們事事先先設設計計的的工工作作程程序序和和步步驟驟逐逐條條執(zhí)執(zhí)行行的的。。其工工作作程程序序框框圖圖如如圖圖所所示示。。安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)的的工工作作過過程程氣袋袋張張開開、、吸吸收收能能量量，，保保護護乘乘員員過過程程氣袋袋剛剛張張開開氣袋袋完完全全張張開開氣袋袋泄泄氣氣吸收收能能量量氣袋袋泄泄氣氣碰撞撞結結束束①碰碰撞撞10ms后后．．安安全全氣氣囊囊系系統(tǒng)統(tǒng)達達到到引引爆爆極極限限，，電電雷雷管管引引爆爆點點燃燃點點火火劑劑，，產產生生大大量量的的熾熾熱熱體體。。此此時時，，駕駕駛駛員員由由于于慣慣性性尚尚未未動動作作。。②20ms后后駕駕駛駛員員開開始始移移動動，，但但還還沒沒有有到到達達氣氣囊囊。。③40ms后后，，氣氣囊囊完完全全充充滿滿漲漲起起，，體體積積達達到到最最大大，，安安全全帶帶被被拉拉長長，，人人的的部部分分沖沖擊擊能能量量已已被被吸吸收收，，如如圖圖所所示示。。④６６0ms后后，，駕駕駛駛員員的的頭頭部部已已經經開開始始沉沉向向氣氣囊囊。。⑤80ms后后，，駕駕駛駛員員的的頭頭部部及及身身體體上上部部都都沉沉向向氣氣囊囊。。氣氣囊囊背背后后的的排排氣氣口口打打開開，，在在氣氣囊囊內內部部的的氣氣體體壓壓力力和和人人體體的的壓壓力力作作用用下下徘徘氣氣，，利利用用排排氣氣口口的的節(jié)節(jié)流流作作用用吸吸收收能能量量，，如如圖圖所所示示。。⑥100ms后，車車速已接近近為０，這這時對車內內乘員來說說，危險期期已接近結結束。⑦110ms后，駕駕駛員已經經前移到最最大距離，，隨后身體體開始后移移回到座椅椅靠背上。。這時候，，大部分氣氣體己經從從氣經中逸逸出，汽車車前方視野野恢復，如如圖所示。。⑧120ms后，碰碰撞危害全全部解除：：車速降至至０。汽車以50km/h(v＝13.9m/s)的的速度發(fā)生生碰撞，碰碰撞作用的的時間為1ms左右右，其負加加速度為a＝-13900m/s2；；此時質量量為1kg重的物體體所受到的的力約為1418kg，汽車車碰撞后速速度為零，，但在這瞬瞬間，車內內乘員仍以以13.9m/s的的速度前進進，最后撞撞在轉向盤盤及車箱等等物體上而而停下來，，致使乘員員受到嚴重重傷害。由上述可見見，碰撞發(fā)發(fā)生后，對對乘員產生生的沖擊力力之大，反反映時間之之短，要想想減輕對乘乘員的傷害害程度，只只有依靠乘乘員輔助保保護系統(tǒng)。。安全氣囊囊系統(tǒng)從開開始充氣到到完全充滿滿打開的時時間約為30ms，，在乘員前前面形成一一道秉性的的安全屏障障，使負加加速度減小?。蛔饔昧ασ搽S之減減??；以較較大的作用用集中作用用在乘員的的頭部及身身體上部，，防止作用用力集中壓壓在乘員頭頭部凸出部部分。因此此，安全氣氣囊能對乘乘員起到了了較好的保保護作用，，但其動作作狀態(tài)和經經歷的時間間是無法用用肉眼來確確認的。(四)安全全氣囊系統(tǒng)統(tǒng)的有效范范圍安全氣囊系系統(tǒng)并非在在所有碰撞撞情況下都都能起作用用。正面防防撞安全氣氣囊系統(tǒng)在在汽車正前前方或斜前前方±30度角角(如圖所所示)范圍圍內發(fā)生碰碰撞且其縱縱向減速度度達到某一一值時，系系統(tǒng)才能工工作。安全氣囊系系統(tǒng)不動作作情況在下列條件件之一的情情況下，安安全氣囊系系統(tǒng)不會動作：①汽車遭受側側面碰撞超超過斜前方方±