目录
安全气囊结构
(一)安全气囊系统传感器
(二)控制模块(ECU)
(三)气体发生器
(四)气囊
(五)其他结构
安全气囊的原理
安全气囊起爆需满足的条件
安全气囊存在的问题
安全气囊种类
安全气囊结构
常用的汽车安全气囊系统由碰撞传感器、控制模块(ECU)、气体发生器及气囊等组成。
(一)安全气囊系统传感器
安全气囊传感器也称碰撞传感器,根据用途可以分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器是气囊电脑的触发信号,也称为碰撞强度传感器,用于检测碰撞时的加速度变化,并将碰撞信号传给气囊电脑;防护碰撞传感器与触发碰撞传感器串联,也称为安全碰撞传感器,用于防止气囊误爆。
碰撞传感器按照结构的不同可以分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。一般采用电子式结构。触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构,其中机电结合式碰撞传感器是利用机械的运动(滚动或转动)来控制电气触点动作,再由触点断开和闭合来控制气囊电路的接通和切断,常见的有滚球式和偏心锤式碰撞传感器。电子式碰撞传感器没有电气触点,目前常用的有电阻应变式和压电效应式两种。机械式碰撞传感器常见的有水银开关式,它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断。
(三)控制模块(ECU)
早期汽车,安全气囊一般设有多个触发碰撞传感器,其位置多在车身前部和中部,例如身两侧的翼子板内侧、前照灯支架下面以及发动机散热器支架两侧等。随着技术发展,汽车触发碰撞传感器安装在了气囊系统ECU中,防护碰撞传感器一般与气囊系统ECU组装在一起,多数是在驾驶舱内中央控制台下面。
汽车在行驶中,传感器吸引不断向控制装置发送速度变化信息,气囊控制模块会对这些信息进行分析判断,如何控制模块所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值(即真正发生了碰撞),则囊控制模块向气体发体发生器发出点火命令。
(三)气体发生器
气体发生器是在短时间内产生大量的气体充满气囊,这个短时间一般是在30ms左右,这些气体对人体必须是无害的,且温度不能太高,同时气体发生器要有很高的可靠性以及稳定性。目前气体发生器有三种型式,压缩气体式、烟火式和混合式。现在运用最广泛的一种是雅俗气体式与烟火式相结合的发生器。气体发生器内存储有氮化钠或硝酸铵等物质,当发生碰撞是这些物质混迅速发生分解反应,产生大量气体,充满气囊。在新型气囊中还加入了可分级充气或释放压力的装置,防止突然点爆产生的巨大压力对人体产生的伤害,
分级点爆装置,即气体发生器分两级点爆,第一级产生约40%的气体容积,远低于最大压力,对人头部移动产生缓冲作用,第二级点爆产生剩余气体,并且达到最大压力。而分级释放压力方式就是在气囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔,一开始压力达到设定极限,便能瞬时释放压力,以避免对乘客造成过大伤害。
(四)气囊
防裂性能好的聚酞胺织物是气囊的主要材料,它是一种半硬的高分子材料,能承受较大的压力;再经过硫化处理后,可减少气囊冲气膨胀时的冲击力。为使气体密封,气囊里面涂有涂层材料。而且气囊的大小、形状、漏气性都关系到保护的效果,必须根据车型的不同来做具体的设计。
气囊静止时被折叠成包,安放在气体发生器上部和气囊饰盖之间,气囊饰盖表面模压有浅印,以便气囊充气爆开时撕裂饰盖,并减小冲出饰盖的阻力。气囊背面或顶部设置有排气孔,当驾驶员压在气囊上时,气囊受压后便从排气孔排气。
(五)其他结构
气囊系统还有备用电源,备用电源电路由电源控制电路和若干电容器组成。当汽车发生碰撞导致蓄电池和发电机与气囊系统断开时,备用电源在一定时间内(一般为6秒)可以维持气囊系统供电。
为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致于损伤气囊组件的连接线束,在转向盘和转向柱之间采用了螺旋线束,即将线束安装在螺旋形弹簧内(螺旋线束也称为螺旋弹簧、游丝或游丝弹簧)。
安全气囊的原理
安全气囊主要是为了防止汽车碰撞时车内乘员和车内部件间发生碰撞而造成的伤害,它通常是作为安全带的辅助安全装置出现,二者共同作用。安全气囊的保护原理是:当汽车遭受一定碰撞力量以后,气囊系统就会引发某种类似微量炸药爆炸的化学反应,隐藏在车内的安全气囊就在瞬间充气弹出,在乘员的身体与车内零部件碰撞之前能及时到位,在人体接触到安全气囊时,安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气,从而起到铺垫作用,减轻身体所受冲击力,最终达到减轻乘员伤害的效果。
安全气囊起爆需满足的条件
气囊的起爆条件这是汽车生产商为了保证安全气囊能在适当的时候打开,即只有满足满足这些条件,气囊才会爆炸。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爆炸的条件,气囊还是不会打开。
需要合适的速度和碰撞角度,理论上讲,只有车辆的正前方左右大约60°之间位置撞击在固定的物体上,速度高于30公里/小时,这时安全气囊才可能打开。
这里所说的速度是指在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度,实际碰撞中汽车的速度要等效于这个试验速度气囊才能打开。
当发生碰撞时,汽车的乘员舱骨架和车身纵梁是主要手里部位,为了缓冲碰撞时的冲击力,车身前部都设有碰撞缓冲区。在一些事故中,没有车身前部的直接撞击,主要是车身上部和侧面发生碰撞,碰撞车身部位的刚度很小,虽然车舱发生了很大的变形,造成了车内乘员受伤或死亡,但是由于碰撞部位不对,有时候气囊并不能打开。
安全气囊存在的问题
(一)气囊可能在很低的车速时打开
汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时,乘员和驾驶员系上安全带即可,不需要安全气囊。如果这时展开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加重碰撞伤害。
(二)气囊的启动会对乘员造成伤害
安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板,并且在瞬间展开充气,很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。据计算,若汽车以60km的时速行驶,突然的撞击会令车辆在0.2秒之内停下,而气囊则会以大约300km/h的速度弹出,而由此所产生的撞击力约有180公斤,这对于头部、颈部等人体较脆弱的部位就很难承。
(三)安全气囊可能会对儿童造成伤害
当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时,气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用,还可能会对乘员造成一定的伤害。
安全气囊使用注意事项
安全气囊自日常使用时需注意一些事项,在确保正确驾驶姿态的情况下,驾驶者应将座位尽量向后移,以便有足够空间使安全气囊在发生意外扩张后充分发挥其保护作用,同时驾驶者必须要系好安全带。
安全气囊种类
(一)侧气囊
侧气囊是安装在座椅外侧的,为了减缓侧面撞击造成的伤害。侧气囊一般分为前排侧气囊和后排侧气囊。
(二)膝部气囊
膝部安全气囊是用来降低乘员在二次碰撞中车内饰对乘员膝部的伤害。膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内,一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位,从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。
(三)头部气囊(气帘)
头部气囊也叫侧气帘,在碰撞时弹出遮盖车窗,以达到保护乘客的效果。一般情况下,大多数的头部气囊都是前后贯通式,只有少数品牌仅有前排头部气囊。前排头部气囊通常安装在挡风玻璃两侧钢梁内侧。
(四)行人安全气囊
行人安全气囊是由丰田公司首创,但是沃尔沃是第一个将次技术应用到量产车上的品牌,车型V40,这项技术可以使行人与车辆发生碰撞时,进一步减轻行人受到的伤害。
其技术原理是通过安装在前保险杠的传感器监测,如与行人发生碰撞后发动机舱盖尾部自动翘起,隐藏在内部的安全气囊同时释放,并且会包裹部分前挡风玻璃与A柱,这样一来凸起的发动机舱盖与安全气囊便可有助于减轻行人的伤害。