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侃技术|只要3分钟 看懂安全气囊关键时刻能救命

文章出处:赢德体育官方网站 人气:发表时间:2021-02-26 10:24

  1952年的一天,夏后傍晚时分,美国乡村的道路很静谧,橘黄的夕阳洒落在车窗上,自学成才的宾夕法尼亚州工程师——赫特里特,快乐的驾驶着小汽车,带着妻子和可爱的小女儿。然而意外却不请自到,道路上突然出现的障碍物使得赫特里特猛打方向盘同时进行制动措施,但车子还是失去了控制,在这危急万分的时刻他和妻子都本能地用手臂保护坐在前座中间位置上的女儿。

  有人说伟大而影响至深的创作都来自于“爱”和“思考”,这次事件使得他设想到必须有这么一个装置,在撞车的时候,能够更好更有力来保护每一个家人,两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人,而这份图纸奠定了今天安全气囊的雏型。

  安全气囊的发展也并不是一帆风顺,从取得专利到应用推广,其中三十多年的时间,几经波折。而现在,安全气囊已经是汽车的标配,几乎每台车都必须装配它。

  据统计,在所有可能致命的车祸中,如果正确使用安全带,可以挽救约45%的生命。如果同时使用安全带和安全气囊,这一比例上升到约60%。如果只使用安全气囊,这一比例不会超过5%。所以关于安全气囊的使用与其工作原理,应该值得每一个人关注。

  安全气囊的设计是与安全带搭配使用,一般当汽车遭受一定碰撞力以后,安全气囊就会引发某种类似微量炸药(爆炸,化学反应)瞬间产生大量气体,使得布置在车内的安全气囊充气膨胀瞬间弹出,减缓因为惯性导致人体与车内零部件的碰撞,而在人体接触到膨胀的安全气囊的瞬间,安全气囊的压力达到设定极限值,安全气囊通过气囊表面气孔开始排气,从而起到铺垫与缓冲作用,最大程度减轻乘员伤害。

  一般系统由碰撞传感器、控制模块(ECU)、气体发生器及气囊本体等组成,下面逐一为大家介绍这几个主要组成部分。

  安全气囊传感器一般称为碰撞传感器,按照用途不同,碰撞传感器一般可以分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。

  触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器,它的作用是检测车辆碰撞时候的减速度变化,并将信号传给气囊电脑,作为气囊电脑的触发信号。说简单一点就是他的信号决定安全气囊弹开与否。

  防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器,它与触发碰撞传感器串联,用来防止安全气囊因为故障而误爆。

  按照结构与原理不同,碰撞传感器又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。

  机电结合式碰撞传感器是利用机械运动(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。

  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。

  防护碰撞传感器一般采用电子式结构,而触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。这其中的道理也非常简单,机械式传感器相比电子式传感器可靠性更高,而对于这种被动安全的装置谁敢用生命来赌博呢?

  对于早期的汽车,电控和传感器的技术还不是非常的灵敏和精确,所以会在车身的前部和侧部安装多个触发碰撞传感器。

  例如:车辆两侧翼子板内部、前照灯支架下以及支架两侧,A柱、B柱等部位。而随着碰撞传感器制造技术的发展,现在的汽车直接将触发碰撞传感器安装在气囊系统ECU内。而防护碰撞传感器一般都与气囊系统ECU组装在一起,大多数安装在驾驶舱内中央控制台下面。

  气体发生器一般是当需要引爆安全气囊的时候,通过产生化学反应迅速产生大量气体,一般在30ms左右就可以充满40-60L的安全气囊,假设汽车以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360斤,这对脆弱的颈部和头部是很难承受的冲击力,所以安全气囊缓冲式的保护也有很大的伤害,一般情况下也不会轻易爆开。

  对于膨胀安全气囊的气体要求温度不能太高(会烧伤乘员),而产生的气体必须是无毒无害的,同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。一般气体发生器使用氮化钠(Na3N)或硝酸铵(NH4NO3)等物质。ECU给出引爆信号时这些物质迅速发生分解反应,产生大量气体(无毒无味的氮气占70%以上),充满气囊。

  安全气囊控制模块比较简单,相当于整个系统的大脑,作用过是在汽车行驶过程中,传感器会向安全气囊系统不断发送车速的变化(加速度或者减速度)信息,而气囊控制模块(ECU)按照一定的逻辑顺序来分析传感器数据再对比出厂设计的极限值,假如所测的减速度、速度变化量或其它指标超过预定值(即真正发生了碰撞),气囊控制模块会向气体发生器发出点火命令,引爆气囊。

  气囊的大小、形状、漏气性能是确定安全气囊保护效果的重要因素,必须根据不同汽车的实际情况来确定。而一般情况气囊膨胀时速度可以达到300KM/h,所以气囊的本身的牢固性也是一个很严肃的话题,一般的气囊使用防裂性能好的聚酞胺织物制成,它是一种半硬的高分子材料,能承受较大的冲击压力,为了密封气体,气囊里面一般涂有涂层密封材料。

  由于早期的气囊在弹出与乘员接触时速度过快,会造成很大的损伤(打歪鼻梁骨)。所以发明出了新型的安全气囊采用可分级充气或释放压力的装置,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。

  为了保证安全气囊在适当的时候打开,不同的汽车生产厂家都规定了不同的气囊起爆条件,只有满足了这些条件,气囊才会爆炸。例如当轿车与没有后部防护装置的卡车发生钻入性追尾事故,或轿车碰撞护栏后发生翻车事故,或发生车身侧面碰撞等,这样的事故往往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, 车内的乘员碰的头破血流,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。

  汽车发生碰撞时的主要受力部位是乘员舱骨架和车身纵梁,为了缓冲碰撞时的冲击力,车身前部大都设计有碰撞缓冲区(吸能盒),而且车身的刚度分布也是不均匀的。一般安全气囊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。这里所说的速度不是我们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,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。

  上边说了这么多想必大家都很想知道,这个隐藏的保护神到底在我们车子的那个位置,接下来侃弟告诉你。

  安全气囊一般安装在车内前方(正副驾驶位),侧方(车内前排和后排)和车顶三个方向。在装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System,简称SRS)的字样,直译成中文,应为“辅助可充气约束系统”。旨在减轻汽车碰撞后,乘员因惯性发生二次碰撞时的伤害程度。

  1、驾驶气囊,在国内生产的中低档轿车中标配的气囊个数是1-2个,一般都是在车辆的驾驶和副驾驶位置各一个,用来保护前排成员在车辆发生猛烈撞击时对胸部和脑部的有效保护。

  2、侧气囊是安装在座椅外侧的,目的是减缓侧面撞击造成的伤害。侧气囊一般分为前排侧气囊后排侧气囊。前排侧气囊一般安装在前排座椅外侧,目的是减缓侧面撞击造成的伤害。目前部分高端或者高配车型都装备了前排侧气囊后排侧气囊是安装在后排车座上靠近窗户的一边,不同于前排侧气囊后排侧气囊一般只会出现在高端车型上。

  3、膝部气囊大多数车型都只配备了主、副驾驶安全气囊、侧气囊等,其实车辆在真正发生正面碰撞时,下面是更应该受保护的,下面的膝部与中控台的距离最短,是最易造成骨折损伤的部位。

  4、头部气囊(气帘)汽车装有前排乘客的安全气囊,在一些较为高档的车辆中会装有前/后排头部气囊,腿部和颈部的安全气囊。车辆在发生事故时,车内的气囊气帘可以有效保护车内成员的生命安全,换句话说气囊气帘的个数越多越能有效的保障驾乘人员在发生交通事故时的生命安全,当然前提是要针对车辆在发生碰撞时来自各个不同方向的撞击力合理的安排安全气囊气帘的位置及个数。

  5、后排头部气囊是安装在后部车顶处的安全气囊系统,用来保护后排座椅乘客的被动安全配置。

  6、行人安全气囊理念最早是由丰田公司发明的,但是沃尔沃却第一个将这项技术做到了量产车上,目的是可以使行人与车辆发生碰撞时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,当与行人发生碰撞的时候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,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以减轻行人的伤害。

  其实安全气囊的威力巨大,驾驶汽车的时候很多方面都需慎重,首先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。不要在气囊的前方、上方或近处放置物品,因为在紧急时刻这些物品有可能妨碍气囊充气或被抛射出去,造成更大的危险。不要擅自改变安全气囊系统及周边布置不能擅自改动系统的线路和组件,不要随意更改保险杆和车辆前部结构。12岁以下的小孩应在后排安装儿童安全座椅,绝对不能把小孩放在前排,气囊起爆时的巨大冲击力对于他们来说甚至可能有致命的危险 !

  随着人们安全意识的提升,购车时人们越来越注重车辆的被动安全装置,就此安全气囊成了各大汽车的买点之一,确实,在实际碰撞的交通事故中安全气囊极大的降低了乘员的伤害,挽救了无数生命。但是安全气囊也是一把双刃剑,合理使用可以起到保护作用,而遇到气囊不能打开、乘员驾车坐姿错误、不搭配安全带使用、或者在标有安全气囊标志的面板上放置杂物等等,反而会起到副作用。还是那句话,所有安全装置都是辅助性,被动性的,在强大的意外事件面前,我们真正能做的也只有祈祷,而一直以来保护我们安全的只有一种方法,那就是从心中敬畏生命,真正做到安全文明驾驶。

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