安全气囊为何安全?它又是如何工作的呢?
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。
安全气囊的原理及结构
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。
『通常车型的安全气囊系统结构示意图』
常用的汽车安全气囊系统由碰撞传感器、控制模块、气体发生器及气囊等组成,下面逐一为大家介绍这几个主要组成部分。
安全气囊系统传感器
安全气囊传感器一般也称碰撞传感器,按照用途的不同,碰撞传感器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,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,作为气囊电脑的触发信号;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,用于防止气囊误爆。
按照结构的不同,碰撞传感器还可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。防护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。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。
『安装在发动机舱前纵梁上面的气囊碰撞传感器,以机电式居多』
控制模块
对于早期的汽车,一般设有多个触发碰撞传感器,安装位置一般在车身的前部和中部,例如车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部位。随着碰撞传感器制造技术的发展,有些汽车将触发碰撞传感器安装在气囊系统内。防护碰撞传感器一般都与气囊系统组装在一起,多数安装在驾驶舱内中央控制台下面。ECY是气囊系统的核心部件,大多安装在驾驶舱内中央控制台下面。
『大多数气囊控制模块都安装在车身中部靠近挡把的位置』
『典型的气囊系统控制电路示意图』
汽车行驶过程中,传感器系统不断向控制装置发送速度变化(或加速度)信息,由气囊控制模块对这些信息加以分析判断,如果所测的加速度、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。
气体发生器
气体发生器主要是用来在在较短的时间内(30ms左右)产生大量的气体充满气囊,产生的气体必须对人体无害,且不能温度太高,同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。目前气体发生器主要有压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器,也是目前广泛应用一种气体发生器。
『包含气体发生器和气囊在内的模块(背面),一般情况下是不允许对它们进行拆解的』
气体发生器内存储有氮化钠或硝酸铵等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时,这些物质会迅速发生分解反应,产生大量气体(无毒无味的氮气占70%以上),充满气囊。而较新型的安全气囊加入了可分级充气或释放压力的装置,以防止一次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。
缓冲气囊
气囊一般由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,能承受较大的压力;经过硫化处理,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。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。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。
『气囊和气体发生器模块安装的位置』
此外,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。
气囊起爆条件
为了保证安全气囊在适当的时候打开,汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件,只有满足了这些条件,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。
安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲,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。
『碰撞试验都是撞击刚性物体 而实际碰撞的速度要等效于预定的速度气囊才会打开』
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,而且车身的刚度公布也是不均匀的。在一些事故中,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,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。
安全气囊是存在的缺陷
安全气囊作为提高汽车安全性的有效措施之一越来越受到人们的重视,在一些实际的碰撞事故中证明安全气囊确实具有降低乘员伤亡的功效,但也发现了其存在的一些间题。安全气囊在使用中存在的问题有:
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,完全不需要安全气囊展开起保护作用。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。
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。
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。
『可以关闭的副驾驶位气囊还是很实用的』
安全气囊的使用
由于安全气囊系统存在一定危险性,同时需要正确使用才能发挥SRS系统的作用,因此对于配备安全气囊的车辆,在日常使用时,需要注意一些事项。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。12岁以下的小孩应坐在汽车的后排,并扣上安全带,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!
『对于有气囊的车型,后排儿童安全座椅固定装置应当得到更充分的利用』
总结
虽然现在的汽车厂商将安全气囊作为重要的卖点来宣传,但是气囊却是把不折不扣的双刃剑,当你合理使用时可以起到不错的保护作用,而遇到气囊不能打开的情况或者不合理使用时,反而会起到副作用。还是那句话,所有安全设备都是辅助性的,只有安全驾驶才是确保安全的最重要保障。
1、有了安全气囊,就一定安全吗?
大量模拟试验和统计表明: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气囊,这一比例上升到约60%;如果只使用气囊,这一比例不会超过5%。
数据显示,一辆汽车以60km的时速行驶,遇到突然撞击时,气囊会以200km/h以上的速度弹出,由此产生的撞击力约180公斤。如果乘员没有系好安全带,那么气囊的弹出角度就会发生偏差,从而导致这股巨大的撞击力落在乘员的脆弱部位,造成伤害。
另外,安全气囊的效果与身高也有关系。美国俄勒岗卫生与科学大学的研究报告显示:安全气囊对低于1.5米或高于1.9米的人致伤几率更大。值得注意的 是,安全气囊不能保护儿童,由于儿童身体承受能力非常脆弱,即使给他们系好安全带,气囊的爆发力也远远超出了他们的承受范围。因此当乘员是儿童时,必须在 后排中间位置为他们安装儿童安全座椅。
正解:安全气囊必须与安全带一起使用。儿童须乘坐儿童安全座椅
2、安全气囊越多就越安全吗?
某些汽车除了正面双气囊、侧气囊、侧气帘,还有颈部、膝部、腰部气囊等等,俨然是“肉加囊”的节奏。但是,气囊越多就越安全吗?
据从事汽车碰撞的工作人员介绍:大量试验显示,碰撞发生时,大部分车内乘员最容易被撞击的部位是:脸部、胸部、腰部、头部。由此有了经典的“6方位部 署”原则,即主、副驾驶前的安全气囊主要保护前排乘客的脸部及胸部;主、副驾驶座椅外的侧安全气囊主要保护前排乘客的腰部;位于ABC柱内饰版内的侧安全 气帘则负责保护车内乘客的头部免受大力冲击。
所以,一般来说,车辆配备了前排双气囊、侧气囊及侧气帘并合理分布,就已经到达适度的安全范围,如果过度追求数量,在事故发生时,反而会因为气囊分布不合理而受到其意外弹出的撞击。
汽车安全是一项系统工程,不是几个安全配置的简单罗列,还要考虑彼此之间是否匹配,其中最重要的就是安全带、座椅及安全气囊等乘员约束系统之间的匹配与 优化。车型安全系数高低的差别就在于乘员约束系统的匹配是否合理,即在碰撞发生时,它们能否彼此协调,在最佳的时间发挥最好的作用。
正解:安全气囊最重要的不是数量,关键是分布合理,以及能够和其他系统合理的配合。
3、安全气囊没打开,就一定不安全吗?
“某款车型发生碰撞事故,但车内安全气囊没有打开,因此造成车内乘员受到严重伤害。”某些评论者就将车内乘员受伤的原因归结为安全气囊未能打开,甚至认为这样的车辆就一定不安全,其实这种单纯的主观判断是有失公允的。
安全气囊打开需要合适的碰撞角度、速度,角度为车辆在正前方左右大约60°之内的位置,速度为高于30km/h。国外对此也制定了相关准则:20km /h以下撞击时,气囊不会弹出;30km/h以上正面撞击时,气囊一定弹出;而20-30km/h之间为模糊区,气囊可弹出也可不弹出。所以,即使车舱发 生了很大变形,但如果碰撞部位有不对,传感器也不会发出引爆气囊的指令。
值得一提的是,安全气囊也有保质期限,这也是影响其弹出的一个因素,所以车主每行驶1万到2万公里后,就该到4S店检查安全气囊。同时由于安全气囊为一次性产品,引爆后必须更换新的气囊。
正解:安全气囊打开是需要条件的,不能把其当成衡量汽车安全的唯一指标。另外要注意安全气囊的保质期,以保证它能正常发挥作用。
4、特别注意:不要在气囊的前方、上方或近处放置物品
许多车主喜欢在挡风玻璃上粘上一些小饰物,尤其是女性朋友对坚硬的水晶、玻璃制品情有独钟。专家建议,最好不要在挡风玻璃上悬挂小饰物,尤其是质地坚硬的物品。因为在气囊弹出时,挂件饰物突然受撞,会产生猛力,像子弹一样射向乘坐者,后果不堪设想。
所以,不要在气囊的周边放置物品,以免在紧急时刻这些物品妨碍气囊充气或被抛射出去,形成较大的安全隐患。
温馨提醒:
安全气囊不是万能的,也不是越多越好,更需要定期保养。一句话来说,汽车的安全配置只是起到辅助作用,驾驶员增强安全意识、遵守交规、谨慎行车才是关键。
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