关于汽车安全气囊工作原理概述

1安全气囊的基本原理

安全气囊由电子控制系统和气囊组件构成。电子控制系统由产生碰撞强度信号的碰撞传感器和用于防止误爆的安全传感器、电子控制器、点火器等组成;气囊组件包括气体发生器(点火剂和气体发生剂)和气囊等。当汽车发生较严重碰撞时，碰撞传感器将汽车碰撞信息(汽车减速度)转换成相应的信号输入到电子控制器(ECU)，与此同时，安全传感器内部的触点也在汽车减速惯性力作用下闭合，接通点火器电源。电子控制器对碰撞传感器输入的信号进行分析处理后，迅速向点火器输出点火信号，点火器通电引燃点火剂，点火剂燃烧产生高温，促使气体发生剂产生大量气体，并经过滤与冷却后充入安全气囊，使气囊在30ms内突破衬垫而快速膨胀后开，在车内人员还没触及前方硬物之前，抢先在二者之间形成弹性气垫，并及时由小孔排收缩，吸收强大的惯性冲击能量，以减轻人体头部、胸部的受伤程度。

安全气囊最重要的指标是可靠性，如果不该点火而点火打开气囊称为误点火：如果应该点火而没有点火称之为漏点火，如果点火太晚则称之为迟点火，无论是误点火、漏点火、还是迟点火都是不能允许的。为了提高安全气囊系统的可靠性，防止电源线在碰撞中断线、电池遭到破坏，系统中备有储能电容或电池，以保证即使掉电也能够开气囊。为了监测传感器、电子电路、气体发生器;系统一般还有故障诊断模块、并设有信号灯于予以显示。汽车安全气囊系统一般有左右挡板传感器各一个，还有一个传感器放在含有诊断模块的控制器中，气囊有司机席正面碰撞气囊和乘客席正面碰撞气囊，另外还有警告灯。当发生前面碰撞时，两个挡板传感器中只要有一个闭合，诊断模块就会根据送来的信号进行处理和判断，认为有必要点火后时即发出点火信号使气囊充气。

汽车在运行中若没有发生碰撞，CPU在重复运行信号采集及分析比较程序的间隙运行自检子程序，一旦检测到有异常，便会使SRS报警灯亮起，并储存相应的故障码。如果汽车运行中发生碰撞，但CPL分析比较其碰撞强度还需要气模膨胀时，CPU就只发出引爆安全带收紧器的指令，使安全带拉紧，以保护驾驶人与乘员。当碰撞强度很大，CPU发出引爆气囊充气装置和安全带收紧器指令，使安全气囊膨胀展开，同时安全带收紧。

2安全气囊的工作过程

(1)将从碰撞传感器接收的信号传给充气器的引爆剂;(2)引爆剂像根电火柴，然后再点燃充气器组件内的扩爆剂，扩爆剂又称为引爆管;(3)扩爆剂点燃后，点燃主装药主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠+氧化剂组成，也有些使用压缩氮气或氩气，还有两种混合应用;(4)推进剂燃烧生成氮气流;(5)迅速膨胀的气体经过过滤进入折囊垫，形成安全气囊雏形;(6)充气器使充入安全气囊的气体压力增高，并开始推压安全气囊饰罩;(7)安全气囊饰罩上的压力不断上升，饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝;(8)随着裂缝的出现，饰罩门开启，为充气安全气囊的喷出提供最佳通路;(9)气体压力继续增长，安全气囊张开至织物绷紧;(10)乘员接触和压迫安全气囊，实现安全保护;(11)通过气体的粘性阻尼作用，乘员前移能够被吸收和耗散，安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。

3安全气囊起安全保护作用的时间历程

从汽车发生碰撞的那一刻开始，到安全气囊迅速膨胀，再到保护作用结束，经历的时间很短，各时间历程大致如下：(1)汽车碰撞后03ms，传感器感知汽车减速度，并将其转变为电信号输入电子控制器;(2)汽车碰撞后410ms，电子控制器根据传感器电信号判断碰撞的强度，若判断信号强度达到或超过气经膨胀标准数值时，电子控制装置发出指令，并通过点火电路使点火器通电，引爆点火剂和气体发生剂，产生高温和大量气体。此时乘员因惯性作用，与汽车之间还没产生相对位移;(3)汽车碰撞后20ms,乘员在减速度惯性力的作用下，开始向前冲(开始产生相对于汽车的位移)，但还没有接触气囊;(4)汽车碰撞后30ms，气囊充气装置产生的大量气体经冷却过滤后充人气囊，使气囊迅速膨胀;(5)汽车碰撞后40ms，安全气囊完全膨胀展开，乘员在向前移动中安全带被拉长而起一定的缓冲作用，乘员己紧贴安全气囊，安全气囊吸收了乘员的惯性冲击能量;(6)汽车碰撞后60ms，安全气囊被压紧变形，进一步吸收乘员的惯性冲击能量;(7)汽车碰撞后80ms，安全气囊上排气孔的排气使气囊变软，乘员进一步沉向气囊中，使气囊起到更好的缓冲作用;(8)汽车碰撞后100ms，乘员惯性冲击能量已减弱，危险期已过;(9)汽车碰撞后110ms，乘员惯性冲击能量消失，在安全带作用下将其拉回座椅上，气囊中气体也排出大部分，整个过程基本结束。

从汽车发生碰撞的那一刻，到乘员在强大惯性力的作用下身体前冲(与车身产生相对位移)而碰撞到硬物受伤的时间间隔大约为50ms，安全气囊膨胀的时间约30ms。也就是说，安全气囊系统是抢在乘员碰到车内硬物以前，在乘员与车身之间形成一道柔软的弹性保护气囊，从而减少了乘员受伤的程度。

4汽车安全气囊的发展趋势

随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的进步，汽车安全技术中的安全气囊技术近年来也发展得很快，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。新的技术可以更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施。系统采用重量、红外、超声波等传感器来判定乘客与仪表板远近、重量、身高等因素，进而在碰撞时判定是否点爆气囊、采用1级点火还是多级点火、点爆力有多大，并与安全带形成总体控制。通过传感器，气囊系统还可以判定出车辆当前经历的碰撞形式，是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整车的翻滚运动，以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客的最佳保护。网络技术的应用也是安全气囊系统的发展方向。