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汽車安全氣囊

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關曉剛
一、安全氣囊系統(tǒng)概況
1、交通事故現(xiàn)狀
          中國每年因交通事故死亡的人數(shù)約為10萬人，其中大部分是碰撞造成的。
2、如何減輕碰撞傷害
         最佳措施就是用氣墊緩沖，比如：消防隊在救火或防止有人跳樓時所作的。但在汽車上不能放置已充好氣的氣墊。
一、安全氣囊系統(tǒng)概況
3、安全氣囊的作用
      當汽車遭受沖撞導致車速急劇變化時，安全氣囊迅速膨脹，承受并緩沖駕駛員或乘員頭部與身體上部和膝蓋部位的慣性力，從而減輕人體遭受傷害的程度。

無氣囊時駕駛員未系安全帶
當汽車以48km/h速度發(fā)生正面碰撞，90ms時，人體在轉向盤接觸處受力約90000N，下肢多處骨折，頭部和胸部的受傷程度大大超過所能承受的程度，一般來說，死亡幾率相當大。
無氣囊時前乘員未系安全帶
   但汽車以48km/h速度發(fā)生正面碰撞時，前側會造成下肢骨折，面部嚴重損害，胸部損傷相對小些，但頭部的損傷導致成員的死亡幾率倍增。
無氣囊時駕駛員系上安全帶
  當汽車以48km/h速度發(fā)生正面碰撞時，駕駛員頭部受傷較重，胸部由于被安全帶約束，可產(chǎn)生近10000N的力度，造成胸骨和肋骨的骨折。
有氣囊未系安全帶
  汽車以48km/h速度發(fā)生正面碰撞時，向前快速運動的人體充分與安全氣囊作用，釋放能量。作用在安全氣囊上的力約為10000N，轉向軸所受的分力約為9000N,切向分力約為6000N。安全氣囊將人體頭部和胸部同駕駛室前部結構（如風擋、轉向盤）隔開。避免了頭部和胸部的原種損傷。
        
二、安全氣囊系統(tǒng)的分類和組成

安全氣囊系統(tǒng)的分類
按控制方式分類：可分為機械式和電子控制式；
按碰撞傳感器的形式分類：可分為機械式，
	機械電子式，電子控制式；
按傳感器的數(shù)量分類，可分為多傳感器和單
	傳感器；
二、安全氣囊系統(tǒng)分類
按安全氣囊分類：可分為壓縮氣體式，煙火式和混合式。
按碰撞類型分類：可分為正面防護安全氣囊、側面防護安全氣囊和頂部碰撞防護安全氣囊。
按氣囊數(shù)目分類：可分為單氣囊系統(tǒng)、雙氣囊系統(tǒng)、多氣囊系統(tǒng)等。
四、安全氣囊動作過程
碰撞后           SRS
經(jīng)歷的          的動作
 時間             狀態(tài)

0 ms         遭受碰撞

10ms         點火引爆
                  開始充氣
四、安全氣囊動作過程
碰撞后           SRS
經(jīng)歷的          的動作
  時間            狀態(tài)

40 ms         氣囊充滿
                    人體前移
四、安全氣囊動作過程
碰撞后           SRS
經(jīng)歷的          的動作
 時間             狀態(tài)

60 ms         排氣節(jié)流
                    吸收動能
四、安全氣囊動作過程
碰撞后           SRS
經(jīng)歷的          的動作
 時間             狀態(tài)

110 ms        人體復位
                     恢復視野

120 ms        危害解除
                     車速為零
五、安全氣囊系統(tǒng)的組成及工作原理
組成：
  由傳感器、氣囊組件及安全氣囊ECU等組成。 
傳 感 器
碰撞傳感器：檢測汽車碰撞強度的信號，并將信號輸入給安全氣囊ECU，安裝于汽車前部的碰撞傳感器叫前碰撞傳感器；安裝于安全氣囊ECU內(nèi)部的碰撞傳感器叫中央傳感器。
安全傳感器：安全傳感器也叫做保險傳感器，以區(qū)分安全氣囊系統(tǒng)在非碰撞減速（緊急制動）的情況下發(fā)生誤引爆。安全傳感器安裝在安全氣囊ECU內(nèi)部，通常有兩個安全傳感器。
碰撞傳感器
滾球式碰撞傳感器
滾軸式碰撞傳感器
偏心錘式碰撞傳感器
水銀開關式碰撞傳感器
水銀開關式碰撞傳感器
氣 囊 組 件
由氣體發(fā)生器、點火器、氣囊、飾蓋和底板等組成。
駕駛員側氣囊組件位于方向盤中心處，乘客側氣囊組件位于儀表板右側雜貨箱上方
氣 囊 組 件
1、氣體發(fā)生器
作用是在有效的時間內(nèi)產(chǎn)生
   氣體，使氣囊張開。
氣體發(fā)生器是利用熱效反應產(chǎn)生氮氣而充入氣囊。在點火器引爆點火劑瞬間，點火劑會產(chǎn)生大量熱量，疊氮化鈉藥片受熱立即分解，產(chǎn)生氮氣并從充氣孔充入氣囊。雖然氮氣是無毒氣體，但是疊化氮鈉的副產(chǎn)品有少量的氫氧化鈉和碳酸氫鈉（白色粉末）。這些物質(zhì)是有害的，因此在清潔膨脹后的氣囊時，應保持良好的通風并采取防護措施。 
2、點火器當SRS ECU發(fā)出點火指令使電熱絲電路接通時，電
熱絲迅速紅熱引爆
引藥，炸藥瞬間爆
炸產(chǎn)生熱量，藥筒
內(nèi)溫度和壓力急劇
升高并沖破藥筒，
使充氣劑（疊氮化
鈉）受熱分解釋放
氮氣沖入氣囊。

氣 囊 組 件
氣 囊 組 件
3、氣囊  
  駕駛員側的氣囊多采用尼龍布涂氯丁橡膠或有機硅制成。橡膠涂層起密封和保護作用，氣囊背面有2個泄氣孔。乘客側氣囊沒有涂層，靠尼龍布本身的孔隙泄氣。
4、安全氣囊SRS指示燈
  SRS指示燈位于儀表板上，按通點火開關時，診斷單元對系統(tǒng)進行自檢，若點亮6s后熄滅，表示安全氣囊系統(tǒng)正常；若6s后SRS指示燈依然閃爍或一直不熄滅，表示安全氣囊系統(tǒng)有故障。
氣 囊 組 件
5、安全氣囊ECU
      安全氣囊的電控
  單元是安全氣囊系統(tǒng)
  的核心部件，其安裝
  位置依車型而異。由
  中央處理器 CPU只讀
  存儲器、隨機存儲器、
   I/O接口驅(qū)動器等電
  子電路組成。安全氣囊ECU內(nèi)部還有安全傳感器、備用電源、穩(wěn)壓電路和故障自診斷電路等等。
氣 囊 組 件
6、保險機構
安全氣囊線束為了區(qū)別其他線束，不但將線束做成黃色，而且線束連接器采用導電性能和耐久性能良好的鍍金端子，并設計有防止氣囊誤爆機構、端子雙重鎖定機構、連接器雙重鎖定構和電路連接檢查機構
氣 囊 組 件
a、防止安全氣囊誤引
       爆機構
  短路片的作用是：當連接器拔開（插頭拔下或未完全連接）時，短路片自動將靠近氣囊點火器一側插頭或插座的兩個引線端子短接，防止靜電或誤通電將電熱絲電路接通而造成氣囊誤引爆。 
   
氣 囊 組 件
b、電路連接診斷機構  
  用來監(jiān)測連接器的插頭與插座是否連接可靠，常用于前碰撞傳感器。有一個
  診斷銷，和兩個診斷端子，
  連接器正常連接時，診斷
  銷與前碰撞傳感器中的常
  開觸點構成并聯(lián)回路。如
  連接不可靠時，連接線之
  間的電阻便會增大，這時
  自診斷電路便會點亮 SRS
  報警燈，并將故障代碼存
  儲在存儲器中。
氣 囊 組 件
c、連接器雙重鎖定機構 
  線束的重要連接部位，其連接器都采用。用于鎖定連  接器的插頭與插座，防止連接器脫開。
  當主鎖未鎖定時，插頭上的兩個凸臺阻止副鎖鎖定；當主鎖完全鎖定時，副鎖鎖柄方能轉動并鎖定；當主鎖與副鎖雙重鎖定時，防止連接器插頭與插座分開。
氣囊工作原理
三、汽車對安全氣囊的要求
可靠性高
安全氣囊的使用年限為7-15年
安全可靠
能正確區(qū)分制動減速度和碰撞減速度的區(qū)別 
靈敏度高
當汽車發(fā)生碰撞時，在二次碰撞前打開
有防誤爆功能
減速度過低，輕微碰撞不能引爆
有自動診斷功能
  電控安全氣囊要有備用電源
安全氣囊的有效范圍
在下列情況下，正面氣囊不會引爆充氣
汽車遭受側面碰撞超過斜前方±30o角時；
汽車遭受橫向碰撞；
汽車遭受后方碰撞；
汽車發(fā)生繞縱向軸線側翻；
縱向減速度未達到設定閾值；
所有傳感器都未接通或 ECU內(nèi)
  部的防護傳感器未接通；
汽車正常行駛、正常制動或在
  路面不平的道路條件下行使。
五、安全氣囊的發(fā)展
價廉、無毒的氣體發(fā)生器并降低對環(huán)境的污染；
智能化的感應系統(tǒng)以及電子控制系統(tǒng)；
通用性以及對環(huán)境的適應性；
避免氣囊?guī)淼母郊觽Γ?
先進的數(shù)字模擬與設計技術。
安全氣囊的智能化。它通過增加傳感器，探測乘員是兒童還是成人，以及坐姿及安全帶狀況，然后經(jīng)計算機分析，合理控制安全氣囊展開的時間和強度，以減少安全氣囊對人員的意外傷害。這種智能安全氣囊已在 GM、豐田和福特、日產(chǎn)等的研究計劃中。
安全氣囊工作過程視頻

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