汽车安全气囊的思考和改进
08级车辆五班 黄东洋 学号：20081420305
随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统等。由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要.安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。但是现在安全气囊也存在一些问题。先来介绍一下安全气囊。
l.安全气囊简介.安全气囊又叫SRS，相对于安全带来说是一种辅助保护设备。安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，弹出时用无害的氮气填充。此系统由一个传感器激活，该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在碰撞发生的早期，安全气囊开始充气，安全充气大约只需要0．03秒，以确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。而当头部碰到安全气囊后，安全气囊就通过气囊表面的气孔开始排气。安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元(ECU)、气体发生器(inflator)、气囊(bag)等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块。虽然安全气囊在结构上会有所不同，但其工作原理基本一致。汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度(或加速度)信息，由控制装置(中央控制器)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(郎真正发生了碰撞)，则控制装置向气体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生氮气或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。(1)传感器安全气囊系统中的重要部件，其功能是检测、判断汽车发生碰撞后的撞击信号，以便决定是否展开缓冲气囊。(2)控制装置一般集成在微机中。当汽车发生碰撞事故时，电控装置接收多个传感器传来的车身不同位置的减速信号，经过反复不断的分析、比较、计算，决定是否发出点火信号。要求控制装置能够在复杂的碰撞情况下做出非常准确的判断，点火时刻也必须精确控制。(3)气体发生器安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内(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。(4)缓冲气囊气囊一般由防裂性能好的聚酞胺织物制成，它是一种半硬的泡沫塑
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惯性力；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，须根据不同汽车的实际情况来确定。
2.气囊使用过程中存在的问题.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。世界各国都投人大量的人力物力致力于安全气囊的开发，使得安全气囊系统得到大力发展。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问题。安全气囊在使用中存在的问题有：(1)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。
(2)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。(3)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。
3.对现有安全气囊的改进思考。从安全气囊在使用过程中存在的缺陷可知，现有安全气囊的基本设计目标是用来对付严重交通事故的，但在一些不太严重的事故中，系统反应过度，反而会对驾乘人员施加作用过大，适得其反，造成不必要的伤害。针对实际使用中存在的问题，我们更希望在安全气囊展开之前，安全气囊系统能够精确感应汽车发生的碰撞，并按照程序来判断碰撞事故的严重程度，如果碰撞级别比较低的话。只需将安全带的预紧机构拉紧即可；如果碰撞级别较高，需启动安全气囊，则将点燃气囊的指令传递给气囊系统。这就要求安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故并且能模仿人脑，根据实际的碰撞程度来判别安全气囊是否需要展开，有一定灵活性；且能够针对不同体形的乘员适当的调整安全气囊。
4.安全气襄的改进．（1）磁电式传感器的采用磁电式传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位，使其能够正确、适时地感应碰撞。只要稍微调整一下某些参数值，使得其能够识别峰值为0588m／s：和时间脉冲为0—20ms的碰撞加速度信号即可。只要碰撞加速度峰值和时间脉冲宽度同时满足条件，就会向气囊发出触发信号。展开气囊，对人体进行保护。传感器由外壳、磁性材料、惯性体、连接在惯性体上的软铁、支持和调节位移幅值的弹簧、安装在与外壳连接的凸柱内的永久磁铁和绕制在软铁上的线圈及引线组成。当传感器受到碰撞加速度时，惯性体产生反向加速度，导致通过线圈的磁通量发生变化，在线圈引线两端产生
钟形脉冲信号，当调整弹簧刚度时，可改变加速度信号的宽度。磁电式传感器不仅电子判别电路出错率低，感应碰撞信号的可信度高而准确；且设计简单，价格低廉，对绝大多敷汽车使用者来说都不再是望而却步的奢侈品。（2）智能化控削系统的采用对安全气囊控制系统的要求是准确判断事故的碰撞强度，控制气囊的展开与否。针对安全气囊在使用中的缺陷，必须进一步提高控制系统灵活性、准确性，为此我们可以采用智能式控制系统。目前，安全气囊系统开发人员正在根据神经网络原理开发智能型气囊系统。它主要是利用神经末梢(即各种传感器)将各自探索到的周围环境的各种信息传输给中枢神经(即电脑或微机)，并能将碰撞事故的碰撞类型，碰撞事故严重程度以及碰撞时的车速等信息一起传递给电脑，由电脑对这些信息进行加工处理分析，做出相应反应，并执行与这些信息相对应的、正确的气囊保护程序，即所谓的智能式控制系统。智能式控制系统抗干扰能力比较强，可以避免气囊的误点爆，造成不必要伤害；可靠性高，工作稳定性好，汽车在复杂的环境下行驶或点火要求严格的情况下，甚至在碰撞后电源可能损坏的情况下，它都能正常工作。（3）秉员探测系统的选择针对气囊未能对不同的乘员做出相应的保护，我们可在乘员座位上安装一个乘员探测系统，对车座上是否有人，乘员的体型大小，以及就座时偏离正中情况进行探测。相当于专门安装一个传感器，探测乘员乘坐信息，并传递给中央电脑控制中心。如果发生碰撞的话，控制中心在对传过来的信息进行判断的同时综合考虑乘员探测系统探测所得的乘员乘坐信息。这样的话，安全气囊系统就可以针对驾驶员和乘员的乘坐情况适时适量展开气囊，完全避免气囊伤人、保护效果不佳或者浪费等状况。（4）气体发生器的多元化发展对于气体发生器，不仅要求其工作可靠性能稳定，耐久性好，符合环保要求，而且要求尽量减轻其质量和降低成本。尤其针对安全气囊气体伤人的情况，更是要求对气体发生器加以改进。目前汽车上的气囊系统大量采用以叠氮化物作为气体发生物质的推进剂型气体发生器。其它类型的气体发生器，包括混合气体型、液体(液态气)型、压缩空气蓄能型和硝化纤维型气体发生器等也在积极研制。
目前汽车技术发展迅速，技术日渐成熟，而且电子技术集成化越来越高，网络也已经普及，相信这些技术的发展会使安全气囊变得更加人性化，精准化。汽车安全也会有很大提高。
