第二節(jié) 安全氣囊系統(tǒng)的控制過(guò)程

一、安全氣囊系統(tǒng)的控制原理

當(dāng)汽車(chē)遭受正面碰撞和側(cè)面碰撞時(shí)，安全氣囊系統(tǒng)的控制原理完全相同。安全氣囊系統(tǒng)控制原理如圖1-8所示。

當(dāng)汽車(chē)遭受前方或側(cè)面一定角度范圍內(nèi)的碰撞時(shí)，安裝在汽車(chē)前部和安全氣囊控制單元（SRS ECU）內(nèi)部的碰撞傳感器就會(huì)同時(shí)檢測(cè)到汽車(chē)突然減速的信號(hào)，并將信號(hào)輸入到SRS ECU，SRS ECU判斷車(chē)輛是否發(fā)生碰撞。當(dāng)汽車(chē)遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，SRS ECU發(fā)出控制指令將氣囊組件中的點(diǎn)火器（電雷管）電路接通，點(diǎn)火器引爆使點(diǎn)火劑（引藥）受熱爆炸（即電熱絲通電發(fā)熱引爆炸藥）。點(diǎn)火劑引爆時(shí)，迅速產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑（疊氮化鈉固體藥片）受熱分解并釋放出大量氮?dú)獬淙霘饽遥瑲饽冶銢_開(kāi)氣囊組件上的裝飾蓋并迅速膨脹，使駕駛?cè)撕统藛T面部和胸部壓靠在充滿(mǎn)氣體的氣囊上，在人體與車(chē)內(nèi)構(gòu)件之間形成一個(gè)氣墊，將人體與車(chē)內(nèi)構(gòu)件之間的硬性碰撞變?yōu)閺椥耘鲎玻ㄟ^(guò)氣囊產(chǎn)生變形和排氣節(jié)流來(lái)吸收人體碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能，從而達(dá)到保護(hù)人體的目的。

圖1-8 安全氣囊系統(tǒng)的控制原理

二、安全氣囊系統(tǒng)的控制過(guò)程介紹

德國(guó)博世（BOCSH）公司在奧迪（Audi）轎車(chē)上的試驗(yàn)研究表明：當(dāng)汽車(chē)以車(chē)速50km/h與前面障礙物碰撞時(shí)，安全氣囊的動(dòng)作時(shí)序如圖1-9所示。

1）碰撞10ms后，安全氣囊達(dá)到引爆極限，點(diǎn)火器引爆點(diǎn)火劑并產(chǎn)生大量熱量，充氣劑（疊氮化鈉藥片）分解，駕駛?cè)宋磩?dòng)作，如圖1-9a所示。

2）碰撞40ms后，氣囊完全充滿(mǎn)，體積最大，駕駛?cè)艘驊T性力發(fā)生前移，安全帶斜系在駕駛?cè)松砩喜⒀杆倮o，部分沖擊能量已被吸收，如圖1-9b所示。

3）碰撞約60ms后，駕駛?cè)祟^部及身體上部壓向氣囊，氣囊的排氣孔在氣體和人體壓力作用下排氣節(jié)流吸收人體與氣囊之間彈性碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能，如圖1-9c所示。

4）碰撞約100ms后，大部分氣體已從安全氣囊中逸出，駕駛?cè)松眢w上部回到座椅靠背上，汽車(chē)前方恢復(fù)視野，如圖1-9d所示。

5）碰撞約120ms后，碰撞危害解除，車(chē)速降低直至為零。

由此可見(jiàn)，從開(kāi)始充氣到完全充滿(mǎn)約為30ms，從汽車(chē)遭受碰撞開(kāi)始到氣囊收縮為止，所用時(shí)間僅為120ms左右，而人們眨一下眼皮所用時(shí)間約為200ms。因此，安全氣囊在碰撞過(guò)程中動(dòng)作時(shí)間極短，氣囊動(dòng)作狀態(tài)和經(jīng)歷時(shí)間無(wú)法用肉眼確認(rèn)。目前世界各國(guó)廣泛采用模擬人體進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，安全氣囊動(dòng)作過(guò)程與經(jīng)歷時(shí)間之間的關(guān)系見(jiàn)表1-1。

圖1- 9安全氣囊系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)序

a）10ms后 b）40ms后 c）60ms后 d）100ms后

表1-1 安全氣囊動(dòng)作過(guò)程與經(jīng)歷時(shí)間的關(guān)系

三、安全氣囊的有效范圍

安全氣囊并不是在任何碰撞中都會(huì)起動(dòng)，發(fā)生正面碰撞時(shí)只有滿(mǎn)足碰撞角度（汽車(chē)受撞擊方向與車(chē)輛的中心線(xiàn)夾角）小于30°（發(fā)生正面碰撞，且方向在汽車(chē)總軸線(xiàn)兩側(cè)30°）和碰撞強(qiáng)度足夠大這兩個(gè)條件時(shí)才起動(dòng)，如圖1-10所示。即正面沖擊力同汽車(chē)軸線(xiàn)夾角必須小于30°，才能使氣囊脹開(kāi)。選裝側(cè)面氣囊的碰撞角度范圍如圖1-11所示。此外，如果車(chē)速不超過(guò)25km/h是不會(huì)起動(dòng)的。因?yàn)榈陀?5km/h的車(chē)速發(fā)生碰撞，雖然能夠損壞車(chē)頭，但是車(chē)頭的塑性變形區(qū)和安全帶已經(jīng)可以為乘員提供有效的保護(hù)緩沖。一般情況下，安全氣囊會(huì)在超過(guò)25km/h的速度發(fā)生撞擊時(shí)才會(huì)起動(dòng)。

需要說(shuō)明的是，如果車(chē)輛受到側(cè)面（如車(chē)輛沒(méi)有側(cè)面安全氣囊）、后方撞擊或者是翻滾，安全氣囊也不會(huì)起動(dòng)。

圖1-10 正面碰撞時(shí)安全氣囊的有效范圍

安全氣囊觸發(fā)與否取決于撞車(chē)時(shí)轎車(chē)的減速度與控制單元設(shè)定的減速度。若撞車(chē)時(shí)轎車(chē)的減速度小于控制單元設(shè)定的基準(zhǔn)值，則即使碰撞可能?chē)?yán)重?fù)p壞轎車(chē)，系統(tǒng)也不會(huì)觸發(fā)安全氣囊。如捷達(dá)（JETTA）轎車(chē)的安全氣囊控制單元設(shè)定的減速度為3～4g。3～4g之間不一定爆，小于3g一定不爆，大于4g一定爆。在下列條件之一的情況下，正面氣囊不會(huì)引爆充氣。

1）汽車(chē)遭受側(cè)面碰撞超過(guò)斜前方30°時(shí)。

2）汽車(chē)遭受橫向碰撞時(shí)。

3）汽車(chē)遭受后方碰撞時(shí)。

4）汽車(chē)發(fā)生繞縱向軸線(xiàn)側(cè)翻時(shí)。

5）縱向減速度未達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)。

6）所有前碰撞傳感器都未接通或SRS ECU內(nèi)部的安全傳感器未接通時(shí)。

圖1-11 選裝側(cè)面氣囊的碰撞角度范圍

7）汽車(chē)正常行駛、正常制動(dòng)或在路面不平的道路條件下行駛時(shí)。