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安全气囊的发展与应用
摘要： 随着汽车技术的的进步和道路条件的改善，汽车行驶的速度是越来越快，车流 量也越来越大，它带给我们的安全隐患也越来越严重，每年的交通事故都在递增。要想确保行车过程中的安全性，解决行车过程中的人员安全越来也受到了我们的重视。在汽车的装备安全气囊是现在的一种有效的解决方法，那它的发展与应用怎么样呢？本文就主要对汽车的安全气囊的发展与应用进行概述
关键词 ：汽车安全气囊   发展   应用
目   录
 引言 ……………………………………………………………………………………6
 一、汽车安全气囊的发展 ……………………………………………………………6   1. 国内外安全气囊的发展 ……………………………………………………………6
2. 国内外安全气囊的评价……………………………………………………… 6  
3.汽车安全气囊的发展趋势 …………………………………………………7
二、汽车安全气囊的结构与工作原理  ………………………………………………7
1.汽车安全气囊的组成 …………………………………………………………7
  2.汽车安全气囊的种类………………………………………………… 7
3安全气囊的工作原理 ……………………………………………………7
三 、 汽车安全气囊的应用 …………………………………………………………8
1.安全气囊打开所需要的条件………………………………………………… 8
2.安全气囊的安全性…………………………………………………………… 8
3.安全气囊的使用和缺点……………………………………………………… 9
4.对现在安全气囊的改进……………………………………………………… 9
结论 ………………………………………………………………………………10
参考文献…………………………………………………………………………11
引    言
近几 年 来，人们生活水平的不断提高，汽车越来越成为人们生活中不可缺少的一部分。 在人们都开始有了汽车，公路也不断完善，汽车在行驶过程中的速度越来越快，加上汽车技术的不断发展，车速，车流量都是一个问题，从而引发了安全的隐患，而这安全隐患如何能去预防？在人们对技术的发展，有了安全气囊，它可以保护人在汽车发生事故所引发的安全问题，而汽车安全气囊它在今天又如何的去发展和应用呢？
      行人安全气囊- 前景
　　2005 年，欧洲将实施长期法规，更改汽车的设计，加装外部安全气囊以保护行人在碰撞事故中免受腿部伤害，并致力于减小 40km/h 速度下碰撞事故中行人的伤亡，相类似的法规也将于 2007 年在日本执行。 
福特汽车公司在几年前曾经开发过采用外部行人安全气囊的概念车。这种行人安全气囊将由车载的预碰撞传感器控制，在汽车的挡风玻璃和保险杠之间的区域展开，气囊的展开时间为50~75 微秒。但行人安全气囊技术的使用将带来成本的增加。
市场概述：
　　随着中国加入 WTO  、汽车工业的高速腾飞发展，中国汽车年产销量 800 多万辆，居世界第三位，并且每年在  20%  迅速递增，据统计，到 2010 年汽车销量将达到 1000 万辆，加上国内现有行驶中的车辆 6000 多万辆的部分需要改装的车辆，我国是一个庞大的生产和销售大国，也是人多车多道路交通情况复杂，属于混合交叉道路，每年交通事故伤亡的人数不断增加，国家对汽车的安全性， “ 以人为本 ” ，人性化、智能化的要求越来越高，中国在 2009 年强制实行汽车对行人保护的标准法规出台后，将所有的新车出厂前要强制安装汽车对行人保护防撞安全装置，  ASADB 汽车对行人主动保护防撞安全气囊的技术属国际领先水平，全球独创，在国外也只是研发阶段，该产品可打入国际市场，每年生产 500 万套将能生产 20 年，该专利技术能保护 18 年，产品市场庞大。
 一、 汽车安全气囊的发展
    （一） 安全气囊国内外的发展
      使用安全气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国 ，在1952 年美国汽车生产者联合会 在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。1953 年，第一个气囊的专利就诞生了。 但是由于那时技术的的限制还不能把这种想法或专利进行实现，到了1980 年的德国开始实现了这个设想并在汽车安装了安全气囊。从此在美国的市场汽车上都出现了这样的安全系统，随后又出现了一系列保护乘员头部 躯干和膝部作用 的安全气囊。在我国， 对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 80  年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。 
随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。1992 年，我过自行研制的  FS-01  安全气囊通过撞车试验。我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。
在十多年的研究与发展过程中,  国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础 ,  其中部分研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中 ,  系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作 ,  对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。 2000 年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过  200%  的速度在增长，到  2004  年我国安全气囊市场总配套量接近  400  万套。目前，国内生产安全气囊企业有近  20  家， 2004  年产量超过  200  万套，安全气囊的国产化率超过  50% ， 到 2 007  年，我国  80%  以上的安全气囊组件将实现本地化生产。目前，我国安全气囊零部件  ECU  、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有 5%  左右，气囊组件配套还有很大的发展空 间。
        二 、国内外对安全气囊的评价
     尽管国内国外都对安全气囊的研究与发展都有一定的基础和规模，但是对含有安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面 还是有待去加强，虽然国内外的安全气囊的研究到了技术要求，但还是有些不足，比如它的自主权， 传感器、气体发生器和气囊的技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态，因此我们安全气囊的业内人士还要付出巨大的努力！
三、安全气囊的发展趋势
汽车安全气囊作为一种设想提出来后到今天成为必需的安全装备在汽车上广泛应用已经过了 整整半个世纪的历程。安全气囊有效地减小了在汽车碰撞事故中乘员的伤亡，它的保护效果 在汽车安全研究领域得到广泛的认识和高度重视。随着汽车安全气囊的普遍推广应用，安全 气囊系统的各关键技术环节均成为汽车安全研究领域的重点。 
　　当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、小型化、多样化、无污染的 方向发展。 
　　(1)安全气囊的智能化　传统的正面碰撞安全气囊系统是根据前座乘 员的常 规乘座位置和气囊的理想点火时刻为原则设计的。但是在实际的汽车碰撞事故中，影响气囊 保护性能的因素很多，例如乘员的身高和体重、乘员相对于方向盘或仪表板的位置、碰撞的 剧烈程度等等。不同的碰撞条件及乘员和乘员的位置的变化会导致乘员不是在最佳时刻与气 囊接触，从而降低对乘员的保护效果。为了充分发挥安全气囊的保护效果，自适应式或称为 智能型安全气囊的概念也就应运而生 ［4］ 。 
　　近年来，智能型安全气囊的研究致力于开发一种能够最大限度地保护乘员的安全气囊系统。 这种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。智能 型气囊的关键技术之一是先进的传感系统和电子运算系统，它们在事故发生的短暂时刻内能 够提供可靠的碰撞环境的信息。这些信息包括汽车碰撞的剧烈程度，碰撞的方位，乘员的身 材、体重、位置，乘员是否系有安全带。智能气囊系统根据原有探测的信息作出判决怎样调 节和控制气囊的工作性能，使气囊能充分发挥其保护效果。 
　　(2)安全气囊的小型化　缩小安全气囊总成的体积是当前发展的趋势 之一。 新型发生器工作时，压缩气体从气罐中喷出充满气袋。这种发生器气体产生率高，因而尺寸 小，便于安装布置。 
　　(3)环境保护型安全气囊　采用压缩气体的气体发生器对人体无毒害 ，且易于回收处理，没有环境污染的问题。 
　　(4)安全气囊的多样化　驾驶员和前座乘员安全气囊已成为轿车生产 中的标 准设备，作为正碰撞事故中的安全措施。侧面碰撞气囊正在迅速发展。不同设计形式的侧碰 撞气囊可分别安装在坐椅靠背外侧、车门中部、车身中立柱、车身顶部与车门交界部位。这 些安装在不同部位的侧碰撞气囊可分别起到保护乘员头部、胸部和臀部的作用 。
四、汽车安全气囊的结构与工作原理
（一）安全气囊的的组成
安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀 。 为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤；气囊中所用的气体多是氮气。 
（二）安全气囊的分类
按安全气囊数量分类可分为单安全系统，双安全气囊系统和多安全气囊系统：  
（1 ） 单安全气囊系统，只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊。 
（2 ）双安全气囊系统近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统，即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊，如本田雅阁，市民，丰田佳美，马自达  626,929 ，福特林肯城市及国产的奥迪  a6  等轿车均采用的是双安全气囊系统。
（3 ） 多安全气囊系统多安全系统是指在车上安装了 3  个或  3  个以上的安全气囊。例如，瑞典沃尔沃  850,960 ，通用的别克，上海大众帕萨特轿车等。
（三）安全气囊的工作原理
当车辆发生碰撞时，安全气囊控树模块快速对信号做出处理，确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力，便迅速释放气囊，使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触，从而通过气囊的缓：中作用减轻乘员的伤害。现在国内外气囊厂家主要采用的是电子式安全气囊系统。基本型安全气囊系统包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及安全带预紧装置。 现在国内外 电子式安全气囊系统特点是由传感器感知车辆运动情况，由 MCU  监控并作出判断，判断当前的事件是否是严重碰撞事件，如果是严重碰撞事件则驱动气囊展开，保护驾乘人员的安全。安全气囊作用过程为：碰撞发生后  0  ～ 20ms  内传感器将信号输送到中央电子控制器（ECU  ）， ECU  判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器，在  20  ～ 60ms  内高温、高压气体（氮气）经过滤冷却进入气袋，气袋张开形成气垫，将乘员与车内装备隔开， 60  ～ 100ms  后气袋排气孔打开，气囊泄气并收缩。气体的阻尼作用吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力，乘员陷入较柔软的气囊中，使得乘员得到保护。最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下。 下 图中 是安全气囊的工作原理图：
二、汽车安全气囊的应用
1.安全气囊打开所需要的条件
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 km ／ h ，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高于试验速度气囊才能打开。 下图是正确引爆安全气囊的有效范围图：
2、安全气囊的安全性
安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时，的确能有效保护乘客，即使未系上安全带，防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达64 ％，甚至在其中有 80 ％的乘客未系上安全带！至于来自侧方及后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。 
此外，气囊爆发时的音量大约只有130 分贝，在人体可忍受的范围；气囊中 78％的气体是氮气，十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。 
3、安全气囊的使用和缺点
   安全气囊分布在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内前排和后排）和车外三个方向。在正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部，在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部，因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形，而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲，造成跟车内构件的相互撞击，另外车内正驾驶位置的安全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的胸部，避免致命的伤害。侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以及车辆翻滚时乘员的安全一般安装于车门上，在车辆遭到侧面碰撞会导致车门严重变形，以至于无法开启车门，车内乘员被困于车内，侧面安全气囊可以有效的保护车内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部，腹部，胸部外侧，以及胳膊的伤害，保证身体上肢的活动能力和逃生能力。
安全气囊的缺点：
（1 ）是 在低速碰撞不致命情况下, 由于气囊起爆使一些近视眼带眼镜的人眼睛受到伤害甚至失明 .
（2 ） 由于气囊是按大人身高匹配, 而对于孩子来说是致命的 , 曾经发生过多起气囊在碰撞起爆后将孩子颈椎折断致死案例 , 为此国外已立法禁止前排乘座幼童 .
（3 ） 气囊必须配合安全带使用, 否则在气囊作用下人有被甩到车外可能 .
4、对现有安全气囊的改进
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；如果碰撞级别比较高，需要启动安全气囊，则将点燃气囊的指令传递给气囊系统。这也就是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；并且能够针对不同体形的乘员适当的调整安全气囊 。

结论 ：通过上面对汽车安全气囊的简要分析，初步了解了安全气囊的发展、工作原理、缺点与其对它的改进，不管有多认为有效的保护乘车人员的安全气囊，它都不能确切保护我们的安全，要想安全的行驶，最好控制好车速，文明驾驶！