安全氣囊的發(fā)展與運

PAGEPAGE9論安全氣囊的發(fā)展與運用（作者單位與署名）摘要：汽車用安全氣囊是技術(shù)紡織品領(lǐng)域里的一項重要用途，歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，從軍用安全技術(shù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向民用小汽車安全防護系統(tǒng)，并在各個技術(shù)環(huán)節(jié)都取得了許多進步，汽車用安全氣囊在國外發(fā)展速度較快，在國內(nèi)也已開始了研究與應(yīng)用工作。文章介紹了國內(nèi)外汽車用安全氣囊的發(fā)展及應(yīng)用，并展望了安全氣囊進一步發(fā)展的趨勢。關(guān)鍵詞：\o"安全氣囊"安全氣囊，\o"汽車"汽車一、簡述安全氣囊的定義及作用安全氣囊是現(xiàn)代轎車上引人注目的高技術(shù)裝置。安裝了安全氣囊裝置的轎車方向盤，平常與普通方向盤沒有什么區(qū)別，但一旦車前端發(fā)生了強烈的碰撞，安全氣囊就會瞬間從方向盤內(nèi)“蹦”出來，墊在方向盤與駕駛者之間，防止駕駛者的頭部和胸部撞擊到方向盤或儀表板等硬物上。安全氣囊面世以來，已經(jīng)挽救了許多人的性命。研究表明，有氣囊裝置的轎車發(fā)生正面撞車，駕駛者的死亡率，大轎車降低了30%，中型轎車降低11%，小型轎車降低14%。安全氣囊主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等部件組成。傳感器和微處理器用以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點火動作，點燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹，氣囊容量約在(50-90)L。同時氣囊設(shè)有安全閥，當充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時會自動泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷。安全氣囊所用的氣體多是氮氣或一氧化碳。二、汽車安全氣囊發(fā)展概述現(xiàn)在，隨著汽車技術(shù)的進步和道路條件的改善，汽車行駛的速度越來越快，車流量也越來越大，安全隱患也越來越嚴重，交通事故逐年遞增。因此，確保汽車行駛的安全性，解決乘車人員的安全越來越受到人們的重視。而在汽車上裝配安全氣囊就是一種有效的解決方法。

1．國外安全氣囊的發(fā)展

安全氣囊的雛形是美國人Jhon.W.Hetrick發(fā)明的安全氣墊。1952年Hetrick發(fā)明了他自己之稱為“汽車安全氣墊”的裝置，用來減輕急剎車或正面碰撞帶來的嚴重傷害。這是一種純機械裝置。用于使氣囊膨脹的壓縮空氣貯存在一個壓力容器中，連接著彈簧的質(zhì)量塊用來感應(yīng)汽車的減速度。當質(zhì)量塊產(chǎn)生位移時，能打開一個閥使壓力空氣從壓力容器中沖出來，以使氣囊膨脹。氣囊可裝在方向盤中、手套箱門上、儀表板上部以及前排座椅的靠背。早期的空氣囊主要用于與其它安全裝置一起防止飛機著陸時與地面的碰撞。1960年，安全氣囊技術(shù)開始在原有的基礎(chǔ)上研制并轉(zhuǎn)為民用。60年代末,美國高速公路交通安全委員會(NHTSA)開始建議制定一個可選擇的安全氣囊法則，鼓勵汽車廠商去發(fā)展安全氣囊。

70年代，美國通用，福特，德國奔馳，日本豐田等汽車公司以及美國MORTON公司、TRW公司、德國TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均開始投入大量資金和人力研究與發(fā)展安全氣囊，其中1971年5月德國的一個研究小組成功地將火箭推進技術(shù)應(yīng)用于汽車安全氣囊。這些綜合力量使安全氣囊的研究與發(fā)展進入了一個全新的發(fā)展階段。1\!S1R#K1d5H

1984年，美國高速公路交通安全委員會(NHTSA)在聞名的“聯(lián)邦汽車安全標準”中的208條款《乘員碰撞保護》(FederalMotorVehiclSafetyStandard208，簡稱FMVSS208)中增加了安裝氣囊的要求，這為安全氣囊的發(fā)展和使用提供了一個明確的法則及指導(dǎo)方向。FMVSS208條款是汽車安全氣囊發(fā)展史上的一個重要的里程碑。此后，歐洲也頒布了ECER94法規(guī)，緊接著日本豐田、本田，美國福特、克萊斯勒，德國寶馬，瑞典富豪等汽車公司紛紛開始銷售配有安全氣囊的汽車。

20世紀90年代后期，美國、歐共體、日本已正式立法在汽車上配置安全氣囊,雙氣囊已成為絕大多數(shù)主流轎車的標準件。2．國內(nèi)安全氣囊的發(fā)展

我國對汽車安全氣囊的研究起步較晚。上個世紀80年代末我國的一些汽車碰撞安全和軍工專家才開始關(guān)注汽車安全氣囊的研究和發(fā)展。"f&X6e*["v9q隨著世界汽車進軍我國，我國的汽車工業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展契機。1992年，我過自行研制的FS-01安全氣囊通過撞車試驗。我國的政策法規(guī)也對我國汽車工業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展空間。

在我國“九五”規(guī)劃期間和“十五”規(guī)劃中,國家經(jīng)貿(mào)委和汽車行業(yè)將安全氣囊列為我國汽車零配件三大重點發(fā)展項目(電子噴油系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)和安全氣囊系統(tǒng))之一，尤其是在1999年10月28日，國家機械工業(yè)局發(fā)布《關(guān)于正面碰撞乘員保護的設(shè)計規(guī)則》。這個設(shè)計規(guī)則明確提出對汽車乘員在發(fā)生汽車碰撞時的安全標準。所述的安全要求。這項發(fā)布間接地對汽車配置安全氣囊提出了新的要求,這無疑是中國安全氣囊發(fā)展史上的一個進步,同時也對安全氣囊的研究與發(fā)展指明了正確的方向和注入了新的活力。在十多年的研究與發(fā)展過程中，國內(nèi)許多大學(xué)與事業(yè)公司的研究與產(chǎn)品已初具基礎(chǔ)，其中部分研究與技術(shù)已接近國際水平。清華大學(xué)的黃世霖等人在汽車碰撞實驗研究中，系統(tǒng)地研究了多種國產(chǎn)汽車中安全氣囊的匹配技術(shù)對汽車安全氣囊的點火控制模擬、汽車碰撞的過程模擬和實驗驗證以及有關(guān)軟件在汽車安全氣囊系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用等方面作了大量工作，對國內(nèi)的汽車安全氣囊研究具有重要的指導(dǎo)作用。坐落在錦州經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的錦恒公司是國內(nèi)唯一一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車安全氣囊生產(chǎn)企業(yè)，其生產(chǎn)能力和所占市場份額在國內(nèi)最大。錦恒公司建有國內(nèi)一流的研發(fā)中心，實驗室通過了國家CNAL認證，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、側(cè)面撞等實車碰撞試驗?zāi)芰团_車試驗?zāi)芰?。公司的主要碰撞、檢測設(shè)備和組裝生產(chǎn)線均由國外引進，技術(shù)裝備水平國內(nèi)領(lǐng)先。他們通過引進美國公司的安全氣囊生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)出填補國內(nèi)空白的機械式安全氣囊產(chǎn)品；與一汽汽研所共同承擔了國家“九五”汽車電子產(chǎn)品攻關(guān)計劃，開發(fā)出具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的電子式安全氣囊產(chǎn)品。目前，該公司共為國內(nèi)20多個汽車生產(chǎn)廠家的30多個車型研發(fā)、配套安全氣囊，已形成單班年產(chǎn)20萬套安全氣囊總成、120萬只氣囊、15萬只飾蓋的生產(chǎn)能力，是國內(nèi)同行業(yè)中首家實現(xiàn)為整車配套的企業(yè)。今年，他們還與國際聞名的安全氣囊供給商簽訂加工安全氣囊零部件的協(xié)議，產(chǎn)品將走向歐洲、北美等國家。

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2000年以來，我國安全氣囊市場需求平均每年都有超過200%的速度在增長，到2004年我國安全氣囊市場總配套量接近400萬套。目前，國內(nèi)生產(chǎn)安全氣囊企業(yè)有近20家，2004年產(chǎn)量超過200萬套，安全氣囊的國產(chǎn)化率超過50%。國內(nèi)安全企業(yè)的生產(chǎn)和配套市場基本上分外資企業(yè)和國產(chǎn)企業(yè)兩大陣營。外資企業(yè)主要以Autoliv、Plast、Takawa、Mobis等為代表，國內(nèi)80%以上的安全氣囊由他們生產(chǎn)，外資企業(yè)占據(jù)著我國安全氣囊的中高端配套市場。國產(chǎn)企業(yè)主要是以錦州錦恒、東方久樂、上海比亞迪等為代表，他們國內(nèi)安全氣囊的產(chǎn)量只占15%左右，主要在一些國產(chǎn)化的經(jīng)濟型乘用車有所配套。我國安全氣囊在經(jīng)歷安全氣囊的進口高峰后，進口安全氣囊的高速增長是勢頭已經(jīng)跌落，2005年上半年已經(jīng)出現(xiàn)進口負增長。目前，進口安全氣囊在國內(nèi)配套市場所占比重不到一半。2004年底開始，跨國安全氣囊企業(yè)相繼在中國投資氣囊組件的生產(chǎn)，加強了安全氣囊上游零部件本地化供給配套的能力。到2007年，我國80%以上的安全氣囊組件將實現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目前，我國安全氣囊零部件ECU、氣體發(fā)生器、氣袋、布料的國內(nèi)采購率只有5%左右，氣囊組件配套還有很大的發(fā)展空間。8?*Z9u33.汽車安全氣囊技術(shù)的發(fā)展趨勢汽車安全氣囊作為一種設(shè)想提出來后到今天成為必需的安全裝備在汽車上廣泛應(yīng)用已經(jīng)過了整整半個世紀的歷程。安全氣囊有效地減小了在汽車碰撞事故中乘員的傷亡，它的保護效果在汽車安全研究領(lǐng)域得到廣泛的認識和高度重視。隨著汽車安全氣囊的普遍推廣應(yīng)用，安全氣囊系統(tǒng)的各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)均成為汽車安全研究領(lǐng)域的重點。當前安全氣囊新技術(shù)的開發(fā)研究可以概括為向著氣囊的智能化、小型化、多樣化、無污染的方向發(fā)展。（1）安全氣囊的智能化傳統(tǒng)的正面碰撞安全氣囊系統(tǒng)是根據(jù)前座乘員的常規(guī)乘座位置和氣囊的理想點火時刻為原則設(shè)計的。但是在實際的汽車碰撞事故中，影響氣囊保護性能的因素很多，例如乘員的身高和體重、乘員相對于方向盤或儀表板的位置、碰撞的劇烈程度等等。不同的碰撞條件及乘員和乘員的位置的變化會導(dǎo)致乘員不是在最佳時刻與氣囊接觸，從而降低對乘員的保護效果。為了充分發(fā)揮安全氣囊的保護效果，自適應(yīng)式或稱為智能型安全氣囊的概念也就應(yīng)運而生。近年來，智能型安全氣囊的研究致力于開發(fā)一種能夠最大限度地保護乘員的安全氣囊系統(tǒng)。這種氣囊系統(tǒng)能夠在汽車碰撞的一瞬間根據(jù)碰撞條件和乘員狀況來調(diào)節(jié)氣囊的工作性能。智能型氣囊的關(guān)鍵技術(shù)之一是先進的傳感系統(tǒng)和電子運算系統(tǒng)，它們在事故發(fā)生的短暫時刻內(nèi)能夠提供可靠的碰撞環(huán)境的信息。這些信息包括汽車碰撞的劇烈程度，碰撞的方位，乘員的身材、體重、位置，乘員是否系有安全帶。智能氣囊系統(tǒng)根據(jù)原有探測的信息作出判決怎樣調(diào)節(jié)和控制氣囊的工作性能，使氣囊能充分發(fā)揮其保護效果。（2）安全氣囊的小型化縮小安全氣囊總成的體積是當前發(fā)展的趨勢之一。新型發(fā)生器工作時，壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發(fā)生器氣體產(chǎn)生率高，因而尺寸小，便于安裝布置。（3）環(huán)境保護型安全氣囊采用壓縮氣體的氣體發(fā)生器對人體無毒害，且易于回收處理，沒有環(huán)境污染的問題。（4）安全氣囊的多樣化駕駛員和前座乘員安全氣囊已成為轎車生產(chǎn)中的標準設(shè)備，作為正碰撞事故中的安全措施。側(cè)面碰撞氣囊正在迅速發(fā)展。不同設(shè)計形式的側(cè)碰撞氣囊可分別安裝在坐椅靠背外側(cè)、車門中部、車身中立柱、車身頂部與車門交界部位。這些安裝在不同部位的側(cè)碰撞氣囊可分別起到保護乘員頭部、胸部和臀部的作用。正在研制的新型保護氣囊還有以下5種：①安裝在轉(zhuǎn)向盤下方膝墊部位的安全氣囊可保護下腳在正碰撞中免受傷害。②安裝在制動踏板下的安全氣囊以保護腳和踝關(guān)節(jié)在正碰撞中免受傷害。③安裝在前座椅靠背上的安全氣囊以保護后座乘員。④安裝在汽車發(fā)動機罩下的安全氣囊，保護行人。⑤安裝在前擋風(fēng)玻璃邊框的安全氣囊以減少行人在汽車碰撞事故中頭部的損傷。安全氣囊是一種集機械、電子、化學(xué)、紡織等多學(xué)科于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。新型安全氣囊的開發(fā)研究對新技術(shù)提出了更高的要求。特別是對其可靠性的要求可與航空、航天產(chǎn)品的可靠性相比。國外先進的安全氣囊系統(tǒng)的失效率均控制在百萬分之一以下。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，各種新型氣囊將會逐步裝備到汽車上，使得汽車的安全性得到進一步的完善。盡管安全氣囊是保護汽車乘員免受傷害的重要措施之一，但是還必須牢牢記住乘員的安全是由汽車的整體安全性能決定的，也是由乘員的安全意識來決定的。因此汽車乘員即使在裝有安全氣囊的汽車上也要應(yīng)用其他的安全措施，以使乘員得到最佳的保護效果。汽車的前車身一般都設(shè)計有相應(yīng)的吸能區(qū)，比如梯形結(jié)構(gòu)鋼梁、孔式結(jié)構(gòu)、褶皺式造型、波紋管狀結(jié)構(gòu)等，都可在正面碰撞后有效地吸收能量，防止乘員受傷。每種車型由于設(shè)計不同，采用的吸能區(qū)的形式也不同，但是最終能否發(fā)揮作用，還是要通過試驗來驗證。買車時的另外一個考慮因素是大眾對于這款車子的口碑。一款好的車型肯定會在經(jīng)銷商和用戶中口碑相傳，包括對于交通事故的反映情況。沃爾沃在歐洲不僅僅是NCAP系統(tǒng)評測的五星級，在用戶中的安全口碑也很好。此外，購車時也應(yīng)考慮必要的安全配置。比如，ABS可以使車子在用力剎車時保持車子的操控性，防止跑偏、甩尾造成事故。有的車子還采用了高級的安全配置，雙懸架系統(tǒng)在制動時可以使懸架的剛度突然加大，保證制動時的車身平穩(wěn)。4.對汽車安全氣囊的十種知識介紹汽車安全氣囊是20世紀汽車上的十大發(fā)明之一，但也曾因成本高、安全性能上不穩(wěn)定而倍受爭議。安全氣囊的作用到底有多大？安全氣囊是否是必要的？安全氣囊是絕對安全的嗎？

（1）對大多數(shù)汽車來說，安全氣囊屬被動安全裝置，其是否作用不取決于駕駛乘坐者。(不同于安全帶，乘坐者系上才有作用)。從實踐上講，安全氣囊正是保護了那些沒有系安全帶的人或安全帶不能保護的區(qū)域。

（2）由于氣囊爆發(fā)是由一個氣體發(fā)生器控制的，發(fā)生器內(nèi)裝有氮化鈉，其發(fā)生氧化反應(yīng)，生成大量氣體，產(chǎn)生爆發(fā)，而這是在很短時間內(nèi)發(fā)生的，因此這種爆發(fā)沖擊力在保護駕乘者的同時，也可能因各種原因產(chǎn)生一定的危險。

（3）車速越快，碰撞時間越短，一旦碰撞時間比氣囊的爆發(fā)時間還短時，氣囊的作用就很有限了。

（4）氣囊的爆發(fā)已由過去的傳感器控制觸發(fā)，發(fā)展到今天計算機收集傳感器信息，經(jīng)過一定算法后再決定是否啟動氣囊，不同品牌和類型的車這一算法是不同的。這就是為什么同一類碰撞，不同的汽車氣囊爆發(fā)情況不同的原因。

（5）由于氣囊是通過爆發(fā)產(chǎn)生作用。而設(shè)計者往往是從大多數(shù)、正常的碰撞模擬中尋找最佳方案。但生活中，駕駛或乘坐者的坐姿一定是多種多樣的，正是因為這種人與氣囊不同的位置關(guān)系，決定了氣囊工作的不穩(wěn)定性。

（6）一般在設(shè)計上，設(shè)計者認為氣囊安裝位置與乘坐者的距離應(yīng)在300mm以上，至少也要250mm，在這個距離外才是安全而作用最大的。因此安全帶的重要性在這里不得不提。

（7）應(yīng)該說安全帶與安全氣囊是同一系統(tǒng)的兩大部件，缺少任何一方，系統(tǒng)的作用都會打折扣。比如碰撞前的剎車多數(shù)會使駕駛乘坐者向前傾，從而造成與安全氣囊的距離不足，造成危險或減弱氣囊的作用。

（8）由于80－90年代，出現(xiàn)了許多氣囊意外，為此汽車生產(chǎn)商要求駕乘者胸部必須與氣囊保持250mm以上的距離，對于無法做到的車主，生產(chǎn)商們會提供“踏板改進裝置”，即將踏板向后延長，以保證標準坐姿。甚至氣囊開關(guān)也是無奈之舉。

（9）近年來，由于技術(shù)的更新，大多數(shù)汽車都采用了強度較小的氣脹器，增加氣囊尾段的彈性，以及方向盤自動潰散等技術(shù)，來降低氣囊的危險性。這時駕駛者的安全性大大駕駛了，氣囊開關(guān)的作用也變成了純成本上的考慮。(如帕利奧的乘坐氣囊開關(guān)是在副駕駛位無人的情況下使用，以減少碰撞時的經(jīng)濟損失)但與氣囊保持一定距離還是必要的。

（10）建議大家在駕駛汽車時(有無氣囊都一樣)，應(yīng)使胸部(最重要的部件哦)與方向盤保持一定距離，并一定要系安全帶。乘坐者的令人坐姿也不能太隨意，應(yīng)盡可能正襟而坐。對于兒童，應(yīng)用專用的兒童座椅，在后排中間位置安放，并固定好。在副駕駛位無人或必須坐兒童的情況下，應(yīng)考慮使用氣囊開關(guān)。5.安全氣囊組成系統(tǒng)的檢修常識安全氣囊在車輛發(fā)生碰撞時能夠起到緩沖作用，從而降低撞擊對車內(nèi)乘客造成的傷害。很多人將安全氣囊等同于SRS，這是不準確的，其實安全氣囊只是SRS的一種。SRS是英文SupplementalRestraintSystem的縮寫，中文含義是輔助防護系統(tǒng)，常見的輔助防護系統(tǒng)有安全氣囊和安全帶。在很多汽車的轉(zhuǎn)向盤上和儀表板右側(cè)雜物箱上方都標有SRS或AIRBAG，這表示有安全氣囊安裝在此處。

安全氣囊系統(tǒng)主要包括碰撞傳感器、氣囊電腦、系統(tǒng)指示燈、氣囊組件以及連接線路，氣囊組件主要包括氣囊、氣體發(fā)生器以及點火器等。

一、碰撞傳感器碰撞傳感器對于各汽車制造廠生產(chǎn)的車輛，碰撞傳感器的安裝位置不盡相同，而且碰撞傳感器的名稱也不統(tǒng)一，例如有些碰撞傳感器按照工作原理也稱為加速度傳感器。

1、按照用途的不同，碰撞傳感器分為觸發(fā)碰撞傳感器和防護碰撞傳感器。觸發(fā)碰撞傳感器也稱為碰撞強度傳感器，用于檢測碰撞時的減速度或慣性，并將碰撞信號傳給氣囊電腦，作為氣囊電腦的觸發(fā)信號；防護碰撞傳感器也稱為安全碰撞傳感器，它與觸發(fā)碰撞傳感器串聯(lián)，用于防止氣囊誤爆。

2、按照結(jié)構(gòu)的不同，碰撞傳感器分為機電式碰撞傳感器、電子式碰撞傳感器以及機械式碰撞傳感器。防護碰撞傳感器一般采用電子式結(jié)構(gòu)，觸發(fā)碰撞傳感器一般采用機電結(jié)合式結(jié)構(gòu)或機械式結(jié)構(gòu)。

機電結(jié)合式碰撞傳感器是利用機械的運動(滾動或轉(zhuǎn)動)來控制電氣觸點動作，再由觸點斷開和閉合來控制氣囊電路的接通和切斷，常見的有滾球式和偏心錘式碰撞傳感器。電子式碰撞傳感器沒有電氣觸點，目前常用的有電阻應(yīng)變式和壓電效應(yīng)式2種。機械式碰撞傳感器常見的有水銀開關(guān)式，它是利用水銀導(dǎo)電的特性來控制氣囊電路的接通和切斷。

3、對于早期的汽車，一般設(shè)有多