关键词： 安全气囊；工作原理；存在的问题
中图分类号：U491.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）33-0109-02
0 引言
汽车用安全气囊最早在美国出现，欧洲起步较晚，后来发展到韩国和日本。我国对汽车安全气囊的研究相对起步较晚，二十世纪八十年代我国的一些汽车安全专家和军事工程人才开始关注汽车安全。随着中国工业发展和经济的不断提升，汽车安全设备的研发，逐渐步入正轨，在市场上也有了很大的提升。
根据汽车行业和交通安全部门的数据统计结果，配置有安全带和安全气囊的汽车在碰撞事故中驾驶员人员的生存率可以提高70%以上，装有安全气囊的汽车在发生正向碰撞时可以极大地降低驾驶人员的死亡率，据统计大客车可以降低30%以上，中型客车可以降低10%以上，小型客车可以降低14%以上。在欧洲国家，以法国为例，每年大约有六百人因安全气囊而免于在车祸中死亡，约有3400人避免了严重的身体伤害。据交通安全部门的专家预计，如果安全气囊的安装率达到百分之百，每年可以挽救1.5万人的生命。随着我国汽车销售量的逐渐增加，安全气囊安装率的提高，将会极大地减少由于交通、安全事故所造成的人员伤亡。因此，安全气囊是目前各类型汽车所必备的安全设备。本文将从安全气囊的种类、工作原理以及目前存在的问题等方面对安全气囊进行详细的阐述。
1 安全气囊的种类
安全气囊针对不同碰撞方位和保护成员不同部位来设计，共分为正面碰撞气囊、侧面碰撞气囊、膝部碰撞气囊以及气囊式安全带。
1.1 正面碰撞气囊 驾驶员正面的气囊是必须安装的气囊模块，该模块一般安装在方向盘内，通过旋转连接器与ECU相连，由于方向盘的尺寸限制，因此该安全气囊模块的大小也有
一定的局限性。图1是典型的驾驶员正面安全气囊示意图。
副驾驶员的正面气囊。副驾驶员的正面气囊一般安装在副驾驶员对面的面板上（仪表控制面板），其体积比较大。副驾驶员正面气囊的打开方式有两种情况：①点爆后直接向副驾驶员前方的空间展开；②点爆后通过前挡风玻璃的方向横向延伸。一般情况下，人气男向前挡风玻璃方向横向延伸的打开方式更便于设计与安装，同时也可以减少由于装配精度或者其他外界因素而造成的误伤害，因此安全性能更好。
1.2 侧面碰撞气囊 当汽车受到来自于侧面的撞击时，驾乘人员应由侧面的气囊保护。侧面气囊如图2所示。侧面气囊一般安装在汽车的A柱下方，发生碰撞时气囊从A柱车门框横梁向后展开，从而可以保护驾乘人员的头部。丰田公司的试验数据表明，在安装有侧面碰撞气囊的汽车中，驾乘人员头部损害的程度，仅为未装气囊汽车中驾乘人员所受碰撞伤害的1/10。
1.3 膝部气囊 膝部气囊主要的作用是防止碰撞驾乘人员的膝盖，防止骨折，如图3所示。
1.4 气囊式安全带 普通的安全带在约束驾乘人员时往往会对驾乘人员的胸部和颈部造成伤害，如果安全带的材质和刚度设计不合理，会造成驾乘人员的胸部及颈部的严重割伤，甚至危害生命。气囊式安全带的设计，是将安全带和气囊相结合（图4），在发生碰撞时，安全带上的气囊充气，对人体所受到的冲击产生缓冲作用，在固定架驾乘人员的同时，气囊完全可以吸收冲击所产生的力，因此，可以更少地产生对驾乘人员胸部、颈部的伤害。
2 安全气囊的工作原理
安全气囊系统主要由传感器、气体发生器、点火器、气囊以及控制单元（ECU）组成。在发生碰撞时，碰撞过程及报团战气和判别传感器发出指令并触发，充气器起燃向气囊充气，气囊迅速长大，其过程如图5所示。当汽车发生碰撞时，起爆传感器因磁性弱，先感知碰撞信息而使接通12V电源，待磁性较强的判别传感器感知碰撞信息时才使接地，二者同时闭合3ms后使起爆。充气器内有氮化钠和氧化铜等物质，当充气器被引爆后会产生高压氮气，在30ms内充胀气囊，气囊下部有气孔，在充气后1s至1.25s内迅速放气，可以防止驾乘人员窒息而死。
3 安全气囊目前存在的问题
虽然安全气囊可以保护驾乘人员在发生碰撞时不受伤害或减小伤害程度，但是，目前的安全气囊仍存在一些问题，不容我们忽视。汽车安全气囊原理①碰撞传感器只能检测到碰撞时的减速度变化。然而，碰撞过程中，碰撞所造成的伤害不与减速度有关，而与人体的动量和动能有关。而人体的动量和动能，与驾乘人员的体重有密切关系，而这方面的因素是无法被碰撞传感器所检测到的。②由于紧急刹车或车轮碰到障碍物所引发的安全气囊误操作。③由于妇女、儿童以及身材矮小者的体型限制，安全气囊由于座椅的位置不同无法保障妇女和儿童以及身材较矮小者的安全。④安全气囊在爆燃过程中迅速充满高温气体，在保护人员的同时无法避免地会对驾乘人员造成一定的冲击伤害，如，击碎驾乘人员的眼睛和烧伤驾乘人员的皮肤。⑤氮化钠燃烧后会产生有毒有害的物质，如氢氧化钠。这会使被困于驾驶舱内的驾乘人员中毒或造成呼吸器官损伤。⑥由于安全气囊的大小不同以及驾乘人员的体型不同，迅速膨胀的安全气囊，有可能会造成驾乘人员面部损伤甚至窒息。
因此，安全气囊的设计与完善还有很多工作要做。
4 结语
随着人们安全意识的逐渐提高，汽车安全将是汽车设计、生产所必须考虑的重要环节。
因此安全气囊将是提高未来汽车，甚至经济型汽车安全性能的重要手段。然而由于我国目前低价位汽车的安全气囊安装比例并不很高，因此，适用于经济型轿车的安全气囊将有巨大的市场发展潜力，也是我国未来安全气囊市场的重要发展方向。
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