第二节 安全气囊系统的控制过程

一、安全气囊系统的控制原理

当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时，安全气囊系统的控制原理完全相同。安全气囊系统控制原理如图1-8所示。

当汽车遭受前方或侧面一定角度范围内的碰撞时，安装在汽车前部和安全气囊控制单元（SRS ECU）内部的碰撞传感器就会同时检测到汽车突然减速的信号，并将信号输入到SRS ECU，SRS ECU判断车辆是否发生碰撞。当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时，SRS ECU发出控制指令将气囊组件中的点火器（电雷管）电路接通，点火器引爆使点火剂（引药）受热爆炸（即电热丝通电发热引爆炸药）。点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充气剂（叠氮化钠固体药片）受热分解并释放出大量氮气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装饰盖并迅速膨胀，使驾驶人和乘员面部和胸部压靠在充满气体的气囊上，在人体与车内构件之间形成一个气垫，将人体与车内构件之间的硬性碰撞变为弹性碰撞，通过气囊产生变形和排气节流来吸收人体碰撞产生的动能，从而达到保护人体的目的。

图1-8 安全气囊系统的控制原理

二、安全气囊系统的控制过程介绍

德国博世（BOCSH）公司在奥迪（Audi）轿车上的试验研究表明：当汽车以车速50km/h与前面障碍物碰撞时，安全气囊的动作时序如图1-9所示。

1）碰撞10ms后，安全气囊达到引爆极限，点火器引爆点火剂并产生大量热量，充气剂（叠氮化钠药片）分解，驾驶人未动作，如图1-9a所示。

2）碰撞40ms后，气囊完全充满，体积最大，驾驶人因惯性力发生前移，安全带斜系在驾驶人身上并迅速拉紧，部分冲击能量已被吸收，如图1-9b所示。

3）碰撞约60ms后，驾驶人头部及身体上部压向气囊，气囊的排气孔在气体和人体压力作用下排气节流吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能，如图1-9c所示。

4）碰撞约100ms后，大部分气体已从安全气囊中逸出，驾驶人身体上部回到座椅靠背上，汽车前方恢复视野，如图1-9d所示。

5）碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降低直至为零。

由此可见，从开始充气到完全充满约为30ms，从汽车遭受碰撞开始到气囊收缩为止，所用时间仅为120ms左右，而人们眨一下眼皮所用时间约为200ms。因此，安全气囊在碰撞过程中动作时间极短，气囊动作状态和经历时间无法用肉眼确认。目前世界各国广泛采用模拟人体进行碰撞试验，安全气囊动作过程与经历时间之间的关系见表1-1。

图1- 9安全气囊系统的动作时序

a）10ms后 b）40ms后 c）60ms后 d）100ms后

表1-1 安全气囊动作过程与经历时间的关系

三、安全气囊的有效范围

安全气囊并不是在任何碰撞中都会起动，发生正面碰撞时只有满足碰撞角度（汽车受撞击方向与车辆的中心线夹角）小于30°（发生正面碰撞，且方向在汽车总轴线两侧30°）和碰撞强度足够大这两个条件时才起动，如图1-10所示。即正面冲击力同汽车轴线夹角必须小于30°，才能使气囊胀开。选装侧面气囊的碰撞角度范围如图1-11所示。此外，如果车速不超过25km/h是不会起动的。因为低于25km/h的车速发生碰撞，虽然能够损坏车头，但是车头的塑性变形区和安全带已经可以为乘员提供有效的保护缓冲。一般情况下，安全气囊会在超过25km/h的速度发生撞击时才会起动。

需要说明的是，如果车辆受到侧面（如车辆没有侧面安全气囊）、后方撞击或者是翻滚，安全气囊也不会起动。

图1-10 正面碰撞时安全气囊的有效范围

安全气囊触发与否取决于撞车时轿车的减速度与控制单元设定的减速度。若撞车时轿车的减速度小于控制单元设定的基准值，则即使碰撞可能严重损坏轿车，系统也不会触发安全气囊。如捷达（JETTA）轿车的安全气囊控制单元设定的减速度为3～4g。3～4g之间不一定爆，小于3g一定不爆，大于4g一定爆。在下列条件之一的情况下，正面气囊不会引爆充气。

1）汽车遭受侧面碰撞超过斜前方30°时。

2）汽车遭受横向碰撞时。

3）汽车遭受后方碰撞时。

4）汽车发生绕纵向轴线侧翻时。

5）纵向减速度未达到设定阈值时。

6）所有前碰撞传感器都未接通或SRS ECU内部的安全传感器未接通时。

图1-11 选装侧面气囊的碰撞角度范围

7）汽车正常行驶、正常制动或在路面不平的道路条件下行驶时。