1、 *基金（或项目）（编号）资助。安全气囊使用方法浅谈魏泽松 1, 李庆伟 2, 陈海树 3（华晨汽车工程研究院- 安全工程室 沈阳 110141）摘要基于许多乘员对车辆安全气囊工作原理及使用条件很陌生，为提高车辆安全性,本文详细说明安全气囊在不同条件下的使用方法及注意事项。首先对安全气囊工作原理进行叙述，并结合安全气囊传感器布置、安全气囊“127mm-30ms”准则和乘员坐姿关系、安全气囊使用和维护等方向详细说明，以充分发挥安全气囊的作用，降低乘员伤害程度，提高车辆的安全性。关键词：安全气囊；传感器布置；“127 mm-30ms”准则；Research On Using Automotive
2、AirbagWei Zesong1, Li Qingwei Xichan2前言目前汽车的安全性已经得到空前的重视与发展，安全气囊和安全带对驾乘人员有有效的保护。交通事故统计数据分析表明：安全气囊+三点式安全带的有效保护率达 60%，单独使用安全气囊的有效保护率为 18%1。但很多乘员对安全气囊不够了解，在很多事故中发生因乘员对气囊的不了解而造成气囊的误爆和漏爆，造成不必要的财产损失和人员伤亡。因此本文从技术角度先介绍安全气囊工作原理，再针对安全气囊传感器不同布置、安全气囊“127mm-30ms ”准则和乘员坐姿关系、安全气囊使用注意事项详细进行分析研究，从而充分发挥安全气囊的保护作用 4。1
3、安全气囊的工作原理及其传感器布置影响 1.1安全气囊的工作原理现代汽车安全气囊主要有 5 个部分组成，即碰撞传感器、电子控制单元、联接组件、气体发生器和气袋。图 1 安全气囊结构示意图 图 2 气囊内部电子示意图 如图 1、2 所示，安全气囊工作原理：汽车安全气囊传感器发出的光电信号，气囊 ECU(电控单元)接收到信号并识别、判断碰撞的强度，当碰撞强度达到标定条件时，ECU 引爆气体发生器，气体发生器起爆后，产生大量的气体形成迅速膨胀的气袋，从而保护乘员的对应部位。普通的轿车一般有正、副司机气囊、侧气囊及侧链气囊，高级轿车还添加有膝部气囊（在仪表板下部）和后排乘员气囊（在正、副司机座椅后面）
4、。表 1 各车速下车辆模型变化情况汽车气囊起爆条件是机车厂提供车辆给气囊 ECU 供应商，气囊 ECU 供应商分析车辆状态并结合国家法规要求进行起爆条件设置，最终标定出该车气囊的起爆条件。普通车起爆条件是7g0.1g。国家法定实验项目有正面碰撞、侧面碰撞及后面碰撞，实验的过程也有特定的限制，这样对实际道路车辆事故描述不够全面，汽车安全性不能得到较全面保障。例如汽车进行正面10km/h 15km/h 29km/h 49km/h后排模型人变化情况没有变化 头碰车顶 胸与膝盖撞在前排座椅全部撞在前排座椅上前排模型人变化情况没有变化 被抛起 胸部撞坏方向盘下缘，头、鄂部撞方向盘上缘胸、腰部撞坏仪表板和
5、方向盘，副驾驶模型撞碎挡风玻璃碰撞只有在一定角度和速度范围内才是打开安全气囊，普通后碰、侧碰、翻转普通情况下都不会起爆车辆前安全气囊。由于汽车实际碰撞形式多样性，碰撞强度的复杂性，碰撞车型各有不同，安全气囊在安全带配合使用时，安全气囊起爆条件为：车辆时速低于 20Km/h 正面撞击固定壁时，不起爆；而大于 30Km/h 碰撞时，必须点火。车速在 20Km/h 到 30Km/h 之间不做要求。日本做过一项实验，观察并记录模型人在不同车速下变化情况。如表 1 所示，从表 1 中可以看到在没有安全气囊和安全带的保护下模型和车的撞击情况。从而让我们能更清楚的认识安全气囊的必要性。1.2 安全气囊传感器
6、布置影响 安全气囊传感器是直接获取汽车碰撞信号的设备，了解其安装位置才能更好在事故中起爆安全气囊，发挥安全气囊保护作用。普通安全气囊分有碰撞烈度传感器和防护传感器，而碰撞烈度传感器又分为前碰撞传感器和中心碰撞传感器。前碰撞传感器设置 23 个，分别安装在车身左前部和右前部，分别称为左前传感器和右前传感器，中心碰撞传感器安装在车身前部中央位置。防护碰撞传感器一般与汽车安全气囊控制单元（ECU）组装在一起，安装在驾驶室中部，变速杆前、后的装饰板下。也有的前端传感器安装在水箱的上支撑杆或者是纵梁前端上的支撑杆或支架 3。因为传感器要尽可能多得识别碰撞形式，如轿车撞卡车或车车相碰等。普通安全气囊传感器
7、分布如图所示。通常汽车前端设有为降低碰撞强度的吸能部件，如汽车保险杆、填充材料、发动机盖板、翼子板等。气囊传感器布置如图 3 所示，如果汽车发生碰撞事故时，碰撞的区域远离安全气囊传感器，或者使安全气囊传感器不能采集碰撞信图 3 气囊传感器布置示意图号或者采集信号没有真实反映碰撞强度，这样会导致气囊不起爆或误起爆，从而失去保护作用。因此，在发生事故的时刻可以考虑改变碰撞区域，碰撞气囊传感器位置。例如，在多数的轿车追尾大型车事故中，即使车速超过 30Km/h 很多气囊任无法起爆，因为轿车钻入货车下，并且 A 柱和前挡风玻璃充当缓冲吸能装置，一般轿车前端气囊传感器不能采集相应的碰撞信号，气囊电控单元
8、（ECU）无法起爆气囊。因此在类似无法避免的事故中可以考虑使轿车前端撞击货车的轮胎等部位，从而更有效开启安全气囊来保护乘员。2 安全气囊的“127mm-30ms”准则与乘员坐姿2.1 安全气囊的“127mm-30ms”准则国内、外投入大量的人力和物力，进行物理实验研究司机安全气囊起爆与乘员坐姿关系。目前普遍采用“127mm-30ms”准则。该准则具体解释为：汽车碰撞过程中，驾驶员相对于车身向前移动 127mm 时刻前 30ms 为气囊的最佳点火时刻。其依据是大多是轿车驾驶员与方向盘之间距离为 305mm，气囊充满气体厚度约为 178mm，气囊从起爆开始到气袋完全展开的总时间约为 30ms（即完
9、成气囊完全展开） 。安全气囊的展开时，将首先冲开气囊盖板，并在瞬间填充气袋，当乘员离气囊展开口很近时可对乘员造成伤害。从而为减少事故伤害，驾驶员需有良好的驾驶姿态，习惯于保持胸部与方向盘有 305mm 左右的距离，为气囊展开预留出距离 2。针对不同的车型也可以从理论的角度来建立数学模型来计算乘员移动距离，如式 1 所示：（1）0iscedquSfdCauF式中： 为零件密度；q 为作用在 S 上的外载荷向量； 模型中全部零件体积； 为虚应变向量；S 为零部件受外载荷面积； 为应力矩阵；Fi 为内部点载荷。由于驾驶员自身特征区别、汽车构造的差异， “127mm-30ms”准则只是适合大多数乘员的
10、原则，针对女性特征或者身材矮小的男士应该考虑对应的“94mm-30ms ”准则，不同驾驶人应该首先对自己车辆和相关气囊展开度都有相应的了解，养成良好的驾驶姿态，确保转向盘和胸部的一定距离，这样个有利于驾驶员的保护。3 安全气囊使用注意事项3.1 安全气囊警示灯作用 汽车安全气囊的ECU(电控单元 )对气囊的状态有检测作用 5，汽车安全气囊在车前的仪表板内装有警示灯，驾驶员通过警示灯清楚观察安全气囊的状态。当插入车钥匙并处于on状态下，气囊警示灯亮6秒左右后自动熄灭说明所有气囊状态正常；当钥匙在on状态下，警示灯会一直闪烁或者警示灯不亮，说明车辆气囊或者气囊线路出现故障，需要进行检测或修理。3.
11、2 安全气囊必须和安全带配合使用安全气囊配合使用的安全带都是预紧安全带，预紧安全带和气囊被ECU（控制单元）控制，当气囊起爆的同时控制气囊起爆的ECU，同时也会控制预紧安全带起爆，使安全带在收紧安全带方向上收紧安全带，保证乘员身体与安全气囊预留出安全距离，从而保证安全气囊起爆不伤害乘员。若不配备或不使用安全带安全气囊起爆则会伤害乘员，所以安全气囊必须与安全带配合使用。3.3 气囊挡板上不要有任何装饰物 安全气囊周围不要有装饰物，防止安全气囊起爆使装饰物对人员造成伤害。同样儿童需坐在后排座位上，8岁以下儿童最好配备专用儿童安全座椅。3.4 气囊ECU周围布置不能随意更改车辆上安全气囊控制单元（E
12、CU）周边的线路等布置不能随意更改，因为气囊ECU是电路元件，容易受电或磁的影响，进而引发气囊误爆，机车厂对气囊ECU周围的线路已经作合理布置故不能随意更改。也避免安全气囊处于85以上的高温环境中，这也容易引起气囊误爆，在-35以下环境，气囊可能失效。3.4 安全气囊有效期普通安全气囊有效使用期是10年，一般两年需要进行一次检查，到指定4s店进行检查和维护。当车辆发生过相应的碰撞但没有启动气囊，同样需要进行检测。4 结 论 汽车安全气囊是一种有效的安全装置，但安全气囊是双刃剑，需要乘员需了解相关的事项，充分利用好车内的安全气囊的保护作用。在发生事故时刻可以考虑安全气囊传感器的位置，充分发挥气囊
13、起爆作用；通过“127mm-30ms准则” 更好的确定乘员坐姿，使安全气囊真正发挥保护作用，避免其危害；介绍一些比较专业的气囊使用和维护相关知识，使安全气囊更加清晰的呈现在使用者面前，从而更好发挥安全气囊的作用。参考文献1 钟志华，张维刚，曹立波，何文.汽车碰撞安全技术M. 北京：机械工业出版社，2003 118 2 唐国强，朱西产.安全气囊点火算法研究概述J. 汽车交通安全研讨，2008:113 吕海洋，余涛.汽车安全气囊使用浅谈j.驾驶园地，2010,9,（12）4 张宇.浅谈汽车安全气囊J.科技信息， 2011(9)：915 李成祥.驾驶员用汽车安全气囊J.重型汽车 .2007(9),5-7
