详解安全气囊作用、结构、工作原理

随着汽车的日益普及，汽车文化也在快速发展，人们对汽车的认识也不再只是看颜值了，对 汽车的安全也更加关注。因此我们在购买汽车时都会关心一个问题，就是车上有没有安全气囊，有多少个安全气囊。当然，现在的汽车都配置了安全气囊，有单气囊的，双气囊的，四气囊的，六气囊的等等，最多的甚至有22个气囊。那么安全气囊究竟有什么作用呢？它又是怎样保护我们的呢？今天老侯就来给大家解析安全气囊的结构与工作原理。

安全气囊的作用

汽车安全气囊系统（Supplemental Restraint System—SRS）是轿车上的一种辅助保护系统，也称空气袋（AIR BAG）。当汽车遭到正面或侧面严重冲撞时导致减速度急剧变化时，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个缓冲，利用气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，从而减轻人体遭受伤害的程度。它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护，可有效降低汽车乘员及驾驶员的伤亡率，是拯救乘员生命的重要装置。

实验证明：交通事故中，如果只使用安全带，死伤率下降45％ ；如果只使用气囊，死伤率下降14％；同时 使用安全带和安全气囊，死伤率下降50％ 。

重要提示

SRS系统实际上是安全带的辅助装置，只有在使用安全带的条件下，SRS系统才能充分发挥保护乘员的作用。

目前按照安全气囊的数量可分为单气囊系统（只装在驾驶员侧，方向盘中部）、双气囊系统（驾驶员侧和前乘客侧工具箱上方的仪表板内各有一只）、多气囊系统（包括后排乘员也有）气囊盖板上标有“AIR BAG”字样，它们的工作原理基本一样。

安全气囊的分类

安全气囊按照保护区域来的不同分为

前排驾驶员安全气囊、前排乘员安全气囊、前排座椅侧安全气囊、充气窗帘、腿部保护安全气囊（膝部气囊）

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驾驶员安全气囊

在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员的头部和胸部，并且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。

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前排乘员安全气囊

在意外发生的瞬间可以有效的保护副驾驶位乘员的头部和胸部，防止乘员与挡风玻璃及仪表台发生二次碰撞。

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前排座椅侧安全气囊

在意外发生的瞬间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。

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充气窗帘

在意外发生的瞬间可以有效的保护乘客的头部和颈部。

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腿部保护安全气囊（膝部气囊）

在意外发生的瞬间能够有效保护乘客的膝盖和腰下肢体部位，从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。

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安全气囊系统的结构

虽然安全气囊的种类较多，但其基本结构都是大同小异的，主要由传感器、安全气囊系统控制单元（SRS ECU）：安全气囊组件：电气连接件：安全气囊系统指示灯（SRS指示灯） 、储备电源等组成，以下分别介绍。

传感器

安全气囊系统能否可靠和正确地工作，传感器是第一个关键。传感器对于安全气囊系统的成本高低也有很大的影响。传感器也有多种形式，主要有碰撞传感器、安全传感器、中央安全气囊传感器、安全带传感器、乘员区别传感器等，其中碰撞传感器又分为前碰撞传感器和侧碰撞传感器。主要作用就是通过车身减速度的变化检测汽车发生碰撞事故的严重度，并将感测到的信号（车身减速度信号）传给电子控制系统。

前碰撞传感器（机械传感器）

主要用来检测汽车前方发生碰撞时车身的减速度以及碰撞部位的严重程度，并将信号传给电子控制系统。

侧碰撞传感器（压力传感器）

主要用来检测汽车侧方发生碰撞时车身所受到的冲击速度以及碰撞部位的变形量，并将信号传给电子控制系统。

安全传感器（机电传感器）

如图2-7所示的一种安全传感器是一个水银常开开关。安全传感器用来防止系统在非碰撞状况引起气囊的误动作，一般装在中央控制器内。当发生碰撞时，足够大的减速度力将水银抛上，接通传爆管电路。

中央安全气囊传感器（电子传感器）

电子式传感器对汽车正向加速度进行连续测量，并将结果输送给微处理器，微处理器内有一套复杂碰撞信号处理程序，能够判定气囊是否需要打开。如需要，微处理器便会接通点火电路，如果机电式保险传感器也闭合，则引发器接通，气囊打开。

安全带传感器

安全带传感器用于检测安全带是否系上。

乘员区别传感器

乘员区别传感器又叫做PPD传感器，是监测副驾驶席有无乘客的装置。当监测为无乘客时，不引爆副驾驶席安全气囊，防止不必要的损失。

安全气囊系统控制单元（SRS ECU）

安全气囊系统控制单元（SRS ECU） 其功能是连续监测汽车行驶过程中传感器输送来的信号，经计算处理后，确定是否需要气囊展开。此外，SRS ECU还不断地对系统中的主要部件和外部电路进行诊断检测。一旦系统有故障被ECU的诊断功能检测出来，便以故障码的形式存于存储器中，同时点亮SRS指示灯提示安全气囊系统有故障。  

安全气囊组件

有前气囊组件、驾驶员侧、前乘客侧气囊组件和侧气囊组件等，结构原理基本相同。

气囊总成包括气体发生器、气囊。前安全气囊总成一般安装在乘员的正前方；侧安全气囊总成一般安装在侧门或门周围。 

气囊

气囊用尼龙制成，内表面覆盖一层橡胶皮，折叠安放在气囊总成内，充入氮气后可使体积膨胀。在气囊背面设计有两个排气孔，利用排气节流作用吸收碰撞动能，可在撞击导致膨胀后缓和对乘员脸面的冲击作用。

气体发生器

气囊和气体发生器为一体。在金属容器内装有点火热线、引火剂与氮气发生剂、过滤器等。在点火热线通电产生高温，使引火剂着火， 紧接着氮气发生 剂燃烧并生成氮 气送入气囊内，使气囊展开。

电气连接件

螺旋弹簧

螺旋弹簧又称螺旋型电缆或游丝。由于驾驶员侧气囊安装在转动的方向盘上，为实现活动盖与静止端转向柱的电气连接，故采用螺旋型电缆来实现旋转运动方向盘的旋转端与固定端的电气连接。

气囊线束及连接器

安全气囊系统指示灯（SRS指示灯） 

SRS指示灯又叫故障提示警告灯。当打开点火开关时，SRS ECU点亮SRS指示灯，系统进入自检，自检时间内（约7s），对撞车信息进行分析及发出点火指令只有自检完成后系统才开始正常工作，SRS指示灯熄灭。当系统自检 出故障时，SRS系 统将停止工作，SRS 指示灯闪烁警告。

储备电源

当供电系统失灵，气囊系统可由储备电源供电，确保安全气囊系统在短时间内维持正常工作。  

安全气囊控制原理及工作过程

发生碰撞事故时，传感器感受汽车碰撞强度，电子控制系统接收并处理传感器的信号，经计算有必要打开气袋时，由触发装置发出点火信号触发气体发生器，气体发生器收到信号后，迅速产生大量气体，在乘员的前部形成充满气体的气囊。一方面乘员的头部和胸部压在气袋上与前面的车内物体隔开，另一方面当人体和气袋接触时，利用气囊本身的阻尼作用或气袋背面的排气孔排气节流作用来吸收乘员惯性力产生的动能，达到保护乘员的作用。

安全气囊的动作过程

1 碰撞约10ms后，SRS达到引爆极限，点火器引爆点火剂并产生大量热量，使充气剂（叠氮化钠药片）受热分解，驾驶员尚未动作。

2 碰撞约40ms后，气囊完全充满，体积最大，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并拉紧，部分冲击能量已被吸收。3

碰撞约60ms后，驾驶员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。4

碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部回到座椅靠背上，汽车前方恢复视野。

5 碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降低直至为零。

由此可见，气囊在碰撞过程中动作时间极短。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，而人的眼皮眨一下所用时间约为200ms左右。因此，气囊动作状态和经历时间无法用肉眼确认。

SRS动作过程与经历时间之间的关系如下图所示。安全气囊的展开条件

为了保证安全气囊在适当的时候打开，汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件，只有满足了这些条件，气囊才会爆炸。虽然在一些交通事故中，车内乘员碰得头破血流，甚至出现生命危险，车辆接近报废，但是如果达不到安全气囊爆炸的条件，气囊还是不会打开。那么安全气囊究竟在什么样的条件下才能打开呢？

安全气囊的打开原则：

轻微的碰撞不会打开安全气囊。安全气囊打开的必要条件

1、车速一般在50公里／小时以上，但关键因素是碰撞发生时的加速度，在国家鉴定试验中，碰撞瞬时的加速度约为-40g；

2、正面行驶；撞击的角度必须是正前方左右大约60°之间位置

3、碰撞物体：刚性墙壁或障碍物；汽车以 80 Km/h 速度与软体动物碰撞时，安全气囊不工作。

4、打开时间：在碰撞发生后的几十毫秒内

5、碰撞物体的刚性：车辆以50公里时速撞向墙壁和撞向沙堆的效果截然不同，因此50公里／小时只是相对速度，只有当实际碰撞满足条件时，安全气囊才会自动打开

哪些情况安全气囊可能不打开

1.以50km/h以下时速撞上停止的同级别车辆时，安全气囊可能不会启动;

2.以约30km时速正面撞上不会被撞断的电线杆、撞进卡车等车底时，安全气囊都可能不启动。

3.以20km以下时速撞击较厚混凝土墙壁、被侧面撞击、被从后面撞击、侧翻、翻转等情况下，汽车正面安全气囊一般都不会启动。

4.撞击的位置未满足弹出条件