1.安全气囊的概述
1.1安全气囊基础概述
汽车的被动安全性是指汽车在发生事故的过程和之后，如何保证乘员不受伤害或最大限度减少伤害程度的能力？因此，人们经常考虑从汽车的被动安全部件，如车身结构、安全带、安全气囊、吸能式转向柱、座椅、头枕及内饰件等方面考虑。而其中的安全气囊，它是一种当汽车遭到碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲气囊，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在副驾驶座前的手套箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。根据相关的调查与证明，汽车装用安全气囊后，汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害程度大大减小。
1.2安全气囊的设计思想
在汽车发生了碰撞之后，乘员与车内的构件碰撞之前，会迅速在两者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员不是直接碰撞车内的构件而是扑到气垫上，从而达到最大程度上减轻乘员伤害程度的目的。
1.3安全气囊发展史
1.3.1. 国外汽车安全气囊的发展史
安全气囊的发展历史过程可以概括为：发明于50年代，开发于60年代，应用于70年代，发展于80年代，推广于90年代。它的雏形是美国人Jhon.W.Hetrick发明的安全气垫。1952年Hetrick发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置，用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害，是一种纯机械装置。1960年，
安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。60年代末,美国高速公路交通安全委员会（NHTSA）开始建议制定一个可选择的安全气囊法则,鼓励汽车厂商去发展安全气囊。70年代,美国通用、福特,德国奔驰，日本丰田等汽车公司以及美国MORTON公司、TRW公司、德国TEMIC公司、ICT研究院、日本DAICEL公司、瑞典AUTOLIV公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊。1971年5月德国的一个研究小组成功地将火箭推进技术应用于汽车安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。1973年美国通用汽车公司开始出售可供顾客选配的汽车气囊系统。1984年,美国高速公路交通安全委员会（NHTSA）在著名的“联邦汽车安全标准”中的208条款《乘员碰撞保护》（Federal Motor Vehicl Safety Standard208,简称FMVSS208）中增加了安装气囊的要求,这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。20世纪90年代后期,美国、欧共体、日本已正式立法在汽车上配置安全气囊,双气囊已成为绝大多数主流轿车的标准件。在这几十年的发展历程中，安全气囊也曾遭受过十分不利的局面，例如因气囊设计不合理而停止使用，因安全气囊误引爆问题，还被召回等问题。
1.3.2. 国内汽车安全气囊的发展史
我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 80 年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。我国研究单位先后建成或引进了汽车碰撞试验台，1992 年，我过自行研制的 FS-01 安全气囊通过撞车试验。在汽车安全措施问题上，我国刚开始对小型客车驾驶员和前排乘员强制使用安全带，随后国产轿车也开始研究配装安全气囊。在 1999 年 1 0 月 28 日, 国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》( CMVDR294) 。这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准。随着我国的政策法规的颁布，为我国汽车业的发展提供了良好的发展前景。 历经十多年的研究与发展过程, 我国许多大学与事业单位的研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中作了大量的研究工作，这对我国的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。南京理工大学关于安全气囊方面的研究也正日益受到国
际安全气囊产业的关注，还曾受国外著名公司邀请到德国做过多次评估，且得到他们的认可。坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业，其生产能力和所占市场份额在国内最大。它有国内一流的研发中心，公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进，技术装备水平国内领先。另外国内的一些汽车公司成功地开发了两次动作的双安全气囊系统，根据汽车的速度和减速度的大小自动地选择是工作方式，这样可以保证了在低速发生碰撞时不浪费气囊，在速度大于30m／h发生碰撞时，便于保护司乘人员的安全。目前就我国安全气囊零部件例如其ECU、气袋、气体发生器、布料的国内采购率还很低，气囊组件配套还有很大的发展空间。因此，我们还要继续关注汽车安全气囊系统技术研究与开发工作。
2.安全气囊系统部件的结构与原理
2.1安全气囊系统部件的结构
汽车安全气囊控制系统是由传感器和电子控制器所组成，（如图1）所示：
传 感 器 电子控制器 气体发生器 气 囊
控制系统模块 气囊组件模块
图1 安全气囊的组成
2.1.1传感器
前方传感器 此传感器安装在保险杠后与挡泥板之间，用来感测低速冲撞的信号。前方左右2个传感器结构相同，都是偏心锤式机械传感器。传感器装在1个密封的防振保护盒内。
中央传感器 中央传感器装在中央控制器内，用来感测汽车发生高速冲撞的信息，并将其输送到电子控制器，用来引爆气囊电雷管，使气囊张开。同时前方传感器也引爆了预紧器的电雷管，即安全带预紧和气囊张开同时起作用。 中央传感器是1个固体半导体压力传感器，它具有稳定性好、应变灵敏系数K值大(约100-150)及压敏电阻效应线性好等特点。
安全传感器 本系统设立了2个安全传感器，用来防止系统在非冲撞时引起气囊的误动作。它们装在中央控制器内，是1个水银常开开关。当发生冲撞时，足够大的减速度力将水银抛上，接通电雷管电路。
2.1.2电子控制器
电子控制器包括引爆控制电路、驱动电路、储存电路和诊断电路等。它们都集中装在中央控制器上。
2.2安全气囊系统部件的工作原理
当车辆之间发生碰撞时，安全气囊中的传感器感受汽车碰撞强度并将碰撞强度信号传递给中央控制器，中央控制器接受、处理传感器传来的信号并进行判断，若碰撞强度达到了安全气囊控制系统设计的展开安全气囊的条件时，中央控制器立即通过点火控制电路向气体发生器传送安全气囊的点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后使迅速产生大量的气体，经过过滤后充入气袋，在乘员和汽车内部结构之间展开一个充满气体的气袋，使得在发生碰撞事故时，乘员能够与比较柔软的气袋相接触，而不是与坚硬的汽车结构猛烈碰撞，从而达到减少伤窖、保护乘员生命的作用。（如图2）所示：
中度以上碰撞 点火器点火 气体发生器 对气囊充气
图2 安全气囊的工作原理图
碰撞发生 传感器 微处理器 CPU 碰 撞 结 束