第一节 安全气囊系统的组成原理

安全气囊（Safety Air Bag）系统的确切名称是辅助防护系统（Supplemental Restraint Sys-tem）或辅助防护安全气囊系统（Supplemental Restraint Safety Air Bag System），英文缩写为SRS。安全气囊系统是座椅安全带的辅助装置，只有在使用安全带的条件下，该系统才能充分发挥保护驾驶人和乘员的作用。由于安全气囊在汽车发生碰撞时能够起到安全防护作用，因此，人们通常都将其称为安全气囊系统。公安部和交通部规定：自1993年7月1日起，所有轿车和中小客车在行驶过程中，驾驶人必须系上安全带。

一、汽车碰撞导致人体遭受伤害的原因

当汽车发生碰撞时，汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞称为一次碰撞。一次碰撞后，汽车速度将急速下降，驾驶人和乘员就会受到惯性力的作用而向前运动，其头部和胸部会与车内的转向盘、风窗玻璃或仪表台等构件发生碰撞，这种碰撞称为二次碰撞。在车辆事故中，导致驾驶人和乘员遭受伤害的主要原因是二次碰撞。

碰撞分为正面碰撞和侧面碰撞两种。当汽车发生正面碰撞时，在惯性力的作用下，驾驶人头部、面部或胸部可能与转向盘和风窗玻璃发生二次碰撞，前排乘员可能与仪表台发生二次碰撞，后排乘员可能与前排座椅发生二次碰撞；当汽车遭受侧面碰撞时，驾驶人和乘员可能与车门、车门玻璃或车门立柱发生二次碰撞。车速越高，惯性力就越大，遭受伤害的程度也就越大。

二、安全气囊系统的作用

当汽车遭受碰撞导致车速急速下降时，安全气囊迅速膨胀，在驾驶人、乘员与车内构件之间迅速形成一个气垫，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，从而减小人体遭受伤害的程度。正面气囊的主要功用是保护驾驶人和乘员的面部与胸部，侧面气囊的主要功用是保护驾驶人和乘员的头部与腰部，如图1-2所示。大量统计和实测数据表明：在汽车相撞时，如果正确使用安全带和安全气囊，可使头部受伤率减少25%左右，面部受伤率减少80%左右。

图1-2 汽车遭受正面碰撞时安全气囊的作用情况

a）驾驶席气囊 b）驾驶席与乘员席气囊

1—驾驶人 2—前排乘员

三、安全气囊的类型

（1）按照安全气囊的数量分类 按照安全气囊系统中气囊数量的不同，可分为单气囊系统、双气囊系统和多气囊系统。单气囊系统只在驾驶人转向盘上安装一个安全气囊，仅起保护驾驶人的作用；双气囊系统在驾驶人转向盘和前仪表板上各安装一个安全气囊，可保护驾驶人和前排乘员；多气囊系统除了在驾驶人转向盘和仪表板上各安装一个安全气囊外，还在车门上、座椅侧面也分别安装有多个安全气囊。

（2）按照安全气囊引爆控制方式分类 按照安全气囊引爆控制方式的不同，可分为机械式和电子式两类。机械式安全气囊采用机械方式检测和引爆气囊，目前已很少使用；电子式安全气囊采用传感器和电控单元检测、控制气囊的引爆，是目前普遍采用的控制方式。

（3）按照安全气囊的大小分类 按照安全气囊大小的不同，可分为保护整个上身的大型气囊和主要保护面部的小型护面气囊。

（4）按照安全气囊保护对象分类

1）驾驶人用安全气囊。驾驶人用安全气囊如图1-3所示，它是目前轿车上采用得最广泛的一种安全气囊，在轿车发生正面碰撞时可对驾驶人起保护作用。它装在转向盘上，分美式和欧式两种。美式气囊的设计是假定驾驶人没有佩戴安全带而汽车发生碰撞时起保护作用，其体积较大，约60L；欧式气囊的设计则是假定驾驶人已佩戴了安全带，其体积较小，约40L。

图1-3 驾驶人及前排乘员用安全气囊

2）前排乘员用安全气囊。前排乘员可以是大人，也可能是儿童，坐姿也是各种各样。发生碰撞事故时，前排乘员必然会与仪表板、前风窗玻璃、窗框及门框等发生碰撞，因此，为保护前排乘员在撞车时免受伤害，前排乘员用安全气囊通常较大，如图1-3所示。美式气囊前排乘员侧容积一般为120～160L，欧式气囊前排乘员侧容积一般为60～80L。

3）侧面防撞用安全气囊。根据使用要求不同，侧面防撞用安全气囊（图1-4）可以装在车门上横梁中、车门内板中或座椅侧面。车门上横梁中的侧面防撞用安全气囊用来保护乘员的头部；装在车门内板中的侧面防撞用安全气囊和装在座椅侧面的侧面防撞用安全气囊用来保护乘员的胸部、心脏、肺脏等重要器官。目前，宝马汽车公司已开始采用双侧面防撞用安全气囊来扩大侧面的防护面积。

4）后排乘员用安全气囊。通常后排座不设置安全保护装置，但近年来后排乘员的安全防护逐渐开始受到重视，已较普遍地在后排座上安装了安全带，并开发和配备了后排乘员用安全气囊（包括后排乘员用防侧撞安全气囊）。

后排乘员用安全气囊的容积一般可达到100L，其结构与其他安全辅助气囊系统基本相同。大多数后排乘员用安全气囊安装在前排座椅靠背中，气囊引爆后在后排乘员与前排座椅之间形成防护气垫。

图1-4 侧面防撞用安全气囊

5）下肢用安全气囊。保护驾驶人下肢用的下肢安全气囊如图1-5所示，它由一个安全气囊和气体发生器组成，容积可达13L。在汽车发生碰撞时，下肢用安全气囊能够有效地防止驾驶人的小腿和膝部与各种踏板、操纵杆等发生碰撞，对驾驶人的小腿和膝部进行保护。下肢用安全气囊安装在仪表板下部的前围板上，其结构与其他安全气囊的结构基本相似。

6）车顶部安全气囊。一些高档豪华车在车顶的两侧会配有两条管状气囊，在意外情况发生时能够有效地缓解来自车顶上方的下压力，配合侧面气帘能够有效地保护乘客的头部和颈部。

图1-5 下肢用安全气囊

7）窗帘（屏蔽）式安全气囊。由于侧向气囊不能全部覆盖侧窗，玻璃的碎片可能溅入车厢内伤到人的脸部或身体，所以目前出现了一种以窗帘状展开的气囊，称为窗帘式安全气囊。

窗帘式安全气囊在车辆侧面碰撞时，与侧向安全气囊同时展开。其安装位置位于车顶纵梁的内衬中，如图1-6所示。丰田汽车公司曾经研究开发过窗帘式安全气囊，这种安全气囊在侧向碰撞时可冲破车门内衬向上方张开，但其尚未大批量在汽车上应用。

8）车外安全气囊。车外安全气囊又称为保险杠内藏式气囊，如图1-7所示。当汽车在正面碰撞行人时，气囊迅速向前张开并向两侧举升，托起被撞行人，同时防止行人跌向两侧。目前车外气囊系统正处于研制阶段。

图1-6 窗帘式安全气囊

图1-7 车外安全气囊