對於車主來說，安全氣囊是我們常見的汽車安全配置。這種高科技輔助安全裝置，在嚴重的交通事故中，能大概率挽救駕乘人員的生命。
也許讀者不知道，相對於汽車的發明，安全氣囊被廣泛配備的歷史並不算太長。50年代壹個大膽的發明專利，在當時看來並沒有什麽實用價值。但進入21世紀後被廣泛應用於汽車。
正是由於安全氣囊和安全帶的配合使用，使得嚴重交通事故中駕乘人員死亡的可能性降低了67%，每年挽救了數十萬駕乘人員的生命。
在安全氣囊尚未被完全證明可靠實用的幾十年裏，大量跨學科的科技成果在不斷研發的過程中逐漸滲透，使其成為汽車中的壹個高科技軟硬件系統。
為什麽我覺得安全氣囊系統結構復雜，設計精巧，科技含量高？
答案就在這張圖中，本期為大家帶來安全氣囊基本原理的分析。與上期類似，我們將通過直觀的圖像和實用的分析方法，幫助您全面透徹地了解其工作原理。
為了避免技術內容過於復雜，導致讀者閱讀疲勞，無法完全理解，筆者將與安全氣囊系統密切相關的安全帶內容剝離出來，以後筆者可以就此內容做專門的圖文分析。
什麽是安全氣囊系統？
我們常說的安全氣囊，其實有壹個難以理解的專業名稱:
輔助約束系統(SRS，輔助？克制？系統).
實際上，安全氣囊只是安全氣囊系統中的壹個部件。在統壹這個名稱之前，各個廠商已經給了它不同的專業描述，比如氣墊約束系統(ACRS)和輔助充氣約束系統(SIR)。
然而，它們本質上是相同的汽車安全設備。
本文將使用眾所周知的“安全氣囊系統”代替其正式名稱“輔助約束系統”。
安全氣囊系統是汽車被動安全系統中最重要的子系統。其主要目的是在車輛與安全帶系統發生碰撞後，對乘員的身體進行約束和緩沖，從而保護其人身安全。
它的工作原理也很簡單，可以形象地描述為:當汽車發生嚴重碰撞或翻車事故時，安全氣囊系統會迅速啟動，“吹出”壹個具有緩沖功能的大型柔軟“氣囊”，配合安全帶的約束功能，防止駕乘人員與車內物體發生致命碰撞。
根據功能的不同，安全氣囊分為不同的類型，分別在車內外的關鍵位置展開。高端車配備10以上的安全氣囊不足為奇。
分類多樣化，確保安全
安全氣囊的類型
讀者最熟悉的是方向盤上的前排安全氣囊，但實際上，安全氣囊產品根據功能可以細分為很多類型。本節將為大家全面分類，逐壹分析其特點。
1.前安全氣囊
前安全氣囊位於汽車的方向盤和儀表板處，用於在車輛發生嚴重碰撞時保護駕駛員和副駕駛乘客。它的保護功能主要是針對來自前方的強烈沖擊，這種安全氣囊並不能為乘員提供側面和後部的保護。
因為車輛前方發生碰撞的概率最大，所以前排安全氣囊在大多數國家屬於汽車強制裝備的配置！
妳會在我們後面的模擬視圖中看到它的特點:由於前排安全氣囊工作時間極短，展開後排氣迅速，如果車輛後續遭遇二次碰撞，此時安全氣囊不會起到任何保護作用。
前排安全氣囊可細分為:駕駛員安全氣囊(DAB)和乘客安全氣囊(PAB)。
2.側氣囊(SAB)
側氣囊壹般位於汽車座椅或車門內。當車輛遭受強烈的側面碰撞時，側面安全氣囊會迅速彈出，在車門和座椅之間的狹窄空間內膨脹，這種安全氣囊保持充氣狀態的時間會稍長壹些。
它的主要作用是保護這壹側乘客的頭部或軀幹，防止他們在與車內物體碰撞時受傷。
側氣囊也有自己的功能:
有的安全氣囊側重於對乘客胸部和軀幹的側面保護，有的側重於對乘客頭部的側面保護，有的安全氣囊兩種功能都有。
壹些設計精巧的側氣囊組件還可以根據人體側面不同部位的生理特點，提供不同硬度的緩沖。
對於乘客相對較軟的盆腔和小腹，氣囊提供了較軟的緩沖，而對於有肋骨保護的胸部，氣囊提供了較重的緩沖！
安全氣囊的分類
3.側簾式安全氣囊(駕駛室)
側簾式安全氣囊壹般布置在車門上方的內飾板內，因此以展開成細管狀並覆蓋整個車窗而得名，形似窗簾。
它不僅會對碰撞做出反應，而且有些產品對車輛傾覆非常敏感。發生以上兩種情況時，側簾式安全氣囊會自上而下迅速展開，重點保護乘客頭部。
在各種側面碰撞和側翻事故中，側簾式安全氣囊可以使腦部嚴重受傷的乘客死亡率降低45%。
與前安全氣囊相比，這種類型的安全氣囊不僅能長時間保持充氣狀態，而且保護範圍更大。有些車型甚至可以為多達三排乘客提供側向保護！
側簾式安全氣囊通常與上述側氣囊配合使用。
(以下類型的安全氣囊壹般配備在中高端車型上)
4.膝部安全氣囊(KAB)
隨著用戶對安全氣囊系統需求的不斷增加，為駕乘人員提供更全面保護的產品逐漸裝備汽車。
工程師在對長期的碰撞試驗和交通事故案例進行統計時發現，雖然前排安全氣囊可以很好的保護乘客的軀幹和頭部，但是嚴重的碰撞幾乎都會對受害者的膝蓋造成嚴重的傷害！
膝部安全氣囊壹般在前儀表板處展開，主要作用是在車輛前部嚴重變形時，防止塌陷的儀表板嚴重擠壓乘員的膝部。
5.中央氣囊
中央安全氣囊可以在汽車中部充氣展開，其作用是防止乘客因劇烈碰撞而相互碰撞。
6.安全帶氣囊
安全帶氣囊布置在安全帶上，主要作用是在激活和展開時擴大與乘員身體的接觸面積，緩沖安全帶收緊後產生的巨大拉力，防止乘員被安全帶嚴重勒死。
7.行人安全氣囊
行人安全氣囊是近幾年才出現的安全氣囊產品，只配備在高端豪華車型上。它並不保護車內駕乘人員的安全，主要作用是在機動車與行人發生碰撞時，減少後者的身體傷害。
氣囊系統的主要部件
安全氣囊系統主要由三個部件組成，即:安全氣囊控制單元、傳感器和安全氣囊模塊。
對本節基本知識的簡要了解，將有助於讀者輕松閱讀後面將要呈現的模擬演示內容。
1.氣囊控制單元(ACU)
實物安全氣囊電腦
安全氣囊控制單元(ACU)，俗稱安全氣囊電腦，由電腦處理器、存儲器、輸入輸出模塊組成，是整個安全氣囊系統的核心控制部件。
這個“大腦”的軟件編程算法會根據相關傳感器傳遞的信息做出邏輯判斷，最終決定是否觸發安全氣囊。
此外，安全氣囊電腦還為系統提供備用電源服務，可以隨時對整個系統進行自診斷。當系統內部出現故障時，也會記錄故障詳情，並通過故障燈警告用戶。
當然，安全氣囊電腦還負責將相關數據發送給其他車載系統。
2.傳感器
安全氣囊系統中各種功能不同的傳感器采集的信息是安全氣囊控制計算機決策時必須依賴的重要基礎數據。
根據不同的功能，在汽車的不同位置部署各種傳感器。為了盡量保證安全氣囊不會誤彈出，安全氣囊電腦邏輯程序不會因為單個傳感器傳輸的碰撞信息而觸發安全氣囊彈出！
下面列出了主流安全氣囊系統必須具備的幾個傳感器(高級安全氣囊系統使用的傳感器更多，以後作者再為妳分析):
雖然新舊傳感器的功能略有不同，但所有傳感器的工作目標都是壹樣的，無壹例外，都是將檢測到的車輛物理運動特征轉換成電信號，並迅速傳輸到安全氣囊控制電腦。
◥安全氣囊系統ACU和傳感器
①外部碰撞傳感器
外部碰撞傳感器作為最直接的碰撞傳感部件，布置在車輛前後和側面的關鍵輪廓位置。
②加速度傳感器
傳感器壹般安裝在車內，通過測量內部小質量的慣性位移來檢測加速度的變化，將其運動特性轉化為電信號。
比如正面碰撞會造成急速減速，側面碰撞會造成急速加速。
③陀螺儀傳感器
陀螺儀傳感器測量振動(如車輛不受控制的旋轉)引起的方向變化，將運動特征轉化為電信號，輸出到安全氣囊電腦。
當裝有該傳感器的車輛發生側翻時，該傳感器的信號與加速度傳感器的信號相同，會被氣囊電腦定義為翻車事故。此時，側簾式安全氣囊將展開，以保護車內乘客。
④座位占用傳感器
在早期的安全氣囊系統中，沒有這種傳感器。座位占用傳感器用於更精確地控制安全氣囊的展開。當座位上沒有乘客時，安全氣囊系統不會啟動！
傳感器壹般部署在前座，通過電壓力感應的方式實現其功能。
⑤車輪速度傳感器
輪速傳感器配置有車輪位置，通過電磁信號采集車輛的行駛速度。
車輛是否在行駛，並且超過了安全氣囊啟動的最小速度？
這些信息是安全氣囊電腦進行邏輯運算和判斷必須參考的最基本數據之壹！
3.安全氣囊模塊
安全氣囊的充氣過程必須快速準確。
因此，氣囊模塊不僅是充滿氣體的彈性氣囊，而且具有復雜的結構。它由充氣機和氣囊體組成。
①充氣裝置
兩種充氣機的◥激活過程？壹致點火模式
雖然安全氣囊系統被認為是壹種“被動”的安全保護技術，但它的工作原理其實是非常“主動”和“暴力”的！
點火器是用電阻絲包裹可燃物質制成的，當電流接通時，會引起其高溫，從而點燃強烈的可燃物質。
我們可以形象地把它比作壹個微型的“電雷管”，整個充氣過程更像是炸藥爆炸。其實兩者的基本工作原理是完全壹樣的。
請記住這個比喻，後面會用到。
如上圖所示，點火器的小規模爆炸會擊穿第壹個爆破片，直接導致充氣機內大量強易燃化學品(主要由環保型硝酸銨和硝基胍組成)開始第二次劇烈爆炸，第二階段爆炸會產生大量氮氣，然後流入安全氣囊。
高壓氣體使安全氣囊瞬間膨脹，沖破容器，迅速彈出。它的平均展開時間只有20毫秒，彈出速度高達近300 km/h！
要知道，我們人類的眨眼時間是200毫秒左右，這樣的展開速度完全可以在人體慣性運動的初期，為生命防護築起壹道軟墻！
②安全氣囊體
氣囊體的結構
為了保證安全氣囊在需要的時候能夠順利展開，氣囊本體采用抗老化、高耐久性的聚酰胺面料，摩擦系數低，廠家還在其中預設了潤滑粉(壹般是滑石粉或玉米澱粉)。
這也是我們看到安全氣囊展開後駕駛室內冒白煙的原因。讀者們，那不是火！
氣囊本體以緊密折疊的方式存放在狹窄的氣囊模塊中，並預留了後部結構，讓氣體從排氣口逸出，用於氣囊完全展開後的漏氣緩沖。
觸發條件
不同類型的安全氣囊有不同的觸發條件。為了節省篇幅，作者只列出了下壹個模擬事故場景中需要了解的壹些觸發條件:
提示:記住，每個單獨的觸發條件都不能迫使安全氣囊計算機做出展開安全氣囊的決定！
①速度
還記得我們之前提到的輪速傳感器嗎？
正面氣囊與正面碰撞的絕對觸發條件是絕對行駛速度在50 km/h左右或以上(不同系統略有不同)。
②角度
對於下壹節的模擬案例，我們即將引入的正面碰撞傳感器，只有在車輛中心線的任意壹側以30度(總共60度)的角度發生碰撞時，才會被系統識別為有效的正面碰撞。
③加速度
我們前面說的加速度傳感器傳輸數據，供氣囊電腦參考。
觸發條件是碰撞時加速度的絕對值在40g左右或以上。
④座位上有乘客嗎？
裝有座椅占用傳感器的安全氣囊系統會根據座椅上是否有乘客來決定是否需要打開安全氣囊。
當然，目前汽車安全氣囊的觸發算法變得更加復雜，越是高端的多氣囊車型，需要綜合測量的數據越詳細。本節僅列出幾個示例性的觸發條件，以便讀者更徹底地理解該原理。
最佳認知風格
安全氣囊系統的模擬演示
了解了上壹章的內容後，我們再來看作者制作的安全氣囊系統動態工作仿真動畫。相信大家都能直觀系統的了解它的工作原理。
◥典型的正面碰撞交通事故？安全氣囊系統工作模擬動態圖
在這起“事故”中，由於司機操作不當，汽車右前側撞上了高速公路護欄。
碰撞瞬間，由於碰撞劇烈，右前碰撞傳感器率先做出反應。同時，輪速傳感器、加速度傳感器、座椅占用傳感器等相關部件也將其捕捉到的數據發送回安全氣囊電腦。
安全氣囊電腦處理隊列中匯總整理了大量的基礎數據，電腦芯片根據這些實時的基礎數據和廠家預設的操作規則進行邏輯判斷。作者給出了壹個形象而簡單的公式:
①速度條件(√)+②角度條件(√)+③加速度(√)+④座椅上是否有乘客(√) =立即展開前排駕駛員安全氣囊(計算結果)。
安全氣囊計算機立即向指定位置的安全氣囊發送激活和展開指令。還記得前面作者讓妳記住的“電雷管”嗎？
小爆炸會引起另壹次更大的爆燃。。。。。。
就這麽簡單！
通過上述基礎知識的鋪墊，在這個真正模擬安全氣囊工作原理的環節，已經不需要用很多語言來分析了。
妳不僅要了解整個系統中的部件是如何協同工作的，還要知道每個部件的內部工作細節(比如安全氣囊是如何展開的)！
小貼士:有時，當我們發生交通事故時，安全氣囊不會展開。看完這個圖形，妳腦子裏就會有觸發條件的概念了。
有時候，並不是車輛的過錯，而是碰撞結果不能構成安全氣囊展開的綜合觸發條件。
給讀者的實用建議
以下是筆者根據國內車主的不良習慣總結出的壹些關於安全氣囊的實用建議(限於篇幅，本文不做分析，回復評論交流):
1.副駕駛位置絕對不能讓兒童使用(即使有兒童安全座椅，也必須禁止)；
2.氣囊彈出的位置不允許有任何東西遮擋，包括壹些花哨的儀表臺墊、劣質座套、窗簾等。
3.原則上所有安全氣囊部件都不允許維修，即只更換不維修；
4.開車時盡量不要把座椅調得太遠，方向盤要與胸部保持壹定距離；
5.喜歡極限越野活動的讀者，請在參加此類活動前關閉安全氣囊系統(部分硬派SUV和皮卡有此功能開關。沒有此功能的車輛可以手動關閉)；
6.當安全氣囊故障燈亮起時，盡快尋求維修支持。
來自作者的信息
汽車的安全性能已經成為相當壹部分消費者買車的首要考慮因素，而安全氣囊系統也能從側面反映出汽車的整體安全性。
這個圖示例子中的安全氣囊系統只是壹個中等配置水平，更高級的安全氣囊系統配置，不僅有更多的安全氣囊和傳感器，還需要安全氣囊計算機有更復雜精密的邏輯算法。
目前已經開發出壹些先進的安全氣囊系統，根據事故發生瞬間駕乘人員的具體身體狀況，智能控制安全氣囊的展開強度，最大限度地保護駕乘人員。
但無論從哪個方面來說，安全氣囊都只屬於輔助約束系統，這也證明了它只是壹個輔助的安全手段。如果不系安全帶，它的防護性能會大打折扣，甚至完全失效！
除了交通事故傷亡統計，作者只給出最直接的原因:在安全氣囊的長期實踐演變中，有壹個分支理論實踐，就是期望徹底更換不舒服的安全帶，但最終結果是徹底失敗！
所以提醒讀者，如果不系安全帶，即使是最高檔車型的先進氣囊系統，在嚴重的交通事故中也未必能救妳壹命！
祝讀者朋友們壹路順風，壹路平安！
本文來自車家作者汽車之家，不代表汽車之家立場。