安全氣囊系統

汽車安全氣囊系統（Supplermental Restraint System；簡稱SRS）是一種輔助保護系統，它包括感測器總成、充氣器、摺疊的氣囊、點火器、固態氮、警告燈等。

一般來說，駕駛員處的安全氣囊是存放在方向盤襯墊內，因此，當您看見方向盤上標有“SRS”或“Airbag”字樣，就可知此車裝有安全氣囊。當汽車受到前方一定角度內的高速碰撞時，裝在車前端的碰撞感測器和裝在汽車中部的安全感測器，就可檢測到車速突然減速，並將這一信號在0．01秒之內迅速傳遞給安全氣囊系統的控制電腦。電腦在經過分析確認之後，立即引爆安全氣囊包內的電熱點火器（即電雷管），使其發生爆炸，這一過程一般只需0.05秒左右。點火器引爆之後，固態氮粒迅速氣化，大量氮氣立即吹漲氣囊，並在強大的衝擊力之下，氣囊沖開方向盤上的蓋而完全展開。這樣就在駕乘人前形成一個“氣墊”，在駕乘人員撞擊到氣囊上時，內部的氮氣就會因受壓而從氣囊上的小孔排出，從而減緩撞擊力，不至於傷害駕乘人員。隨著人們對車輛安全性能越來越重視，許多國產車都已裝備安全氣囊。但是，安全氣囊不比空調、音響等車載裝置，它的作用是有條件限制的（如必須系安全帶），並且只在某一範圍內適用。

早在40年前就發明了安全氣囊。1953年8月18日，美國人約翰•赫特里特獲得了“汽車緩衝安全裝置”的美國專利。赫特里特是一位自學成才的賓夕法尼亞州工程師，他在1952年的一次事故后，萌發了設計撞車安全裝置的想法。在這次事故中，他為躲避一個障礙物而猛打方向盤進行制動，他和妻子都用手臂本能地保護坐在前座中間位置上的女兒。這次事故后他意識到必須有一個更好的方法來保護乘員，兩周之後他繪好了設計圖紙交給了代理人，這份圖紙確定了今天安全氣囊的雛型。

當然，事物的發展不是一帆風順的，安全氣囊從取得專利到應用推廣，竟然走了三十多年的時間，經歷了几上幾下的波折，因為汽車製造商以成本理由拒絕接受安全氣囊裝置。前幾年才由美國參議院通過公路死傷減少條例，確認了安全氣囊的作用，規定從1995年9月1日以後製造的轎車前排座前均應裝備安全氣囊，美國政府還要求1998年以後的新轎車都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊。各國生產的中高級轎車，大多數有安全氣囊，有些轎車已將安全氣囊列入必裝件。

1952年起，美國工程師John W. Hetrick，因一場交通意外事故啟發，促使相關研究工作。

1953年8月18日，取得美國輔助乘員保護系統（Supplementary Restraint System）專利。

1971年福特將安全氣囊裝在一批實驗車上，1974年通用汽車率先在市售車裝上駕駛座安全氣囊，之後在前乘客座也裝上安全氣囊。

1980年12月，賓士汽車S系列成為第一輛在歐洲正式銷售配有氣囊的汽車。

1988年克萊斯勒開始將旗下所有車款都裝上安全氣囊，並大作電視廣告示範安全氣囊的效用，才真正開啟汽車界安全配備的競爭

1984年，美國高速公路安全管理局制訂《聯邦汽車安全標準》（Federal Motor Vehicle Safety Standard；FMVSS）第208條中，增加安裝氣囊的要求。

1995年，正式經由美國國會通過法案，提供明確的法則及指導方向，要求1995年起新車的標準配備需要有雙氣囊。1997年起，貨車亦比照辦理。

安全氣囊是現代轎車上引人注目的新技術裝置。為了減小汽車發生正面碰撞時由於巨大的慣性力所造成的對駕駛員和乘員的傷害，現代汽車在駕駛員前端方向盤中央普遍裝有安全氣囊系統，有些汽車在駕駛員副座前的工具箱上端也裝有安全氣囊系統。實驗和實踐證明，汽車裝用安全氣囊系統后，汽車發生正面碰撞事故對駕駛員和乘員的傷害程度大大減小。有些汽車不僅裝有前端安全氣囊，還裝有側向安全氣囊，在汽車發生側向碰撞時，也能使側向安全氣囊充氣，以減小側向碰撞時的傷害。安裝了安全氣囊裝置的轎車方向盤，平常與普通方向盤沒有什麼區別，但一旦車前端發生了強烈的碰撞，安全氣囊就會瞬時間從方向盤內“蹦”出來，墊在方向盤與駕駛者之間，防止駕駛者的頭部和胸部撞擊到方向盤或儀錶板等硬物上，這種奇妙的裝置自從面世以來，已經挽救了許多人的性命。美國一研究所分析了1985年至1993年美國7000多起汽車交通事故中發現，有氣囊裝置的轎車前部撞車，駕駛者的死亡率，大轎車降低了30%，中型轎車降低11%，小型轎車降低14%。

當汽車發生正面碰撞事故時，安全氣囊控制系統檢測到衝擊力(減速度)超過設定值時，安全氣囊電腦立即接通充氣元件中的電爆管電路，點燃電爆管內的點火介質，火焰引燃點火藥粉和氣體發生劑，產生大量氣體，在0。03秒鐘的時間內即將氣囊充氣，使氣囊急劇膨脹，衝破方向盤上裝飾蓋板鼓向駕駛員和乘員，使駕駛員和乘員的頭部和胸部壓在充滿氣體的氣囊上，緩衝對駕駛員和乘員的衝擊，隨後又將氣囊中的氣體放出。

典型的氣囊系統包括二個組成部分：探測碰撞點火裝置(或稱感測器)，氣體發生器的氣囊(或稱氣袋)。當感測器開關啟動后，控制線路即開始處於工作狀態，並借著偵測迴路來判斷是否真有碰撞發生。如果訊號是同時來自兩個感測器的話才會使安全氣囊開始作用。由於汽車的發電機及蓄電池通常都處於車頭易受損的部位，因此，安全氣囊的控制系統皆具有自備的電源以確保作用的發揮。在判定施放安全氣囊的條件正確之後，控制迴路便會將電流送至點火器，借著瞬時快速加熱，將內含的氮化鈉推進劑點燃。在近乎爆炸的化學反應快速發生的同時，會產生大量無害的以氮氣為主的氣體，將氣囊充氣至飽滿的狀態，並借著強大的衝擊力，氣囊能夠沖開方向盤上的蓋而完全展開，以保護駕駛者頭部不受傷害。同時在推進劑點燃的過程之中，點火器總成中的金屬網罩可冷卻快速膨脹的氣體，隨即氣囊可由設計好的小排氣口排氣，以發揮逐漸緩衝功能，並避免在車身仍繼續移動時阻礙碰撞后的視線。

需要特別說明的是，感測器只有在滿足了一定的條件下才會工作。安全氣囊的感測器的設計有很多種，有一部分是採用擺錘或槓桿式開關，還有的是彈簧負載的轉輪式，此外還有用水銀開關的產品。但不論感測器開關型式如何，都必須有足夠的撞擊力才能使得開關啟動，同時這個撞擊力必須來自正的方向才行。通常這個撞擊力約等於以時速２５公里至50公里左右碰撞固定物所產生的結果。當汽車受到這種高速碰撞時，裝在車前端的碰撞感測器和裝在汽車中部的安全感測器，就可檢測到車速突然減速，並將這一信號迅速傳遞給安全氣囊系統的控制電腦，電腦在經過分析確認之後，才會引爆安全氣囊包內的電熱點火器，使氣囊發生迅速膨脹。

據計算，正規的安全氣囊必須在發生汽車碰撞后的0.01秒內微處理器開始工作，0.03秒內點火裝置啟動，0.05秒內高壓氣體進入氣囊，0.08秒內氣囊向外膨脹，0.11秒內氣囊完全脹大，此刻之後，駕車者才會撞上氣囊。

可見，氣囊的打開與否與撞擊角度和撞擊速度都有關，一般來說在汽車翻轉、輕微碰撞、側面碰撞或後面碰撞時，氣囊均不會打開，比如桑塔納2000升級版在車身正面左右各30度以內受到重創時才會打開安全氣囊。再有一點，對於撞擊速度而言，安全氣囊系統測定的是撞擊後車輛的減速度，因此，在做安全碰撞實驗時，一般都是讓車筆直地撞在不能移動且不能變形的牆上。

安全氣囊系統主要由碰撞感測器、安全氣囊電腦、 SRS指示燈和氣囊組件四部分組成。

1、碰撞感測器

碰撞感測器是安全氣囊系統中主要的控制信號輸入裝置。其作用是在汽車發生碰撞時，由碰撞感測器檢測汽車碰撞的強度信號，並將信號輸入安全氣囊電腦，安全氣囊電腦根據碰撞感測器的信號來判定是否引爆充氣元件使氣囊充氣。安全氣囊系統一般裝有2~4個碰撞感測器，前左、右擋泥板各裝一個，有的前面保險杠中間還裝有一個，有的車內還裝有一個。碰撞感測器現大多數採用慣性式機械開關結構。

碰撞感測器由殼體、偏心轉子、偏心重塊、固定觸點、旋轉觸點等部分組成。在感測器外還固定有一個電阻R，電阻R的功用是對系統進行自檢時，檢測安全氣囊電腦與前氣囊碰撞感測器之間的聯接導線是否斷路或短路。

在正常情況下，偏心轉子和偏心重塊在螺旋彈簧彈力的作用下，頂靠在與外殼相連的止動塊上，此時，旋轉觸點與固定觸點不接觸，開關“OFF”。當汽車發生碰撞時，偏心重塊由於慣性力將帶動偏心轉子克服彈簧彈力產生偏轉。當碰撞強度達到設定值時，偏心轉子偏轉角度將使旋轉觸點與固定觸點接觸而閉合，此時碰撞感測器向安全氣囊電腦輸入一個“ON”信號。安全氣囊電腦只有收到碰撞感測器輸入的“ON”信號時，才會去引爆充氣元件。在有些汽車中還裝有側向安全氣囊，當汽車發生側向碰撞時，安全氣囊也會充氣，因此裝有側向安全氣囊的系統，在汽車的左右側還裝有碰撞感測器。

2、安全氣囊電腦

安全氣囊電腦是安全氣囊系統的控制中心，其功用是接收碰撞感測器及其他各感測器輸入的信號，判斷是否點火引爆氣囊充氣，並對系統故障進行自診斷。

安全氣囊電腦還要對控制組件中關鍵部件的電路(如感測器電路、備用電源電路、點火電路、SRS指示燈及其驅動電路)不斷進行診斷測試，並通過SRS指示燈和存儲在存儲器中的故障代碼來顯示測試結果。儀錶盤上的SRS指示燈可直接向駕駛員提供安全氣囊系統的狀態信息。電腦存儲器中的狀態信息和故障代碼可用專用儀器或通過特定方式從串列通訊介面調出，以供裝配檢查。

（1）信號處理電路

信號處理電路主要由放大器和濾波器組成。其功用是對感測器檢測的信號進行整形、放大和濾波，以便SRS電腦能夠接收、識別和處理。

（2）備用電源電路

安全氣囊系統有兩個電源：一個是汽車電源（蓄電池和交流發電機）；另一個是備用電源(BACK UP POWER)。備用電源又稱為後備電源或緊急備用電源。備用電源電路由電源控制電路和若干個電容器組成。在單安全氣囊系統的控制組件中，設有一個電腦備用電源和一個點火備用電源。在雙安全氣囊系統的控制模塊中，設有一個電腦備用電源和兩個點火備用電源，即兩條點火電路各設一個備用電源。點火開關接通10s之後，如果汽車電源電壓高於SRS電腦的最低工作電壓，那麼電腦備用電源和點火備用電源即可完成儲能任務。

備用電源的功用是：當汽車電源與SRS電腦之間的電路切斷後，在一定時間（一般為6s）內，維持安全氣囊系統供電，保持安全氣囊系統的正常功能。當汽車遭受碰撞而導致蓄電池和交流發電機與SRS電腦之間的電路切斷時，電腦備用電源能在6s之內向電腦供給電能，保持電腦測出碰撞、發出點火指令等正常功能；點火備用電源能在6s之內向點火器供給足夠的點火能量引爆點火劑，使充氣劑受熱分解給氣囊充氣。時間超過6s之後，備用電源供電能力降低，電腦備用電源不能保證電腦測出碰撞和發出點火指令；點火備用電源不能供給最小點火能量，SRS氣囊不能充氣膨開。

（3）保護電路和穩壓電路

在汽車電器系統中，許多電器部件帶有電感線圈，電器開關琳琅滿目，電器負載變化頻繁。當線圈電流接通或切斷、開關接通或斷開、負載電流突然變化時，都會產生瞬時脈衝電壓即過電壓，這些過電壓如果加到安全氣囊系統電路上，系統中的電子元件就可能因電壓過高而導致損壞。為了防止安全氣囊系統元件遭受損害，SRS控制模塊中必須設置保護電路。同時，為了保證汽車電源電壓變化時，安全氣囊系統能夠正常工作，還必須設置穩壓電路。

3、SRS指示燈

SRS指示燈是安全氣囊系統指示燈的簡稱。SRS指示燈又稱為SRS警告燈或SRS警示燈。SRS指示燈安裝在駕駛室儀錶盤面膜的下面，並在面膜表面的相應位置製作有圖形或 SRS、AIR BAG等字樣表示。

SRS指示燈的功用是指示安全氣囊系統功能是否處於正常狀態。當點火開關接通“ON”或“ACC”位置后，如果SRS指示燈發亮或閃亮約6s〈閃6下〉后自動熄滅，表示安全氣囊系統功能正常。如果SRS指示燈不亮、一直發亮或在汽車行駛途中突然發亮或閃亮，表示自診斷系統發現安全氣囊系統有故障，應及時排除。自診斷系統在控制SRS指示燈發亮或閃亮的同時，還會將所發現的故障編成代碼存儲在存儲器中。檢查或排除安全氣囊系統故障時，首先應用專用檢測儀器或通過特定方式從診斷插座或通訊介面調出故障代碼(通常稱為故障碼〉，以便快速查尋與排除故障。實踐證明，在汽車遭受碰撞，氣囊已經碰開后，故障碼一般難以調出。如此設計的目的是要求在SRS氣囊引爆后，必須更換SRS電腦。

4、氣囊組件

氣囊組件由充氣元件和氣囊組成，均安裝在方向盤內或工具箱上端，不可分解。充氣元件由電爆管、點火藥粉及氣體發生劑組成。充氣元件的功用是給氣囊充氣。氣囊由尼龍布製成，內表面敷有樹脂。

車輛發生碰撞時，碰撞衝擊力使碰撞感測器和觸發感測器接通， SRS電腦接通引爆電路，使電流流過電爆管，使其發熱將電爆管內的點火介質引燃，火焰隨即擴散到點火藥粉和氣體發生劑，產生大量氣體。氣體經濾網冷卻後進入氣囊內，氣囊急劇膨脹，衝破方向盤，緩衝對駕駛員和乘員的衝擊。充氣元件與氣囊安裝在方向盤上，與方向盤一起轉動，電爆管與SRS電腦之間的導線聯接是靠螺旋導線〈遊絲〉來聯接的。

安全氣囊可將撞擊力均勻地分佈在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車身產生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊對於在遭受正面撞擊時，的確能有效保護乘客，即使未繫上安全帶，防撞安全氣囊仍足以有效減低傷害。據統計，配備安全氣囊的車發生正面碰撞時，可降低乘客受傷的程度高達64％，甚至在其中有80％的乘客未繫上安全帶！至於來自側方及後座的碰撞，則仍有賴於安全帶的功能。

此外，氣囊爆發時的音量大約只有130分貝，在人體可忍受的範圍；氣囊中78％的氣體是氮氣，十分安定且不含毒性，對人體無害；爆出時帶出的粉末是維持氣囊在摺疊狀態下不粘在一起的潤滑粉末，對人體亦無害。

萬事都是一把雙刃劍，安全氣囊同樣也有它不安全的一面。據計算，若汽車以60km的時速行駛，突然的撞擊會令車輛在0.2秒之內停下，而氣囊則會以大約300km/h的速度彈出，而由此所產生的撞擊力約有180公斤，這對於頭部、頸部等人體較脆弱的部位就很難承。因此，如果安全氣囊彈出的角度、力度稍有差錯，就有可能釀出一場“悲劇”。

安全氣囊得到了飛速的發展，價格大幅度下降，裝備了安全氣囊的轎車也從過去的中高級轎車向中低級轎車發展。同時，有些轎車前排安裝了乘客用的安全氣囊（即雙安全氣囊規格），乘客用的安全氣囊與駕車者用的安全氣囊相似，只是氣囊的體積要大些，所需的氣體也多一些而已。進入90年代以來，安全氣囊的安全性能已被人們普遍接受，並被視為一種現代化和高檔次的安全裝置。了解安全氣囊的工作原理及注意事宜對我們更好的保護自己有很重要的作用，但對於駕駛員來說，安全駕駛才是第一位的，這是任何先進的安全裝置都無法替代的！

安全氣囊為一次性產品

每個氣囊只能使用一次，也就是說氣囊只要引爆就不再有下一次保護的能力，也不能塞回去再使用，引爆后須回廠換一個新的氣囊。在美國，重新裝置一套新氣囊和感應系統及整組電腦控制器，一般需要3000美元左右，雖說比較貴，但為了生命安全，這倆錢還是不能省的！

不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品

注意不要在氣囊的前方、上方或近處放置物品，因為在緊急時刻這些物品有可能妨礙氣囊充氣或被拋射出去，造成更大的危險。在車室內安裝收音機、CD機等附件時，要遵照汽車廠的規定，不要隨意修改屬於安全氣囊系統的零件及線路，否則會影響氣囊工作。

何時應考慮關閉氣囊

在乘坐者之中若有兒童應格外受到關注。由於氣囊充氣可能對前排兒童產生意外危險，所以最好把兒童安排在後中間位置，並固定好。在副駕駛位無人或必須坐兒童的情況下，應考慮關閉氣囊開關。

何時需要修理氣囊

要注意觀察位於儀錶盤上的安全氣囊警告燈。在正常情況下，點火開關轉到“ACC”或“ON”位置時，警告燈會亮大約6秒鐘，進行自檢，然後熄滅，若警告燈一直亮，則表明安全氣囊系統有故障，應立即進行修理。否則，就有可能出現氣囊不起作用或誤彈出的情況。

前方氣囊

駕駛席用正面安全氣囊：安全氣囊模塊安裝在方向盤中央位置，氣囊具有45-60L的容積，作用在於緩解正面碰撞時駕駛者與方向盤的二次碰撞。

副駕駛席用正面安全氣囊：該氣囊模塊放置在儀錶板內，正面碰撞時展開，覆蓋儀錶板，氣囊具有70-200L容積，作用在於緩解正面碰撞時副駕駛席乘員與儀錶板及前風擋玻璃框的二次碰撞。

側面安全氣囊

側面安全氣囊模塊安裝座椅席靠背側面或車門護板內，具有8-16L容積，作用在於緩解側面碰撞時乘員與車門護板、側窗框及車室外的碰撞物的二次碰撞。一般有兩種形式：一種是只保護乘員胸部，另一種是胸部和頭部都保護。

簾式安全氣囊

安全氣囊模塊安裝在頂棚內襯的外側邊沿內，充氣機構在其前端、後端或中間部，具有15-40L的容積，作用在於緩解側面碰撞時乘員與側窗框及車室外的碰撞物的二次碰撞。根據乘員的保護範圍，可分為僅保護前席、保護前席及后席、保護前席、后席及第三排3種類型。

膝部安全氣囊

安全氣囊模塊安裝在儀錶板下部，氣囊容積為10L左右，作用在於緩解正面碰撞時前席乘員的下肢與轉向柱下部及儀錶板下部的二次碰撞。

智能安全氣囊

增設多普勒車速感測器（Doppler Speed Sensor）,監測汽車與障礙物的相對速度。加裝紅外乘員感測器（Infrared Sensor）,檢測乘員的有無與身材大小。安全帶加裝收緊裝置，氣囊起爆前先收緊安全帶緩解衝撞損失，碰撞后自動解除收緊力。車速低於16Km/h時，只收緊安全帶不引爆氣囊。

擴張ACM的控制範圍，增加邏輯運算功能，運籌不同車速和加速度下的最佳控制模式，根據乘員紅外信號決定適當的充氣壓力和膨脹信號。

為防止安全氣囊系統發生故障，在發生事故時不彈出或在正常行駛時彈出，設計時應充分考慮一下各點：

1、故障安全裝置設計：除主微處理器外，還設置動作監視微處理器，將重要部分的設計做到萬無一失。

2、備份電源：發生事故時，蓄電池電源無法供電時，裝備輔助電源（通常為電容器）防止安全氣囊系統失效。

3、故障診斷功能：判斷線束的斷線、短路，各感測器的動作狀態及系統整體有無故障，以警示燈等形式提醒用戶進行檢測修理。

安全氣囊的充氣裝置內裝有推進劑或類似火藥的材料，裝有這些材料的汽車在報廢時，必須採取措施，以免發生事故。為提高循環再利用的作業效率，在汽車上安裝有打開安全氣囊的處理端子通用標準。