「汽車相關冷知識」簡述安全氣囊的工作原理
文
安
全氣囊（Airbag，或稱Supplementary Restraint System，縮寫：SRS）是
汽車被動安全
的重要組成部分，它和安全帶一併組成了車輛乘員約束裝置。
1# 安全氣囊小簡史
1952年，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。並與1953年取得美國輔助乘員保護系統專利。
1971年，福特將輔助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輔助氣囊，之後在前乘客座也裝上輔助氣囊，並可依撞擊力道分兩種充氣模式。
1980年，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。
1984年，美國高速公路安全管理局制訂《聯邦汽車安全標準》第208條中，增加安裝氣囊的要求。
1987年，配有駕駛員氣囊的沃爾沃760登陸美國市場
1988年，克萊斯勒開始將旗下所有車款都裝上輔助氣囊，真正開啟汽車界安全配備的競爭。
1995年，正式經由美國國會透過法案，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。
2# 安全氣囊的主要裝置
一個標準的安全氣囊主要由四個主要組成裝置構成
撞擊感知器
電子處理器
充氣發生裝置
氣囊袋
3# 安全氣囊的引爆過程
▼ 安全氣囊的激發過程 （圖片來源： 梅賽德斯賓士）
現代的安全氣囊系統，在正面碰撞的速度達到30km/h以上，或者碰撞角度在±30度夾角範圍內並且正面碰撞的速度達到30km/h以上時，便會觸發。
有時候，駕駛員會在事故以後質疑為什麼安全氣囊沒有開啟。安全氣囊的觸發演算法是非常複雜的，所以並不是所有的碰撞都會引爆安全氣囊，因為車輛遭遇的碰撞強度和引爆烈度分為不同的等級。
4# 引爆烈度 & 碰撞強度
透過大量的極限工況下的碰撞和駕駛試驗，德國寶馬集團儘可能地為所有事故種類確定了引爆烈度，引爆烈度取決於碰撞強度，而碰撞強度分為四級：
CS 0： 無需火藥類約束裝置
CS 1： 輕度碰撞
CS 2： 中重度碰撞
CS 3： 重度碰撞
引爆烈度除了取決於碰撞強度外，還與碰撞方向，碰撞能量的疊加以及乘客是否繫好安全帶等資訊有關，所有的因素共同影響了控制乘客束縛系統的引爆烈度，而不同的引爆烈度使前部氣囊的二級觸發發生變化。
下面我們透過車輛的正面碰撞案例來做一個簡單的舉例說明：
碰撞強度CS1
在CS1 （輕度碰撞） 情況下，如果乘客繫好安全帶，那麼安全帶預收緊繫統會被觸發， 但是駕駛位和副駕駛位氣囊保持關閉，如果乘客沒有繫好安全帶，駕駛位和副駕駛位氣囊保持關閉會被開啟。
碰撞強度CS2
碰撞強度CS 2 （中重度碰撞）起駕駛位和副駕駛位氣囊以及安全帶預收緊繫統會被觸發。緊急斷電裝置啟用，燃油泵關閉並在車輛連線電話的情況下發出緊急呼叫。
碰撞強度CS3
碰撞強度 CS3 （重度碰撞） 駕駛位和副駕駛位氣囊以及安全帶預收緊繫統會被觸發，但是觸發時間點與CS2有所不同。
5# 安全氣囊觸發的決定性因素
車輛前部的感測器報告了一個碰撞行為，並且在控制內的安全感測器進行了確認，氣體發生裝置中的引線會被啟用。透過對碰撞強度的準確判斷氣囊和安全帶預收緊繫統會被啟用。
因此，
觸發安全氣囊的決定性因素
有以下幾個：
碰撞強度
駕駛員坐姿
副駕駛座位是否有乘客
安全帶是否繫好
乘客約束系統的啟動大部分是透過電子或者機械的加速度感測器來實現。因此，安全氣囊的啟用永遠是由兩個獨立的感測器系統共同決定的。
▼ 駕駛員和副駕駛員氣囊的開啟過程
時間點0時，車輛接觸壁障。
20毫秒後，電子感測器啟用駕駛員一側氣囊單元的引線。
30毫秒後，駕駛員一側氣囊單元的蓋板被撕開，氣囊開始充氣 （氣囊蓋板上邊有撕裂縫，氣囊充氣後會蓋板會沿著撕裂縫被頂開）。同時電子感測器啟用副駕駛一側氣囊單元的引線。
50毫秒後，駕駛員一側氣囊重啟完畢，駕駛員開始陷入氣囊。
70毫秒後，副駕駛一側氣囊重啟完畢，駕駛員開始陷入氣囊。
80毫秒後，駕駛員完全陷入氣囊並且開始向方向盤相反的方向運動。
95毫秒後，副駕駛完全陷入氣囊並且開始向方向盤相反的方向運動。
150毫秒後，整個事故過程結束，乘客又回到原始位置，氣囊內氣體基本被排空。
⚠️ 副駕駛氣囊的開啟過程與駕駛員側有10毫秒的延遲，因為副駕駛距離儀表板的距離比駕駛員更遠。
安全氣囊控制器捕捉到與車輛縱軸成30°的碰撞時，根據成員人數和相關的感測器資料，相應的安全氣囊會被開啟
如果車輛識別出側向的加速度，側部氣囊就會被開啟。
如果碰撞角度與車輛橫軸成60°以內的夾角（向縱軸正方向），駕駛員，副駕駛員和側部氣囊全都會被觸發。
安全氣囊控制器捕捉到與車輛縱軸成30°的碰撞時，根據成員人數和相關的感測器資料，相應的安全氣囊會被開啟
如果車輛識別出側向的加速度，側部氣囊就會被開啟。
如果碰撞角度與車輛橫軸成60°以內的夾角（向縱軸正方向），駕駛員，副駕駛員和側部氣囊全都會被觸發。
安全氣囊控制器捕捉到與車輛縱軸成30°的碰撞時，根據成員人數和相關的感測器資料，相應的安全氣囊會被開啟
如果車輛識別出側向的加速度，側部氣囊就會被開啟。
如果碰撞角度與車輛橫軸成60°以內的夾角（向縱軸正方向），駕駛員，副駕駛員和側部氣囊全都會被觸發。
安全氣囊的開啟激透過啟用充氣裝置中的火藥實現的：點火瞬間產生的大量氣體對安全氣囊進行填充。氣體膨脹的速度大概為4700 m/s，溫度達到約 400°C 到 500°C。
駕駛員一側的安全氣囊容積約為67L，將在碰撞發生30毫秒後全部充滿。膨脹速度約為550 km/h。而副駕駛員一側的安全氣囊容積大約為140L，將在碰撞發生70毫秒後充滿，填充氣體99%為氮氣，水蒸氣和二氧化碳。
文章的最後我們還想繼續強調一件事情。
請不要認為有安全氣囊就能救命，安全氣囊救命是有前提的：一定是在安全帶的配合下！極端情況下，氣囊不僅保護不了人，反而可能是殺人利器。曾經見過案例，車撞上水泥柱，駕駛員沒有任何外傷，但是因為沒有系安全帶，安全氣囊把脖子打斷了，窒息而亡，而碰撞速度，只有30公里/小時！
安全氣囊的是“補充”，安全帶才是主力！「安全帶」是車輛約束系統的重要組成部分，當碰撞來臨時，能將車內乘員固定在既定位置，讓碰撞能夠按套路出牌，加上「安全氣囊」溫柔的擁抱，車身結構及時合理的吸收疏散碰撞能量，絕大部分情況下車內乘員是安全的。
請留意車上有SRS這幾個字的地方，它們是天使，也可能是魔鬼。
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