深入浅出揭真相！汽车安全气囊工作原理全解析

~

题记

对于车主来说，安全气囊是我们司空见惯的汽车安全配置，这种高科技的辅助安全装置，能在严重交通事故中大概率挽救驾乘人员的生命。

也许读者朋友们并不知道，相对于汽车的发明，安全气囊被真正广泛装备的历史并不算太长。上世纪50年代一项大胆的发明专利，在彼时似乎毫无实用价值。但在进入21世纪后被广泛应用于汽车之上。

正是由于安全气囊与安全带的配合使用，在严重交通事故中，驾乘人员致死的可能性降低了67％，每年有数十万驾乘人员的生命得以挽救。

安全气囊在其未被完全证实可靠、实用的几十年间，在不断的研发演变过程中，逐渐渗透了大量跨学科的科技成果，使之成为汽车上科技含量相当高的软硬件系统。

为什么笔者认为安全气囊系统结构复杂、设计精巧、高科技含量高呢？

答案就在此篇图文中，本期为大家带来安全气囊基本原理的分析。与往期类似，我们会通过形象直观，同时结合实际的解析方法，帮助大家全面透彻地了解其工作原理。

为避免技术内容过于繁杂，导致读者朋友们阅读疲劳，无法全都理解，笔者将剥离与安全气囊系统密切相关的安全带方面的内容，这方面的内容，以后笔者可以再做专题图文解析。

什么是安全气囊系统

我们常说的的安全气囊（Airbag），其实拥有一个难以理解的专业称谓：

辅助约束系统（SRS，Supplemental Restraint System）。

事实上，安全气囊只是安全气囊系统中的组件之一。在统一这个命名以前，各厂家还赋予过它不同的专业描述，例如：气垫约束系统（ACRS）、辅助充气约束（SIR）。

不过，它们本质上都是同一种汽车安全装备。

本文将采用大家熟知的“安全气囊系统”来代替其正式名称“辅助约束系统”。

安全气囊系统是汽车被动安全系统中最重要的子系统，其主要目的是配合安全带系统，对车辆撞击后的乘客身体进行约束与缓冲，从而保护其人身安全。

其工作原理也非常简单，可以这样形象地进行描述：当汽车发生较严重碰撞或翻覆事故时，安全气囊系统会被迅速激活，“吹”出软质具有缓冲功能的大“气袋”，配合安全带的约束功能，防止驾乘人员与车内物体发生致命碰撞。

根据功能的不同，安全气囊分为不同的类型，并被配置于车内与车外各个关键位置，高档汽车装备多达10个以上安全气囊也并不令人惊讶。

分类多样保安全

安全气囊的类型

读者朋友们最熟悉的，恐怕是方向盘上的前排安全气囊，但其实气囊类产品根据功能的而不同，可细分为多种类型，本节将为大家全面进行分类，并逐一解析其特点。

1.前排安全气囊

前排安全气囊位于汽车方向盘、仪表台处，用以在车辆严重碰撞时，保护驾驶者与副驾驶乘客，其保护功能主要针对来自前方的强烈冲击，这类气囊并不为乘员提供侧方与后方的保护。

由于车辆正前方发生碰撞的概率最大，因此前排安全气囊在绝大多数国家属于汽车强制装备的配置！

您会在我们后文模拟视图中看到其特点：由于前排安全气囊工作时间非常短，展开后又迅速排气，如果车辆随后遭遇二次碰撞，此时气囊将不起任何保护作用。

前排安全气囊又可细分为： 驾驶座安全气囊（DAB）与副驾驶座安全气囊（PAB）。

2.侧面安全气囊（SAB）

侧面安全气囊一般位于车侧座椅或车门内，当车辆遭受较强的侧面碰撞时，侧面安全气囊迅速弹出，并在车门与座椅之间狭小空间膨胀展开，这类气囊维持充气状态的时间稍长。

其主要功能是：为该侧乘客提供头部或躯干的保护，防止其碰撞车内物体受伤。

侧面安全气囊在功能上也各有侧重点：

有的气囊偏重于乘客胸部、躯干的侧面保护，而有的气囊则偏重于乘客头部侧面保护，另一部分气囊兼具前两者的功能。

部分设计精巧的侧面气囊组件，还能根据人体侧面不同部位的生理特点，提供软硬度不同的缓冲。

对乘客相对柔软的盆腔、下腹部位，气囊提供较为轻柔的缓冲，而对于有肋骨保护的胸部，气囊提供的缓冲则较为厚重！

◥安全气囊分类

3.侧帘安全气囊（CAB）

侧帘安全气囊一般配置于车门上方内饰板内，因展开后外形呈细管状且可覆盖整个车窗，形似窗帘而得名。

它不仅会对碰撞会作出反应，部分产品对车辆倾覆也能非常敏锐地感知，当以上两种情况发生时，侧帘安全气囊会从上至下迅速膨胀展开，重点保护乘客头部。

在各种侧碰与翻车事故中，侧帘安全气囊可以降低乘客45％的脑部重伤死亡率。

与前排安全气囊相比，此种类型的气囊不但保持充气状态时间较长，而且保护覆盖面亦较大，部分车型甚至可以提供多达三排乘客的侧方位保护！

侧帘式安全气囊与上文的侧面安全气囊通常搭配使用。

（以下类型气囊一般装备于中高端车型）

4.膝部安全气囊（KAB）

随着用户对安全气囊系统的要求越来越高，为驾乘者提供更全面保护的产品开始逐渐装备汽车。

工程师对长期的碰撞测试与交通事故案例进行统计时发现，前排安全气囊虽然能良好地保护乘员的躯干与头部，但严重的碰撞，几乎都会导致受害人膝部遭受严重损伤！

膝部安全气囊一般部署于前排仪表台处，其主要功能是防止车辆前部严重变形时，溃塌的仪表台严重挤伤乘员膝部。

5.中央安全气囊

中央安全气囊可在车内中间位置膨胀展开，其作用是防止乘客之间因猛烈碰撞相互进行撞击。

6.安全带气囊

安全带气囊配置于安全带上，主要功能是当其激活展开后，可扩大与乘客身体的接触面积，缓冲安全带收紧后产生的巨大拉力，避免乘客被安全带严重勒伤。

7.行人安全气囊

行人安全气囊是近些年才出现的安全气囊类产品，也仅有高档豪华车型才会装备，它并不保护车内驾乘人员的安全，其主要功能是当机动车与行人发生碰撞事故时，减少后者的身体伤害。

安全气囊系统主要构件

安全气囊系统主要由三大组成构件，分别为：安全气囊控制单元、传感器、安全气囊模块。

简要了解本节基本知识，有助于读者朋友们轻松阅读后文即将呈现的模拟演示内容。

1.安全气囊控制单元（ACU）

◥气囊电脑实物

安全气囊控制单元（ACU）俗称气囊电脑，是由计算机处理器、存储器、输入和输出模块构成，是整个安全气囊系统的核心控制组件。

这个“大脑”的软件编程算法，会根据相关传感器传送的信息，进行逻辑判断，最终决定气囊是否触发。

另外，气囊电脑还为系统提供备用电源服务，对整个系统进行随时自我诊断，当系统内部出现故障时，故障详细信息也将被之记录，并通过故障灯警示使用者。

当然，气囊电脑也负责向其它车载系统发送相关数据。

2.传感器

安全气囊系统内各种不同功能传感器采集的信息，是气囊控制电脑决策时必须依赖的重要基础数据。

根据功能的不同，各种传感器被部署到汽车的不同位置，为尽量确保气囊不会错误弹出，气囊电脑逻辑程序不会因为单一传感器传输的碰撞信息，而触发气囊弹出！

以下列出主流安全气囊系统必须拥有的数种传感器（高级安全气囊系统使用的传感器更多，笔者将在以后为大家专题解析）：

尽管新旧款传感器实现功能的方式略有不同，但所有传感器的共同工作目标，毫无例外是将侦测到的车辆物理运动特征转换成电信号，迅速传送给气囊控制电脑。

◥安全气囊系统ACU与传感器

①外部碰撞传感器

外部碰撞传感器作为最直接的碰撞感应组件，被配置在车辆前后以及车侧的关键轮廓位置。

②加速度传感器

该传感器一般配置于车内，通过测量内部小质量块因惯性位移的情况，将其运动特征转换成电信号，用以检测加速度的变化。

例如：正面碰撞将会引起快速减速，而侧面碰撞则会引起快速加速。

③陀螺仪传感器

陀螺仪传感器通过测量因振动而引起的方向变化（如：车辆失控旋转），将运动特征转换成电信号，输出至气囊电脑。

装备该传感器的车辆发生翻转时，该传感器与加速度传感器的共同信号，将被气囊电脑定义为翻车事故已发生，此时侧帘式安全气囊将展开，以保护车内驾乘人员。

④座位占用传感器

早期的安全气囊系统，并没有这种类型的传感器，座位占用传感器用于更精确地控制安全气囊展开，当座位没有乘员时，气囊系统将不被激活！

该传感器一般被部署于前排座位内，通过电压力感知的方式实现其功能。

⑤轮速传感器

轮速传感器被配置与车轮位置，通过电磁信号采集车辆运行速度。

车辆是否处于运动状态，且是否超过气囊激活的最低速度？

这些信息是气囊电脑进行逻辑运算判断，必须参照的最基础数据之一！

3.安全气囊模块

安全气囊充气过程必须迅速而精确。

因此，安全气囊模块不仅只是充满气体的弹性气囊，其构造也较为复杂，它由充气装置、气囊本体两个主要部分构成：

①充气装置

◥两种类型充气机激活过程 点火方式一致

尽管安全气囊系统被认为是一种“被动”的安全保护技术，但其工作原理其实非常“主动”而“暴力”！

引燃器由包裹在可燃材料内的电阻丝制成，电流接通后导致其高温，从而引燃烈性可燃材料。

我们可将之形象地比喻为微型“电雷管”，而整个充气过程更像是炸药爆炸，事实上两者的基本工作原理完全一致。

请记住这个比喻，后文会用到它。

如上图所示：引燃器的小规模爆炸会冲破第一爆破片，这会直接导致充气装置内的大量烈性易燃化学制剂（主要成分是环保的硝酸铵与硝基胍）开始第二次猛烈大爆燃，第二阶段爆燃产生大量氮气，随即涌入气囊内部。

高压强的气体使气囊瞬间膨胀，冲破容器迅速弹出，其平均展开时间仅为20毫秒，而其弹出速度高达近300公里/小时！

要知道，我们人类眨眼的时间约为200毫秒，这样的部署速度，完全可以在人体因惯性移动之初，就已顺利筑好生命保护软墙！

②气囊本体

◥气囊本体结构

为确保气囊在需要时能顺利展开，气囊本体由抗老化、高耐久性的聚酰胺织物制成，此种类型的面料具有较低的摩擦系数，厂方于其中还预置润滑粉（通常为滑石粉或玉米淀粉）。

这也是为什么我们看到气囊展开后，驾驶室内白烟四溢的原因，读者朋友们，那可不是着火！

气囊本体是以紧密折叠的方式，存储于狭窄的气囊模块内，后部结构保留允许气体逸出排气口，供气囊完全展开以后，泄气缓冲使用。

触发条件

各种不同类型的安全气囊均有不同的触发条件，为节约篇幅，笔者仅列出部分与下一节模拟事故场景中需要了解的触发条件：

Tips：记住，每项单独的触发条件无法迫使气囊电脑做出展开安全气囊的决定！

①速度

还记得我们前文提到的轮速传感器吗？

前排安全气囊在正面与前侧面碰撞的绝对触发条件为：绝对行驶速度约为50公里/小时以上（不同系统略有差异）。

②角度

对于下一节模拟案例中，我们即将介绍的正面碰撞传感器，只有在车辆中心线的任何一侧成30度角（合计60度）的碰撞，才被系统认定为有效的正面碰撞。

③加速度

我们前文提到过的加速度传感器，正是由它传输数据供气囊电脑参考。

其触发条件为碰撞时加速度绝对值约为40g以上。

④座位上是否有乘客

装备座位占用传感器的安全气囊系统，将根据座位上是否有乘客，来决定有否打开安全气囊的必要。

当然，目前汽车安全气囊的触发算法，变得更加复杂，而且越是高档的多气囊车型，需要综合衡量的细节数据越多。本节仅为读者更透彻理解原理，列出几项示例性的触发条件。

最佳认知方式

安全气囊系统模拟演示

在了解前面章节解析的内容以后，再来观看笔者制作的安全气囊系统动态工作模拟动图，相信大家就一定能很直观系统地了解其工作原理。

◥典型前碰撞交通事故 安全气囊系统工作模拟动图

在本次“事故”中，因驾驶员操作不当，该车右前侧撞击高速公路护栏。

碰撞瞬间，右前侧撞击传感器因猛烈碰撞而率先响应，与此同时，轮速传感器、加速度传感器、座位占用传感器等相关组件，也将自己捕获的数据传回气囊电脑。

大量的基础数据汇总排列在气囊电脑处理队列中，计算机芯片根据这些实时基础数据，依照厂方预先设定的运算规则进行逻辑判断，笔者给出一个形象而简单的算式：

①速度条件（√）+②角度条件（√）+③加速度（√）+④座位上是否有乘客（√）=立即部署前排驾驶员侧安全气囊（运算结果）

气囊电脑随即向指定位置安全气囊发出激活展开指令，还记得前文笔者请大家记住的“电雷管”吗？

一次小的爆炸将会引起另一次更大的爆燃。。。。。。

就这么简单！

通过前文层层基础知识的铺垫，在这个真正模拟安全气囊工作原理的环节，却不再需要太多语言进行解析了。

您不但理解了整个系统中各个组件是如何协同工作，更知道每个组件的内部工作细节（比如：气囊是如何展开）！

Tips：有时，当我们发生交通事故时，安全气囊并未展开。阅读完本期图文，您脑海里就有了触发条件这个概念。

有的时候，并非车辆有故障，而是碰撞结果构不成气囊展开的综合触发条件。

奉献给读者的实用建议

以下是笔者根据国内车主的不良习惯，总结出几点有关安全气囊的实用建议（限于篇幅，不于文中展开解析，可回复评论交流）：

1.副驾驶位置决不能供儿童使用（即使有儿童安全座椅也必须禁止）；

2.安全气囊弹出位置，不允许有任何物品覆盖，这包括部分花哨的仪表台垫、劣质的座椅套、窗帘等；

3.所有安全气囊组件，原则上不允许维修，即：只换不修；

4.驾车时尽量不要将座椅调整得过于靠前，方向盘应与胸部保持一定距离；

5.喜欢极限越野的读者朋友们，参加此类活动前，请先关闭安全气囊系统（部分硬派SUV与皮卡车型，具有此功能开关。无此功能的车型，可手工关闭）；

6.当安全气囊故障灯亮起时，尽快寻求维修支持。

笔者寄语

汽车的安全性能，已经成为相当一部分消费者购车的首要考虑因素，而安全气囊系统也能从侧面反映出该车型的整体安全性。

本图文示例中的安全气囊系统，仅属中等配置水平，更高级的安全气囊系统配置，不但拥有更多的气囊与传感器，而且要求气囊电脑拥有更复杂、精细的逻辑算法。

目前部分高级安全气囊系统，已经发展到能根据事故发生瞬间，驾乘人员的具体身体条件，智能调控安全气囊的展开强度，从而最大限度保护驾乘人员。

但是，无论从哪方面来说，安全气囊仅属于辅助约束系统，这也证明其仅仅是一种补充安全手段。在不系安全带的情况下，其防护性能会大打折扣，甚至完全不起作用！

除了交通事故伤亡统计，笔者只给出最直接的原因：安全气囊在长时间实用化的演变过程中，有一种分支理论的实践，就是期望其完全代替令人不适的安全带，但最后的结果完败！

因此，提醒各位读者朋友，如果不系安全带，即使是最高档车型的高级安全气囊系统，也不一定能在严重交通事故中挽救您的生命！

祝各位读者朋友出行顺利，旅途平安！

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

---

东乡县18355052555： 汽车的汽囊工作原理是怎样的? - ？
连波镇咳： 汽车的空气囊工作原理:空气囊ECU采集汽车碰撞传感器(前碰撞传感器、侧碰撞传感器)和汽车加速度传感器(也叫G传感器)信号,根据传感器信号判断车辆是否发生严重碰撞,如果发现碰撞程度超过了安全范围(安全带能保护的范围),那么空气囊ECU把信号传递给执行器(点火装置),执行器点燃空气囊的火药,气囊中的火药发生爆炸产生气体(大部分是氮气)瞬间弹出(速度大约是300km/h),之后通过气囊的缓冲来减少碰撞对驾驶人员的伤害.注意事项:空气囊只是辅助安全系统,所以必须在系上安全带的情况下才能发挥最大的安全保护作用.如果使用不当反而会对人员造成更大的伤害.

东乡县18355052555： 安全气囊里面是什么气体 ？
连波镇咳： 市面上的安全气囊大部分都是新型安全气囊,采用的是分级充气方式,通过两次充气以后,就会启动,保护乘车人员的头部.那么安全气囊里面是什么气体?安全气囊里面...

东乡县18355052555： 车内安全气囊是什么样子车上安全气囊是什么 ？
连波镇咳： 车内安全气囊是什么样子车内安全气囊的样子是一个像气球样的袋体,气囊的介绍和作用如下: 气囊的介绍: 汽车安全气囊是在发生碰撞后,非常短的时间内,ECU发出点火指令,气体发生器起爆释放气体,气袋重启后冲破cover而形成一个袋体,使向前冲的乘员不至于撞到方向盘或者仪表板或者其他汽车零部件上. 气囊的作用: 气囊起爆后是一个袋体(就像一个充气的气球),能抵消很大一部分由于碰撞而对司乘人员向前的冲量和能量,从而达到保护作用.

东乡县18355052555： 汽车发生碰撞的时候 根据什么来打开安全气囊 - ？
连波镇咳： 正常情况下安全气囊是不会自动弹出的,只有在发生碰撞等意外情况下安全气囊才会弹出.安全气囊无故弹出属于质量问题.安全气囊系统是一种被动安全性(见汽车安全性能)的保护系统,它与座椅安全带配合使用,可以为乘员提供有效的防撞保护.在汽车相撞时,汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%,面部受伤率减少8 0%左右.当汽车在行驶过程中发生碰撞事故时,首先由安全气囊传感器接收撞击信号,只要达到规定的强度,传感器即产生动作并向电子控制器发出信号.电子控制器接收到信号后,与其原存储信号进行比较,如果达到气囊展开条件,则由驱动电路向气囊组件中的气体发生器送去起动信号.

东乡县18355052555： 安全气囊没爆是因为没系安全带? - ？
连波镇咳： 1. 不是,安全气囊是否爆和安全带没有关系,两者都属于汽车的安全系统.2. 电子安全气囊安全气囊系统是一种被动安全性(见汽车安全性能)的保护系统,它与座椅安全带配合使用,可以为乘员提供有效的防撞保护.在汽车相撞时,汽车安全...

东乡县18355052555： 汽车发生碰撞时,安全气囊的打开时间是多久? - ？
连波镇咳： 30-50ms

东乡县18355052555： 有了安全气囊还有必要系安全带吗? - ？
连波镇咳： 看到了很多回复,但是我发现缺少了一条: 在没有安全带,只有气囊的时候,如果车速达到80km以上,发生事故,比如碰撞静止物,气囊弹出后,人也会由于惯性同时从座椅上向前“飞起”,撞击气囊的部位会是胸部,但是由于惯性的持续作...

东乡县18355052555： 汽车的气囊什么时候工作 - ？
连波镇咳： 际上安全气囊是个爆炸装置,但它不会轻易启爆.一般说来,只有在车辆受到正面一定角度范围内的碰撞,并且在一定碰撞速度以上时,安全气囊才会打开,后碰、侧碰、翻转,或较低车速时,都不会引发前排安全气囊打开.一般在设计时,...

东乡县18355052555： 安全气囊怎么打开 - ？
连波镇咳： 安全气囊系统是一种被动安全性的保护系统,它与座椅安全带配合使用,可以为乘员提供有效的防撞保护.主要由安全气囊传感器、防撞安全气囊及电子控制装置等组成. 一、原理 当汽车在行驶过程中发生碰撞事故时,首先由安全气囊传感器...

东乡县18355052555： 汽车安全气囊故障灯亮了是怎么回事汽车安全气囊故障灯亮了能过年检吗 ？
连波镇咳： 汽车安全气囊故障灯亮了是怎么回事以下是安全气囊故障灯亮了的具体原因和解决方法: 1、线路故障:如果没有发生碰撞,但是安全气囊等灯亮起,可能是因为线路接触...