Para los propietarios de automóviles, los airbags son una característica de seguridad común en nuestros coches. Este dispositivo auxiliar de seguridad de alta tecnología puede salvar la vida de conductores y pasajeros con una alta probabilidad en accidentes de tráfico graves.
Quizás los lectores no sepan que, en comparación con la invención del automóvil, la historia del equipamiento generalizado de los airbags no es demasiado larga. Una patente de invención audaz en la década de 1950 parecía tener poco valor práctico en ese momento. Pero después de entrar en el siglo XXI, se ha utilizado ampliamente en los automóviles.
Precisamente gracias al uso combinado de airbags y cinturones de seguridad se ha reducido en un 67% la posibilidad de muerte de conductores y pasajeros en accidentes de tráfico graves, salvando la vida de cientos de miles de conductores y pasajeros cada año.
En las décadas previas a que aún no se haya demostrado plenamente que el airbag es confiable y práctico, una gran cantidad de logros científicos y tecnológicos interdisciplinarios han penetrado gradualmente en el proceso de investigación y desarrollo continuo, convirtiéndolo en un alto -Sistema de software y hardware tecnológico en automóviles.
¿Por qué creo que el sistema de airbag tiene una estructura compleja, un diseño exquisito y un alto contenido tecnológico?
La respuesta está en esta imagen. Este número te ofrece un análisis de los principios básicos de los airbags. Al igual que en el número anterior, utilizaremos imágenes intuitivas y métodos de análisis prácticos para ayudarlo a comprender total y completamente su principio de funcionamiento.
Para evitar que el contenido técnico sea demasiado complejo y provoque que los lectores se cansen y no puedan comprender completamente, el autor ha separado el contenido del cinturón de seguridad que está estrechamente relacionado con el sistema de bolsas de aire. En el futuro, el autor podrá hacer un análisis gráfico especial de este contenido.
¿Qué es un sistema de airbag?
El airbag al que solemos referirnos en realidad tiene un nombre profesional incomprensible:
Sistema de retención suplementario (SRS, ¿auxiliar? sistema de retención?).
De hecho, El airbag es sólo un componente del sistema de airbag. Antes de que se unificara el nombre, varios fabricantes le habían dado diferentes descripciones profesionales, como Sistema de retención con colchón de aire (ACRS) y Sistema de retención inflable suplementario (SIR).
Sin embargo, son esencialmente el mismo equipo de seguridad del coche.
Este artículo utilizará el conocido "sistema de airbag" en lugar de su nombre formal "sistema de sujeción suplementario".
El sistema de airbag es el subsistema más importante del sistema de seguridad pasiva del automóvil. Su objetivo principal es sujetar y amortiguar el cuerpo de los ocupantes tras una colisión entre el vehículo y el sistema de cinturones de seguridad, protegiendo así su seguridad personal.
Su principio de funcionamiento también es muy simple y se puede describir vívidamente como: cuando el automóvil sufre una colisión grave o un accidente de vuelco, el sistema de bolsa de aire se activará rápidamente y "explotará" una gran "bolsa de aire" suave con una función amortiguadora ", combinada con la función de retención del cinturón de seguridad, para evitar colisiones fatales entre conductores y pasajeros y objetos en el automóvil.
Según las diferentes funciones, los airbags se dividen en diferentes tipos, que se despliegan en lugares clave dentro y fuera del coche. No es de extrañar que los coches de alta gama estén equipados con más de 10 airbags.
Clasificaciones diversificadas para garantizar la seguridad
Tipos de bolsas de aire
Los lectores están más familiarizados con las bolsas de aire delanteras en el volante, pero de hecho, los productos de bolsas de aire pueden subdividirse en muchos tipos según sus funciones. Esta sección los clasificará de forma exhaustiva para todos y analizará sus características una por una.
1. Airbags frontales
Los airbags frontales están ubicados en el volante y el tablero del automóvil y se utilizan para proteger al conductor y a los pasajeros delanteros en caso de una colisión grave. Su función de protección es principalmente contra impactos fuertes desde el frente. Este airbag no puede proporcionar protección lateral ni trasera a los ocupantes.
Debido a que la probabilidad de una colisión es mayor en la parte delantera del vehículo, ¡los airbags frontales son equipos obligatorios para los automóviles en la mayoría de los países!
Verá sus características en la vista de simulación detrás de nosotros: dado que el airbag frontal tiene un tiempo de funcionamiento muy corto y se agota rápidamente después de desplegarse, si el vehículo sufre posteriormente una colisión secundaria, el airbag no lo hará. proporcionar protección alguna.
Los airbags frontales se pueden subdividir en: airbag del conductor (DAB) y airbag del acompañante (PAB).
2. Airbag lateral (SAB)
Los airbags laterales generalmente están ubicados en los asientos o puertas del automóvil. Cuando el vehículo sufre un fuerte impacto lateral, los airbags laterales se activarán rápidamente y se inflarán en el estrecho espacio entre la puerta y el asiento. Este tipo de airbag permanecerá inflado durante un tiempo un poco más largo.
Su función principal es proteger la cabeza o el torso de los pasajeros de este lado para evitar que puedan lesionarse al chocar con objetos del coche.
Los airbags laterales también tienen sus propias funciones:
Algunos airbags se centran en la protección lateral del pecho y el torso del pasajero, otros se centran en la protección lateral de la cabeza del pasajero y algunos Airbags tener ambas funciones.
Algunos componentes de las bolsas de aire laterales bien diseñados también pueden proporcionar amortiguación con diferentes durezas según las características fisiológicas de las diferentes partes del cuerpo humano.
Para la cavidad pélvica relativamente suave y la parte inferior del abdomen del pasajero, la bolsa de aire proporciona una amortiguación más suave, mientras que para el pecho protegido por las costillas, la bolsa de aire proporciona una amortiguación más pesada.
Clasificación de los airbags
3. Airbags laterales de cortina (cabina)
Los airbags laterales de cortina generalmente están dispuestos en el panel interior encima de la puerta. Debe su nombre a que se despliega formando un tubo fino y cubre toda la ventanilla del coche, pareciéndose a una cortina.
No sólo reacciona ante las colisiones, sino que algunos productos son muy sensibles al vuelco del vehículo. Cuando ocurren las dos situaciones anteriores, las bolsas de aire laterales de cortina se desplegarán rápidamente de arriba a abajo para concentrarse en proteger la cabeza del pasajero.
En diversas colisiones laterales y accidentes de vuelco, las bolsas de aire laterales de cortina pueden reducir la tasa de mortalidad de pasajeros con lesiones cerebrales graves en un 45%.
En comparación con los airbags frontales, este tipo de airbag no solo puede permanecer inflado durante mucho tiempo, sino que también tiene un mayor rango de protección. ¡Algunos modelos incluso ofrecen protección lateral para hasta tres filas de pasajeros!
Los airbags laterales de cortina se utilizan a menudo junto con los airbags laterales descritos anteriormente.
(Los siguientes tipos de bolsas de aire generalmente están equipadas en modelos de gama media a alta)
4. Airbag de rodilla (KAB)
A medida que los usuarios se vuelven más interesados en las bolsas de aire A medida que la demanda de sistemas continúa aumentando, los automóviles se están equipando gradualmente con productos que brindan una protección más completa para conductores y pasajeros.
Cuando los ingenieros recopilaron estadísticas sobre pruebas de choque a largo plazo y casos de accidentes de tráfico, descubrieron que aunque los airbags frontales pueden proteger muy bien el torso y la cabeza de los pasajeros, las colisiones graves casi siempre causan daños a la víctima. ¡Grave daño en la rodilla!
Los airbags de rodilla generalmente se despliegan en el panel de instrumentos delantero. Su función principal es evitar que el panel de instrumentos colapsado apriete severamente las rodillas del ocupante cuando la parte delantera del vehículo está severamente deformada.
5. Airbag central
El airbag central se puede inflar y desplegar en el medio del coche. Su función es evitar que los pasajeros choquen entre sí debido a colisiones violentas.
6. Airbags de cinturón de seguridad
Los airbags de cinturón de seguridad están dispuestos en los cinturones de seguridad y tienen como función principal ampliar el área de contacto con el cuerpo del ocupante cuando se activan y despliegan, y amortiguan. los cinturones de seguridad después de apretarlos. La enorme fuerza de tracción generada evita que los ocupantes sean estrangulados gravemente por el cinturón de seguridad.
7. Airbag para peatones
El airbag para peatones es un producto de airbag que ha aparecido solo en los últimos años y solo está equipado en modelos de lujo de alta gama. No protege la seguridad de los conductores y pasajeros del automóvil. Su función principal es reducir las lesiones físicas de estos últimos cuando un vehículo de motor choca con un peatón.
Principales componentes del sistema de airbag
El sistema de airbag se compone principalmente de tres componentes, a saber: unidad de control del airbag, sensor y módulo de airbag.
Una breve comprensión de los conocimientos básicos de esta sección ayudará a los lectores a leer fácilmente el contenido de demostración de simulación que se presentará más adelante.
1. Unidad de control del airbag (ACU)
Ordenador físico del airbag
La unidad de control del airbag (ACU), comúnmente conocida como ordenador del airbag, está compuesta por un procesador de computadora, memoria, módulos de entrada y salida, es el componente de control central de todo el sistema de airbag.
El algoritmo de programación de software de este "cerebro" realizará juicios lógicos basados en la información transmitida por los sensores relevantes y, en última instancia, decidirá si se activa el airbag.
Además, la computadora del airbag también proporciona servicio de energía de respaldo para el sistema y puede realizar un autodiagnóstico de todo el sistema en cualquier momento. Cuando ocurre una falla dentro del sistema, los detalles de la falla también se registrarán y se advertirá al usuario a través de la luz de falla.
Por supuesto, el ordenador del airbag también se encarga de enviar datos relevantes a otros sistemas del vehículo.
2. Sensores
La información recopilada por varios sensores con diferentes funciones en el sistema de airbag es información básica importante en la que la computadora de control del airbag debe confiar a la hora de tomar decisiones.
Desplega varios sensores en diferentes ubicaciones del coche según diferentes funciones.
Para garantizar que la bolsa de aire no se despliegue accidentalmente, el programa lógico de la computadora de la bolsa de aire no activará el despliegue de la bolsa de aire basándose en la información de colisión transmitida por un solo sensor.
La siguiente es una lista de varios sensores que deben tener los sistemas de bolsas de aire convencionales (los sistemas de bolsas de aire avanzados usan más sensores y el autor los analizará más adelante):
Aunque el antiguo y nuevos sensores Las funciones son ligeramente diferentes, pero el objetivo de trabajo común de todos los sensores, sin excepción, es convertir las características de movimiento físico detectadas del vehículo en señales eléctricas y transmitirlas rápidamente a la computadora de control de la bolsa de aire.
◥Sensor y ACU del sistema de airbag
①Sensor de colisión externo
El sensor de colisión exterior, como componente de detección de colisión más directo, está dispuesto en la parte delantera, trasera y lados del vehículo la posición clave del contorno.
②Sensor de aceleración
El sensor generalmente se instala en el automóvil. Detecta cambios en la aceleración midiendo el desplazamiento inercial de la pequeña masa interna y convierte sus características de movimiento en señales eléctricas.
Por ejemplo, una colisión frontal provocará una rápida desaceleración y una colisión lateral provocará una rápida aceleración.
③Sensor giroscópico
El sensor giroscópico mide los cambios de dirección causados por la vibración (como la rotación incontrolada del vehículo), convierte las características del movimiento en señales eléctricas y las envía al airbag. computadora .
Cuando un vehículo equipado con sensores se vuelca, la señal común del sensor y del sensor de aceleración será definida como un accidente de vuelco por la computadora de la bolsa de aire, y las bolsas de aire laterales de cortina se desplegarán para proteger a los ocupantes del vehículo.
④Sensor de ocupación del asiento
En los primeros sistemas de airbag, no existía dicho sensor. Los sensores de ocupación de asientos se utilizan para controlar con mayor precisión el despliegue de las bolsas de aire. ¡El sistema de airbag no se activará cuando no haya pasajeros en el asiento!
El sensor generalmente se despliega en el asiento delantero y realiza su función mediante una detección eléctrica de presión.
⑤Sensor de velocidad de la rueda
El sensor de velocidad de la rueda se configura con la posición de la rueda y recoge la velocidad de conducción del vehículo a través de señales electromagnéticas.
¿El vehículo está circulando más allá de la velocidad mínima para la activación del airbag?
¡Esta información es uno de los datos más básicos a los que debe consultar la computadora del airbag para realizar operaciones y juicios lógicos!
3. Módulo de airbag
El proceso de inflado del airbag debe ser rápido y preciso.
Por lo tanto, el módulo de airbag no es sólo un airbag elástico lleno de gas, sino que también tiene una estructura compleja. Consta de un inflador y un cuerpo de bolsa de aire.
①Dispositivo inflador
¿Cuál es el proceso de activación de los dos infladores? Modo de encendido constante
Aunque el sistema de airbag se considera una tecnología de protección de seguridad "pasiva", su principio de funcionamiento es en realidad muy "activo" y "violento".
El encendedor está hecho de un cable de resistencia envuelto con sustancias combustibles. Cuando se enciende la corriente, provocará altas temperaturas, encendiendo así sustancias combustibles fuertes.
Podemos compararlo vívidamente con un "detonador eléctrico" en miniatura, y todo el proceso de inflación se parece más a una explosión de dinamita. De hecho, los principios básicos de funcionamiento de los dos son exactamente los mismos.
Por favor, recuerda esta metáfora, la usaremos más adelante.
Como se muestra en la imagen de arriba, la explosión a pequeña escala del encendedor penetrará el primer disco de explosión, provocando directamente una gran cantidad de productos químicos inflamables fuertes (compuestos principalmente de nitrato de amonio y nitroguanidina respetuosos con el medio ambiente) en El inflador. ) comienza una segunda explosión violenta. La explosión de la segunda etapa producirá una gran cantidad de nitrógeno, que luego fluye hacia el airbag.
El gas a alta presión hace que la bolsa de aire se expanda instantáneamente, atraviese el contenedor y salga rápidamente. ¡Su tiempo promedio de despliegue es de solo 20 milisegundos y su velocidad de expulsión es de casi 300 km/h!
Debes saber que el tiempo de parpadeo de los humanos es de aproximadamente 200 milisegundos. ¡Esta velocidad de expansión puede construir una pared suave para proteger la vida en las primeras etapas del movimiento inercial del cuerpo humano!
②Cuerpo del airbag
Estructura del cuerpo del airbag
Para garantizar que el airbag pueda desplegarse suavemente cuando sea necesario, el cuerpo del airbag está hecho de material antienvejecimiento. y materiales de alta durabilidad El tejido de poliamida tiene un bajo coeficiente de fricción y el fabricante también incluye polvo lubricante (generalmente talco o almidón de maíz).
Por eso vemos humo blanco saliendo de la cabina después de que se activa el airbag.
¡Eso no es fuego, lectores!
El cuerpo de la bolsa de aire se almacena en un módulo de bolsa de aire estrecho de manera bien plegada, y se reserva una estructura trasera para permitir que el gas escape del puerto de escape, que se utiliza para amortiguar las fugas de aire después de que se activa la bolsa de aire. completamente desplegado.
Condiciones de activación
Los diferentes tipos de airbags tienen diferentes condiciones de activación. Para ahorrar espacio, el autor solo enumera algunas de las condiciones desencadenantes que necesita conocer en el siguiente escenario de accidente simulado:
Consejo: recuerde, cada condición desencadenante individual no puede forzar a la computadora de la bolsa de aire a realizar un despliegue seguro. Decisión de bolsa de aire!
①Velocidad
¿Recuerdas el sensor de velocidad de la rueda que mencionamos antes?
La condición de activación absoluta para los airbags frontales y las colisiones frontales es que la velocidad de conducción absoluta sea de aproximadamente 50 km/h o más (los diferentes sistemas son ligeramente diferentes).
②Ángulo
Para el caso de simulación de la siguiente sección, el sensor de colisión frontal que estamos a punto de presentar solo tiene un ángulo de 30 grados (60 grados en total) a cada lado de la línea central del vehículo Cuando se produce una colisión en ángulo, el sistema la reconocerá como una colisión frontal válida.
③Aceleración
El sensor de aceleración que mencionamos anteriormente transmite datos como referencia para la computadora de la bolsa de aire.
La condición de activación es que el valor absoluto de la aceleración durante la colisión sea de alrededor de 40 g o más.
④¿Hay pasajeros en los asientos?
Un sistema de bolsa de aire equipado con un sensor de ocupación del asiento determinará si es necesario desplegar la bolsa de aire en función de si hay un pasajero en el asiento.
Por supuesto, el algoritmo de activación actual de las bolsas de aire de los automóviles se ha vuelto más complejo. Cuanto más modelos de bolsas de aire múltiples de alta gama, más detallados son los datos que deben medirse de manera integral. Esta sección enumera solo algunos ejemplos de condiciones desencadenantes para proporcionar a los lectores una comprensión más profunda del principio.
Mejor estilo cognitivo
Demostración de simulación del sistema de airbag
Después de comprender el contenido del capítulo anterior, veamos el sistema de airbag producido por el autor Trabajo dinámico animación de simulación. Creo que todo el mundo puede comprender su principio de funcionamiento de forma intuitiva y sistemática.
◥¿Típico accidente de tráfico por colisión frontal? Diagrama dinámico de simulación de funcionamiento del sistema de airbag
En este "accidente", debido a una operación incorrecta por parte del conductor, el lado delantero derecho del automóvil chocó contra la barandilla de la carretera.
En el momento de la colisión, debido a la violenta colisión, el sensor de colisión delantero derecho fue el primero en responder. Al mismo tiempo, los componentes relacionados, como los sensores de velocidad de las ruedas, los sensores de aceleración y los sensores de ocupación de los asientos, también envían los datos que capturan a la computadora del airbag.
Una gran cantidad de datos básicos se resume y clasifica en la cola de procesamiento de la computadora del airbag. El chip de la computadora realiza juicios lógicos basados en estos datos básicos en tiempo real y las reglas de operación preestablecidas por el fabricante. El autor dio una fórmula vívida y simple:
①Condición de velocidad (√) + ②Condición de ángulo (√) + ③Aceleración (√) + ④ Si hay pasajeros en el asiento (√) = Despliega inmediatamente el airbag frontal del conductor (resultado del cálculo).
La computadora de las bolsas de aire envía inmediatamente instrucciones de activación y despliegue a las bolsas de aire en ubicaciones designadas. ¿Aún recuerdas el "detonador eléctrico" que el autor te pidió que recordaras?
Una pequeña explosión puede provocar otra deflagración mayor. . . . . .
¡Así de simple!
A través de los conocimientos básicos mencionados anteriormente, no es necesario utilizar muchos idiomas para analizar este vínculo que realmente simula el principio de funcionamiento del airbag.
No solo es necesario comprender cómo funcionan juntos los componentes de todo el sistema, sino que también es necesario conocer los detalles del funcionamiento interno de cada componente (como, por ejemplo, cómo se despliega el airbag).
Consejo: A veces, cuando tenemos un accidente de tráfico, el airbag no se despliega. Después de leer este gráfico, tendrá en mente el concepto de condiciones desencadenantes.
A veces, no es culpa del vehículo, sino que el resultado de la colisión no constituye una condición desencadenante integral para el despliegue del airbag.
Sugerencias prácticas para lectores
Las siguientes son algunas sugerencias prácticas sobre bolsas de aire resumidas por el autor basadas en los malos hábitos de los propietarios de automóviles nacionales (limitadas por el espacio, este artículo no las analizará). , pero responder a comentarios e intercambios):
1. El asiento del pasajero no debe ser utilizado por niños (aunque haya un asiento de seguridad para niños, debe estar prohibido);
2. No se permite nada en la posición donde se despliega el airbag Bloqueando, incluidos algunos cojines elegantes en el tablero, fundas de asientos de baja calidad, cortinas, etc.
3. En principio, no se permite reparar todos los componentes del airbag, es decir, solo reemplazarlos sin reparar.
4 Al conducir, trate de no ajustar demasiado el asiento; , y el volante debe estar alineado con el Mantenga una cierta distancia entre su pecho;
5 Lectores a quienes les gustan las actividades todoterreno extremas, apaguen el sistema de bolsa de aire antes de participar en dichas actividades (algunas. Los SUV y camionetas tradicionales tienen este interruptor de función. Los vehículos sin esta función pueden apagarse manualmente);
6.
Información del autor
El rendimiento de seguridad de los automóviles se ha convertido en la consideración principal para un número considerable de consumidores al comprar automóviles, y el sistema de bolsas de aire también puede reflejar la seguridad general del automóvil. coche desde un lado.
El sistema de bolsas de aire en este ejemplo es solo un nivel de configuración medio. Una configuración del sistema de bolsas de aire más avanzada no solo tiene más bolsas de aire y sensores, sino que también requiere una computadora de bolsas de aire más compleja y sofisticada.
Se han desarrollado algunos sistemas de airbag avanzados, que controlan de forma inteligente la intensidad de despliegue del airbag según las condiciones físicas específicas del conductor y los pasajeros en el momento del accidente para proteger al máximo al conductor y a los pasajeros. medida.
Pero no importa desde qué aspecto, el airbag solo pertenece al sistema de retención auxiliar, lo que también demuestra que es solo un método de seguridad auxiliar. Si no utiliza el cinturón de seguridad, su rendimiento protector se reducirá considerablemente o incluso será completamente ineficaz.
Además de las estadísticas de víctimas de accidentes de tráfico, el autor solo da la razón más directa: en la evolución práctica a largo plazo de los airbags, existe una rama de la práctica teórica, que espera reemplazar por completo los incómodos cinturones de seguridad, pero el resultado final fue un completo fracaso!
Por lo tanto, se recuerda a los lectores que si no usa el cinturón de seguridad, ¡ni siquiera el avanzado sistema de airbag del modelo más avanzado podrá salvarle la vida en un accidente de tráfico grave!
¡Les deseo a mis lectores un buen viaje!
Este artículo es de Autohome, el autor de Autohome, y no representa la posición de Autohome.