为了说明安全气囊的基本原理,这里首先说明汽车发生事故时造成乘员伤亡的原因。
当汽车发生碰撞事故时,汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞,一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降,速度从35km/h降到零的时间约150ms左右;乘员和汽车内部结构之间的碰撞称之为二次碰撞,由于惯性的作用,当汽车急剧降速时,乘员要保持原来的速度向前运动,于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、挡风玻璃等之间的碰撞,从而造成了乘员的伤亡.汽车安全气囊的基本思想是,在发生—次碰撞后,二次碰撞前,迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子,使乘员扑在气袋上,避免或减缓二次碰撞,从而达到保护乘员的目的。由于乘员和气袋相碰时,因振荡造成乘员伤害,所以一般在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。这样,当乘员和气整相碰时,借助圆孔的放气可减轻振荡,放气过程同时也是一个释放能量的过程,因此可以很快地吸收乘员的动能,有助于保护乘员。
安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元(ECU)、气体发生器(inflator)、气囊(bag)、续流器(clockspring)等组成,通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块(airbag module)。 上电后,系统进行自检,确定触发电路是否可以正常工作。若触发电路存在故障,报警电路进行声光报警,表明系统无法正常工作,通知
驾驶员及时修理。当自检正常时,通过32位微处理器LM3S1138不断对加速度传感器MMA7260测得的信号进行采样。当汽车受到一定角度内的高速碰撞时,系统在经过算法分析确认之后,立即触发气囊包内的点火器,气囊迅速充满气体,阻挡驾驶员与汽车构件之间可能发生的碰撞,通过气囊上排气孔的节流阻尼作用来缓冲吸收驾驶员动能,从而达到保护驾驶员安全的目的。
汽车的安全气囊内有叠氮酸钠(NaN3)或硝酸铵(NH4NO3)等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时,这些物质会迅速发生分解反应,产生大量气体,充满气囊。[叠氮化钠分解产生氮气和固态钠;硝酸铵分解产生大量的一氧化二氮(N2O)气体和水蒸气]
NaN3 + NH4NO3 ——->N2 + Na + N2O + H2O(g)
这只是最基本的化学反应原理方程式,实际的反应是非常复杂的。
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