乘用車安全氣囊匹配中的誤作用試驗(yàn)研究

文/鄭祖丹 俞晶鑫

氣囊作為汽車安全系統(tǒng)的重要組成，早在1953年美國(guó)就提出了汽車氣囊構(gòu)想，在1980年德國(guó)制造出第一個(gè)汽車氣囊，1985年起在全部供應(yīng)美國(guó)市場(chǎng)的汽車上都安裝了這種安全系統(tǒng)。今天的氣囊已經(jīng)發(fā)展到可以在任意方向的碰撞中（包括側(cè)向碰撞）起保護(hù)乘員頭部、軀干和膝部的作用的程度。

在我國(guó)，當(dāng)前汽車安全氣囊在乘用車的使用已很普及，尤其是正面碰撞氣囊已是A級(jí)（緊湊型）車甚至微型車的基本配置。氣囊匹配研發(fā)環(huán)節(jié)在汽車產(chǎn)品開發(fā)中舉足輕重。為此，制造廠商投入了大量的人力和物力，從設(shè)計(jì)開發(fā)到試驗(yàn)驗(yàn)證等一系列的氣囊匹配試驗(yàn)，安全氣囊系統(tǒng)開發(fā)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)是氣囊點(diǎn)火控制算法及目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)刻的確定，既要準(zhǔn)確點(diǎn)火，也要防止誤爆。當(dāng)然，氣囊對(duì)沖擊的緩沖作用是非常有效的，當(dāng)車輛由于不慎發(fā)生碰撞時(shí),它會(huì)充分吸收駕乘者的部分沖力，輔助安全帶保護(hù)駕乘者。但任何事物都有它的兩重性，若車上的氣囊在不應(yīng)點(diǎn)爆時(shí)點(diǎn)爆了，它不僅給消費(fèi)者帶來損失，而且還會(huì)給車上乘員帶來傷害。因此，安全氣囊最重要品質(zhì)指標(biāo)之一是可靠性，若不該點(diǎn)爆時(shí)點(diǎn)爆氣囊成為誤點(diǎn)爆；該點(diǎn)爆時(shí)沒有點(diǎn)爆稱之為漏點(diǎn)爆；點(diǎn)爆太晚則稱之為遲點(diǎn)爆；無論是誤點(diǎn)爆、漏點(diǎn)爆還是遲點(diǎn)爆都將導(dǎo)致車內(nèi)乘員受傷害，是絕對(duì)不允許的。乘用車氣囊誤作用試驗(yàn)就是為防止氣囊誤點(diǎn)爆而設(shè)計(jì)和開展的一系列試驗(yàn)，安全氣囊制造商通過這一系列氣囊誤作用試驗(yàn)來測(cè)定ECU（電子控制單元）及車身各部位的傳感器信號(hào)，以便提供給氣囊控制軟件進(jìn)行算法編程，從而避免車內(nèi)安全氣囊在遇多種不應(yīng)點(diǎn)爆環(huán)境和條件下突然點(diǎn)爆而傷及車內(nèi)乘員，以控制和避免安全氣囊的誤點(diǎn)爆，這就是氣囊誤作用試驗(yàn)的作用。氣囊誤作用試驗(yàn)是乘用車安全氣囊技術(shù)的重要組成部分。

一、國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一

汽車安全氣囊匹配是汽車產(chǎn)品開發(fā)中一個(gè)舉足輕重的環(huán)節(jié)。制造廠商投入了大量人力和物力，開展從設(shè)計(jì)開發(fā)到試驗(yàn)驗(yàn)證等一系列的氣囊匹配試驗(yàn)。但由于乘用車的氣囊匹配技術(shù)含量很高，其核心技術(shù)氣囊點(diǎn)火控制算法及目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)刻的確定目前掌握在國(guó)外的氣囊匹配制造商手里，國(guó)內(nèi)氣囊生產(chǎn)廠大都以生產(chǎn)為主。氣囊誤作用試驗(yàn)是氣囊匹配過程中的重要試驗(yàn)之一，在國(guó)外氣囊開發(fā)過程中，對(duì)氣囊誤作用試驗(yàn)非常重視。如德國(guó)的Bosch和Siemens，美國(guó)的Takata以及瑞典的Autoliv等制造商都是汽車氣囊匹配和生產(chǎn)的專業(yè)公司，都有自己的一套氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范和規(guī)定。隨著世界汽車市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移,我國(guó)的汽車工業(yè)迅速發(fā)展，汽車新產(chǎn)品不斷推陳出新，促使氣囊匹配制造商對(duì)汽車氣囊匹配的業(yè)務(wù)猛增。為減低成本和縮短氣囊匹配開發(fā)時(shí)間，使得這些氣囊供應(yīng)商把許多試驗(yàn)轉(zhuǎn)移到我國(guó)進(jìn)行，其中包括氣囊誤作用試驗(yàn)。目前國(guó)際上還沒有統(tǒng)一的法規(guī)，但各個(gè)氣囊生產(chǎn)企業(yè)都按自己的氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)的汽車安全氣囊生產(chǎn)廠發(fā)展很快,形成獨(dú)資、合資和自主品牌三足鼎立，并開展氣囊誤作用試驗(yàn)。但目前尚未有開展氣囊匹配所需的氣囊誤作用試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和方法，氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范普遍是直接搬用國(guó)外氣囊制造商所提供的方法，但由于國(guó)內(nèi)外道路及路況差異大，不宜直接引用。故研究乘用車的氣囊誤作用試驗(yàn)，規(guī)范乘用車氣囊誤作用試驗(yàn)方法，建立符合我國(guó)道路路況的試驗(yàn)規(guī)范方法，才有利于我國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。此外，規(guī)范乘用車氣囊誤作用試驗(yàn)方法后，還可作為司法鑒定的法律依據(jù)，也為汽車招回制度提供依據(jù)。

二、乘用車氣囊誤作用試驗(yàn)方法解析

目前乘用車根據(jù)用途的不同分別配有正碰氣囊和側(cè)碰氣囊，因此氣囊誤作用試驗(yàn)也根據(jù)正面和側(cè)面的不同分成兩類試驗(yàn)，分別配合正碰氣囊和側(cè)碰氣囊的匹配開展不同氣囊誤作用試驗(yàn)。但根據(jù)氣囊誤作用試驗(yàn)內(nèi)容，又可把氣囊誤作用試驗(yàn)歸類分成靜態(tài)試驗(yàn)、路障試驗(yàn)和道路試驗(yàn)3種類型，如下表：

每種類型根據(jù)試驗(yàn)車型所匹配的不同型式（用途）氣囊，分別開展各種不同的氣囊誤作用試驗(yàn)，以保證所配置氣囊的安全可靠性，避免產(chǎn)生預(yù)期條件以外的誤爆。

1.靜態(tài)試驗(yàn)

所謂靜態(tài)試驗(yàn)是指車輛在靜止?fàn)顟B(tài)，外界給予試驗(yàn)車輛的不同沖擊，主要包括錘擊、猛移座椅、猛關(guān)車門、猛關(guān)引擎蓋以及籃球、購物車、自行車對(duì)試驗(yàn)車輛的沖擊等。在這些工況環(huán)境下，氣囊是不允許點(diǎn)爆的。因此，必須通過各種靜態(tài)試驗(yàn)來測(cè)得氣囊控制單元所得到的信號(hào)，并通過氣囊點(diǎn)爆控制算法程序來加以避免誤爆。

靜態(tài)試驗(yàn)中錘擊及猛關(guān)車門和引擎蓋等試驗(yàn)主要從力量和力度控制考慮，錘擊試驗(yàn)還需選擇適當(dāng)?shù)牟课?，要求可能產(chǎn)生較大的沖擊，包括使用工具質(zhì)量以及錘擊力量的控制。針對(duì)側(cè)氣囊匹配所要求的籃球撞擊、超市車撞擊、自行車撞擊以及側(cè)面撞擊路肩的試驗(yàn)，由于這些試驗(yàn)中規(guī)定了的撞擊質(zhì)量和速度要求，因此要控制撞擊速度，就需要通過一個(gè)控制設(shè)備來進(jìn)行試驗(yàn)速度的控制，需要設(shè)計(jì)一套專用非標(biāo)設(shè)備來進(jìn)行試驗(yàn)。

2.路障試驗(yàn)

路障試驗(yàn)主要針對(duì)車輛在道路或某些區(qū)域行駛時(shí)可能遇到的各種障礙物時(shí)的試驗(yàn)狀況，設(shè)計(jì)一系列試驗(yàn)車輛過各種障礙物的試驗(yàn)，以獲取車身上的傳感器信號(hào)以提供給氣囊控制軟件算法編程。根據(jù)國(guó)外氣囊匹配廠提供的路障試驗(yàn)規(guī)范，其主要包括車輛分別過路肩、斜坡、渠溝、鐵軌、橫梁等。要求在正常情況下，車輛在行駛過這些障礙物時(shí)，該車內(nèi)的安全氣囊不應(yīng)點(diǎn)爆。

路障試驗(yàn)旨在模擬實(shí)際道路環(huán)境所遇到的各種障礙物，因此，試驗(yàn)中通過所設(shè)計(jì)的路障是試驗(yàn)的關(guān)鍵，所設(shè)計(jì)的各種障礙物既要符合規(guī)范，也要可操作（部分試驗(yàn)見圖1～4）。

圖1 過路肩障礙

圖2 過木橫梁障礙

圖4 過沙堆

3.道路試驗(yàn)

氣囊誤作用試驗(yàn)中的道路試驗(yàn)，就是模擬乘用車在道路上行駛時(shí)可能遇到的各種道路狀況而設(shè)計(jì)開展的一系列試驗(yàn)，從而獲取不同的試驗(yàn)信號(hào)并提供給氣囊控制軟件編程。試驗(yàn)內(nèi)容主要包括越野路、正弦波路、鵝卵石路、搓板路和凹坑路等，并在各種不同的路面上，分別以高低不同的車速，或者以突然剎車的形式獲取各種試驗(yàn)工況的傳感器信號(hào)，以提供氣囊匹配的算法程序的依據(jù)，最終避免所匹配的車型在上述工況中產(chǎn)生誤點(diǎn)爆。下列是一些道路試驗(yàn)的圖片（見圖5～9）：

圖5 越野路圖

圖6 弦波路

圖7 鵝卵石路

圖8 扭曲路

圖9 魚鱗坑路

三、實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證

為了更好地研究和開展乘用車安全氣囊誤作用試驗(yàn)，我們總結(jié)了所收集到的各安全氣囊匹配廠的誤作用試驗(yàn)規(guī)范，在中心初步建立了誤作用試驗(yàn)中的各種靜態(tài)試驗(yàn)和路障試驗(yàn)方法，并借用附件試車場(chǎng)的各種路面開展誤作用試驗(yàn)中的道路試驗(yàn)。從實(shí)際試驗(yàn)進(jìn)一步了解氣囊誤作用試驗(yàn)的過程，也對(duì)氣囊誤作用試驗(yàn)的作用和意義有了更深的了解。

首先，進(jìn)行試驗(yàn)前的準(zhǔn)備，按原先車輛準(zhǔn)備質(zhì)量配備，隨后就是在車身上不同部位布置了用于檢測(cè)信號(hào)的加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置（需抗沖擊）。各廠家有不同的布置，但基本上大同小異，目的是測(cè)得車身這些部位在誤作用試驗(yàn)各種工況下所反映的數(shù)據(jù)信號(hào)，以提供氣囊匹配供應(yīng)商進(jìn)行氣囊匹配時(shí)所需信號(hào)數(shù)據(jù)。

傳感器布置完成后即可進(jìn)行氣囊誤作用試驗(yàn)，同樣我們按照試驗(yàn)類型把試驗(yàn)分成靜態(tài)試驗(yàn)、路障試驗(yàn)和道路試驗(yàn)三部分。圖10～17為我們實(shí)際開展的部分靜態(tài)試驗(yàn)和路障試驗(yàn)。

圖10 籃球撞擊

圖11 超市購物車撞擊

圖12 自行車撞擊

圖13 撞擊側(cè)面路肩

圖14 正面過路肩

圖15 過斜坡

圖16 過渠溝

圖17 過凹坑

通過實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證，我們對(duì)整套乘用車安全氣囊誤作用試驗(yàn)過程有了充分的了解，并獲取了相關(guān)試驗(yàn)信息，同時(shí)也驗(yàn)證了我們?yōu)殚_展氣囊誤作用試驗(yàn)所具備的試驗(yàn)?zāi)芰?，萌發(fā)了在國(guó)內(nèi)建立乘用車安全氣囊誤作用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)想，以規(guī)范國(guó)內(nèi)氣囊匹配市場(chǎng)，希望為國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)品約束系統(tǒng)的研發(fā)提供一些幫助。國(guó)外那些安全氣囊公司制定的氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范也都根據(jù)各自的道路使用環(huán)境而制定的，我們發(fā)現(xiàn)在這些氣囊誤作用試驗(yàn)方法中，有些在我國(guó)的道路狀況和用車環(huán)境內(nèi),即在實(shí)際道路上行駛中不一定能遇上，如撞鹿試驗(yàn)、過特制凹坑試驗(yàn)等，而我國(guó)國(guó)內(nèi)路況有自己的特點(diǎn)，如修道路時(shí)在馬路上鋪設(shè)的鋼板形成高低不平的路面、被竊窨井蓋的路面（見圖18）以及道路損壞出現(xiàn)的不規(guī)則路面（見圖19） 等，這些是常見的，對(duì)行駛車輛有可能產(chǎn)生安全氣囊誤爆。在制訂我國(guó)的乘用車安全氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范中是否列入，是值得進(jìn)一步商榷的。我們希望我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)應(yīng)該結(jié)合我國(guó)國(guó)內(nèi)道路環(huán)境，并與之相適合。

圖18 被竊窨井蓋的路面圖

圖19 道路損壞出現(xiàn)的不規(guī)則路面

四、一些建議

通過對(duì)各廠家的乘用車安全氣囊誤作用規(guī)范的研究和對(duì)多種車型的試驗(yàn)驗(yàn)證，我們歸納如下3點(diǎn)：

雖然國(guó)際上目前尚無統(tǒng)一的安全氣囊誤作用試驗(yàn)法規(guī)，但各家安全氣囊匹配商都有自己的一整套氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范，自行在氣囊匹配中開展各種氣囊誤作用試驗(yàn)，以提供自己匹配的氣囊控制器提供算法依據(jù)；

在國(guó)內(nèi)進(jìn)行實(shí)際氣囊匹配時(shí)，安全氣囊匹配廠也都采用企業(yè)試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行的，采納國(guó)外的安全氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范需與國(guó)內(nèi)路況等特點(diǎn)相結(jié)合；

在我國(guó)這個(gè)多國(guó)汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)中，從行業(yè)規(guī)范和消費(fèi)者利益考慮，有必要建立一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范和統(tǒng)一氣囊誤作用試驗(yàn)?zāi)壳案髯詾檎木置?，同時(shí)也為解決社會(huì)上氣囊誤點(diǎn)爆反響提供技術(shù)依據(jù)。

我國(guó)雖然是一個(gè)汽車生產(chǎn)大國(guó)，但在汽車技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)水平與國(guó)外先進(jìn)水平存在著不小的差距。盡管起步較晚，應(yīng)該說發(fā)展還是較快，尤其是汽車安全領(lǐng)域，由于整體技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)的限制，在國(guó)際上有影響的技術(shù)創(chuàng)新還偏少。因此，學(xué)習(xí)和研究國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)，有利于加快我國(guó)的汽車安全技術(shù)的發(fā)展。乘用車氣囊誤作用試驗(yàn)是氣囊匹配中的重要試驗(yàn)之一，若能建立符合我國(guó)國(guó)情的乘用車氣囊誤作用試驗(yàn)規(guī)范，對(duì)日后為乘用車氣囊的開發(fā)，自主品牌的汽車研發(fā)有著指導(dǎo)性意義。

[1]交通部公路科學(xué)研究所.特種路面施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程[M].北京：人民交通出版社，2000.