Как работает датчик подушки безопасности
Перейти к содержимому

Как работает датчик подушки безопасности

  • автор:

Устройство автомобиля. Как работают подушки безопасности?

На протяжении многих лет ремни безопасности оставались единственной системой пассивной безопасности в наших машинах. Было много споров по поводу их безопасности, особенно при перевозке детей, но, со временем, использование ремней стало обязательным во многих странах. Согласно статистике, ремни безопасности спасли жизни тысяч людей, которые могли погибнуть при столкновении. Как и ремни безопасности, технология подушек безопасности — мягкая подушка, которая выбрасывается при аварии — используется уже много лет. Впервые надувное устройство, срабатывающее при аварийной посадке самолета, было запатентовано во время Второй мировой войны. Первые автомобильные подушки безопасности стали устанавливаться в 1980-х годах. Начиная с 1998 года выпуска, все новые автомобили, продаваемые на территории США должны быть оборудованы подушками безопасности со стороны водителя и пассажира (к легким грузовикам это требование стало применяться с 1999 г). На сегодняшний день, согласно статистике, подушки безопасности снижают риск смертельного исхода при прямом лобовом столкновении на 30%. Позднее подушки безопасности стали устанавливать в сидения и двери. Сегодня можно встретить автомобили с шестью или даже восемью подушками безопасности. Вокруг подушек безопасности развернулись споры, затрагивающие вопросы законодательства, а также промышленные исследования и испытания, точно также, как раньше спорили о необходимости ремней безопасности. В этой статье мы расскажем о том, как устроены и как работают подушки безопасности, а также о том, какие могут возникнуть проблемы.

Законы механики

Прежде чем более подробно говорить о подушках безопасности, давайте освежим в памяти законы механики. Прежде всего, все мы знаем, что все движущиеся тела обладают инерцией (в следствие наличия у тела массы и скорости). Движущееся тело сохраняет величину и направление скорости, если на него не действуют внешние силы. Автомобиль включает в себя несколько объектов, а именно само транспортное средство, незакрепленные объекты внутри него и, конечно же, пассажиры. Если данные объекты не закреплены, то их движение будет продолжаться со скоростью движения автомобиля, даже при его столкновении. Для прекращения движения тела по инерции требуется приложение силы в течение некоторого времени. При аварии, для прекращения движения незакрепленного тела требуется очень большая сила, т.к. скорость движения автомобиля резко изменяется, а скорость пассажира — нет. Целью любой системы пассивной безопасности является остановка движения пассажира с нанесением минимально возможных травм. Подушка безопасности предназначена для снижения скорости движения пассажира до нуля, устраняя или снижая степень серьезности травм. Подушка безопасности работает в чрезвычайно жестких условиях. Подушка безопасности раскрывается в пространстве между пассажиром и рулевым колесом или приборной панелью за долю секунды. Даже такое малое время очень важно, учитывая, что требуется равномерно замедлять движение пассажира, а не резко останавливать его. В следующем разделе мы расскажем о конструкции подушки безопасности и о том, как она срабатывает.

Срабатывание подушки безопасности

Подушка безопасности предназначена для того, чтобы за долю секунды максимально равномерно снизить скорость движения пассажира вперед. Система подушки безопасности состоит из:

  • Самой подушки, изготовленной из тонкой нейлоновой ткани, сложенная и расположенная в рулевом колесе или приборной панели, а с недавнего времени, еще и в сидении или двери.
  • Датчика, который дает команду срабатывания подушки. Подушка срабатывает при столкновении, сила которого равна столкновению с кирпичной стеной на скорости 15-25 км/ч. Контактный выключатель переключается, замыкая электрический контакт, сообщая датчику, что произошло столкновение. Датчик считывает информацию с акселерометра, встроенного в микросхему.
  • При срабатывании подушки безопасности, происходит реакция между азидом натрия (NaN3) и нитратом калия (KNO3), в результате которой выделяется газообразный азот. Подушка надувается при выбросе азота.

Подушка безопасности и газогенератор, установленные в рулевом колесе.

При первых попытках адаптировать подушки безопасности для использования в автомобилях возникли трудности, связанные с очень высокой стоимостью и отсутствием технического решения для хранения и подачи сжатого газа. Конструкторов волновали следующие вопросы:

  • Где в автомобиле разместить баллон с газом?
  • Должен ли газ находиться под высоким давлением в течение всего периода эксплуатации автомобиля?
  • Как обеспечить быстрое и надежное наполнение подушки при различных температурах окружающей среды без оглушительного хлопка?

Газогенератор состоит из заряда твердого топлива и пиропатрона.

Они искали способ запустить химическую реакцию, в результате которой будет выделяться азот, наполняющий подушку. В 1970-х годах появились компактные твердотопливные газогенераторы. Пиропатрон воспламеняет твердое топливо, которое чрезвычайно быстро сгорает с выделением большого объема газообразного азота, достаточного для наполнения подушки. После этого подушка буквально выстреливает со скоростью около 300 км/ч — быстрее, чем мы успеем моргнуть! Уже через секунду газ начинает быстро выходить через небольшие отверстия в подушке для того, чтобы обеспечить нам возможность двигаться. Несмотря на то, что весь процесс занимает четверть секунды, этого времени достаточно для того, чтобы предотвратить серьезные травмы. Порошкообразное вещество, выделяемое при срабатывании подушки — не что иное, как обычный кукурузный крахмал, или тальк, который используется производителями для сохранения эластичности и предотвращения слипания подушек. Далее мы расскажем о некоторых мерах предосторожности, особенно касающиеся перевозки детей.

Меры предосторожности

  • Отодвиньте сидение назад, при этом Вы должны комфортно доставать до педалей.
  • Немного измените наклон спинки сидения. Несмотря на различные конструкции автомобилей, большинство водителей может без труда соблюдать расстояние в 25 см, отрегулировав наклон спинки сидения. Если при изменении наклона спинки у Вас снижается обзор, вы можете отрегулировать высоту сидения (регулировка высоты есть не во всех автомобилях!) или подложить нескользящую подушку.
  • Регулируя положение рулевого колеса (возможно не во всех автомобилях), направьте подушку безопасности себе в грудь, а не в голову или шею.
  • Дети до 12 лет должны ехать пристегнутыми в специальном детском кресле, соответствующем возрасту ребенка, установленном на заднем сидении автомобиля.
  • Никогда не перевозите детей в креслах, которые устанавливаются против движения автомобиля (для детей до года и весом менее 10 кг) на переднем сидении, если в автомобиле установлена подушка безопасности пассажира.
  • Если Вы вынуждены везти ребенка старше года на переднем сидении с подушкой безопасности пассажира, то необходимо использовать детское кресло, установленное по ходу движения, при этом бустер, ремни и сидение должны быть максимально отодвинуты назад.

Отключение подушек безопасности

  • Подушка водителя и пассажира — Лица с медицинскими показаниями, при которых риски получения вреда здоровью при срабатывании подушки безопасности превышают риски при ее отсутствии.
  • Подушка водителя (помимо медицинских показаний) — Лица, которые не могут занять правильное положение при эксплуатации транспортного средства — не менее 25 см от центра крышки подушки безопасности водителя.
  • Подушка пассажира (помимо медицинских показаний) — Лица, вынужденные перевозить ребенка в детском кресле, установленном на переднем сидении против движения, т.к. в автомобиле отсутствует заднее сидение, заднее сидение слишком мало или при необходимости постоянно проверять состояние здоровья ребенка.
  • Подушка пассажира (помимо медицинских показаний) — Лица, вынужденные перевозить ребенка в возрасте от 1 до 12 лет на переднем сидении, т.к. (а) в автомобиле отсутствует заднее сидение, (б) необходимо перевезти больше детей, чем может поместиться на заднем сидении или (в) при необходимости постоянно проверять состояние здоровья ребенка.
  • наличие кардиостимулятора
  • ношение очков
  • ангина
  • эмфизема
  • астма
  • мастэктомия
  • перенесенная операция на спине или шее
  • преклонный возраст
  • остеопороз
  • артрит
  • беременность

Будущее подушек безопасности

Непрерывно ведется деятельность по повышению качества и полезного действия подушек безопасности. Были введены новые критерии повреждений манекенов при проведении краш-тестов. До недавнего времени большинство мер автомобильной безопасности предпринимались для лобовых столкновений и ударов сзади, несмотря на то, что более 40% всех серьезных травм при ДТП получаются в результате боковых ударов, а 30% всех ДТП составляют боковые удары. Многие производители автомобили приняли во внимание эту статистику (в результате чего были приняты новые стандарты) и усилили двери, дверные коробки, днище и крышу. Но автомобили с боковыми подушками вышли на новый уровень безопасности. По словам конструкторов, боковые подушки безопасности гораздо сложнее разрабатывать по сравнению с фронтальными. Это объясняется тем, что значительная часть энергии от лобового столкновения поглощается бампером, капотом и двигателем, при этом проходит около 30-40 мс прежде чем она доходит до водителя и пассажиров. При боковом ударе водителя или пассажира от другого автомобиля отделяет лишь тонкая дверь и пара сантиметров от нее. Это значит, что боковые подушки безопасности должны раскрываться всего за 5-6 мс! Инженеры Volvo экспериментировали с местами размещения боковых подушек безопасности и остановились на установке в спинке сидения, т.к. такие подушки обеспечивают защиту пассажиров любого телосложения вне зависимости от расположения сидения. При такой установке, датчик срабатывания помещается по бокам нижней части подушки сидения со стороны водителя и переднего пассажира. Это предотвращает срабатывание подушки с неповрежденной стороны автомобиля. Установка подушек безопасности в спинке сидения также позволяет избежать ненужного срабатывания подушек, вызванное столкновением с пешеходом или велосипедом. Раскрытие боковой подушки происходит при столкновении на скорости около 20 км/ч. Конструкторы BMW остановили свой выбор на дверных подушках безопасности. В двери больше места, что позволяет большую подушку со значительной площадью охвата. Головная подушка безопасности, или Встроенная подушка-труба (ITS), похожа на большую сосиску и, в отличие от других подушек безопасности, остается надутой в течение примерно пяти секунд для защиты водителя или пассажира от последующих ударов. Совместная установка головных и боковых подушек безопасности обеспечивает более надежную защиту при боковых ударах. В качестве защиты головы при боковых ударах также используются шторки безопасности. Нужно понимать, что поиск новых возможностей для подушек безопасности продолжается, и ведутся постоянные разработки. Возможно вскоре появятся новые технологии, основанные на данных проводимых краш-тестов и реальных аварий.

Функции и особенности датчиков подушки безопасности

Функции и особенности датчиков подушки безопасности

Системы безопасности

На чтение 6 мин. Просмотров 4.6k.

Неисправность датчиков подушки безопасности может привести к плачевным последствиям, вместо того, чтобы способствовать защите людей в момент аварии.

С увеличением скорости движения автомобилей значительно возросла опасность при столкновении с другой машиной или препятствием. Известно, что скорость больше других факторов влияет на силу удара. Кинетическая энергия движущегося тела прямо пропорциональна квадрату скорости. Последствиями сильного удара может быть человеческая смерть, серьёзные повреждения и переломы. В результате этого пострадавшие могут стать нетрудоспособными. По этой причине были разработаны средства, снижающие влияние травмирующих факторов и тем самым увеличивающие процент безопасности. Одним из таких средств являются подушки безопасности.

подушки безопасности

Устройство и работа подушек безопасности

Как видно из названия, устройство нужно для того, чтобы обеспечить безопасность водителя и пассажиров. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо рассмотреть их принцип работы, который неразрывно связан с требованиями к ним.

Требования к подушкам безопасности

В момент движения автомобиля скорость его перемещения относительно дороги такая же, как и находящихся в нём пассажиров. Если резко остановить машину, то это приведёт к возникновению удара. Движущийся автомобиль очень быстро остановится, а люди, перемещающиеся с той же скоростью, также будут продолжать движение по инерции. Для того чтобы максимально медленно снизить скорость и избежать удара о твёрдые предметы, нужно затормозить тело плавно. Этому способствуют подушки безопасности. На основании таких условий к ним предъявляются следующие требования:

  • должны надуваться с заданной скоростью;
  • газ из них должен уходить также с определённой скоростью;
  • определённый объём;
  • требуемая форма (геометрия);
  • правильное расположение;
  • определённый момент надува.

Все эти требования могут быть реализованы лишь при соответствующем техническом оснащении.

подушки безопасности

Работа подушек безопасности

Выполнение необходимых требований обеспечивается особенностями устройства подушек безопасности.

Работа этого устройства реализуется посредством следующих элементов:

  • оболочка;
  • газ, которым она наполняется;
  • датчик удара;
  • газообразующее вещество;
  • электронный блок управления;
  • датчик наличия пассажиров на сидении;
  • датчик положения сидений.

В зависимости от конструкции подушек безопасности может использоваться то или иное газообразующее вещество. Некоторые из вышеперечисленных элементов могут отсутствовать в разных моделях автомобилей.

Комплектация подушками безопасности также неодинакова. Какие-то из автомобилей оснащены полным набором, т. е. передними, задними, боковыми, коленными, головными подушками.

В момент столкновения происходит срабатывание соответствующего датчика удара. Сигнал с него поступает на электронный блок, который даёт импульс для наполнения газом нужной подушки. Входными сигналами для этого блока могут быть также данные о скорости и замедлении автомобиля.

В зависимости от величины сигнала с датчика удара необходимые подушки безопасности надуваются на определённый объём. Одним из условий их работы выступает использование ремней безопасности. Если же человек не пристёгнут, то это чревато плачевными последствиями, вплоть до переломов.

Инициированный датчиком удара резкий надув может сильно оглушить людей внутри салона, поэтому подушки безопасности срабатывают не все сразу, а с небольшой задержкой. После надува подушка быстро сбрасывает газ, чтобы не удушить человека.

подушки безопасности

Работа датчиков подушки безопасности

Для работы подушки безопасности на вход блока управления поступают сигналы от датчика удара и наличия пассажира.

Датчик удара

Датчик удара служит для того, чтобы обнаружить столкновение и подать сигнал блоку управления. Он по своей конструкции бывает разный. Например, есть электромеханический датчик, замыкающий контакты по достижении определённой уставки. Через замкнутые контакты протекает ток, который приводит к срабатыванию своего рода запальника, происходит химическая реакция, в результате чего выделяется газ, наполняющий подушку безопасности. Слабого удара будет недостаточно, чтобы запустить процесс. Если нарушено питание от АКБ, а такое вполне возможно при аварии, надув подушки всё равно произойдёт за счёт имеющегося конденсатора, накопившего в себе электрический заряд.

Датчик удара может быть расположен как внутри блока управления системой безопасности, так и внутри салона. В некоторых случаях он находится в подкапотном пространстве и может быть не один.

Он является полезным элементом, но когда возникают проблемы с ним, приходится устранять их самому или обращаться к специалистам. Садясь однажды утром в свой автомобиль, вы обнаруживаете, что загорелся красный индикатор подушек безопасности. Это может быть вызвано следующими причинами:

  • неисправен датчик удара;
  • плохой контакт в разъёме;
  • обрыв проводов;
  • неисправна одна из сигнальных ламп панели приборов;
  • замена предохранителя при включённом зажигании;
  • неисправность панели приборов.

Датчик удара редко когда бывает неисправен сам по себе. Обычно, на загорание индикатора влияют другие причины.

Если в местах, где расположен разъём блока безопасности повышенная влажность, то контакты могут просто окислиться. Это значит, что сенсор удара или подушка безопасности выдают неверный сигнал по причине изменения сопротивления цепи. Особенно сильно это влияет на работу, если в блок управления приходит сигнал по напряжению. То есть измеренное им падение напряжения будет неверным. Кроме влажности, причиной индикации неисправности может быть обрыв провода. Такое происходит, когда накладывают шумоизоляцию или выполняют другие ремонтные работы в тех местах, где проложены провода.

Подушки безопасности

Если же при включенном зажигании потухла панель приборов, и после этого постоянно горит индикатор, то причина именно в такой работе панели.

Сбросить самостоятельно появившуюся ошибку можно, если подключиться к электронному блоку, используя при этом специальный адаптер и программу-сканер. При желании неплохо будет найти сам датчик удара и хотя бы визуально убедиться в его целостности. При этом полезно периодически проводить осмотр по возможности всех доступных взору контактов и соединений, а также контролировать датчик удара на целостность и состояние его разъёмов. Но следует иметь в виду, что разъединение цепей во время включённого зажигания приведёт к ошибке. Поэтому не стоит вынимать предохранитель и чистить разъёмы в этот момент.

Приобрести нужный адаптер и установить соответствующую программу-сканер можно самостоятельно. С её помощью можно проверить датчик удара и систему безопасности в целом.

Ещё одним вариантом развития событий может быть просто игнорирование неисправности. В этом случае в нужный момент подушка безопасности может не сработать. Такое возможно, даже если исправен сам датчик удара.

Датчик наличия пассажиров

Скорость надува подушки безопасности зависит от веса человека, который находится в кресле. Регулирование скорости в момент удара нужно для того, чтобы вовремя создать прослойку газа между пассажиром и панелью в случае лобового столкновения, и между дверью со стеклом — бокового. Таким образом, система вычисляет силу удара человека определённой массы, учитывая упругость подушки.

Датчик наличия пассажиров иногда создаёт проблемы. Это происходит, когда снижается его чувствительность. Ребёнок, находящийся в кресле, будет не замечен им, следовательно, и подушка безопасности может не раскрыться. В некоторых моделях автомобилей KIA RIO, выпущенных в период с 2006 по 2008 г., пассажирский датчик имел существенные недостатки, которые давали знать о себе спустя некоторое время. Здесь, наоборот, происходил слишком быстрый надув подушки, что, в свою очередь, могло сильно травмировать ребёнка, вес которого не мог обнаруживать датчик.

Система SRS автомобиля

Системы безопасности, которыми оснащаются современные автомобили, делятся на две основные категории – активные и пассивные. А начиналось все с установки ремней безопасности, которые и сейчас являются одним из основных средств безопасности. Относятся ремни к системам пассивной безопасности. Вторыми по значимости пассивными средствами являются подушки безопасности.

Они являются частью системы SRS (Supplemental Restraint System – дополнительная система удерживания), которая включает в себя еще целый ряд устройств и механизмов.

Изначально подушки позиционировались как альтернатива ремням, которые раннее не особо были удобными в использовании. Но практика показала, что только комплексное использование этих двух средств обеспечивает максимальную травмобезопасность.

Ремни сейчас значительно удобнее в применении, они обеспечивают хорошую фиксацию туловища, но и от подушек не отказались. И если ранее их устанавливали только на премиальные авто, то сейчас они имеются и на машинах бюджетного сегмента. Да и количество подушек только возрастает.

Основные составные элементы

Система подушек безопасности включает в себя три основных компонента:

  1. Датчики удара
  2. Блок управления
  3. Газогенераторы

Более современные системы включают в себя дополнительные датчики и механизмы, вносящие определенные коррективы в работу устройства безопасности.

Датчики удара

Датчики удара – элементы, от которых зависит работа всей системы. Именно они определяют, что произошло столкновение, благодаря чему и срабатывают подушки. Поначалу применялись только фронтальные датчики. Количество подушек раннее было не большим и в их задачу было повышение травмобезопасности при фронтальных столкновениях. Сейчас же многие авто комплектуются и боковыми устройствами, поэтому и количество датчиков возросло.

расположение датчиков удара

Пример расположение датчиков удара системы SRS

Работа всей системы построена так, что при ДТП срабатывают только необходимые подушки, а не все сразу. А для этого необходимо определить силу удара, его направление, характер. Это и обеспечивают датчики, установленные в разных частях кузова – в передней части, дверях, стойках.

Традиционными считаются датчики электромеханического типа. Они достаточно просты по конструкции, но при этом вполне эффективны. Основными элементами такого датчика являются шарик и пружина определенной жесткости. Работает он так: при ударе инерция заставляет сместиться шарик, преодолевая усилие пружины, в результате замыкаются контакты и импульс от датчика идет на управляющий блок.

электромеханический датчик удара тип два

Электромеханический вид датчика с ленточной пружиной

Стоит отметить, что жесткость пружины значительна. Это исключает ложные срабатывания системы, к примеру, при экстренном торможении, несильном ударе с препятствием. Так, при столкновении во время движения на малой скорости (до 20 км/ч) подушка не сработает, поскольку силы инерции будет просто недостаточно, чтобы преодолеть усилие пружины.

Помимо электромеханических датчиков на авто используются и электронные виды, основным элементом которых является датчик ускорения (конденсаторный, инерционный, давления). Также в конструкцию электронных элементов входит блок обработки сигнала от датчика ускорения.

электромеханический датчик удара

Устройство инерционного датчика

Принцип работы конденсаторного датчика ускорения сводится к изменению емкости за счет смещения пластин. А достигается это за счет разделения пластин конденсатора и закрепления их на разных основах, одна из которой является неподвижной, вторая – подвижной. При ударе все та же сила инерции смещает подвижную основу с пластинами относительно неподвижной. В результате емкость конденсаторного датчика изменяется. Это фиксирует блок обработки, сверяет полученные данные с табличными и на основе этого формирует сигнал на управляющий блок.

датчик конденсаторного типа

Конденсаторный датчик ускорения

По такому принципу работают и другие виды датчиков, единственная разница сводится к их устройству. Все они за счет инерции изменяют какие-либо параметры, что является основой для формирования сигнала блоком обработки.

Отметим, что настройка датчиков удара осуществляется исходя из их места установки. Так, боковые элементы обычно более чувствительны, чем фронтальные.

Для обнаружения удара в область двери могут устанавливаться датчики, которые фиксируют изменение атмосферного давления в дверях автомобиля. Они бывают пьезоэлектрическими или емкостными. Первый вид основан на пьезоэлектрическом эффекте, а второй на принципе конденсаторного датчика.

устройство датчика давления

Датчики удара фиксирующие изменение давления

Также учитывается скорость срабатывания каждого типа датчика, поэтому в авто могут одновременно устанавливаться несколько их типов. К примеру, датчики давления отличаются высоким быстродействием, поэтому они нередко устанавливаются по бокам (в дверях, стойках).

Основным достоинством электронных датчиков является определения характера удара – силы, направления. Достигается это за счет заложенных табличных данных в блок обработки.

Блок управления

Блок управления принимает информацию от датчиков удара и уже на основе их посылает сигналы на требуемые подушки. По сути, он является распределителем, направляющим сигнал от датчика на конкретную подушку. Но поскольку современная система нередко включает в себя дополнительные средства, то этот блок обрабатывает информацию и с них, а также отдает команды на срабатывание определенных механизмов.

Управляющий блок участвует и в диагностике системы. После запуска двигателя он отправляет контрольные сигналы на исполнительные механизмы, определяя целостность электрической цепи и состояние рабочих элементов. К примеру, если произошел обрыв цепи, или подушки ранее уже сработали, то блок определит это, и на приборной панели загорится контрольная лампа, указывающая, что возникла проблема в системе безопасности.

индикатор srs

Отметим, что «обойти» режим диагностики несложно, чем нередко пользуются автолюбители, в машинах которых подушки неисправны или сработали.

Газогенератор

Основным составным элементом этой системы является исполнительный механизм – газогенератор. В его задачу входит генерация большого количества газа в короткие сроки, которым затем заполняется сама подушка.

Газогенератор включает в себя несколько составных элементов – пиропатрон, заряд вещества, которое выделяет газ и непосредственно самой подушки.

устройство газогенератора

Газогенератор в рулевом колесе

Пиропатрон предназначен для поджигания заряда. Делать это он может двумя способами – плавлением провода, помещенного в камеру сгорания, или за счет капсюля, создающего фронт пламени в камере с зарядом. Все просто – электрический сигнал от блока управления подается на пиропатрон, что приводит к плавлению проводки или зажиганию капсюля.

Камера сгорания газогенератора заполнена веществом, которое способно в кратчайшие сроки полностью сгореть, выделив при этом большой объем газа, безопасного для человека. В качестве такого вещества обычно используется азид натрия (который, кстати, является ядовитым). Но в процессе сгорания он распадается на неопасные вещества – азот (45% от общего объема), воду, углекислый газ, твердые частицы.

Стоит отметить, что азид натрия полностью сгорает очень быстро (30-50 миллисекунд в зависимости от количества вещества), при этом горение – контролируемое, а не взрывное.

Получаемый газ по специальным каналам выходит из газогенератора и попадает в тканевый мешок. Перед этим он проходит фильтрацию через специальный металлический фильтр, который удаляет твердые частицы, а также охлаждает газ.

гибридный газогенератор

Гибридный газогенератор с наличием заряда и газа

Другой разновидностью является гибридный газогенератор основным веществом в котором выступает газ под давлением (аргон — 98%, гелий — 2%). В нем также есть пиропатрон и небольшое количество выталкивающего заряда. При его срабатывании происходит открытие канала подачи газа в подушку. Гибридные газогенераторы отличаются по конструкции открытия канала, за счет сдвигаемого зарядом поршня в момент срабатывания или разрушения шайбы (мембраны). Бываю и другие более редкие конструкции.

гибридный газогенератор газовый

Гибридный газогенератор с газом под давлением

Мешок обычно изготавливается из нейлона. Для легкости развертывания при накачивании, поверхность ткани покрывается тальком, крахмалом. В подушке обязательно имеется перфорация. Отверстия, проделанные в мешке предназначены для сдувания после срабатывания, причем также быстрого (1-2 секунды). Это исключает удушье и зажатие пассажиров в авто.

сработавшая подушка безопасности

Срабатывание подушки безопасности

Нередко на современных авто устройство подушки безопасности включает в себя двухкамерный газогенератор, в котором два пиропатрона и две камеры сгорания. Особенность такого генератора заключается в последовательном задействовании пиропатронов.

При ударе сначала воспламеняется заряд, находящийся в основной камере. При этом заполнение подушки происходит на 80%. То есть мешок получается мягче, чем при полном заполнении, что снижает травмирование при контакте человека с подушкой. Через определенный промежуток времени срабатывает пиропатрон вспомогательной камеры, и подушка дозаполняется газом, но уже после того, как она приняла удар тела.

Дополнительные средства

Устройство системы SRS дополнительно может в себя включать датчик определения наличия пассажира, механизм аварийного опускания стекол дверей. Блок управления также может заведовать работой преднатяжителей ремней (с пиропатронами).

Датчик определения наличия пассажира нужен, чтобы блок управления не задействовал фронтальную пассажирскую подушку, если на боковом сиденье никого нет. Ранее отключение этой подушки выполнялось вручную, что было не совсем удобно. Установка датчика решила проблему с забытой включенной или отключенной пассажирской подушкой.

схема датчика наличия пассажира

Устройство кресла пассажира

Механизм аварийного опускания стекол предназначен для устранения пневмоудара. При закрытых окнах разворачивание подушек приводит к стремительному уменьшению объема салона (его заполняют мешки). В результате давление воздуха в салоне резко возрастает и образуется пневмоудар, причем достаточно мощный и пассажиры запросто могут получить повреждение ушных перепонок. Механизм же аварийного опускания боковых стекол исключает возрастание давления и появление пневмоудара.

Ремни безопасности многих авто сейчас комплектуются преднатяжителями, которые обеспечивают кратковременное натяжение ремня при ДТП, обеспечивая фиксацию тела и устраняя его инерционное перемещение. Причем преднатяжители комплектуются пиропатронами, срабатывание которых осуществляется от импульса, подаваемого с блока управления подушек безопасности.

Принцип работы

Зная конструкцию и функционирование всех составных элементов, нетрудно понять принцип работы подушки безопасности: при столкновении датчики улавливают удар, и подают сигнал на блок управления. Тот в свою очередь перенаправляет импульс на нужный газогенератор. Одновременно с этим блок определяет наличие пассажира и принимает решение, задействовать ли и пассажирскую подушку, а также задействует пиропатроны преднатяжителей (если есть) и включает механизм опускания стекол (если имеется).

Сигнал, поступивший от блока на газогенератор приводит к срабатыванию пиропатрона и заряд химического средства загорается. Выделяемый газ поступает в мешок, тот разворачивается и следом сразу же спускается благодаря перфорации.

схема srs audi a3

Схема системы SRS Audi A3

Отметим, что основным недостатком подушек является их одноразовость. То есть, они работают только раз, после чего их нужно менять. А замена – очень дорогостоящая, поэтому автовладельцы авто, на которых они сработали, и пользуются «обманкой», чтобы система нормально диагностировалась при запуске двигателя и не надоедала постоянно горящей сигнальной лампой.

Виды

На современных авто используется разные виды подушек безопасности. Основными из них являются:

  • Фронтальные водительская и пассажирская (устанавливаются в руль и переднюю панель);
  • Боковые (монтируются в спинки передних сидений);
  • Головные, они же шторки (размещаются в боковых стойках или крыше).

Эти виды подушек безопасности устанавливаются на множество моделей, включая бюджетные варианты. Фронтальные предназначены для снижения травмирования при фронтальных ударах, два других вида – при боковых. Причем боковые защищают торс, а шторки – голову. Примечательно, что фронтальные и боковые подушки обычно предназначены только для обеспечения травмобезопасности водителя и переднего пассажира. А вот шторки могут устанавливаться и в задней части салона, чтобы снизить травмирование пассажиров на заднем сиденье.

Есть и другие виды подушек безопасности, но встречаются они гораздо реже. К ним относятся коленные и центральные. Первые располагаются под передней панелью и обеспечивают защиту ног. Центральная подушка выскакивает между передними сиденьями и направлена она на исключение получения травм при столкновении водителя и пассажира.

Подушки безопасности оказались действительно эффективными, поэтому сейчас активно разрабатываются системы, которые направлены на снижение травмирования пешеходов при столкновении с авто. Для этого в передок авто (в бампер и перед лобовым стеклом) устанавливаются подушки, смягчающие силу удара пешехода о конструктивные элементы авто.

Подушка безопасности: виды, функции и неисправности

Фото: Shutterstock

Подушки безопасности — SRS — Supplemental Restraint System. Дословно — «дополнительная удерживающая система». Часто употребляемый термин airbag переводится как «мешок воздуха». При этом Джон Хетрик, автор патента на систему безопасности 1951 года, изначально назвал его cushion — «подушка», и именно этот термин прижился в русскоговорящих странах.

Водители в опасности: кому угрожает смертельный дефект

Фото: baomoi.com

Изначально механизм подразумевал использование сжатого воздуха, который постепенно заполняет тканевую емкость. Но в таком виде система работает очень медленно, в то время как при столкновении важна каждая секунда. Поэтому производители стали использовать пиротехнический заряд для быстрого надувания подушек. Усовершенствованный механизм впервые был запущен в машине премиум-класса Oldsmobile Toronado в 1973 году.

Главная задача подушек безопасности — смягчить удар водителя и пассажиров об руль, корпус, стекла и внутренние механизмы в салоне машины. В процессе амортизации участвуют эластичный мешок, датчик, блок управления и газогенератор.

Виды подушек безопасности

Со временем линейка подушек безопасности была расширена для максимального результата при столкновении. Сегодня все автомобили оснащены дополнительной удерживающей системой; она обеспечивает критически важную амортизацию в случае аварии. Существующие виды подушек безопасности:

  • Фронтальные. Установлены в руле и в передней панели машины большинства зарубежных и отечественных автомобилей. Спасают при ударе в лобовую часть автомобиля.
  • Боковые. Встроены в спинки автокресел. При аварии защищают корпус — грудную клетку, область таза и живота.
  • Головные, также называемые «шторками». Предотвращают повреждения головы из-за боковых столкновений.
  • Коленные. Встречаются реже, в основном в линейке премиальных машин. Защищают ноги водителя и пассажира.
  • Центральные. Как и предыдущий вид, считаются необязательными и используются в единичных моделях автомобилей. Система срабатывает между водителем и пассажиром, защищая от травм из-за столкновения друг с другом и центральной частью салона.

Наличие передних подушек безопасности обязательно во всех новых легковых автомобилях с 1999 модельного года. Боковые необязательны, но почти все производители включают их в качестве стандартного оборудования.

Фото: Shutterstock

Фото: Shutterstock

Как срабатывают подушки безопасности

По данным Страхового института безопасности дорожного движения США (IIHS), подушки в машине спасают жизни. Если совместить их использование с ремнем безопасности, количество смертельных случаев для водителей и пассажиров снижается на 52% при лобовых и боковых столкновениях [1]. Повсеместное использование подушек безопасности значительно снизило летальные исходы среди взрослых и детей, попавших в аварию [2].

И фронтальные, и боковые работают по одному и тому же принципу. Подушки безопасности оснащены газогенераторами, позволяющими надуть их за доли секунды. Система включается, когда скорость движения автомобиля превышает 20 км/ч. Столкновение фиксируют датчики, расположенные в разных частях машины. Они реагируют на удар и на деформацию. Сигнал мгновенно обрабатывается электронным блоком управления и передается в подушки безопасности в зависимости от заданного алгоритма.

Срабатывает пиротехнический заряд, в газогенераторе сгорает натриевая кислота, выделяя азот, который заполняет емкость подушки. Она сшита из нейлона с маленькими отверстиями (ткань напоминает парашютную), через которые выходит газ. После раскрытия и до сдутия подушки проходит в среднем 15 миллисекунд.

Первые модели системы безопасности не учитывали индивидуальных особенностей пассажиров. В дальнейшем производители приняли во внимание возможную разницу в размере и весе людей, создав «умный» генератор. В нем срабатывают два пиропатрона, первый из которых запускает 80% газа, и если амортизации недостаточно, происходит вторичное наполнение для увеличения жесткости подушки. Механизм правильно срабатывает только если водитель и пассажир пристегнуты ремнем безопасности.

Замена и ремонт подушек безопасности

На уровне законодательства России не зафиксировано обязательное правило использования подушек безопасности, и штрафы за их отсутствие не предусмотрены. Но это не значит, что ими можно пренебрегать. Наличие системы амортизации — не стопроцентная, но все же весомая гарантия избежать серьезных травм и летального исхода при аварии. Водителю следует знать, как решать проблемы, возникающие при отклонениях в работе системы:

Загорелись датчики

Индикатор подушек безопасности расположен на приборной панели. Когда лампочка загорается при запуске двигателя, она сигнализирует об исправности системы. В случае неполадок индикатор будет долго моргать. Стоит отменить поездку в двух ситуациях: лампочка не перестает гореть либо она не включилась вообще. Когда индикатор горит и не гаснет, проблема может быть в неисправности ремней безопасности и натяжителей, а также с проводкой или разъемами, например, если снималась приборная панель, доставались руль и сиденья. Нередко сигнал срабатывает в результате низкого напряжения аккумулятора, перегрузки блока управления и нарушения герметичности самой подушки. Поэтапно исключите все возможные причины. Если проблема не определяется, придется использовать диагностический сканер и помощь специалистов.

Евгений Солин: «Сама по себе система эйрбегов независима, у нее есть самодиагностика — любые неисправности отображаются в системе автомобиля. При серьезных неполадках будет предупреждение на приборной панели. Диагностика эйрбэгов проводится с помощью компьютера».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *