간단한 말로 진실을 밝혀보세요! 자동차 에어백의 작동 원리에 대한 전체 분석

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자동차 소유자에게 에어백은 우리 자동차의 일반적인 안전 장치입니다. 이 첨단 보조 안전 장치는 심각한 교통 사고에서 운전자를 구할 가능성이 높습니다. 인원이 산다.

아마도 독자들은 자동차의 발명에 비하면 에어백이 널리 보급된 역사가 그리 길지 않다는 사실을 모르실 겁니다. 1950년대의 과감한 발명특허는 당시로서는 아무런 실용가치가 없어 보였다. 하지만 21세기에 들어서면서 자동차에도 널리 쓰이게 됐다.

심각한 교통사고 시 운전자와 승객의 사망 가능성이 67% 감소하는 것은 바로 에어백과 안전벨트의 결합 덕분이며, 수십만 명의 운전자와 승객의 생명이 목숨을 앗아가는 셈이다. 매년 저장됩니다.

에어백이 신뢰성과 실용성이 완전히 입증되기까지 수십 년 동안 지속적인 연구 개발과 진화 과정에서 수많은 학제 간 과학 기술 성과가 점차 침투하여 에어백을 만들었습니다. 자동차 및 하드웨어 시스템의 고도의 기술적 특징입니다.

저자는 왜 에어백 시스템이 복잡한 구조와 정교한 디자인, 첨단 하이테크 콘텐츠를 갖고 있다고 생각하는가?

이번 호에는 에어백의 기본 원리에 대한 분석이 그래픽 기사에 담겨 있습니다. 이전 호와 마찬가지로 직관적인 이미지와 실용적인 분석 방법을 사용하여 모든 사람이 작동 원리를 완전하고 철저하게 이해할 수 있도록 돕습니다.

기술적인 내용이 너무 복잡해 독자들이 읽다가 지쳐서 다 이해하지 못하는 것을 방지하기 위해 저자는 에어백 시스템과 밀접하게 관련된 안전벨트의 내용을 생략할 예정이다. . 콘텐츠의 이러한 측면은 향후 주제 그래픽 분석을 통해 논의될 수 있습니다.

에어백 시스템이란 무엇인가

우리가 흔히 에어백이라고 부르는 것은 사실 이해하기 어려운 전문적인 명칭을 갖고 있다:

보조 구속 시스템(에어백) SRS, 보충? 구속?

사실 에어백은 에어백 시스템의 한 구성요소일 뿐입니다. 이름이 통일되기 전에도 여러 제조업체에서는 에어쿠션 구속 시스템(ACRS), 보조 팽창식 구속 장치(SIR) 등 다양한 전문적 설명을 제공했습니다.

그러나 본질적으로 동일한 자동차 안전 장비입니다.

이 기사에서는 공식 명칭인 '보조 구속 시스템'을 대체하기 위해 잘 알려진 '에어백 시스템'을 사용합니다.

에어백 시스템은 자동차 수동 안전 시스템의 가장 중요한 하위 시스템으로, 차량 충돌 후 승객의 신체를 구속하고 완충하여 개인을 보호하는 안전 벨트 시스템이 주요 목적입니다. 안전.

작동 원리도 매우 간단하며 다음과 같이 생생하게 설명할 수 있습니다. 자동차에 심각한 충돌이나 전복 사고가 발생하면 에어백 시스템이 빠르게 작동하여 쿠션이 있는 부드러운 에어백을 '폭발'시킵니다. 기능 안전벨트의 구속 기능과 결합된 대형 '에어백'은 운전자와 승객, 차량 내 물체 간의 치명적인 충돌을 방지합니다.

에어백은 기능에 따라 종류가 나뉘며, 차량 내·외부의 주요 위치에 전개된다. 고급차에는 10개 이상의 에어백이 탑재되는 것도 놀라운 일이 아니다.

안전을 확보하기 위한 다양한 분류

에어백의 종류

독자들에게는 운전대에 있는 전면 에어백이 가장 익숙할 수도 있지만 실제로는 에어백에 따라 제품이 다양합니다. 이 절에서는 이를 종합적으로 분류하고 그 특성을 하나씩 분석합니다.

1. 전면 에어백

전면 에어백은 차량의 심각한 충돌 시 운전자와 부조종사 승객을 보호하기 위해 차량의 스티어링 휠과 계기판에 위치합니다. 이 기능은 주로 전방에서 발생하는 강한 충격을 겨냥한 것입니다. 이 유형의 에어백은 탑승자에게 측면과 후방 보호 기능을 제공하지 않습니다.

충돌 위험이 가장 큰 곳은 차량 앞쪽이기 때문에 대부분의 국가에서 전면 에어백은 자동차 필수 장비입니다!

나중에 시뮬레이션 뷰에서 그 특징을 확인할 수 있습니다. 전면 에어백은 작동 시간이 매우 짧고 전개 후 빨리 소진되므로 이후 차량이 2차 충돌에 직면할 경우 에어백이 제공하지 않습니다. 어떤 보호.

앞좌석 에어백은 운전석 에어백(DAB)과 조수석 에어백(PAB)으로 세분화됩니다.

2. 사이드 에어백(SAB)

사이드 에어백은 일반적으로 차량의 측면 충돌이 심할 때 측면 시트나 도어에 위치합니다. , 도어와 시트 사이의 작은 공간에서 팽창하여 약간 더 오랫동안 팽창된 상태를 유지하는 타입입니다.

주요 기능은 승객이 차량 내 물체와 충돌할 때 부상을 입지 않도록 머리나 몸통을 보호하는 것입니다.

측면 에어백도 기능에 중점을 둡니다.

일부 에어백은 승객의 가슴과 몸통 측면 보호에 중점을 두는 반면, 일부 에어백은 승객의 머리 측면 보호에 중점을 둡니다. 에어백의 다른 부분에는 처음 두 가지 기능이 있습니다.

세련되게 디자인된 일부 사이드 에어백 구성 요소는 인체의 다양한 부위의 생리학적 특성에 따라 다양한 부드러움과 견고함을 지닌 쿠셔닝을 제공할 수도 있습니다.

에어백은 상대적으로 부드러운 탑승자의 골반과 하복부를 부드러운 쿠셔닝으로, 갈비뼈를 보호하는 가슴 부분은 에어백으로 더욱 묵직한 쿠셔닝을 선사합니다!

◥에어백의 분류

3. 사이드 커튼 에어백(CAB)

사이드 커튼 에어백은 일반적으로 도어 위쪽 실내 패널에 장착됩니다. 얇은 튜브 모양으로 차창 전체를 덮을 수 있어 커튼과 같은 모양이라 붙여진 이름입니다.

충돌에 반응할 뿐만 아니라 일부 제품은 차량 전복에도 매우 민감할 수 있습니다. 위의 두 가지 상황이 발생하면 사이드 커튼 에어백이 위에서 아래로 빠르게 팽창하여 전개됩니다. 포인트는 승객의 머리를 보호하는 것입니다.

다양한 측면 충돌, 전복 사고 시 사이드 커튼 에어백을 장착하면 심각한 뇌손상으로 인한 승객 사망률을 45% 줄일 수 있다.

전면 에어백에 비해 이 유형의 에어백은 더 오랜 시간 동안 팽창된 상태를 유지할 뿐만 아니라 보호 범위도 더 넓습니다. 일부 모델은 최대 3열의 승객에게 측면 보호 기능을 제공할 수도 있습니다.

사이드 커튼 에어백은 위의 사이드 에어백과 함께 사용되는 경우가 많습니다.

(다음 유형의 에어백은 중~고급 모델에 일반적으로 장착됩니다.)

4. 무릎 에어백(KAB)

사용자의 에어백 시스템 요구 사항 점점 더 많은 자동차에 운전자와 승객에게 보다 포괄적인 보호를 제공하는 제품이 장착되고 있습니다.

엔지니어들이 장기간의 충돌 테스트와 교통사고 사례에 대한 통계를 분석한 결과, 앞좌석 에어백이 탑승자의 몸통과 머리를 잘 보호하지만 심각한 충돌이 발생하면 거의 항상 피해자의 무릎이 꺾이는 것으로 나타났습니다. 붕괴. 심각한 피해를 입으세요!

무릎 에어백은 일반적으로 전면 계기판에 전개되는데, 주요 기능은 차량 전면이 심하게 변형될 때 계기판이 무너져 탑승자의 무릎이 심각한 부상을 입지 않도록 방지하는 것이다.

5. 중앙 에어백

중앙 에어백은 차량 중앙에서 팽창 및 전개가 가능하며, 격렬한 충돌로 인해 승객이 서로 부딪치는 것을 방지하는 역할을 합니다.

6. 안전벨트 에어백

안전벨트 에어백은 안전벨트에 장착되어 탑승자 신체와의 접촉 면적을 넓히고 작동 시 안전벨트 수축을 완화시키는 역할을 합니다. 안전벨트에서 발생하는 엄청난 당기는 힘으로 승객이 안전벨트로 인해 심각한 부상을 당하는 것을 방지할 수 있습니다.

7. 보행자 에어백

보행자 에어백은 최근에야 등장한 에어백 제품으로 고급형 럭셔리 모델에만 장착되어 있어 차량 내부를 보호해주지 않습니다. 운전자와 승객의 안전을 위한 주요 기능은 자동차가 보행자와 충돌할 때 후자의 신체적 부상을 줄이는 것입니다.

에어백 시스템의 주요 구성 요소

에어백 시스템은 크게 에어백 제어 장치, 센서, 에어백 모듈의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.

이 섹션의 기본 지식에 대한 간략한 이해는 독자가 나중에 소개할 시뮬레이션 시연 내용을 쉽게 읽는 데 도움이 될 것입니다.

1. 에어백 제어 장치(ACU)

◥에어백 컴퓨터 물리적 장치

흔히 에어백 컴퓨터로 알려진 에어백 제어 장치(ACU)는 컴퓨터 프로세서, 메모리, 입력 및 출력 모듈로 구성되며 전체 에어백 시스템의 핵심 제어 구성 요소입니다.

이 '뇌'의 소프트웨어 프로그래밍 알고리즘은 관련 센서에서 전달된 정보를 바탕으로 논리적인 판단을 내려 최종적으로 에어백 발동 여부를 결정하게 된다.

또한 에어백 컴퓨터는 시스템에 대한 백업 전원 공급 서비스도 제공하며, 언제든지 시스템 전체에 대한 자가 진단을 수행해 시스템 내부에 결함이 발생하면 상세한 결함 정보도 함께 제공된다. 기록되고 사용자는 오류 표시등을 통해 경고를 받게 됩니다.

물론 에어백 컴퓨터는 관련 데이터를 다른 차량 시스템으로 보내는 역할도 담당합니다.

2. 센서

에어백 시스템의 다양한 기능 센서를 통해 수집된 정보는 에어백 제어 컴퓨터가 의사 결정을 내릴 때 반드시 의존해야 하는 중요한 기본 데이터입니다.

다양한 기능에 따라 다양한 센서가 자동차의 다양한 위치에 배치되어 에어백이 잘못 전개되는 것을 방지하기 위해 에어백 컴퓨터 로직 프로그램은 다음과 같은 이유로 에어백 전개를 실행하지 않습니다. 하나의 센서로 전송되는 충돌정보!

다음은 주류 에어백 시스템이 갖춰야 할 여러 센서 목록이다(고급 에어백 시스템은 더 많은 센서를 사용하며, 저자는 앞으로 이를 분석할 것이다).

그래도 신규 및 기존 각 센서는 조금씩 다른 방식으로 기능을 구현하지만 모든 센서는 예외 없이 동일한 작동 목표를 가지고 있습니다. 즉, 감지된 차량의 물리적 동작 특성을 전기 신호로 변환하여 신속하게 에어백 제어 컴퓨터에 전송한다는 것입니다.

◥에어백 시스템 ACU 및 센서

①외부 충돌 센서

가장 직접적인 충돌 감지 구성 요소로 외부 충돌 센서가 전면, 후면, 후면에 구성됩니다. 차량 후면 측면의 주요 윤곽 위치입니다.

②가속도 센서

이 센서는 일반적으로 자동차에 설치되며 내부 소형 질량 블록의 관성 변위를 측정하여 운동 특성을 전기 신호로 변환하여 가속도 변화를 감지합니다. .

예를 들어 정면 충돌이 발생하면 급감속이 발생하고, 측면 충돌이 발생하면 급가속이 발생합니다.

③자이로 센서

자이로 센서는 진동(차량의 제어되지 않는 회전 등)으로 인한 방향 변화를 측정하고, 움직임 특성을 전기 신호로 변환하여 공중으로 출력합니다. 가방 컴퓨터 .

이 센서가 장착된 차량이 전복되면 센서와 가속도 센서의 동일한 신호가 에어백 컴퓨터에 의해 전복 사고로 정의되며, 이때 사이드 커튼 에어백이 전개됩니다. 차량이 전복되는 것을 방지하여 차량의 운전자와 승객을 보호하십시오.

4좌석 점유 센서

초기 에어백 시스템에는 이런 센서가 없었습니다. 좌석 점유 센서는 탑승자가 없을 때 에어백 전개를 보다 정확하게 제어하는 ​​데 사용됩니다. , 에어백 시스템이 활성화되지 않습니다!

이 센서는 일반적으로 앞좌석에 배치되며 전기적 압력 센싱을 통해 그 기능을 구현한다.

⑤바퀴 속도 센서

바퀴 속도 센서는 바퀴 위치로 구성되며 전자기 신호를 통해 차량 주행 속도를 수집합니다.

차량이 움직이고 있으며 에어백 작동을 위한 최소 속도를 초과하고 있습니까?

이 정보는 에어백 컴퓨터가 논리적인 계산과 판단을 할 때 반드시 참고해야 하는 가장 기본적인 데이터 중 하나입니다!

3. 에어백 모듈

에어백 팽창 과정은 빠르고 정확해야 합니다.

따라서 에어백 모듈은 가스가 채워진 탄성 에어백일 뿐만 아니라 구조도 비교적 복잡합니다. 인플레이터와 에어백 본체라는 두 부분으로 구성됩니다.

①인플레이터

◥두 가지 인플레이터의 활성화 과정은 동일하다

에어백 시스템은 '수동적' 안전 보호 기술로 여겨지지만 작동 원리는 같다. 실제로는 매우 "적극적"이며 "그리고" "폭력"입니다!

점화기는 가연성 물질을 감싼 저항선으로 이루어져 있어 전류를 켜면 고온이 발생해 가연성이 높은 물질에 불이 붙는다.

소형 '전기뇌관'과 생생하게 비교할 수 있으며, 전체적인 팽창 과정은 폭발적인 폭발에 가깝다. 사실 둘의 기본 작동 원리는 똑같다.

이 비유를 기억해두세요. 나중에 사용할 것입니다.

위 그림과 같이 점화 장치의 소규모 폭발이 첫 번째 파열 디스크를 뚫고 대량의 강력하고 가연성 화학 물질(주성분은 환경 친화적인 암모늄)을 직접적으로 발생시킵니다. 팽창기의 질산염과 질산염)이 두 번째로 격렬한 폭연을 시작했습니다. 폭연의 두 번째 단계에서는 다량의 질소가 생성되어 에어백에 쏟아졌습니다.

고압 가스로 인해 에어백이 순간적으로 팽창하여 컨테이너를 뚫고 빠르게 튀어나옵니다. 평균 전개 시간은 20밀리초에 불과하며 팝업 속도는 거의 300km에 달합니다. 시간당!

우리 인간이 눈을 깜박이는 데 걸리는 시간은 약 200ms라는 것을 알아야 한다. 이 정도의 전개 속도라면 인체의 관성 운동 초기에 생명을 지키는 연약한 벽을 성공적으로 구축할 수 있다. !

②에어백 본체

◥에어백 본체 구조

필요할 때 에어백이 원활하게 전개될 수 있도록 에어백 본체는 안티 -노화, 내구성이 뛰어난 폴리아미드 직물로 제작된 이 유형의 직물은 마찰 계수가 낮으며 제조업체에서는 윤활 분말(보통 활석 분말 또는 옥수수 전분)도 미리 설치합니다.

에어백이 터진 후 운전석에 흰 연기가 차는 것도 이 때문입니다. 독자 여러분, 그건 화재가 아닙니다!

에어백 본체는 좁은 에어백 모듈에 촘촘하게 접혀 수납되며 후면 구조에는 가스가 빠져나갈 수 있는 배기구가 있어 에어백이 완전히 전개된 후 수축 완충 장치로 활용할 수 있다. .

발동 조건

다양한 유형의 에어백은 서로 다른 발동 조건을 가지고 있습니다. 공간을 절약하기 위해 저자는 사고 시나리오를 시뮬레이션하기 위해 다음 섹션에서 알아야 할 사항 중 일부만 나열합니다. . 트리거 조건:

팁: 각각의 트리거 조건만으로는 에어백 컴퓨터가 에어백 전개 결정을 내리도록 강제할 수 없다는 점을 기억하십시오!

1속도

앞서 언급한 휠 속도 센서를 기억하시나요?

정면 및 전면 충돌 시 전면 에어백의 절대 작동 조건은 다음과 같습니다. 절대 주행 속도는 약 50km/h 이상입니다(시스템에 따라 약간씩 다름).

②각도

다음 섹션의 시뮬레이션 사례에서 소개할 정면 충돌 센서의 경우 차량 중심선을 기준으로 양쪽에서 30도 각도로만 작동합니다. (총 60도) 충돌은 시스템에 의해 유효한 정면 충돌로 인식됩니다.

3가속도

앞서 언급한 가속도 센서는 에어백 컴퓨터가 참조할 데이터를 전송합니다.

발동 조건은 충돌 시 가속도의 절대값이 약 40g 이상인 것입니다.

넷째 좌석에 승객이 있는지 여부

좌석 점유 센서를 탑재한 에어백 시스템은 좌석에 승객이 있는지 여부에 따라 에어백 개방 여부를 판단합니다. .

물론 현재 자동차 에어백의 트리거링 알고리즘은 더욱 복잡해졌고, 멀티 에어백 모델이 고급화될수록 종합적으로 측정해야 하는 데이터가 더욱 상세해졌습니다. 이 섹션에는 독자가 원리를 더 철저하게 이해할 수 있도록 몇 가지 예시적인 트리거 조건만 나열되어 있습니다.

이해하는 가장 좋은 방법

에어백 시스템 시뮬레이션 시연

이전 장에서 분석한 내용을 이해한 후, 에어백 시스템이 만들어지는 역동적인 작동을 살펴보자 저자 시뮬레이션 애니메이션을 통해 누구나 직관적이고 체계적으로 작동 원리를 이해할 수 있을 것이라고 믿습니다.

◥전형적인 전방 충돌 교통사고는? 에어백 시스템 작동 시뮬레이션 애니메이션

이 '사고'는 운전자의 부적절한 조작으로 인해 차량의 오른쪽 앞부분이 고속도로를 들이받았습니다. 난간.

충돌 당시 격렬한 충돌로 인해 우측 전방 충격 센서가 가장 먼저 반응했으며 동시에 휠 속도 센서, 가속도 센서, 좌석 점유 센서 등 관련 부품이 반응했습니다. 또한 캡처한 데이터를 에어백 컴퓨터로 다시 전송했습니다.

에어백 컴퓨터 처리 대기열에는 수많은 기본 데이터가 요약되어 정리되어 있으며, 이러한 실시간 기본 데이터를 기반으로 컴퓨터 칩은 제조업체가 미리 설정한 계산 규칙에 따라 논리적인 판단을 내립니다. 저자는 생생하고 간단한 계산식을 제시합니다. :

1속도조건(√) ②각도조건(√) ③가속도(√) ④좌석에 승객이 있는가(√) = 운전석 바로 전개 에어백(계산 결과)

그러면 에어백 컴퓨터는 지정된 위치의 에어백에 활성화 및 전개 명령을 보낸다. 에서 저자가 모두에게 기억하라고 했던 '전기뇌관'을 기억하시나요? 이전 기사?

작은 폭발이 또 다른 큰 폭연을 일으킬 수 있습니다. . . . . .

정말 간단해요!

이전의 기본 지식을 통해 에어백의 작동 원리를 실제로 시뮬레이션하는 이 링크에서는 더 이상 분석에 너무 많은 언어가 필요하지 않습니다.

전체 시스템의 다양한 구성 요소가 어떻게 함께 작동하는지 이해할 뿐만 아니라 각 구성 요소의 내부 작동 세부 사항(예: 에어백 전개 방법)도 알고 있습니다!

팁: 가끔 교통사고가 났을 때 에어백이 전개되지 않는 경우가 있습니다. 이번 호에 실린 그림과 글을 읽고 나면 트리거 조건에 대한 개념이 마음속에 자리잡게 될 것입니다.

때때로 차량의 결함이 아니라 충돌 결과가 에어백 전개의 종합적인 발동 조건이 되지 않는 경우도 있습니다.

독자들을 위한 실용적인 제안

다음은 국산차 오너들의 나쁜 습관을 바탕으로 에어백에 대한 몇 가지 실용적인 제안을 요약한 것이다(지면상 제약이 있어 따로 분석하지는 않겠다). 기사에 답변하고 소통할 수 있습니다.

1. 조수석은 어린이가 사용해서는 안 됩니다(아동용 안전 시트가 있더라도 금지되어야 합니다). p>2. 에어백 전개 위치는 일부 고급 대시보드 매트, 저품질 시트 커버, 커튼 등을 포함하여 모든 품목을 덮을 수 없습니다.

3. 즉, 교체만 가능하고 수리는 불가능합니다;

4. 주행 시 좌석을 너무 앞쪽으로 조정하지 않도록 하고, 스티어링 휠은 좌석과 일정 거리를 유지해야 합니다.

5. 극한의 오프로드를 좋아하는 독자 여러분, 활동에 참여하기 전에 에어백 시스템을 꺼주세요(일부 하드코어 SUV 및 픽업 모델에는 이 기능 스위치가 있습니다. 이 기능은 수동으로 끌 수 있습니다.)

6. 에어백 결함 표시등이 켜진 경우 필요한 경우 최대한 빨리 유지 관리 지원을 받으십시오.

작가의 메시지

많은 소비자들이 자동차를 구매할 때 자동차의 안전성능은 가장 중요한 고려 사항이 되었으며, 에어백 시스템 역시 자동차의 전반적인 안전성을 반영할 수 있습니다. 측면.

이 그림과 텍스트 예시의 에어백 시스템은 중간 구성 수준에 불과합니다. 고급 에어백 시스템 구성에는 더 많은 에어백과 센서가 있을 뿐만 아니라 더 복잡하고 정교한 에어백 컴퓨터가 필요합니다.

현재 일부 첨단 에어백 시스템은 사고 순간 운전자와 승객의 구체적인 신체 조건에 따라 에어백 전개 강도를 지능적으로 조절할 수 있을 정도로 개발돼 있다. 운전자와 승객의 보호를 극대화합니다.

그러나 어느 측면에서 보아도 에어백은 보조 구속 장치일 뿐이며, 이는 보조적인 안전 장치일 뿐임을 입증하기도 한다.

안전벨트를 착용하지 않으면 보호 성능이 크게 저하되거나 전혀 효과가 없게 됩니다!

교통사고 사상자 통계 외에 저자는 가장 직접적인 이유만 제시한다. 에어백 실용성의 장기적인 진화에는 이론 실천의 한 갈래가 있는데, 이는 에어백이 완전히 대체할 것으로 기대한다는 것이다. 불편한 에어백, 하지만 최종 결과는 완전 실패!

그러므로 안전벨트를 착용하지 않으면 최고급 모델의 첨단 에어백 시스템도 심각한 교통 상황에서는 생명을 구할 수 없을 수도 있다는 점을 독자 여러분께 상기시켜 드리고 싶습니다. 사고!

독자들과 친구들 모두의 원활한 여행과 안전한 여행을 기원합니다!

본 글은 오토홈 체자하오 작성자의 글이며, 오토홈의 견해나 입장을 대변하지 않습니다.