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汽车安全气囊论文

汽车安全气囊论文

摘要

安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。

汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。

当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0.01秒之内速度传递给安全气囊系统的控制电脑。

因此,确保汽车行驶的安全性,解决乘车人员的安全越来越受到人们的重视。

而在汽车上装配安全气囊就是一种有效的解决方法。

本文主要介绍安全气囊的作用、安全气囊的类型、安全气囊的发展、系统主要部件、气囊在车内的应用、气囊系统的工作原理、使用注意参项、安全气囊的维护等。

近几年来，汽车作为一种便捷的现代化交通工具,给人们带来了不少的方便，但是因为交通事故也给人们造成不少严重的损失。

因此汽车的安全问题便一直伴随在我们身边。

随着高科技的发展，新型的汽车安全部件诞生了，即汽车安全囊。

安全气囊对乘员的保护效果是非常明显的，被称为驾驶员的“救命袋”，它可以保护人在汽车发生事故所引发的安全问题，同时也给汽车工业带来了繁荣，而汽车安全气囊它在当今时代又如何的去发展和应用呢？

[关键词]安全气囊；传感器；安全；发展；应用

目录

[摘要]3

[关键词]3

一汽车安全气囊的发展6

1.1国外汽车安全气囊的发展6

1.2国内汽车安全气囊的发展6

二汽车安全气囊的结构与工作原理8

2.1安全气囊的组成8

1、传感器8

2、中央传感器8

3、安全传感器9

4、电子控制器9

2.2安全气囊的工作过程及作用9

2.3安全气囊的种类10

1、按系统的控制形式…………………………………………10

2、按系统的功用划分……………………………………………11

3、按安全气囊数量分类11

2.4安全气囊的工作原理11

三、安全气囊系统的使用与检修13

3.1安全气囊系统检修注意事项13

3.2安全气囊的检修方法13

四、汽车安全气囊的发展趋势16

4.1安全气囊的智能化17

4.2安全气囊的绿色环保化18

4.3安全气囊的虚拟技术化19

4.4安全气囊的小型、轻型化19

4.5安全气囊的保护全方位化20

4.6正在研制的此型保护气囊还有以下5种：

20

参考文献22

致谢语23

一汽车安全气囊的发展

1.1国外汽车安全气囊的发展

最早发展安全气囊系统的国家是美国，是美国机械工程师约翰·赫缀克（John

w．Hertrick）于1953年发明的，并获得了题为“汽车缓冲安全装置（SafetyCushionAssemblyForAutomotiveVehicles）”的美国专利US2649311。

它的发展历史过程可以概括为：

发明于50年代，开发于60年代，应用于70年代，发展于80年代，推广与于90年代。

安全气囊发明十多年以后，经过许多科研人员的努力，现代汽车安全气囊基本已经具为雏形。

随后把这种想法或专利传人世界各国，到了1980年，德国开始实现了这个想法，并在汽车上安装了安全气囊。

从此在美国的市场汽车上都出现了这样能保护乘员头部躯干和膝部作用的安全系统，即汽车安全气囊。

到了90年代以后，安全气囊的安全性已经被大家普遍接受，并作为一种具有现代化和高档次的安全装置。

1973年，美国通用汽车公司开始出售可供顾客使用的汽车安全气囊。

在1981年，德国奔驰公司销售了3000辆配有安全气囊的汽车。

随后出现一系列关于汽车安全气囊的法规和条例，这给安全气囊的发展和使用树立了一个重要的里程碑，之后各国许多汽车公司开始纷纷销售配有安全气囊的汽车，例如日本丰田、本田，美国福特、克莱斯勒，德国宝马，瑞典富豪等，在汽车上也出现了多个安全气囊。

在这几十年的发展历程中，安全气囊也曾遭受过十分不利的局面，例如因气囊设计不合理而停止使用，因安全气囊误引爆问题，还被召回等问题。

1.2国内汽车安全气囊的发展

我国在汽车被动全性方面的研究工作起步较晚，但发展还是比较快的。

我国研究单位先后建成或引进了汽车碰撞试验台，进行了整车碰撞试验及零部件模拟碰撞试验。

在汽车安全措施问题上，我国刚开始对小型客车驾驶员和前排乘员强制使用安全带，随后国产轿车也开始研究配装安全气囊。

随着我国的政策法规的颁布，为我国汽车业的发展提供了良好的发展前景。

历经十多年的研究与发展过程,我国许多大学与事业单位的研究与技术已接近国际水平。

清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中作了大量的研究工作，这对我国的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。

南京理工大学关于安全气囊方面的研究也正日益受到国际安全气囊产业的关注，还曾受国外著名公司邀请到德国做过多次评估，且得到他们的认可。

目前国内的一些汽车公司成功地开发了两次动作的双安全气囊系统，根据汽车的速度和减速度的大小自动地选择是工作方式，这样可以保证了在低速发生碰撞时不浪费气囊，在速度大于30m／h发生碰撞时，便于保护司乘人员的安全。

我国安全气囊市场需求每年不断地增长，但目前就我国安全气囊零部件例如其ECU、气袋、气体发生器、布料的国内采购率还很低，气囊组件配套还有很大的发展空间。

因此，我们还要继续关注汽车安全气囊系统技术研究与开发工作。

二汽车安全气囊的结构与工作原理

2.1安全气囊的组成

图2.1安全气囊系统组成

1、传感器

此传感器安装在保险杠后与挡泥板之间，用来感侧低速冲撞的信号。

前方左右2个传感器结构相同，都是偏心锤式机械传感器。

传感器装在1个密封的防振保护盒内。

前方传感器的工作原理是：

汽车正常行驶时，钮力弹簧将锤、动触头定在止点位置，传感器没有触发信号给中央控制器。

当汽车冲撞时，惯性力克服弹簧的扭力而使其产生运动，带动触头转动，使动、静触头接合。

此时，传感器向中央控制器发生"接通"信号，同时安全传感器也接通，于是电子控制器发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，使安全带拉紧而达到安全保护作用。

2、中央传感器

中央传感器装在中央控制器内，用来感测汽车发生高速冲撞的信息，并将其输送到电子控制器，用来引爆气囊电雷管，使气囊张开。

中央传感器是1个固体半导体压力传感器，它具有稳定性好、应变灵敏系数K值大（约100-150）及压敏电阻效应线性好等特点。

其悬臂架压在半导体应变片的两端，当汽车发生冲撞时，半导体应变片在悬臂减速度力作用下发生弯曲变形，受压后的电阻发生变化，电阻的变化引起动态应变仪输出电压发生变化。

汽车的速度越大，冲撞后产生的减速度力越大，则输出的电压也越大。

由于半导体应变传感器输出特性受温度影响较大，故应用晶体管的基极发射极间电压Vbe的温度变化来消除传感器输出特性的变化，所以半导体传感器要求有稳定电源。

3、安全传感器

本系统设立了2个安全传感器，用来防止系统在非冲撞时引起气囊的误动作。

它们装在中央控制器内，是1个水银常开开关。

当发生冲撞时，足够大的减速度力将水银抛上，接通电雷管电路。

4、电子控制器

电子控制器包括引爆控制电路、驱动电路、储存电路和诊断电路等。

它们都集中装在中央控制器上。

实际上，引爆控制电路是1个晶体管开关电路。

当传感器传来的信号电压足够大时，晶体管的发射极和集电极就导通，将传来的信号与已经储存的信号（电阻、电压）相比较，确认是冲撞信号后则接通继电器，由驱动电路接通电源与电雷管的总开关电路，引爆气囊和安全带电雷管。

 储存电路和诊断电路是合在一起的。

诊断电路不断地分析和诊断气囊系统的各种故障，将这些故障编码储入储存电路，以备将来检修时用。

与此同时、驱动电路使仪表盘上的SRS警告灯开始闪烁。

诊断储存电路监控如下故障：

①气囊误引爆和不引爆。

　 ②传感器的失灵。

　 ③系统各接头和线路的短路或开路。

2.2安全气囊的工作过程及作用

其工作过程为：

在发生碰撞事故时，传感器和微处理器用以判断撞车程度，传递及发送信号；气体发生器根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料并产生气体向气囊充气，使气囊迅速膨胀，使得乘员与一个较柔软的吸能缓冲物件相接触，而不是与汽车的内饰件猛烈碰撞。

当人体与气囊接触时，通过气囊的排气孔节流阻尼来吸收碰撞的能量，从而达到尽量减少伤害保护乘员的目的。

气囊是在碰撞发生时通过充气形成一柔软的气垫来起到缓冲吸能作用，从而减少对乘员的伤害。

气体发生器主要用于汽车发生碰撞时，迅速产生大量气体，并给气囊充足气。

控制装置是安全气囊系统的核心，它可以控制气囊系统的点火，进行系统的故障诊断，同时还可判定要保护的乘员座位是否有乘员及是什么样的乘员等。

控制装置中的传感器主要有三种类型：

机械式、电子式及机电一体式。

电控系统中的传感器的作用是检测汽车本身和乘员在发生碰撞时的减速度或惯性力，并将信息的计算和分析来决定是否要启动安全气囊，如果汽车碰撞足够强烈，达到了启动条件，电控系统就给触发装置发出点火信号使安全气囊点火。

按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器；碰撞强度传感器用来检测汽车碰撞的激烈程度，其信号用于电脑判断是否引爆点火剂，使安全气囊充气；防护碰撞传感器是起到保险作用，防止碰撞传感器短路造成气囊误引爆，其信号用于电脑确定是否发生了碰撞。

2.3安全气囊的种类

1、按系统的控制形式分

按控制类型不同，安全气囊可分为电子式和机械式两种。

无论是电子式还是机械式，工作原理大体相同，所不同的是控制系统的工作方式不一样。

（1）电子式安全气囊

由电子传感器、中央电子控制器、气体发生器、气囊等组成。

传感器接到碰撞信号后，将信号传至中央电子控制器（ECU），信号经过判断、确认，当需要时，立即向引爆装置发出引爆指令，使气囊迅速充气。

电子式安全气囊已经在现代汽车上被广泛使用。

（2）机械式安全气囊

由机械式传感器、气体发生器、气囊组成。

气囊装于方向盘衬垫内，气体发生器在气囊之下，传感器在气体发生器的下面。

这种气囊系统通过机械式传感器监测碰撞惯性力大小，并以机械式触发气囊充气。

机械式安全气囊在现代汽车上已经很少使用。

2、按系统的功用划分

安全气囊系统可分为正面SRS气囊系统、侧面SRS气囊系统。

正面SRS气囊系统安全气囊以汽车前方碰撞保护为前提而设计的，叫前方电子控制式安全气囊系统。

侧面SRS气囊系统为了解决侧面碰撞的安全气囊，称为侧面安全气囊一般安装在车门上。

3、按安全气囊数量分类

可分为单安全气囊系统，双安全气囊系统和多安全气囊系统。

（1）单安全气囊系统

单安全气囊系统只有一个安全气囊，该气囊安装在驾驶员侧的转向盘中。

（2）双安全气囊系统

双安全气囊系统除了安装在驾驶员侧外，在前座乘员侧也安装了一个安全气囊。

由于前座乘员在汽车发生碰撞时的危险性比驾驶员的要大，所以前座乘员侧的安全气囊的尺寸通常比较大，并与驾驶员侧的安全气囊同时起作用。

一些车型将前座乘员侧安全气囊作为选装配置。

（3）多安全气囊系统

多安全气囊系统是指在车上安装了3个或3个以上的安全气囊。

例如，瑞典沃尔沃850,960，通用的别克，上海大众帕萨特轿车等。

2.4安全气囊的工作原理

当车辆发生碰撞时，安全气囊中的传感器感受汽车碰撞强度并将碰撞强度信号传递给中央控制器，中央控制器接受、处理传感器传来的信号并进行判断，若碰撞强度达到了安全气囊控制系统设计的展开安全气囊的条件时，中央控制器立即通过点火控制电路向气体发生器传送安全气囊的点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后使迅速产生大量的气体，经过过滤后充入气袋，在乘员和汽车内部结构之问展开一个充满气体的气袋，使得在发生碰撞事故时，乘员能够与比较柔软的气袋相接触，而不是与坚硬的汽车结构猛烈碰撞，从而达到减少伤窖、保护乘员生命的作用。

安全气囊作用过程为：

碰撞发生后0～20ms内传感器将信号输送到中央电子控制器（ECU），ECU判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器，在20～