汽车安全气囊的应用现状Word格式.docx

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随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁。

所以汽车的安全性就变得尤为重要。

由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的。

因此被动安全性非常重要，气囊做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。

安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。

本文以沃尔沃轿车安全气囊为例，从安全气囊的结构原理、组成部件及对安全气囊的使用具体研究来分析未来的安全气囊发展趋势及方向。

本文概述了汽车安全系统涵盖的内容，着重介绍了汽车安全气囊技术，阐述了安全气囊系统的工作原理、主要组成及系统开发程序。

指出了汽车安全气囊的未来的发展方向。

关键词：

安全、被动安全、伤害程度、

ABSTRACT

Withthebirthofthecar,thecarsafetyisproduced,andthenquicklyappearedaseriesofcarsafetysystem.Today'

sballoonhasdevelopedtothecollisioncanbeinanydirection（includinglateralcollision）onthehead,trunkandcrewtoprotectthefunctionoftheknee.Inadditiontointelligent,miniaturization,diversification,freefromcontaminationinthedirectionofthedevelopmentofthetrend.

Withthedevelopmentofhighwayandtheimprovementoftheperformanceofthecar,thecarrunningspeedismoreandmorefast,especiallybecausetheownershipofcaroftherapidincrease,thetrafficisbecomingmoreandmorecrowded,makeaccidentmorefrequent.Sothecarsafetyisespeciallyimportant.Becauseofthecomplexityofthereality,someaccidentsareunavoidable.Sopassivesafetyisveryimportant,balloonasbodypassivesafetyauxiliaryconfiguration,moreandmoreattentionfrompeople.Airbagaspassivesafetyresearchresults,duetoeasytouse,theeffectsignificantly,costisnothigh,sogetrapiddevelopmentandpopularization.InthispapertheairbagVolvocarasanexample,theairbagstructureprinciple,componentsandtheairbaguseconcreteresearchtoanalyzethefutureofairbagdevelopmenttrendanddirection.

Thispapersummarizesthecontentoftheautomotivesafetysystemcovers,andemphaticallyintroducesthecarairbagtechnology,thispaperexpoundstheairbagsystemworkingprinciple,maincomponentsandsystemdevelopmentprocess.Pointsoutthattheautomobileairbagfuturedevelopmentdirection.

KEYWORDS:

Safety、Passivesafety、Damagedegree、

第1章汽车安全气囊系统.....................

1.1汽车安全气囊介绍...........................

1.2国外汽车安全气囊的发展.....................

1.3国内汽车安全气囊的发展.....................

第2章安全气囊的结构原理...................

2.1安全气囊的作用.............................

2.2安全气囊的分类.............................

2.3安全气囊的组成部件.........................

2.4安全气囊的工作原理.........................

第3章SRS的维修基础及检修..................

3.1SRS的正确使用.............................

3.2SRS的故障诊断与检修......................

3.3沃尔沃汽车的检修..........................

第4章安全气囊的展望.......................

4.1现有的安全气囊的应用......................

4.2安全气囊系统的改进与研究..................

4.3当前安全气囊新技术发展趋势................

4.4沃尔沃汽车行人系统解析....................

致谢.......................................

参考文献....................................

第1章汽车安全气囊系统的发展

1.1汽车安全气囊介绍

随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，使得事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。

汽车的安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全是指汽车防止发生事故的能力，主要有操纵稳定性、制动性能、平顺性等，被动安全是指在万一发生事故的情况下，汽车保护乘员的能力，目前主要有安全带、安全气垫、防撞式车身和安全气囊防护系统等。

由于现实的复杂性，有些事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便、效果显著、造价不高，所以得到迅速发展和普及。

安全气囊做为车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。

当汽车碰撞后，乘员与车内构件尚未发生“二次碰撞前”迅速在两者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性而移动时“扑在气垫上”从而缓和乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员的伤害程度。

[1]

安全气囊分布在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内前排和后排）和车外三个方向。

在装有安全气囊系统的容器外部都印有SupplementalInflatableRestraintSystem，简称SRS）的字样，直译成中文，应为“辅助可充气约束系统”。

英文名称中强调了安全气囊是辅助性的设备，应该与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用。

可惜的是中文名称中忽略了这一点，容易给用户带来误解，以为仅靠安全气囊就能获得良好的保护效果。

其实，若不配合安全带使用的话，在某些情况下，安全气囊展开时会对乘员造成不必要的伤害。

在正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部，在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部，因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形，而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲，造成跟车内构件的相互撞击，另外车内正驾驶位置的安全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的胸部，避免致命的伤害。

1.2国外汽车安全气囊的发展

安全气囊由美国人约翰·

赫特里特（John·

Hotrich）发明。

他是一位自学成才的宾夕法尼亚州工程师。

1952年，在遭遇一次事故后，他萌发了设计撞车安全装置的想法。

在这次事故中，约翰为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。

这次事故后他意识到必须要有一个良好的方法来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。

1953年8月18日，他获得了"

汽车缓冲安全装置"

的美国专利。

安全气囊从1953年就取得了专利，但在应用推广中经历了几上几下的波折，因为当时的美国人更倾向于安装安全带。

当时的美国高速公路行车安全管理局意识到只有不到15%的汽车驾驶员和成员使用安全带时才开始考虑安全气囊，因此直至1984年，汽车碰撞安全标准（FMVSS208）在美国被认可后，才开始实施以后生产的汽车必须安装驾驶员被动安全装置。

其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊，同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊，自此才确认了安全气囊的作用。

FMVSS208条款是汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。

到1992年底，美国已有1000多万辆汽车安装了汽车安全气囊系统，从1994年起开始给副驾驶员座安装被动安全装置。

到1997年以后，为前排座安装双安全气囊的比例达到100%。

随着汽车的产量增加，2000年安全气囊的绝对数量已经达到2000万辆以上。

欧洲在安全气囊方面的起步比美国晚一些。

1994年生产的客车20%为前排座安装双侧安全气囊，30%只在驾驶员侧装备，其绝对数量为800万套；

1995年为25%、35%和1000万套。

以后逐年增加，到2000年达到60%、40%和2500万套。

及装备率达到100%。

日本在90年代前一直倾向于安装自动座椅安全带，只对少数车型安装了安全气囊，对其他车型则为选用装备。

在1990年丰田、本田开始全面装备安全气囊后，日产、马自达、三菱、富士重工、铃木也开始推出装有安全气囊的轿车。

此后，安全气囊成为日本汽车的标准装备。

资料统计显示：

在日本1994年市场的客车安全气囊的双侧气囊、副驾驶员侧装备相对装备率分别为20%、9%和500万套，到1995年为25%10%和700万套，到2000年达到55%16%和3400万套。

1.3国内汽车安全气囊的发展

我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。

上个世纪80年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。

随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。

1992年，我过自行研制的FS-01安全气囊通过撞车试验。

我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。

在我国“九五”规划期间和“十五”规划中,国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三大重点发展项目（电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统）之一,尤其是在1999年10月28日,国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》（CMVDR294）。

这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准。

所述的安全要求。

CMVDR294的发布间接地对汽车配置安全气囊提出了新的要求,这无疑是中国安全气囊发展史上的一个进步,同时也对安全气囊的研究与发展指明了正确的方向和注入了新的活力。

在十多年的研究与发展过程中,国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础,其中部分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,系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作,对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。

坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业，其生产能力和所占市场份额在国内最大。

锦恒公司建有国内一流的研发中心，实验室通过了国家CNAL认证，具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、侧面撞等实车碰撞试验能力和台车试验能力。

公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进，技术装备水平国内领先。

他们通过引进美国公司的安全气囊生产技术，开发出填补国内空白的机械式安全气囊产品；

与一汽汽研所共同承担了国家“九五”汽车电子产品攻关计划，开发出具有独立知识产权的电子式安全气囊产品。

目前，该公司共为国内20多个汽车生产厂家的30多个车型研发、配套安全气囊，已形成单班年产20万套安全气囊总成、120万只气囊、15万只饰盖的生产能力，是国内同行业中首家实现为整车配套的企业。

近年，他们还与国际著名的安全气囊供应商签订加工安全气囊零部件的协议，产品将走向欧洲、北美等国家。

2000年以来，我国安全气囊市场需求平均每年都有超过200%的速度在增长，到2004年我国安全气囊市场总配套量接近400万套。

目前，国内生产安全气囊企业有近20家，2004年产量超过200万套，安全气囊的国产化率超过50%国内安全企业的生产和配套市场基本上分外资企业和国产企业两大阵营。

外资企业主要以Autoliv、Plast、Takawa、Mobis等为代表，国内80%以上的安全气囊由他们生产，外资企业占据着我国安全气囊的中高端配套市场。

国产企业主要是以锦州锦恒、东方久乐、上海比亚迪等为代表，他们国内安全气囊的产量只占15%左右主要在一些国产化的经济型乘用车有所配套。

我国安全气囊在经历安全气囊的进口高峰后，进口安全气囊的高速增长是势头已经跌落，2005年上半年已经出现进口负增长。

目前，进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到一半。

2004年底开始，跨国安全气囊企业相继在中国投资气囊组件的生产，加强了安全气囊上游零部件本地化供应配套的能力。

到2007年，我国80%以上的安全气囊组件将实现本地化生产。

目前，我国安全气囊零部件ECU、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有5%左右，气囊组件配套还有很大的发展空间。

[1]

国内安全气囊的评价

尽管我国安全气囊的研究与发展已初具基础和规模,但是离世界先进水平还相距甚远,这些差距主要包含安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面。

事实上,我国的撞车实验系统还不能完全满足美国FMVSS208条款的技术要求;

其次在安全气囊方面,我们还缺少关键技术的自主知识产权;

此外,传感器、气体发生器和气囊的技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态。

因此，我们业内人士还要付出艰辛的努力！

第2章安全气囊系统的结构原理

2.1安全气囊的作用

汽车安全气囊系统（简称SRS）是辅助安全系统，它通常是作为安全带的辅助安全装置出现。

当汽车遭受一定碰撞力量以后，气囊系统就会引发某种类似小剂量炸药爆炸的化学反应，隐藏在车内的安全气囊就在瞬间充气弹出，在乘员的身体与车内设备碰撞之前起到铺垫作用，减轻身体所受冲击力，从而达到减轻乘员伤害的效果。

2.2安全气囊系统的分类

2.2.1按引爆方式分类

按引爆方式分类，安全气囊系统可分为机械控制式和电子控制式两类。

1.机械控制式安全气囊系统

机械控制式安全气囊系统不需要电源，电子电路和电路配线，其全部零件都组装在转向盘装饰盖板的下面，检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械装置的动作来完成的。

目前，这种类型的安全气囊很少使用。

[2]

2.电子控制式安全气囊系统

电子控制式安全气囊系统是目前普遍采用的一种安全气囊系统。

这种类型的传感器是利用碰撞传感器来检测碰撞信号并把信号发送到安全气囊系统的控制单元，控制单元根据碰撞传感器发送来的信号由在其内部预先设置的程序不断不得进行数学计算和逻辑判断，当判断结果是发生碰撞时，SRS的ECU便立即发出点火指令引爆点火剂，点火剂引爆时所产生的大量热量使叠氮化钠药片的气体发生剂分解，产生大量的氮气使气囊膨开。

目前日本的本田公司的雅阁，市民，丰田公司的凌志，皇冠，佳美，日产公司的尼桑星球，瑞士沃尔沃公司的850,960，美国福特公司的林肯城市，通用公司的凯迪拉克，国产轿车的红旗世纪星，奥迪a6，帕萨特b5，捷达王以及高尔夫等轿车采用的都是电子控制式安全气囊系统。

2.2.2按安全气囊数量分类

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

只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊。

2.双安全气囊系统

近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统，即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊，如本田雅阁、日产天籁、丰田佳美、马自达6、福特林肯、城市及国产的奥迪a6等轿车均采用的是双安全气囊系统。

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。

3.多安全气囊系统

多安全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。

2.2.3按保护类型分类按保护类型分类

安全气囊系统可分为驾驶员用安全气囊、前排成员安全气囊、防侧撞安全气囊和后座成员用安全气囊。

1.驾驶员用安全气囊

驾驶员用安全气囊是汽车最广泛采用的安全气囊，他在车辆发生碰撞时对驾驶员起保护作用。

这种气囊分为美式和欧式两种，并安装在转向盘中。

美式安全气囊的设计原则是嘉定驾驶员未系座椅安全带时车辆发生碰撞，为了更好的保护驾驶员，所以气囊体积较大，约60升。

欧式安全气囊则是假定驾驶员系上安全带时车辆发生碰撞，这时由于安全带已起保护作用，所以其体积较小，通常约为40升。

2.前排成员用安全气囊

前排成员用安全气囊也分为欧式，美式两种。

由于前排成员在车内的位置不固定，所以设计的安全气囊的体积也较大，以保证在发生撞车时成员免受伤害。

通常美式前排成员用安全气囊体积约为160升，欧式前排成员安全气囊设计约为75升。

3.防侧撞安全气囊

根据使用要求的不同，防侧撞安全气囊可以安装在车门上横梁中，车门内板中或座椅侧面。

安装在车门上横梁中的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的头部，安装在车门板内的防侧撞安全气囊和安装在座椅侧面的防侧撞安全气囊，用以保护乘员的胸部和心，肺脏等重要器官。

由于空间的限制，通常防侧撞安全气囊的体积都较小，安装在车门板内的安全气囊体积通常为35~40升，而安装在座椅侧面的安全气囊体积仅为12升左右。

4.后排座成员用安全气囊

近年来，由于对后排座成员的安全防护的重视，所以在后排座椅上不仅安装了安全带，而且还在前排座椅的后面安装了保护后排座成员的安全气囊。

后排座成员安全气囊在结构上同其他安全气囊基本相同，其体积通常可达100升。

在车辆发生碰撞并引爆后，安全气囊便在后排座乘员与前排座椅间形成一个防护气垫，从而达到对后排座成员的保护作用。

2.3安全气囊系统组成及主要部件

驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内，因此，当您看见方向盘上标有"

SRS"

或"

Airbag"

字样，就可知此车装有安全气囊。

安全气囊系统主要由传感器、ECU、气囊组件和SRS警报灯等主要部件组成。

2.3.1传感器

传感器用于检测、判断汽车发生事故后的撞击信号，以便及时启动安全气囊，并提供足够的电能或机械能点燃气体发生器。

1.SRS中电控系统中的传感器，按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器。

碰撞强度传感器按其安置位置又可分为包括左前碰撞传感器，右前碰撞传感器和中央碰撞传感器的前碰撞传感器和中心碰撞传感器两种。

碰撞传感器和防护碰撞传感器串连在一起，其功能都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值，并把信号传输给SRS的ECU。

所不同的是，碰撞强度传感器是用来检测车辆发生碰撞时所受碰撞的激烈程度，其信号是供系统的控制单元判断是否引爆点火剂而使气体发生剂给气囊充气；

而防护碰撞传感器则是防治碰撞强度传感器短路而导致安全气囊误膨开，其信号是供控制单元判断是否发生碰撞。

[2]

2.按机构可以分为机械式、水银开关式和偏心式

（1）机械式传感器

机械式传感器由感应块、撞针、偏执弹簧、顶盖组成。

当传感器中传感重块的减速度达到某一特定值时，传感重块便将其机械能直接传给引发器使气囊崩开，该传感器运用于机械式安全气囊系统。

（2）偏心式传感器

偏心式传感器为具有偏心转动质量的机电式加速度传感器，有外壳、偏心转子、偏心重块、固定触点、螺旋弹簧等构成。

如图2-1所示。

偏心式传感器的外侧装有一个电阻，一座自检之用，检测传感器电路总成与其之间的线路是否有开路或短路。

图2-1

当汽车正常行驶时，偏心转子和偏心重块被螺旋弹簧拉回，处于平衡状态，此时转子上安装的旋转触点与固定触点不接触。

当车辆受到正面碰撞且速度达到设定值时，由于偏心重块连同偏心重子一起转动，旋转触点与固定触点发生接触，如图2-2所示，从而向ECU发出闭合电路信号。

[3]

图2-2

（3）水银开关式传感器

水银开关式传感器是安全传感器中最常见的一种，如图2-3所示。

当汽车碰撞时，水银产生惯性力抛向电极2和电极3使两极接通，并使点火器接通。

安全传感器一般比碰撞传感器所需的惯性力或减速度小，以保证碰撞传感器的可靠工作。

图2-3

2.3.2安全气囊控制器（ECU）

安全气囊控制器（ECU）是汽车安全气囊的大脑和中枢，它通过实时监控汽车的运行状态来判定事故是否发生和碰撞的严重程度，从而适时而可靠的发出点火指令及时展开安全气囊拯救乘员于危难。

[4]

ECU主要由SRS逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路组成。

安全传感器一般与SRSECU一起被制作在SRS控制组件中。

1.SRS逻辑模块

SRS逻辑模块主要用于检测汽车纵向减速度或惯性力是否达到设定值，控制气囊组件中的点火器引爆点火剂，在汽车行驶过程中SRSECU不断的接受前碰撞传感器和防护碰撞器传来的车速变化信号，经过数学计算和逻辑判断后，判断会否发生碰撞。

当判断结果为发生碰撞时，立即运行控制点火的软件程序，并向点火电路发出点火指令引爆点火剂。

2.信号处理电路

信号处理电路主要由放大镜和滤波器组成，用于对传感器检测的信号进行整形、放大和滤波，以便SRSECU可以接