安全气囊1Word格式.docx

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安全气囊主要针对乘员上体，特别是头部和颈部在撞车事故发生时的安全设计。

1.2安全气囊类型

1、按传感器类型分类

（1）机械式：

（如图1.2-1）安全气囊系统不用电源点火，全部零件组装在转向盘装饰盖板下面，检测碰撞动作和引爆点火剂都是利用机械动作来完成的。

（2）电子式：

电子式安全气囊系统有两种布置形式，早期的电子式传感器在汽车的前端部安装，气囊的引爆装置安装在转向盘上，前端的传感器需要引线连接；

现在开发的整体式安全气囊（如图1.2-2），把电子式传感器后移，与点火引爆装置作为一个整体安装在转向盘上，可以取消线束，取消除了由于线路短路或短路导致气囊失效的故障。

2、按保护对象分类

可分为驾驶员防撞安全气囊、乘员防撞安全气囊、侧面防撞安全气囊和后排乘员安全气囊四种类型。

3、按保护方向分类

分为正面安全气囊和侧面安全气囊

4、按安全气囊的数量分类

分为单、双、多安全气囊

5、按气囊传感器数量分

（1）1个：

气囊传感器（如图1.2-1）

（2）3个：

一个中央气囊传感器和两个前气囊传感器（如图1.2-2）

6、其他种类安全气囊还有帘布式安全气囊与智能型安全气囊等

（1）帘布式安全气囊。

由于管型安全气囊不能全部覆盖侧窗，所以，玻璃的碎片可能飞溅入车内刺伤乘员，把帘布状展开的气囊称为帘布式安全气囊，帘布式安全气囊在车辆侧面碰撞时与侧面安全气囊同时展开，其位于A柱与车顶纵梁的内衬中，帘布式安全气囊只是在一些高档轿车上使用。

（2）智能型安全气囊。

智能安全气囊的功能为：

检测乘员是否系上安全带;

检测乘员的乘坐的位置；

检测儿童座椅；

调控安全气囊充气膨胀力；

检测座椅上是否有成员；

检测气温等。

（3）多级安全气囊用充气膨胀器。

多级安全气囊充气膨胀器可以根据汽车的行驶速度和车辆碰撞程度不同分三个阶段调节充气膨胀力。

车速越高，撞击程度越大，充气膨胀力越大。

1.3安全气囊发展方向

随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高，汽车安全技术中的安全气囊技术近年来也发展得很快，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。

新的技术可以更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施。

系统采用重量、红外、超声波等传感器来判断乘客与仪表板远近、重量、身高等因素，进而在碰撞时判断是否点爆气囊、采用1级点火还是多级点火、点爆力有多大，并与安全带形成总体控制。

通过传感器，气囊系统还可以判断出车辆当前经历的碰撞形式，是正面碰撞还是角度碰撞，侧面碰撞还是整车的翻滚运动，以便驱动车身不同位置的气囊，形成对乘客的最佳保护。

网络技术的应用也是安全气囊系统的发展方向。

在汽车网络中，有一种应用面比较窄，但是非常重要的网络即Safe-By-Wire。

Safe-By-Wire是专门用于汽车安全气囊系统的总线，Safe-By-Wire技术旨在通过综合运用多个传感器和控制器来实现安全气囊系统的细微控制。

当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展。

第二章安全气囊组成及工作原理

2.1安全气囊系统基本组成

安全气囊系统主要由碰撞传感器、电子控制单元、警告灯、气体发生器、螺旋电缆和气囊等组成。

如图2.1-1所示

1.碰撞传感器

碰撞传感器是安全气囊系统中主要的控制信号输入装置，其作用是在汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车碰撞的强度信号，并将信号输入电子控制单元（ECU），ECU根据碰撞传感器的信号判断是否引爆充气元件给气囊充气。

2.1-2惯性开关式碰撞传感器

安全气囊系统一般装有2～4个碰撞传感器，在前左、右挡泥板各装一个，有的在前保险杠中间装有一个，有的车内还装有一个。

碰撞传感器常采用惯性式机械开关结构图2.1-2为凌志轿车采用的惯性开关式碰撞传感器的外形，图2.1-3为其结构示意图。

碰撞传感器由壳体、偏心转子、偏心重块、固定触点、旋转触点等部分组成。

在传感器外还固定一电阻R，如图2.1-2（b）所示，其作用是在系统进行自检时，检测ECU与碰撞传感器之间的联接是否正常。

碰撞传感器在正常情况下，偏心转子和偏心重块在弹簧张力作用下，顶靠在与外壳固结的止动块上，活动触点与固定触点不接触；

当汽车在传感器控制的方向受到碰撞，且冲击力超过传感器的设定值时，偏心块在惯性力作用下带动偏心转子克服弹簧张力而转动，使其上的活动触点与固定触点闭合，从而向ECU发出信号，以驱动充气元件。

碰撞传感器的种类很多，有独立式碰撞传感器、粘性阻尼式碰撞传感器、阻尼式弹簧传感器等等。

2．电子控制单元电脑

安全气囊ECU是SRS的控制中心。

它是由稳压电路、中央气囊传感器、记忆电路、诊断电路、安全传感器、点火控制引爆电路、备用电源等部分组成。

（1）安全传感器是一个以水银为导体的开关。

见图2.1-4。

当减速度超过预定值时，在惯性作用下，水银接通触点，安全传感

器闭合。

（2）中央气囊传感器采用压电式加速度传感器，用于检测车辆减速度，见图2.1-5所示。

当车辆碰撞时，传感器悬臂受惯性作用产生弯矩，并转变为电信号。

当信号值超过设定值时，则接通气体发生器引爆电路。

（3）诊断电路是不断对可能造成无法引爆或意外引爆气囊的故障进行检查，发现故障，则将故障内容按代码存贮于记忆电路，供维修时读取，同时接通SRS系统警告灯，以通知驾驶员注意。

备用电源由电容器和直流转换器组成。

当车辆因碰撞造成汽车电源损坏时，将由电容器继续供电。

为了保证SRS系统工作可靠，防止误引爆，系统随时要检测碰撞传感器、中央气囊传感器和安全传感器。

三者之中，安全传感器闭合所设置的减速度值最小，其相互间的联接关系如图2.1-6所示。

安全气囊的触发条件是：

当车辆发生正面碰撞时，若某个安全传感器和某个碰撞传感器同时闭合；

或者某个安全传感器和中央气囊传感器同时闭合；

或三种传感器同时闭合，则安全气囊引爆。

3.气囊组件

气囊组件主要由气体发生器、点火器、气囊总成组成，驾驶员侧气囊组件一般位于转向盘中心处，乘客侧气囊一般位于仪表板右侧手套盒的上方。

（1）气体发生器

气体发生器又称充气器由上盖、下盖、充气剂和金属滤网组成，如图2.1-7所示。

上盖有若干个充气孔，充气孔有长方孔和圆孔两种。

下盖上有安装孔，以便将气体发生器安装在气囊支架上。

上盖与下盖用冷压工艺装成一体，壳体内有充气剂、滤网和点火器。

气体发生器用于在点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气，使气囊膨胀。

气体发生器主要充气剂是片状的氮化钠。

发生剂制成片剂的一个主要原因是便于改变片剂的一个主要原因是便于改变片剂厚度来调节气体发生器膨胀特征。

金属滤网的作用是使生成的气体冷却并过滤七天中的渣粒。

（2）点火器

点火器外包铝箱，安装在气体发生器内部中央位置。

其功用是在前碰撞传感器和防护传感器将气囊电路接通时，引爆点火剂，产生热量使充气剂分解。

点火器的结构如图所示

它的所有部件均装在药筒内。

点火剂包括引爆炸药1和引药3。

引出导线与气囊连接器插头连接，连接器（一般为黄色）中设有短路片。

当连接器插头拔下或插头与插座未完全结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或误通电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。

当SRS电脑发出点火指令时，电热丝电路接通，电热丝迅速红热引爆引药，引爆炸药瞬间爆炸产生热量，药筒内温度和压力急剧升高并冲破药筒，使充气剂（叠氮化钠）受热分解释放氮气充入SRS气囊

（3）气囊总成

如图2.1-9气囊由尼龙丝制成，在尼龙丝里面涂上一层聚丁橡胶。

充气时由于内部约束件作用，保证使气囊形成一个理想形状的气囊。

气囊在背离驾驶员的一面有逸气阀，这些孔在驾驶员身体上部压向气囊时，可以使气囊均匀而缓慢地泄气这就有效保证在撞车大约110ms后，由撞车产生的能量被控制地吸收。

气囊、充气泵用底板和固定环链在一起并予以密封，底板装在方向盘或车身上，气囊膨胀时，底板承受气囊的反力，整个总成用两个螺钉固定在方向盘上。

气囊总成用转向盘气囊盖封装，触发时位于每侧铆钉处得气囊盖粉碎。

饰盖是气囊组件的盖板，上面模制有撕缝以便气囊能冲破饰盖膨胀。

4.安全气囊指示灯

SRS指示灯又叫故障提示警告灯，安装在驾驶员仪表盘面膜的下面。

其功能：

对安全气囊系统功能进行故障提示并显示故障代码。

当打开点火开关时，SRSECU点亮SRS指示灯，系统进入自检，自检时间内（约7s），对撞车信息进行分析及发出点火指令只有自检完成后系统才开始正常工作，SRS指示灯熄灭。

当系统自检出故障时，SRS系统将停止工作，SRS指示灯以3次/min的频率闪烁警告如图2.1-10。

自诊断系统在对故障进行提示的同时，还会将所发现的故障码编成代码储存在储存器中。

5.安全气囊线束与保险机构

为了便于将气囊系统线束与其他电气系统线束区别开，目前大多数汽车的气囊系统线束采用黄色连接器（图2.1-11），也有采用深蓝色或橘红色连接器。

连接器采用了导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计有防止气囊误爆机构，以保证气囊系统可靠工作。

安全气囊系统的所有线束都装在黄色波纹管内，并与车身线束总成连成一体，以便于区别。

安全气囊系统采用的连接器绝大多数都为黄色连接器。

欧洲汽车有的采用橙红色连接器，奔驰汽车采用红色连接器。

安全气囊系统的连接器采用导电性和耐久性良好的镀金端子，并设有防止气囊误爆机构、端子双重锁定机构、连接器双重机构和电路连接诊断机构等保险机构，用以保证气囊系统可靠工作。

图2.1-12为丰田花冠轿车安全气囊系统连接器

（1）从气囊电脑到点火器之间的连接器采用了防止气囊误爆的短路片机构（铜质弹簧片，又称为短路弹簧片）。

当连接器拔开时（插头拔下或插头与插座未完全结合），短路片自动将靠近气囊点火器一侧插头或插座的2个引线端子短接，防止静电或误通电造成气囊误爆。

（2）为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致于损伤气囊组件的连接线束，在转向盘和转向柱之间采用了螺旋线束，即将线束安装在螺旋形弹簧内。

在不同汽车制造厂提供的维修手册中，螺旋线束的名称各有不同，例如也称为螺旋弹簧、游丝或游丝弹簧。

螺旋弹簧在转向盘和转向柱之间安装时，需要注意安装位置和方向（图2.1-13），当拆卸和安装转向盘时，应将转向柱固定在“直向前”的位置，以免损坏螺旋线束。

第三章安全气囊基本工作原理

3.1安全气囊工作原理

当汽车受到前方一角度范围内的高速碰撞时，安装在汽车前端的碰撞传感器和与SRS电脑安装在一起的防护碰撞传感器就会监测到汽车突然减速的信号，并将信号传送到SRS电脑。

SRS电脑中预先设置的程序经过数学计算和逻辑判断后，立即向SRS气囊组件内的电热点火器（电雷管）发出点火指令，引爆电雷管，点火剂（引药）受热爆炸（即电热丝通电发热引爆引药）。

点火剂引爆时，迅速产生大量的热量，充气剂受热分解，释放大量氮气充入气囊。

气囊冲开气囊组件的装饰盖板鼓向乘员，使乘员头部和胸部压在充满气体的气囊上，在人体与车内构件之间铺垫，使人体与车内构件之间的碰撞变为弹性碰撞，通过气囊产生典型吸收人体碰撞产生的动能，达到保护人体的目的。

1.工作过程

当汽车遭受正面碰撞和侧面碰撞时，安全气囊系统的工作原理完全相同。

以图11-8正面碰撞为例，奥迪汽车以50km/h与前方障碍物相撞时，安全气囊系统引爆过程

3.1-1安全气囊的工作过程

（a）尚未引爆（b）气囊充满（c）能量吸收（d）气体逸出

（1）碰撞约10ms后，安全气囊系统达到引爆极限，气囊组件中的电雷管引爆点火剂并产生大量热量，使充气剂（叠氮化钠药片）受热分解，驾驶员尚未动作，如图2.2-14（a）所示。

（2）20ms后驾驶员开始移动，但还没有到达气囊。

（3）碰撞约40ms后，气囊安全充胀，体积最大，驾驶员向前移动，安全带斜系在驾驶员身上并收紧，部分冲击能量已被吸收，图2.2-14（b）

（4）碰撞约60ms后，驾驶员头部应经开始沉向气囊。

（5）驾驶员头部及身体上部压向气囊，气囊背面的排气孔在气体和人体压力作用下排气，利用排气节流作用吸收人体与气囊之间弹性碰撞产生的动能，如

图2.2-14（c）所示

（6）100ms后，车速已接近0，这时对乘员来说，危险期已接近结束。

（7）碰撞约110ms后，大部分气体已从气囊逸出，驾驶员身体上部回到坐椅靠背上，汽车前方恢复视野，图2-8-2（d）

（8）碰撞约120ms后，碰撞危害解除，车速降低至零

2.安全气囊系统有效范围

安全气囊按其被引爆的有效范围分为正向和侧向。

正向引爆的安全气囊是在有效范围上30度角或斜前方发生撞车（图3.1-2），而且纵向加速度（负值）达到某一值时，气囊才被引爆，而横向加速度（包括从侧面发生的撞车和统纵轴的侧翻）不能引爆，侧向气囊可用于防侧向冲撞

结论

随着汽车工业的不断发展，中国经济指数的不断上升，人民生活水平的不断提高，汽车将成为人民出行不可缺少的工具之一，但随之而来的交通事故造成的人员伤亡数也在逐年上升，所以为了减少人员在伤亡，安全气囊在汽车上的使用已经越来越多，并且是人们购车时所要考虑的重要因素。

而我在这篇安全气囊的论文中，主要介绍了安全气囊的功用、类型、发展方向以及安全气囊的基本原件的构成、原理和安全气囊的工作原理、过程。

因为论文并没有完成仅仅写到其工作原理，而后面还可以围绕安全气囊的新技术、安全气囊的维修、安全气囊的使用说明注意事项，还可以谈谈安全气囊的危害，例如对环境有什么污染、当气囊打开慢了或气囊泄气慢了对人的伤害、安全气囊技术现在还有什么不足以及还有什么地方需要改进的等等。

参考文献

【1】张俊●汽车车身电控技术●北京中关村大街31号●中国人民大学出版社●2009年3月

【2】宋年秀曲金玉●车身装饰与车身修复技术●北京市海淀区中关村南大街5号●北京理工大学出版社●2007年8月

【3】李伟●图解汽车底盘电控新技术与故障精解●北京市百万庄大街22号●机械工业出版社●2011年1