安全气囊的发展与应用大师原创ok.docx

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安全气囊的发展与应用大师原创ok

毕业综合训练

课题名称：

安全气囊的发展与应用

系别：

汽车工程系

专业：

汽车制造与装配

班级：

09统专汽装《2》班

学生姓名：

学号11023456789

指导老师：

王军

毕业综合训练任务书

系汽车工程系专业汽车制造与装配年级09

班级统专汽装（3）班姓名施雪枫起止日期2011年3月05日至2011年3月25日

题目安全气囊的发展与应用

1．毕业综合训练任务及要求（根据题目性质对学生提出具体要求）

2．毕业综合训练的原始资料及依据（包括做调研报告的背景，研究条件、应用环境等）

3．主要参考资料、文献

指导教师

年月日

指导教师评语

建议成绩：

优良中及格不及格

指导教师签字

年月日

最终评定成绩：

优良中及格不及格

系主任签字

年月日

安全气囊的发展与应用

摘要

安全气囊在高速行驶的汽车发生撞车事故时，发挥着拯救司乘人员生命安全的重要作用。

安全气囊由传感器、控制电路、气体发生器、气囊袋总成。

发生撞车时，控制电路对传感器信号进行响应，引燃气体发生器，利用热空气的急剧膨胀，使气囊袋在６０－７０毫秒时间内迅速充胀，使司乘人员得到保护。

安全气囊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）和车顶三个方向。

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

旨在减轻汽车碰撞后，乘员因惯性发生二次碰撞时的伤害程度。

关键词：

安全气囊、安全性、伤害程度、发展应用、专利

目录

前言…..…………………………………………...……………………………...…6

一、安全气囊的发展.................................................................................................6

（一）安全气囊的诞生…………………………………………………….....6

（二）安全气囊的发展状况.............................................................................6

（三）安全气囊的安装要求和使用材料.........................................................6

二、安全气囊的原理……………………………………………………………….7

（一）安全气囊的工作过程………………………………………………….7

（二）安全气囊的打开原则………………………………………………….7

（三）安全气囊的打开条件……………………………………………….....7

三、安全气囊系统的组成……………………………………………………….....8

（一）安全气囊系统的组成………………………………………………….8

（二）安全气囊采用的材料.............................................................................8

（三）安全气囊的控制系统.............................................................................8

四、安全气囊的作用.................................................................................................10

五、如何正确使用安全气囊.....................................................................................11

结论.............................................................................................................................11

参考文献...................................................................................................................12

前言

安全气囊的雏形是美国人Jhon.W.Hetrick发明的安全气垫。

1952年Hetrick发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置，用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害。

这是一种纯机械装置。

用于使气囊膨胀的压缩空气贮存在一个压力容器中，连接着弹簧的质量块用来感应汽车的减速度。

当质量块产生位移时，能打开一个阀使压力空气从压力容器中冲出来，以使气囊膨胀。

气囊可装在方向盘中、手套箱门上、仪表板上部以及前排座椅的靠背。

早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞。

1960年，安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。

一安全气囊的发展

（一）安全气囊的诞生

使用安全气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国。

1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。

几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。

1953年，第一个气囊的专利就诞生了。

（二）安全气囊的发展状况

由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利付诸实现。

到了1980年，德国默谢台斯公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。

而从1985年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。

随后又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。

现在，世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊，其中最大的是德国的波许公司。

今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中（包括侧向碰撞）起保护乘员头部，躯干和膝部的作用。

（三）安全气囊的安装要求

目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。

例如在美国，相应的法规已从1989年起实施该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。

而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：

安全带和小尺寸气囊的配合使用。

所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。

现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面。

侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅靠背上，气囊用尼龙制成，材料厚度为0.45mm。

为了保证气囊的气密性，在其内表面涂复薄薄一层合成橡胶或硅橡胶。

在气囊的内表面固定有专门的带子，这些带子在气囊充气时能使其保持一定形状。

气囊侧面设有许多孔，这些孔用来快速从气囊中排出气体。

这点十分重要的，否则，人就会被气囊推向后面或被一个气囊或几个气囊挤住而受伤。

为避免气囊因长期叠置而成硬块，在气囊内部覆盖一层特殊的材料，它可使气囊的有效使用期达到15年。

二安全气囊的原理

（一）安全气囊的工作过程

当碰撞发生时，控制器根据传感器发出的加速度信号，识别和判断碰撞的强度，当碰撞强度达到设计条件时，引爆气囊的传感器迅速触动点火器引爆氮气固态粒子，形成迅速膨胀的气袋，以缓冲前排乘客所遭受的冲击力度，主要保护其头部不受伤害。

当然不必紧张，传感器会自动计算所受到碰撞的强烈程度，不会因驾驶员操作不当、汽车遇到小的障碍或较轻的碰撞而导致气囊错误起爆。

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，气囊容量约在（50-90）L。

同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。

安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。

（二）安全气囊的打开原则

轻微的碰撞不会打开安全气囊。

一般说来，只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围，后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。

如：

桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。

（三）安全气囊的打开条件

A、车速一般在50公里／小时以上，但关键因素是碰撞发生时的加速度（在国家鉴定试验中，碰撞瞬时的加速度约为-40g；

B、正面行驶；

C、碰撞物体：

刚性墙壁或障碍物；

D、打开时间：

在碰撞发生后的几十毫秒内。

E、碰撞物体的刚性：

车辆以50公里时速撞向墙壁和撞向沙堆的效果截然不同，因此50公里／小时只是相对速度，只有当实际碰撞满足条件时，安全气囊才会自动打开。

需要强调的是，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。

三安全气囊的系统组成

（一）安全气囊系统的组成

安全气囊系统主要包括碰撞传感器、气囊电脑、系统指示灯、气囊组件以及连接线路，气囊组件主要包括气囊、气体发生器以及点火器等。

∙

图一

（二）安全气囊采用的材料

安全气囊系统采用了一种类似火箭固体燃料发动机的气体发生器，在这种气体发生器中，燃料燃烧产生的气体使气囊充气。

气体发生器的燃料通常使用叠氮化钠，但也有的使用硝化纤维，也有的系统使用压缩气体。

（三）安全气囊的控制系统

气囊系统中的传感器通常有三种类型：

机械式、机电一体式及电子式。

大多数气囊采用多个电子传感器分布在车身不同位置以便准确感知碰撞信号，并将信号传递到车上的控制系统中。

控制系统也查以控制气囊系统的点火，进行系统的故障诊断，判别定要保护的乘员座位是否有乘员及是什么样的乘员。

若判定前排座位上为儿童座椅，那么，在发生碰撞时，儿童座椅前的气囊就不能点火。

总之，控制系统可以保证只有在必须使用气囊时才使气囊工作。

当前，安全气囊出现了两种发展趋势。

美国和日本的汽车公司正在努力增大气囊尺寸来保护乘员。

而欧洲一些汽车制造公司，如“默谢台斯奔驰”、“宝马”和“沃尔沃”等则认为，安全气囊本身决不是保障乘员的灵丹妙药，它必须在一个统一的汽车被动安全系统中才能有效地发挥作用，在这个系统中，一定要具备紧缩式安全带、结构可靠的座椅、儿童专用座椅和一系列其它部件。

而且，最好在车身结构设计开始时就考虑到这个安全系统所有必须的组成部件的安装。

（1）碰撞传感器对于各汽车制造厂生产的车辆，碰撞传感器的安装位置不相同，而且碰撞传感器的名称也不统一，例如有些碰撞传感器按照工作原理也称为加速度传感器。

①按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。

触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器，用于检测碰撞时的减速度或惯性，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号；防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器，它与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆。

②按照结构的不同，碰撞传感器分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。

防护碰撞传感器一般采用电子式结构，触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。

机电结合式碰撞传感器是利用机械的运动（滚动或转动）来控制电气触点动作，再由触点断开和闭合来控制气囊电路的接通和切断，常见的有滚球式和偏心锤式碰撞传感器。

电子式碰撞传感器没有电气触点，目前常用的有电阻应变式和压电效应式２种。

机械式碰撞传感器常见的有水银开关式，它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断。

③对于早期的汽车，一般设有多个触发碰撞传感器，安装位置一般在车身的前部和中部，例如车身两侧的翼子板内侧、前照灯支架下面以及发动机散热器支架两侧等部位。

随着碰撞传感器制造技术的发展，有些汽车将触发碰撞传感器安装在气囊电脑内。

防护碰撞传感器一般都与气囊电脑组装在一起（图2），多数安装在驾驶舱内中央控制台下面。

图2带有碰撞传感器的气囊电脑

（２）气囊电脑它是气囊系统的核心部件，大多安装在驾驶舱内中央控制台下面（图3）。

气囊爆炸后，在气囊电脑中会存储碰撞数据和故障码，这些故障码用普通仪器无法清除。

为了保证气囊工作的可靠性，很多汽车生产厂家建议气囊电脑一次性使用。

但是气囊电脑的价格很高，因此很多具有气囊电脑数据修复功能的仪器被开发出来，通过读取并修复碰撞数据，可以实现气囊电脑的再次使用。

需要注意的是，配件市场上存在将修复电脑作为新配件销售的情况，购买配件时应注意。

图3帕萨特B5气囊电脑

气囊系统有２个电源，即汽车电源（蓄电池和发电机）和备用电源，备用电源电路由电源控制电路和若干电容器组成。

当汽车发生碰撞导致蓄电池和发电机与气囊系统断开时，备用电源在一定时间内（一般为６ｓ）可以维持气囊系统供电。

在维修气囊系统时应注意备用电源的作用，在断开蓄电池电源后仍需要等待一段时间以使备用电源放电，具体等待时间请参阅相关维修手册。

（３）气囊指示灯安装在仪表板上，用于指示气囊系统功能是否处于正常状态。

正常情况下，打开点火开关后，气囊指示灯应点亮几秒钟后熄灭。

如果气囊指示灯不亮、一直亮或在行驶途中突然点亮，表示气囊系统有故障，应及时检修。

（４）气囊按照安装位置的不同，气囊可以分为正面气囊和侧面气囊（气帘），或者分为驾驶员气囊、前排乘客气囊以及后排乘客气囊。

为了提高乘客的安全性，有些轿车还在座位侧面和车门内侧等部位安装了安全气囊。

四安全气囊的作用

安全气囊是现代轿车上引人注目的高技术装置。

安装了安全气囊装置的轿车方向盘，平常与普通方向盘没有什么区别，但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬间从方向盘内“蹦”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，能够起到缓冲作用，防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。

安全气囊研究表明，有气囊装置的轿车发生正面撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。

在被动安全方面，除了驾驶员侧有安全气囊外，有些轿车前排也安装了乘客用的安全气囊（即双安全气囊规格），乘客用的与驾车者用的相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。

全部系车均配有正面双安全气囊，面世以来，已经挽救了许多人的性命。

五如何正确使用安全气囊

当汽车发生正面碰撞时，安全气囊的精密装置会在极短的时间内计算出碰撞的力度，发出信号令气袋快速弹出冲气扩张，从而确保车内乘客的安全。

可惜，很多驾驶者误以为有了这项装置便万无一失，往往掉以轻心，忽视了安全气囊只是一种加强安全的辅助设施，它绝对替代不了安全带的作用。

很多发生的交通意外，都是因为驾驶者没有扣上安全带，以致汽车发生强烈碰撞时，驾驶者的身体，特别是面部在没扣安全带情况下猛力冲向扩张中的安全气囊，因而产生更大的伤害。

其实，拥有安全气囊装置的驾驶者，只要认识并按照下列的一些使用守则，就能基本保证驾驶安全。

12岁以下的小孩应坐在汽车的后排，并扣上安全带。

体重不超过18公斤的幼孩应放在配有幼孩座椅装置的后排座位，并扣上安全带。

驾驶者应将座位尽量向后移（距离的标准当然是以能够舒适地控制汽车为准），以便有足够空间使安全气囊在发生意外扩张后充分发挥其保护作用。

驾驶者不宜倾前控车，坐姿要正确及紧贴座位背椅，更重要的是扣上安全带。

任何婴儿座椅均不可安放在有安全气囊的座椅上。

结论

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！

参考文献

【1】电子技术在现代汽车上的应用及发展趋势危明飞,高伟,包艳,魏辉重型汽车,2005

【2】现代车用安全气囊发展简介刘东民,王生昌陕西汽车出版社

【3】国产汽车安全气囊系统故障检修实用手册刘希恭机械工业出版社

【4】《汽车舒适与安全系统检修》张军

【5】汽车安全气囊维修技术杨妙梁四川科学技术出版社

【6】上海大众帕萨特轿车实用维修手册陆耀迪机械工业出版社