汽车安全气囊的发展、工作原理及应用 毕业论文.doc

宜宾职业技术学院 毕业论文 题目：汽车安全气囊的发展、工作原理及应用 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 汽 车 运 用 技 术 班 级 汽 车 1104 班 姓 名 学 号 201013411 指 导 教 师 2012 年 9 月 15 日 i 汽车安全气囊的发展、工作原理及应用 摘 要 汽车安全气囊是一种被动安全系统装置。通俗简单的就是说，保护不是主 动的，只有在发现碰撞之后，这个系统才会起作用。安全气囊主要由传感器、 微处理器、气体发生器和气囊等部件组成。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。汽车安全气囊是 在发生碰撞后，非常短的时间内，ecu 发出点火指令，气体发生器起爆释放气 体，气袋重启后冲破 cover 而形成一个袋体，使像前冲的乘员不至于撞到方向 盘或者仪表板或者其他汽车零部件上。其实就是一个用能量制约能量的过程， 通俗说就是以暴制暴，所以说是被动的。气囊起爆后是一个袋体（就像一个充 气的气球） ，能抵消很大一部分由于碰撞而对司乘人员向前的冲量和能量，从而 达到保护作用。 关键词：安全气囊；发展；原理；应用 ii the development of the automobile airbag, working principle and application abstract author yang wei tutor li yong automobile safety airbag is a passive safety system. popular simple means, protection is not active, is only found in after the collision, the system will play a role. the airbag is mainly composed of a sensor, a microprocessor, a gas generator and an airbag components. sensors and microprocessor to judge a crash severity, transfer and sending signals; gas generator based on the signal indicates to produce the ignition, ignited the gas to solid fuel and produce inflation of the air bag, the bag expands rapidly, the airbag volume about the (50-90) l. the air bag is provided with a safety valve, when the inflatable overdose or intra capsular pressure exceeds a certain value automatically vent gas, avoid passengers crush injuries. an airbag with gas is nitrogen or carbon monoxide .automobile safety airbag is in after a collision, in a very short time, the ignition instruction from ecu, gas generator ignition gas released after the restart, bag breaking cover and forms a bag body, make like front occupant does not hit the steering wheel and dashboard or other auto parts. is actually a process of energy by energy restriction, saying popularly is violence, so is the passive. squib is a bag body (like an inflatable balloon), to offset the large part due to the collision of the crew forward momentum and energy, thereby protecting function. key words: airbag; development; principle; application iii 目 录 1 前言 1 2 汽车安全气囊的发展 2 2.1 安全气囊简介 .2 2.2 安全气囊的发展 .4 2.3 汽车安全气囊的发展趋势 5 3 安全气囊的工作原理 .6 3.1 安全气囊系统的组成及特点 .6 3.1.1 安全气囊的组成 6 3.1.2 安全气囊的特点 9 3.2 安全气囊的作用与分类 10 3.2.1 安全气囊的作用 10 3.2.2 安全气囊的类型 .10 3.3 安全气囊的工作原理 11 4 汽车安全气囊的应用 .12 4.1 安全气囊的工作过程 .12 4.3 使用安全气囊注意事项 .13 4.4 安全气囊的缺陷 .15 4.5 安全气囊的拆装及维护 16 结论 19 致谢 20 参考文献 .21 宜宾职业技术学院毕业论文 1 1 前 言 随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶的速度越来越快，又由 于汽车保有量的迅速增加，道路交通越来越拥挤，这就使得汽车事故频繁发生， 所以汽车的安全性就变得尤为重要，成为当今汽车设计和生产的一个重要课题。 汽车的安全性分为主动安全和被动安全。主动安全是指汽车防止发生事故的能 力，主要有操纵的稳定性、制动的可靠性、平顺性等；被动安全是指汽车在发 生事故的情况下保护乘员的能力，主要有防撞式车身、安全带和辅助乘员的保 护系统（supplemental-restraint system，以下简称安全气囊）等。 由于汽车事故难以避免，因此被动安全显得非常重要，安全气囊由于使用方便、 效果显著、造价不高，所以近年来得到迅速发展和普及，作为被动安全的研究 成果。安全气囊的防护效果与众多的因素有关。一方面是事故发生的客观情况， 如碰撞强度，碰撞类型,乘员的身高、体重，乘坐位置，车辆的类型和大小等。 另一方面是车辆上安装的防护系统及其使用情况，例如是否使用了安全带和安 全气囊及它们的尺寸、容量等。因而，要对安全气囊有效性做出客观准确的评 价，找到影响其防护效果的主要因素难度很大，是安全气囊研究领域的重要问 题。安全气囊依据其作用的不同分为防止前碰撞损伤的驾驶员安全气囊、前座 乘客安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊等。 宜宾职业技术学院毕业论文 2 2 汽车安全气囊的发展 2.1 安全气囊简介 安全气囊系统称为 srs，相对于安全带，安全气囊只是一个辅助保护设备。 安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。它 主要分布在车内前方（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印有 supplemental inflatable restraint system，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。而侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰撞以及车辆翻 滚时乘员的安全一般安装于车门上，在车辆遭到侧面碰撞会导致车门严重变形， 以至于无法开启车门，车内乘员被困于车内，侧面安全气囊可以有效的保护车 内驾乘人员来自侧面撞击导致的腰部、腹部、胸部外侧，以及胳膊的伤害，保 证身体上肢的活动能力和逃生能力。安全气囊见图 1-1。 随着整车被动安全重要性的深入人心，在一些高档豪华轿车上高达 30 几个 气囊从颈、膝、甚至是在车顶的两侧面配有两条管状气囊，在意外情况发生时 能够有效的缓解来自车顶上方的下压力，配合侧面气帘能够有效的保护乘客的 头部和颈部。膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内，一旦打开能够有效保护后 排乘客的腰下肢体部位，从而也能缓解来自正面碰撞的前冲力。 车外气囊系统又叫保险杠气囊。当汽车在正面碰撞行人时，气囊迅速向前 宜宾职业技术学院毕业论文 3 张开和向两侧举升，托起被撞行人同时防止行人跌向两侧。目前车外气囊系统 正处于研制阶段。 图 2-1 安 全 气 囊 安全气囊是汽车被动安全中一项技术含量很高的产品。它的保护效果 已经被人们普遍认识，有关安全气囊的第一个专利是 1958 年。1970 年就有厂 家开始研制可以减轻碰撞事故中乘员伤害程度的安全气囊；20 世纪 80 年代， 汽车生产厂家开始逐渐装用安全气囊；进人 90 年代，安全气囊的装用量急剧上 升；而进入新世纪以后，汽车上普遍都装有安全气囊。 汽车安全气囊系统（简称 srs）是辅助安全系统是作为安全带的辅助安全 装置出现。安全带与安全气囊是配套使用，没有安全带，安全气囊的安全效果 将要大打折扣。据调查，单独使用安全气囊可使事故死亡率降低 18%左右，单 独使用安全带可使事故死亡率下降 42%左右，而当安全气囊与安全带配合使用 时可使事故死亡率降低 47%左右。由此可见，只有两者相互配合才能最大可能 的降低事故的死亡率，安全气囊系统必然作为安全带的辅助系统。 当发生碰撞事故时，安全带将乘员“约束”在座椅上，使乘员的身体不至 于撞到方向盘、仪表板和风窗玻璃上，避免乘员发生二次碰撞；同时避免乘员 宜宾职业技术学院毕业论文 4 在车辆发生翻滚等危险情况下被抛离座位。安全气囊的保护原理是：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。 安全气囊系统称为 srs，相对于安全带，安全气囊只是一个辅助保护设备。 安全气囊是用带橡胶衬里物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。此系统由一 个传感器激活，该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在碰撞发生的 早期，安全气囊开始充气，安全充气大约需要 0.03 秒。安全气囊可以非常快的 速度充气十分重要，这能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前 行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊通过气囊表 面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部位缓慢地减 速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达 320 公里/小时，碰撞时如果人的乘坐 姿势不正确，将给人带来严重的伤害。 2.2 安全气囊的发展 安全气囊系统，属于辅助约束系统(srs)。它的作用是在碰撞过程中弥补 佩带安全带仍不能保护乘员头部 、脸部、胸部和膝部的缺点。 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。 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 宜宾职业技术学院毕业论文 5 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。 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。控制系统也可以控制气囊系统的点火，进行 系统的故障诊断，判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。 2.3 汽车安全气囊的发展趋势 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 宜宾职业技术学院毕业论文 6 控制器来实现安全气囊系统的细微控制。为了保证系统在汽车出事故时也不受 破坏，safe-by-wire 中嵌入有多重保护功能。比如说，即使线路发生短路，安 全气囊系统也不会因出错而起动。safe-by-wire 技术将会在汽车安全气囊系统 中获得广泛的应用。 宜宾职业技术学院毕业论文 7 3 安全气囊的工作原理 3.1 安全气囊系统的组成及特点 3.1.1 安全气囊的组成 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、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。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。气囊装在方向盘毂内 紧靠缓冲垫处，其容量约 50 至 90 升不等，做气囊的布料具有很高的抗拉强度， 多以尼龙材质制成，折叠起来的表面附有干粉，以防安全气囊粘着在一起在爆 发时被冲破；为了防止气体泄漏，气囊内层涂有密封橡胶；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；气囊中所用的气体多是氮气。 安全气囊系统主要由碰撞传感器、安全气囊电脑、srs 指示灯和气囊组件 四部分组成。 （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，并将信号输入安全气囊 电脑，安全气囊电脑根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充 气。安全气囊系统一般装有 24 个碰撞传感器，前左、右挡泥板各装一个，有 的前面保险杠中间还装有一个，有的车内还装有一个。碰撞传感器现大多数采 用惯性式机械开关结构。 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。在传感器外还固定有一个电阻 r，电阻 r 的功用是对系统进行自检时，检 测安全气囊电脑与前气囊碰撞传感器之间的联接导线是否断路或短路。 在正常情况下，偏心转子和偏心重块在螺旋弹簧弹力的作用下，顶靠在与 宜宾职业技术学院毕业论文 8 外壳相连的止动块上，此时，旋转触点与固定触点不接触，开关“off” 。当汽 车发生碰撞时，偏心重块由于惯性力将带动偏心转子克服弹簧弹力产生偏转。 当碰撞强度达到设定值时，偏心转子偏转角度将使旋转触点与固定触点接触而 闭合，此时碰撞传感器向安全气囊电脑输入一个“on”信号。安全气囊电脑只 有收到碰撞传感器输入的“on”信号时，才会去引爆充气元件。在有些汽车中 还装有侧向安全气囊，当汽车发生侧向碰撞时，安全气囊也会充气，因此装有 侧向安全气囊的系统，在汽车的左右侧还装有碰撞传感器。 （2）安全气囊电脑 安全气囊电脑是安全气囊系统的控制中心，其功用是接收碰撞传感器及其 他各传感器输入的信号，判断是否点火引爆气囊充气，并对系统故障进行自诊 断。 安全气囊电脑还要对控制组件中关键部件的电路(如传感器电路、备用电源 电路、点火电路、srs 指示灯及其驱动电路 )不断进行诊断测试，并通过 srs 指示灯和存储在存储器中的故障代码来显示测试结果。仪表盘上的 srs 指示灯 可直接向驾驶员提供安全气囊系统的状态信息。电脑存储器中的状态信息和故 障代码可用专用仪器或通过特定方式从串行通讯接口调出，以供装配检查。 1）信号处理电路 信号处理电路主要由放大器和滤波器组成。其功用是对传感器检测的信号 进行整形、放大和滤波，以便 srs 电脑能够接收、识别和处理。 2）备用电源电路 安全气囊系统有两个电源：是汽车电源（蓄电池和交流发电机） ；另一个是 备用电源(backuppower)。备用电源又称为后备电源或紧急备用电源。备用 电源电路由电源控制电路和若干个电容器组成。在单安全气囊系统的控制组件 中，设有一个电脑备用电源和一个点火备用电源。在双安全气囊系统的控制模 块中，设有一个电脑备用电源和两个点火备用电源，即两条点火电路各设一个 备用电源。点火开关接通 10s 之后，如果汽车电源电压高于 srs 电脑的最低工 作电压，那么电脑备用电源和点火备用电源即可完成储能任务。 备用电源的功用是：当汽车电源与 srs 电脑之间的电路切断后，在一定时 间（一般为 6s）内，维持安全气囊系统供电，保持安全气囊系统的正常功能。 当汽车遭受碰撞而导致蓄电池和交流发电机与 srs 电脑之间的电路切断时，电 宜宾职业技术学院毕业论文 9 脑备用电源能在 6s 之内向电脑供给电能，保持电脑测出碰撞、发出点火指令等 正常功能；点火备用电源能在 6s 之内向点火器供给足够的点火能量引爆点火剂， 使充气剂受热分解给气囊充气。时间超过 6s 之后，备用电源供电能力降低，电 脑备用电源不能保证电脑测出碰撞和发出点火指令；点火备用电源不能供给最 小点火能量，srs 气囊不能充气膨开。 3）保护电路和稳压电路 在汽车电器系统中，许多电器部件带有电感线圈，电器开关琳琅满目，电 器负载变化频繁。当线圈电流接通或切断、开关接通或断开、负载电流突然变 化时，都会产生瞬时脉冲电压即过电压，这些过电压如果加到安全气囊系统电 路上，系统中的电子元件就可能因电压过高而导致损坏。为了防止安全气囊系 统元件遭受损害，srs 控制模块中必须设置保护电路。同时，为了保证汽车电 源电压变化时，安全气囊系统能够正常工作，还必须设置稳压电路。 （3）srs 指示灯 srs 指示灯是安全气囊系统指示灯的简称。srs 指示灯又称为 srs 警告灯 或 srs 警示灯。 srs 指示灯安装在驾驶室仪表盘面膜的下面，并在面膜表面的 相应位置制做有图形或 srs、airbag 等字样表示。 srs 指示灯的功用是指示安全气囊系统功能是否处于正常状态。当点火开 关接通“on”或“acc”后，如果 srs 指示灯发亮或闪亮约 6s（闪 6 下）后 自动熄灭，表示安全气囊系统功能正常。如果 srs 指示灯不亮、一直发亮或在 汽车行驶途中突然发亮或闪亮，表示自诊断系统发现安全气囊系统有故障，应 及时排除。自诊断系统在控制 srs 指示灯发亮或闪亮的同时，还会将所发现的 故障编成代码存储在存储器中。检查或排除安全气囊系统故障时，首先应用专 用检测仪器或通过特定方式从诊断插座或通讯接口调出故障代码（通常称为故 障码） ，以便快速查寻与排除故障。实践证明，在汽车遭受碰撞，气囊已经膨开 后，故障码一般难以调出。如此设计的目的是要求在 srs 气囊引爆后，必须更 换 srs 电脑。 （4）气囊组件 气囊组件由充气元件和气囊组成，均安装在方向盘内或工具箱上端，不可 分解。充气元件由电爆管、点火药粉及气体发生剂组成。充气元件的功用是给 气囊充气。气囊由尼龙布制成，内表面敷有树脂。 宜宾职业技术学院毕业论文 10 车辆发生碰撞时，碰撞冲击力使碰撞传感器和触发传感器接通，srs 电脑 接通引爆电路，使电流流过电爆管，使其发热将电爆管内的点火介质引燃，火 焰随即扩散到点火药粉和气体发生剂，产生大量气体。气体经滤网冷却后进入 气囊内，气囊急剧膨胀，冲破方向盘，缓冲对驾驶员和乘员的冲击。充气元件 与气囊安装在方向盘上，与方向盘一起转动，电爆管与 srs 电脑之间的导线连 接是靠螺旋导线游丝来连接的。 3.1.2 安全气囊的特点 安全气囊可将撞击力均匀地分布在头部和胸部，防止脆弱的乘客肉体与车 身产生直接碰撞，大大减少受伤的可能性。安全气囊对于在遭受正面撞击时， 能有效保护乘客，即智能安全气囊。智能安全气囊见图 2-1。 图 2-1 智 能 安 全 气 囊 防撞安全气囊仍足以有效减低伤害。据统计，配备安全气囊的车发生正面 碰撞时，可降低乘客受伤的程度高达 64，甚至在其中有 80的乘客未系上安 全带！至于来自侧方及后座的碰撞，则仍有赖于安全带的功能。此外，气囊爆 发时的音量大约只有 130 分贝，在人体可忍受的范围；囊中 78的气体是氮气， 十分安定且不含毒性，对人体无害；爆出时带出的粉末是维持气囊在折叠状态 下不粘在一起的润滑粉末，对人体亦无害。 安全气囊同样也有它不安全的一面。据计算，若汽车以 60km 的时速行驶， 突然的撞击会令车辆在 0.2 秒之内停下，而气囊则会以大约 300km/h 的速度弹 出，而由此所产生的撞击力约有 180 公斤，这对于头部、颈部等人体较脆弱的 部位就很难承。因此，如果安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，就有可能酿 宜宾职业技术学院毕业论文 11 出一场“悲剧” 。 安全气囊在近几年得到了飞速的发展，价格大幅度下降，装备了安全气囊 的轿车也从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。同时，有些轿车前排安装了 乘客用的安全气囊（即双安全气囊规格） ，乘客用的安全气囊与驾车者用的安全 气囊相似，只是气囊的体积要大些，所需的气体也多一些而已。 3.2 安全气囊的作用与分类 3.2.1 安全气囊的作用 为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的 伤害，现代汽车在驾驶员方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在副驾驶座 前的手套箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。 当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力超过设定值 时，安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内 的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在 0.03s 的时 间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲出方向盘盖罩，缓冲对驾驶员和乘员 的冲击，随后又将气囊中的气体放出。实验证明，汽车装用安全气囊后，汽车 发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害程度大大减小。 有些汽车不仅装有前端的安全气囊，还装有侧面安全气囊，在汽车发生侧 面碰撞时，也能使侧面安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的伤害。据统计，气 囊在汽车相撞时，保使头部受伤率减少 25%，面部受伤率减少 80%左右。 3.2.2 安全气囊的类型 （1）按照气囊的数量分为单气囊系统（只装在驾驶员侧） 、双气囊系统 （正、副驾驶员侧各有一个安全气囊）和多气囊系统（前排安全气囊、后排安 全气囊、侧面安全气囊） 。 （2）按大小可分为保护全身的安全气囊、保护整个上身的大型气囊和主要 保护面部的小型护面气囊。 （3）按照保护对象有不同可分为驾驶员防撞安全气囊、前排乘员防撞安全 气囊、后排乘员防撞安全气囊与侧面防撞安全气囊几种。 宜宾职业技术学院毕业论文 12 1）驾驶员防撞安全气囊 驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，分美式和欧式两种。美式气囊考虑到 驾驶员没有佩戴座椅安全带而汽车相撞时起保护作用，其容积较大：为 60l。 欧式气囊是假定驾驶员佩戴座椅安全带而设计的，其容积较小，约 40l。日本 的安全气囊也属于欧式气囊类，近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本 安全气囊规格有所增加，如本田轿车的驾驶员防撞安全气囊容积为 60l。 2）前排乘员防撞安全气囊 由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大，因此为保护其撞 车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。美式的约 160l 左右，欧式的约 75l 左右（后者考虑了乘员受座椅安全带的约束） 。 3）后排乘员防撞安全气囊 装在前排座椅上，防止后排乘员在撞车时受到伤害。 4）侧面防撞安全气囊 装在车门上，防止驾驶员及乘员受侧面撞击。 3.3 安全气囊的工作原理 在汽车发生撞车并达到一定的撞击强度的瞬时，控制电路对传感器发出的 信号迅速作出响应，引燃气体发生器，利用热空气的急剧膨胀原理，使气囊袋 在撞车后的极短时问内迅速充胀，及时地在司乘人员的前方生成一个气垫，从 而减缓撞击力，使人的头部和胸部得到一定的保护。 发生正面严重撞车事故时，安全气囊系统可对前排乘员的头部及胸部提供 附加保护，但安全气囊系统仅是汽车被动安全系统中的一部份，决不能取代座 椅安全带。 只有佩带安全带，安全气囊系统方能发挥其保护作用。基于安全方面的考 虑，车辆行使时，前排乘员必须佩带安全带。 将点火开关旋至“on”位置时或在发动机起动时安全气囊警告灯变亮，6 秒钟后警告灯自动熄灭。这表明安全气囊保护系统工作正常。如果安全气囊警 告灯出现下述情况，请尽快与汽车销售服务店联系。 （1）将点火开关转到 on 位置时，警告灯不亮。 宜宾职业技术学院毕业论文 13 （2）发动机起动后，警告灯仍然亮着。 （3）行驶时警告灯点亮或时而闪烁时而熄灭。 宜宾职业技术学院毕业论文 14 4 汽车安全气囊的应用 4.1 安全气囊的工作过程 安全气囊是用带橡胶衬里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。 此系统由一个传感器激活，该传感器用于监视碰撞中汽车速度减小的程度。在 碰撞发生的早期，安全气囊开始充气，安全充气大约需要 0.03 秒。安全气囊可 以非常快的速度充气十分重要，这能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头 部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊 通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部 位缓慢地减速。由于安全气囊弹开充气的速度可高达 320 公里/小时，碰撞时如 果人的乘坐姿势不正确，将给人带来严重的伤害。如果前排装备了安全气囊， 不要让 6 岁或 140cm 以下的儿童坐在前座，更不要将婴儿座椅安置在前乘客座。 安全最为重要，现场爆破的安全气囊是的双段式前安全气囊，分为两段激 活式，能够根据碰撞强度设定气囊的充气压力，更加人性化地保护驾驶者的人 身安全。严重碰撞时，气囊迅速充气，压力最大；非严重碰撞时，气囊先充 70%的 气体，经过 0.1 秒的间隔后再充 30%的气体，从而来减小充气压力，让人的头 部与气囊更柔和地接触。 在正面撞车时，安全带是最重要的安全设施，但实际上在严重碰撞中它也 只能避免头部受重伤。因为尽管有安全带，但在发生严重碰撞时人的上身还是 会由于巨大的惯性而往前冲。所以安全带只有与气囊配合起来，才能使乘客在 重大事故中得到最好的保护。 化学原理：汽车的安全气囊内有叠氮化钠（nan3）或硝酸铵（nh4no3） 等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应， 产生大量气体，充满气囊。 （叠氮化钠分解产生氮气和固态钠；硝酸铵分解产生 大量的一氧化二氮（n2o）气体和水蒸气） 。 宜宾职业技术学院毕业论文 15 4.2 安全气囊的起爆条件 为了保证安全气囊在适当的时候打开，汽车生产厂家都规定了气囊的起爆 条件，只有满足了这些条件，气囊才会爆炸。虽然在一些交通事故中，车内乘 员碰得头破血流，甚至出现生命危险，车辆接近报废，但是如果达不到安全气 囊爆炸的条件，气囊还是不会打开。 安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲，只有车辆的正前 方左右大约 60之间位置撞击在固定的物体上，速度高于 30km/h，这时安全气 囊才可能打开。这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的车速，而是在试 验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度，实际碰撞中汽车的速度高于试验 速度气囊才能打开。 汽车发生碰撞时的主要受力部位是保险杠和车身纵梁，为了缓冲碰撞时的 冲击力，车身前部大都设计有碰撞缓冲区，而且车身的刚度公布也是不均匀的。 在一些事故中，例如当轿车与没有后部防护装置的卡车发生钻入性追尾事故， 或轿车碰撞护栏后发生翻车事故，或发生车身侧面碰撞等，这样的事故往往没 有车身前部的直接撞击，主要是车身上部和侧面发生碰撞，碰撞车身部位的刚 度很小，虽然车舱发生了很大的变形，造成了车内乘员受伤或死亡，但是由于 碰撞部位不对，有时候气囊并不能打开。 4.3 使用安全气囊注意事项 当您的坐姿不正确时或佩戴安全带不正确时，会降低它对您的保护效果。 调节您的座椅安全带到一个合适的位置，以便使系统产生作用时更有效。在行 驶过程中，必须使用座椅安全带。驾驶员侧安全气囊固定在方向盘的中央，乘 员侧安全气囊固定在相应的仪表板下部，用“air bac”字样标明位置。 安全气囊系统并不是在所有的事故中都会产生作用，它只在汽车正前面受 到足够冲击力后才产生作用。汽车在受到侧面或后面碰撞、翻滚或冲击力不足 的前碰撞等情况时，该系统都不会产生作用，在这些情况下只有座椅安全带会 给您提供保护。 在事故中，安全气囊系统未产生作用并不意味着系统本身存在问题。安全 宜宾职业技术学院毕业论文 16 气囊系统产生作用时会产生很大的开启力。驾驶员和乘员应尽量保持正确的驾 乘姿势并预留安全气囊正常展开的位置空间。如果驾驶员太靠近方向盘或者乘 员太靠近气囊，那么开启的气囊会对车内驾乘人员造成伤害。 安全气囊系统的传感器安装在 ecu 内，ecu 必须严格遵循其安装定位要 求，不得有敲击和跌落。在装有安全气囊系统的汽车上，只有经过专业培训的 技术人员才能对安全气囊系统进行拆装和更换。不得随意加装或改装汽车的安 全气囊。不能擅自改变安全气囊系统的线束走向。您车上安装的安全气囊系统 是专为您所拥有的车型设计标定的，不能移动并安装在其它车型上。如果安装 在其它车型上，可能会导致系统失灵而造成人身伤害。不要将本车配备的安全 气囊系统安装在其它车型上。安全气囊系统是为您所拥有的车型而匹配标定的。 底盘系统或车辆结构的改变都会对安全气囊系统产生不利影响。 当安全气囊系统发生作用后，安全气囊模块的零部件会变得很热，并且还 可能留有残余的化学物质。因此，在系统发生作用后，应避免触摸这些地方或 相应的零件，若接触应立即用大量的水冲洗。当安全气囊系统发生作用时，应 避免立刻接触安全气囊系统的金属件。 作为车身被动安全性的辅助配置，安全气囊日渐受到人们的重视。汽车与 障碍物碰撞，称为一次碰撞；乘员与车内构件发生碰撞，称为二次碰撞。在一 次碰撞后、二次碰撞前，气囊将迅速打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性 而“扑向气垫” ，从而缓和了乘员受到的冲击并吸收碰撞能量，减轻乘员受伤害 的程度。不过，据了解，安全气囊要产生保护也有一定的条件，并存在使用的 三大误区。 （1）气囊提供保护有前提 误区一：安全气囊，顾名思义是为保障驾驶员和乘客的安全而设置。但在 一些交通事故中，车内乘员碰得头破血流，甚至出现生命危险，车辆接近报废， 安全气囊却没有打开。是不是气囊质量有问题？ 不是。由于安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板，并且在瞬间展开充气， 很可能对乘员造成冲击，产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。所以，为了 保证安全气囊在适当的时候打开，汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件，只 有满足了这些条件，气囊才会打开。 宜宾职业技术学院毕业论文 17 因此，安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲，只有车辆 的正前方左右在大约 30之间位置撞击在固定的物体上，速度高于 50 公里/小 时，这时安全气囊才可能打开。这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的 车速，而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度。实际碰撞中，当 汽车的速度高于试验速度，气囊才能打开。 （2）必须配合安全带使用 误区二：由于安全带的设置会影响驾驶员和乘客的舒适感，不少人以为有 了安全气囊的保护，就可以放心地将安全带忽视了。岂知，安全气囊要发挥保 护也需要安全带的配合。 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，要与安全带配套使用。没有佩带安全带，安全气囊的安全 效果将要大打折扣。据调查，单独使用安全气囊可使事故死亡率降低 18%左右， 单独使用安全带可使事故死亡率下降 42%左右，而当安全气囊与安全带配合使 用时可使事故死亡率降低 47%左右。 （3）不要让儿童坐前排 误区三：为了方便照看孩子，不少人习惯将儿童甚至婴儿放在前排。殊不 知，这样其实会对孩子造成很大的安全隐患。 相对于安全带，安全气囊只是一个辅助保护设备。安全气囊是用带橡胶衬 里的特种织物尼龙制成，工作时用无害的氦气填充。由此，安全气囊需要以非 常快的速度充气。这样才能确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向 前行进时，安全气囊能及时到位。但由于安全气囊弹开充气的速度可高达 320 公里/小时，碰撞时如果人的乘坐姿势不正确，将给人带来严重的伤害。因此， 如果前排装备了安全气囊，不要让 6 岁或 140cm 以下的儿童坐在前座，更不要 将婴儿座椅安置在前排乘客座。 4.4 安全气囊的缺陷 安全气囊作为提高汽车安全性的有效措施之一越来越受到人们的重视。世 界各国都投人大量的人力物力致力予安全气囊的开发，使得安全气囊系统得到 大力发展。在一些实际的碰撞事故中证明安全气囊确实具有降低乘员伤亡的功 宜宾职业技术学院毕业论文 18 效，但也发现了其存在的一些问题。安全气囊在使用中存在的问题有： （1）气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故 时，乘员和驾驶员系上安全带即可，完全不需要安全气囊展开起保护作用。如 果这时展开气囊反而会造成不必要的浪费，甚至还可能因安全气囊的展开加重 碰撞伤害。 （2）气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板， 并且在瞬间展开充气，很可能对乘员造成冲击，产生的灼热气体也会灼伤乘员 和驾驶员。 （3）当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时，气囊系统的启动不仅起 不到应有的保护作用，还可能会对乘员造成一定的伤害。 4.5 安全气囊的拆装及维护 （1）安全气囊的拆卸 拆卸 srs-40 安全气囊时应严格遵循下列程序： 1）戴好防火手套和防护镜； 2）拆卸方向盘两侧盖板； 3）拧下两侧面的 4 个固定螺栓； 4）小心地拿开气囊组件； 5）用小一字号螺丝刀将黑色的塑料锁片向外拨开,并且小心地逆时针旋转 发生器-传感器直到发生器-传感器座同方向盘配合槽对齐。轻轻地将发生器-传 感器从方向盘接口处拿出； 6）将前轮转到正前方的位置，如果还需继续使用该转向柱和方向盘，则应 标出方向盘同转向柱的相对位置，然后拆卸方向盘的固定螺母，取出螺母和平 垫圈，拆下方向盘。 （2）安全气囊的安装 在安装安全气囊之前，应注意：带上防火手套和防护镜；处理 srs-40 系 统时，不要使用碰撞型的工具；操作 srs-40 系统时，禁止吸烟。 安装 srs-40 系统的方向盘时，应按下述步骤进行： 1）检查方向盘中间的 d 形支柱有没有裂纹或破损，如果这个 d 形支柱有 宜宾职业技术学院毕业论文 19 任何形式的损坏，就不要再安装此方向盘，必须更换； 2）安装方向盘时，先将前轮调整到正前方的位置后，再将方向盘对准正前 方的位置套入转向柱的花键轴上，安装平垫圈和螺母，并拧紧方向盘固定螺母， 拧紧力矩为 35nom； 3）紧握方向盘向各个方位移动，以查看方向盘或转向柱是否有松动，如有 松动应在装发生器-传感器前加以拧紧或修复； 4）转动方向盘时，要保证没有摩擦或干涉，在安装发生器-传感器总成前， 所有的障碍和干涉必须排除。 安装发生器-传感器时，要带上防火手套和防护镜，然后轻轻地将发生器- 传感器拿起放在方向盘接口上对准卡槽位置，接着按顺时针方向旋转(大约 40)发 生器-传感器直到被锁止，使弹簧受力。当黑色的塑料锁片卡入发生器的卡槽中， 就会听到“咔嗒”的声音，这时发生器-传感器总成已安装好。 安装 srs-40 组件总成可按以下步骤进行： 1）在拆封新的组件时，先查看是否有异物落入，以确保组件内部没有任何 物体； 2）将组件中的销钉与接头底板以及方向盘上的孔对准，然后将组件牢固地 压在发生器-传感器总成上，并保证在组件上的固定支架孔对准方向盘两侧的孔， 如果这些固定支架没有安装到位，就会造成在组件上盖子不能完全盖严，影响 外观效果，注意在安装时，不要击打及敲击组件和方向盘的任何部位； 3）安装螺栓，保持组件上的压力，使外壳扣合完好，从一侧向另一侧交替 安装 4 个螺栓，拧紧力矩为 711 nom； 4）最后，装好两侧盖板。 配备安全气囊可以大大提高车辆的被动安全性，在发生事故时能有效地保 护驾驶员的生命安全，但只有正确地使用、维修，才能使安全气囊在关键时候 有效发挥作用，否则不但影响其作用的发挥，而且还可能会造成其他伤害。 （3）维护 安全气囊，顾名思义在危险发生时可以保护驾驶员生命安全。据有关机构 统计，在所有可能致命的车祸中，如果使用安全带，可挽救约 45%的生命；如 果同时使用安全气囊，这一比例将上升到 60%。现在配置安全气囊的车辆越来 宜宾职业技术学院毕业论文 20 越多，但不少车主还不知道如何对安全气囊进行保养。有关专家指出，只有正 确地使用和保养，安全气囊才能发挥其应有的作用。 安全气囊也被称为“辅助约束系统” ，一般是由传感器、控制器以及气囊等 基本部件组成。它是通过安装在车头的几组传感器感应车辆与外物的撞击度， 以确定是否需要引爆气囊。当车辆遭受正面强烈的撞击时，它会在瞬间充气膨 胀形成一个很大的气囊，让人可以趴在上面，从而避免受到伤害。 现在大部分的车型都装有安全气囊，但不同的品牌所配备的安全气囊也不 一样。有些车型只配有主气囊或者称单气囊；有些车型则配有主副气囊也称为 双气囊。主气囊通常是位于方向盘的中央，用来保护司机的安全；副气囊一般 是位于杂物箱的上方，用来保护乘客。还有一些车型（主要是高档车型） ，除了 主副气囊还配有侧气囊，以保护后排乘客的安全。据了解，如今有个别车型配 有智能型安全气囊，相比普通的安全气囊，其显得更