毕业设计（论文）-上海通用雪佛兰科鲁兹汽车安全气囊发展与应用.doc

学号201112230118湖南交通职业技术学院汽车工程系毕业设计（论文）设计(论文)题目：上海通用雪佛兰科鲁兹汽车安全气囊的发展与应用 作 者： 专 业：汽车运用技术 班 级：汽运1101班 实习单位：常德长安责任保险有限公司 校内指导老师： 校外指导老师： 2014年 3月 18日 上海通用雪佛兰科鲁兹汽车安全气囊发展与应用 汽车工程系 汽运1101班 邮编：410600【摘 要】：本文结合我在处理汽车保险过程中遇到的一些问题，针对上海通用雪佛兰科鲁兹汽车安全气囊的特点，以及在事故过程中常用的诊断方法进行分析，总结出汽车安全气囊的一些基本知识，并着眼于今后科鲁兹汽车安全气囊更深入的发展和应用。【关键词】：安全气囊 控制器 传感器 碰撞1、汽车安全气囊概述1.1 汽车安全气囊基础概述发生交通事故时，汽车不可避免的要发生碰撞。汽车发生碰撞全过程分为两个阶段：没有人参与的汽车与汽车或汽车与障碍物之间的碰撞作为碰撞的第一阶段。碰撞第一阶段必然导致汽车产生减速度，车内人员由于惯性就会以一定的加速度向撞击发生的方向运动，如果这个加速度足够大，将造成人员与车内构件相碰，把这个碰撞叫碰撞的第二阶段，即伤人阶段。安全气囊的作用即在碰撞的第一阶段和第二阶段之间，迅速在车内人员与汽车构件之间产生一个充满气体的气垫，在碰撞过程中通过气囊的阻尼排气等过程吸收乘员的动能，使碰撞的第二阶段得以减缓，以减轻碰撞对人员的伤害程度。安全气囊属于汽车乘员“被动安全性保护装置”。其中安全带在被动保护过程中起主要作用，而安全气囊属于辅助约束系统（Supplemental Restraint System），即SRS。安全气囊一般分布在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内前排和后排）和车外三个方向。科鲁兹汽车的安全气囊（AIRBAG）安装位置在方向盘里面，安全气囊是一次性的。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。1.2 汽车安全气囊的组成及作用 安全气囊系统主要由传感器、微处理器（ECU）、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 5 0 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。 2、安全气囊控制系统的组成及工作原理2.1 控制系统的组成 汽车安全气囊控制系统是由传感器和电子控制器所组成，（如图2-1）所示。传感器电子控制器气体发生器气囊控制系统模块气囊组件模块 2-12.1.1 传感器 在安全气囊控制系统中，普遍采用了传感器来感知汽车在发生碰撞时的信号，检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度，一旦碰撞强度达到或超过设计所允许的强度后，各个传感器立即起作用，同时产生和输出一系列被碰撞的信号，这些碰撞信号传输给中央电子控制器，由中央电子控制器中的微处理器来进行处理和判断，决定是否引爆安全气囊。汽车安全气囊控制系统中所采用的传感器，主要类型为惯性加速度传感器，正常情况下，依靠弹性元件使传感器保持在断开状态，当汽车发生碰撞时，惯性元件克服弹性元件的阻力，使传感器立即被接通并产生碰撞信号。2.1.2 电子控制器安全气囊的中央电子控制器（Electronic Control Unit）是以微处理器为核心的控制系统，主要组成部分（如图2-2）所示。安全气囊中央电子控制器一般由微处理器，信号输入输出系统，安全气囊系统电源，警告和诊断系统，辅助组件构成。2-2 ECU的结构框图2.2 安全气囊的工作过程 安全气囊的作用过程如下：碰撞碰撞传感器电子控制器（电脉冲）气体发生器气囊展开乘员保护。汽车发生正面碰撞时驾驶员的安全气囊展开过程（如图2-3）所示（其中具体时间与多种因素有关，图示时间仅供参考）： a010ms：在汽车特定的敏感部位处，装置碰撞传感器。碰撞传感器受到足够的碰撞冲量作用时，在10ms的瞬间内，将触发信号输送到中央电子控制器。 b1020ms：在中央电子控制器中，主要有对安全气囊系统进行监测和控制的微处理器，能够对传感器输入的触发信号立即进行计算、比较和判断。如果碰撞冲量超过预先的设定值，中央电子控制器立即释放一个电脉冲火花，使气体发生器中的雷管急速爆炸。 c2060ms：雷管的爆炸击穿装气体发生器的燃料盒，将固定燃料点燃并产生高温、高压气体（氮气），快速地经过滤器过滤冷却后冲入安全气囊。气囊在2060ms内张开达到最大容积，在乘员与车内装备之间形成一个气垫。在同一瞬间，乘员因惯性力的作用，可能向前冲出150200mm，头部、脸部和胸部正好与迎面而来的气囊相接触。但高压气囊膨胀的能量，会把乘员“回弹”到座椅上，使得乘员身体受到一定损伤。 d60100ms：与此同时，装在气囊后面的排气孔打开，气囊泄气并收缩。由气体的阻尼作用，吸收了碰撞的能量，缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力，使乘员陷入较柔软的气囊中。由于安全气囊将乘员与车内装备隔开，而使得乘员得到保护。最后气体全部从排气孔排出，气囊瘪下。2-3汽车正面碰撞时安全气囊发生作用的过程示意图 整个碰撞安全气囊展开对乘员的安全保护过程，大约60100ms。安全气囊展开进行保护的过程，是一种不可逆的过程，在完成保护过程后，必须重新安装安全气囊控制器和安全气囊总成。 一般来说，车辆的轻微碰撞不会使气囊打开。只有在车辆正面一定角度范围内碰撞才能使气囊打开。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。后碰，侧碰，翻转都不会引发气囊打开。 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。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；气囊中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。2.3 科鲁兹安全气囊系统雪佛兰科鲁兹的安全气囊属于电子式（E型），气囊数目为两个，用于驾驶员和前座乘员，一个中央气囊传感器和两个前气囊传感器。E型、双气囊、3传感器2.4 科鲁兹SRS故障典型维修案例科鲁兹SRS指示灯常亮不熄1故障现象：一辆上海通用1.8L科鲁兹轿车SRS指示灯亮。听驾驶员介绍，科鲁兹的安全气囊已经连续两次“投入他的怀抱”了。第一次是在夜间行驶撞车时，因为驾驶席安全气囊的“呵护”，他幸免遇难。到一家修理厂去更换两个安全气囊之后，发现SRS指示灯亮，经工人多次消码，故障灯熄了，但行驶不到一个星期，该车撞到小石头上，安全气囊再次爆炸，把驾驶员打得口鼻流血，满脸青肿。回到修理厂再次更换了两个安全气囊，故障灯又亮了，怎么也熄不掉，于是驾驶员将车转到特约维修站修理。2故障诊断：经查证，该车在两次安全气囊爆炸后，维修人员错误地认为SRS装置没受到任何损伤，不必浪费，于是就只更换了安全气囊组件，而没有更换SRS装置。与一般汽车SRS不同的是，该车碰撞传感器安装在SRS装置的内部。当车辆发生碰撞时，碰撞传感器和安全传感器将检测出汽车碰撞的强度信号，并将强度信号输入SRS装置的微处理器，一旦冲击力超过设定极限值，安全气囊就会被引爆。3、安全气囊的改进和引用 1、磁电式传感器的采用：为使传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位，使其能够正确、适时地感应碰撞，可选用磁电式传感器。2、智能化控制系统的采用：对安全气囊控制系统的要求是准确判断事故的碰撞强度，控制气囊的展开与否。碰撞传感器和缓冲气囊是实现智能化控制系统的关键。3、乘员探测系统的选择：理想的安全气囊是可以针对各种不同的特殊情况对汽车的使用者进行保护。安全气囊应对碰撞中乘员和车的有关信息进行识别判断，调整安全约束系统参数，使人体获得最佳保护。4、气体发生器的多元化发展：对于气体发生器，不仅要求其工作可靠，性能稳定，耐久性好，符合环保要求，而且要求尽量减轻其质量和降低成本。5、可分级充气或释放压力装置的采用：加入了可分级充气或释放压力的装置，以防止一次突然点爆产生的巨大压力对人头部产生的伤害，特别在乘客未佩戴安全带的时候，可导致生命危险。4、汽车安全气囊的发展趋势汽车安全系统是汽车电子领域增长最快的一部分。汽车的安全设计在整车设计中所占的比例也越来越大。我国2000年实施了CMVDR 294关于正面碰撞乘员保护的设计规则，该法规等效于欧洲ECER94 法规。最近，我国的侧面碰撞法规已经开始实施，这将对我国车辆的碰撞安全性能和驾乘人员保护系统提出更高的要求。汽车安全法规体系的不断完善，将带动中国汽车电子市场的发展。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，以便引爆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。 总 结综上所述，我们可以清楚看到安全气囊在整个汽车的安全系统中的重要作用。安全气囊是一种集机械、电子、化学化工等多学科于一体的高新产品，技术含量高、结构复杂、装配精度高、安全要求高是它的特点。安全气囊的研究还在继续创新，安全气囊的工作状况的好坏直接影响驾乘的安全。安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。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45%的生命；如果同时使用安全气囊，这一比例将上升到60%。在不安全带的状况下，安全气囊不但不能对乘员起到保护作用，还会对乘员有严重的杀伤力，安全气囊的爆发力是惊人的。足以给驾驶者以重创。安全气囊的新技术还在不断被开发，革命它性能的好坏是评价汽车安全性的重要指标。汽车用安全气囊是从零起点开始，尚需投入大量的工作。参 考 文 献1 刘希恭.国产汽车安全气囊系统.北京：机械工业出版社.2007 2 苏慧青.安全气囊的使用. 北京：机械工业出版社.20063 徐安.汽车安全气囊技术发展趋向.北京：人民交通出版社.20064 宋慧等.现代轿车的安全气囊系统（I）（VI汽车电器.19995 徐焕彰.安全气囊简介.北京汽车.19976 胡光辉.安全气囊的安全性初探.湖南交通科技.2002(2)7 黄宁军.汽车安全带安全气囊的新发展.汽车科技.2001(3)8 陈守文.汽车安全气囊的研究与发展.汽车研究与开发.2002(1)9 李令举.汽车安全气囊概述和机械式气囊.汽车电器.1997(6)10 赵龙庆.汽车安全气囊及其检修要点.汽车研究与开发.1995(6)11 何文.汽车安全气囊技术的新发展.汽车研究与开发.2000(4)12 钟志华.汽车安全气囊技术及其应用.中国机械工程.2000(11)致 谢通过老师的悉心指导和帮助，我对汽车安全气囊有了更深的认识。写作过程中在图书馆参考了大量相关的文献和书籍，并得到了老师及班级同学的热情指导和帮助，特别是老师严谨务实的工作态度，对我论文的写作给予了很大的帮助。老师教导我们渊博