浅析汽车安全气囊 毕业论文【整理版】.doc

浅析汽车安全气囊 目录前言第一章、汽车安全气囊概况 1.1、汽车安全气囊基础概述 1.2、汽车安全气囊的发展史 1.3、汽车安全气囊的工作原理及结构 1.4、安全气囊系统的分类第二章、汽车安全气囊的应用、缺点 2.1、安全气囊的应用 2.2、安全气囊使用过程中存在的缺陷第三章、安全气囊的检修、储存和运输 3.1、检修 3.2、储存和运输第四章、汽车安全气囊的改进和引用 4.1、磁电式传感器的采用分析 4.2、智能化控制系统采用分析 4.3、乘员探测系统的选择分析 4.4、气体发生器的多元化发展 4.5、可分级充气或释放压力装置的采用 第五章、汽车安全气囊的发展趋势 5.1、安全气囊的智能化 5.2、安全气囊的绿色环保化 5.3、安全气囊的虚拟技术化 5.4、安全气囊的小型、轻型化 5.5、安全气囊的保护全方位化 5.6、正在研制的保护气囊六、总结七、谢词参考文献摘要：随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，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。以此汽车的安全也就随之产生，随后很快的出现了一系列的汽车安全系统。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，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。当汽车发生事故时，对乘员的伤害是在瞬间发生的。例如，以车速50公里/时进行正面撞车时，其发生时间只有十分之一秒左右。为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害，必须设置安全装备，目前主要有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统 (SupplementalInflatableRestraintSystem，简称SRS)等。 由于很多事故是难以避免的，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，得到了迅速的发展和普及。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。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。此外还会向智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展的趋势。关键词：安全气囊，技术，应用，发展前言 车辆是现代道路交通的主要运行工具，是道路交通系统的重要组成元素，也是人们生命安全的重要把保证要素。随着经济技术的发展和人民生活水平的提高，城市化的发展和科学技术水平在交通运输领域中的应用，汽车已在全球范围内迅速普及，并成为人类社会经济生活不可缺少的工具，交通的进步与发展给人类带来了数不尽的生活便利、经济效益和社会繁荣，但也给道路带来很大的压力和问题，交通工具的使用导致交通事故的频繁发生也给人类带来灾难，使人类蒙受了难以计数的损失，交通事故已成为当今社会的一大公害。在许多国家，由交通事故引起的人员伤亡数比火灾、水灾和意外爆炸等事故造成的伤亡总数和还要大得多。从经济损失方面看也是如此，中国的火灾经济损失只相当与交通事故经济损失的10%，因此，为了更大限度地减少经济损失、人员伤亡、事故次数等，人们通常会对汽车的车身结构、安全带、制动性、转向性等方面进行考虑、改进和设计，以减轻乘员伤害的各个部件着手，已得到最佳的乘员保护效果。本文正是以此为出发点来谈谈安全气囊对对车上乘员的保护及其发展与应用的。 第一章、汽车安全气囊概述 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”。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。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。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。随着整车被动安全重要性的深入人心，在一些高档豪华车中车现了高达30几个气囊从颈部、膝部、甚至是在车顶的两侧会配有两条管状气囊，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内藏式气囊。当汽车在正面碰撞行人时，气囊迅速向前张开和向两侧举升，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1.1汽车安全气囊基础概述 车辆的被动安全性是指车辆在发生事故的过程和之后，如何保证乘员不受伤害或最大限度减少伤害程度的能力。被动安全性包括车辆的耐撞性能、抗翻滚性能，乘员的约束系统、系能结构，不同车辆碰撞相容性问题和碰撞后的紧急撤离等。车辆主动安全性的提高，有助于减少事故的发生，但无法避免。当事故发生时，如何最大限度地降低事故带来的损失，减少乘员损伤，往往更加重要。因此，人们常考虑从汽车的被动安全部件，如车身结构、安全带、安全气囊、吸能式转向柱、座椅、头枕及内饰件等方面考虑，来减轻对乘员伤害的程度。1.1.1安全气囊的设计思想在汽车发生碰撞后，乘员与车内构件碰撞前，迅速在二者之间打开一个充满气体的气垫，使乘员扑到气垫上，达到减轻乘员伤害程度的目的。1.2、汽车安全气囊发展史1.2.1 国外汽车安全气囊的发展 安全气囊的使用已有近30年的历史，它对减少撞车伤亡有不可替代的作用。美国“高速公路安全保险机构”的报告指出，装有安全气囊的汽车在撞车时，死亡人数减少了23。新泽西某一医院整形外科在4年时间里对2300起事故作了研究后认为，配有安全带和安全气囊的驾驶员在车祸中面部受伤减少了75，而这主要是安全气囊的功劳。可见，安全气囊能够在交通事故中起到很大的保护作用。 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。但是，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。 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。 1993前后，美国政府立法规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座均应装备安全气囊。另外，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。 安全气囊在近几年得到飞速发展，价格大幅下降，装备安全气囊的轿车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安全气囊（即双气囊规格），乘客用安全气囊与驾驶员用安全气囊相似。只是气囊的体积要大一些，所需的气体也多一些而已。进入90年代以来，安全气囊的安全性已经被人们普遍接受，并被视为一种现代化和高档次的安全装置。但是，对于驾驶员和乘员来说，安全驾驶才是第一位的，这是任何先进的安全装置都无法替代的。1.2.2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 1 0 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。 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、T akawa、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。1.3、汽车安全气囊的工作原理及结构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。1.3.1 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。 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；而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 e cu。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。ECU为一独立安装的控制系统，它不与其他系统的控制单元合用，其功能是接受个传感器发来的信号并判断是否引爆使气囊膨开。1.3.2汽车安全气囊的工作原理1.安全气囊系统 典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借着侦测回路来判断是否真有碰撞发生。如果讯号是同时来自两个传感器的话才会使安全气囊开始作用。由于汽车的发电机及蓄电池通常都处于车头易受损的部位，因此，安全气囊的控制系统皆具有自备的电源以确保作用的发挥。在判定施放安全气囊的条件正确之后，控制回路便会将电流送至点火器，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线。需要特别说明的是，传感器只有在满足了一定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速公里至公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速传递给安全气囊系统的控制电脑，电脑在经过分析确认之后，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。可见，气囊的打开与否与撞击角度和撞击速度都有关，一般来说在汽车翻转、轻微碰撞、侧面碰撞或后面碰撞时，气囊均不会打开，比如桑塔纳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。再有一点，对于撞击速度而言，安全气囊系统测定的是撞击后车辆的减速度，因此，在做安全碰撞实验时，一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。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，如下图：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 其中比较常见的传感器有电子传感器，机电式传感器，机械式传感器，新型传感器，中央传感器和安全传感器六种类型。而电子控制器则包括微处理器，信号输入和输出系统，安全气囊系统电源，警告和诊断系统，辅助组成五大部分组成。下面从传感器开始介绍安全气囊控制系统的组成。一传感器 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。 按照碰撞传感器的功能和使用情况不同，传感器可分为碰撞传感器、中央传感器和安全传感器等。碰撞传感器可以装在汽车的前部和侧面，通过直接感知碰撞作用力或从车身结构件的变形，来检测汽车在发生碰撞时的碰撞强度。中央传感器是用来检验和判断由传感器输入的碰撞信号。安全传感器则起着保险作用，可以防止在汽车紧急制动、跨越凹坑或低于规定强度等条件时，因产生强烈振动而引起的“误判”。 几乎所有的传感器对温度都非常敏感，必须保证传感器能够在相当大的温差范围内都能够正常稳定地工作，保证其可靠性。另外传感器应尽量地布置在温度变化较小的部位，或采取一定的隔热措施。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，主要组成部分见图1。 不同的国家、不同的汽车生产厂家以及研究部门，在不同时期、不同的车型上，开发和设计了多种多样的中央电子控制器，随着技术的不断进步，中央电子控制器也不断地改进和完善。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。下面介绍各组成部分的主要功能。图1ECU的结构框图 二、微处理器 微处理器是中央电子控制器的核心，担负安全气囊的系统控制、信号处理和判断、发生引爆电脉冲等重要控制工作。在微处理器中有安全气囊的控制软件，还包括A/D转换器、串行接口、定时器、信息储存器、RAM、ROM、EEPROM等，它具有以下主要功能： （1）控制碰撞传感器、中央传感器和安全传感器输入的电信号，对减速信号进行处理、筛选和判定，防止因紧急制动、通过沟堑或低速碰撞等引起安全气囊的误爆。 （2）将碰撞传感器、中央传感器和安全传感器输入的电信号与微处理器控制软件中已储存的计算程序和数据进行对比和评估，判断是否需要引爆安全气囊，并确定引爆的时间。如果判断与确定无误，则适时地发出安全气囊引爆的电脉冲，同时起动安全带卷收器锁紧安全带，对乘员产生约束力。自动控制安全气囊引爆的限值，对没有佩带安全带的乘员，提供最佳保护。 （3）在安全气囊点火引爆电路接通后，立即将有关安全气囊的工作全过程、故障方式和故障持续时间的信息，储存到储存器中，记录当前的故障代码。 （4）通过信号系统和诊断器，对整个安全气囊控制系统内部和外部的功能进行检测和监控，并对安全气囊系统零部件进行诊断。 三、信号输入输出系统 信号系统负责输入传感器的信号、输出安全带锁紧信号、安全气囊引爆信号、灯光报警信号和音响报警信号等。信号系统分布在汽车的各个部位上，依靠导线和各种插接器来连接。 （1）输入信号装置有：碰撞传感器、中央传感器和安全传感器。按照碰撞传感器、中央传感器和安全传感器的逻辑控制原理，在汽车受到碰撞时产生碰撞信号，并立即输入到中央电子控制器中。 （2）输出信号装置有：驾驶员用安全气囊引爆电路、前排座乘员用安全气囊引爆电路以及其他安全气囊的引爆电路等。它们按照中央电子控制器的指令引爆安全气囊，倘若只装备驾驶员用安全气囊，则只需要一套安全气囊引爆电路。如果装备有多个安全气囊系统，则需要多个安全气囊引爆电路。在中央电子控制器的控制下，每条引爆电路都可以单独激发，也可以在中央电子控制器的控制下，按一定顺序进行激发，并在各个安全气囊引爆激发之间，设置预定的延迟响应时间。另外，还对安全带卷收器发出锁紧信号。 四、安全气囊系统电源 蓄电池是安全气囊系统的主要电源，只要汽车在碰撞时不损坏蓄电池，仍然由蓄电池供应所需电流。另外，在安全气囊系统中还必须设置辅助电源（应急电源），保证在汽车发生碰撞、蓄电池被损坏时，安全气囊系统仍然正常工作。辅助电源包括一个直流稳压器和一个电容储能器。 直流稳压器是起稳压和过压保护作用的集成稳压装置，它具有比较、放大和调节的功能。通常产生一个低压（5V）线性电源作为安全气囊系统的工作电源，当加在中央电子控制器上的电压过高时，稳压器便自行调节，保证提供系统稳定的电压，使系统能够正常工作，不会因电压过高而引起“误爆”。 电容储能器是利用电容来储能，一般在安全气囊系统接通电源后10ms时间内，电容器即充电。在轿车发生碰撞时，蓄电池被破坏失去主电源后，电容储能器还能保证在100ms的时间内为安全气囊系统提供电能。在安全气囊引爆后，电容储能器仅仅能够再提供10ms左右时间的电能。因此，必须是在蓄电池保持完好的条件下，中央电子控制器才能将有关安全气囊工作的全过程进行监控，并将安全气囊有关信息储存到储存器中，同时记录当前的故障代码。警告和诊断系统 安全气囊系统的监控系统一般有警告灯和诊断器。（1）警告灯 警告灯位于仪表板内，符号为“Air Bag”，其功用一是故障提示，二是显示故障代码。当点火开关置于ACC或ON位置时，警告灯闪亮6s，这段时间内，ECU中对系统进行自检，即向中央气囊传感器、微处理器以及点火电路输出模拟信号，以检查信号响应是否正确。若响应正确，则说明系统工作正常，警告灯闪亮6s后熄灭。若出现异常响应，则警告灯在6s过后仍然闪亮，提示人们应进行修理。（2）诊断器（TDCL) TDCL 是 Total Diagnostic Communication Link的缩写，它与ECU各引脚相连，ECU有几个引脚，TDCL也相应有几个插口，另外还增加A、B两个插口用于诊断置零（即清除故障代码）。TDCL的作用是激活诊断系统，对安全气囊系统进行自检，见图2。图2诊断器插口1AB插口 2Tc插口 3E1插口 4Tc与E1端子跨接导线五.辅助组成 除了以上主要的组成部件外，还有一些辅助单元或模块，分别如下：（1）比较器定时电路。负责监测微处理器，当微处理器失效，它会使警告灯以3Hz频率闪亮，提出警告。（2）串行通讯接口。供与外界装置双向通讯用。（3）点火电压生成电路和点火储能电路。为气体发生器的激发提供电流。供气体发生器激发的点火电源有两个：一个是直接取自车上的蓄电池，另一个是由点火储能电路提供。若碰撞中未及点火之时，ECU至蓄电池的连接被切断，则只能靠点火储能电路供电。（4）气囊点火电路。负责向引发器发出引发电流。气囊点火电路都有自己的储能单元，ECU点火输入端接通最低工作电压之后10s，点火电路便可完成储能。（5）测试电路。负责检测气囊点火电路和气体发生器有关电路的故障状态。（6）低压开关状态监测电路。应用于混合式气体发生器。 2.2 控制系统的控制原理 由于汽车生产厂家不同和汽车型号、结构不同，安全气囊控制系统布置方式也有所不同。其中主要的布置方式有多点式安全气囊控制系统，单点式安全气囊控制系统，两点式安全气囊控制系统和防侧撞安全气囊控制系统。虽然布置方式不相同，但是控制原理是一样的。其控制原理如下： 安全气囊控制系统的动作信号是由碰撞传感器、中央传感器和安全传感器来产生，然后由中央电子控制器来判断各个传感器输入的信号。安全气囊的引爆过程是根据运动学的规律，用力学方法对碰撞加速度强度进行计算，确定碰撞加速度强度的平均值，储存在中央电子控制器的微处理器中。 中央电子控制器接收到碰撞传感器的信号，并经过与微处理器中储存的加速度平均值相比较和认定，如果达到或超过储存加速度平均值，中央电子控制器才能发出电脉冲来引爆安全气囊。避免了由于汽车紧急制动、通过不平路面以及通过沟堑时产生的强烈振动，发生“误爆”而引起不良的后果。2.3 安全气囊的工作原理安全气囊组件安全气囊组件有气体发生器和气囊。（1）气体发生器 气体发生器是气囊组件中非常重要而又复杂的一部分。该装置最突出的特点是燃爆品，在极短的时间内可使环境发生剧烈变化。是安全气囊控制系统的执行元件，它能否按照系统控制的要求及时引爆，是能否对驾驶员或乘员提供安全保护的关键。气体发生器可以分为燃料燃烧式和储气燃烧式两种。气体发生器主要由外壳、雷管（机械式和电子式）、增压剂、气体发生剂以及过滤器等部分组成。在气体发生器总成中，过滤装置起过滤和冷却作用，防止高温气体灼伤乘员，并防止燃烧中的微粒子弹出，造成对乘员的伤害。 (2)气囊 气囊是安全气囊系统的核心部件，气囊的用途不同时，气囊的形状、结构、容积、充气的速度、充气的压力等都有所不同。图3是根据安全气囊的功能要求，对其编织物材料物理性能的具体要求。 图3 为了实现安全气囊的可控制充气过程，设计了有阻尼作用的气囊。在气囊的内表面缝制阻尼带，引导安全气囊在展开时，加速向侧面膨胀，以避免安全气囊自由地展开。或采用其他方式对高压气体产生阻尼作用。 在气囊的背面设置排气孔和排气缝隙，或设置一些通气孔，来减少固体燃料爆炸时的压力，缓和对乘员的冲击力。气囊在充气后，在排气孔和排气缝隙，或通气孔不断地排出高压气体的过程中，吸收碰撞时的能量，直到气囊完全瘪塌为止。在气体发生器总成中，过滤装置起过滤和冷却作用，防止高温气体灼伤乘员，并防止燃烧中的微粒子弹出，造成对乘员的侵害。 安全气囊的工作过程 由于车辆型号和安全气囊的种类不同，安全气囊的工作过程受到多种外界因素的影响。但是其工作过程大体上是相同的。 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4所示（其中具体时间与多种因素有关，图示时间仅供参考）： 以图4为例，从汽车开始碰撞计时： 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。图4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。 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，就有可能酿出一场“悲剧”。需要强调的是：安全气囊只是起到辅助作用。在不系安全带的情况下安全气囊不但不能对乘员起到防护作用，还会对乘员有严重的杀伤力。安全气囊的爆发力是惊人的，足以击断驾驶者的颈椎。因此，系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。1.4安全气囊系统的分类1.4.1.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。机械控制是安全气囊系统 机械控制是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。 （1）电子控制是安全气囊系统 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。由于安全气囊系统属于汽车安全部件，它所采用的电子器件均有较高的特殊性能要求，需要精度高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。 (2)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 。 1.4.2.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 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，市民，丰田佳美，马自达 626,929，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。1.4.3.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 6 0 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 3540 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。 虽然安全气囊在结构上会有所不同，但其工作原理基本一致。汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化（或加速度）信息，由控制装置（中央控制器）对这些信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值（即真正发生了碰撞），则控制装置向气体发体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生 N2 或将储气罐中压缩氢气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。 第二章、汽车安全气囊的应用、缺点安全气囊属于烟火类（PTI）器材，无论是装配、储存、使用以及运输，都必须按照有关易燃、易爆危险品的“爆破器材法”的规定来处理。2.1.安全气囊的正确使用安全气囊是一种一次性的安全防护装置，不允许在装车后进行任何试验。汽车若无碰撞事故正常行驶长达10年时，应更换新的安全气囊系统。使用时应注意： （1）安全气囊必须和安全带配合使用。由于气囊是通过爆发起作用，而设计者往往是从大多数、正常的碰撞模拟试验中寻找最佳方案，但生活中，每一位乘驾者都有自己乘驾习惯，这就造成了人与气囊会有不同的位置关系，也就决定了气囊工作的不稳定性。因此，要保证安全气囊真正起到安全的作用，驾乘人员一定要养成良好的驾乘习惯，保证胸部与方向盘保持一定距离。而最有效的措施就是系好安全带，安全气囊只是辅助安全系统，需与安全带配合使用才能发挥最大的安全保护效果。 （2）注意日常检查。主要检查各碰撞传感器的固定是否牢固，搭铁线部位是否清洁、连接是否可靠，方向盘转动时是否有卡滞现象，以判断方向盘内的SRS螺旋电缆是否完好。起动车辆时特别要注意观察SRS报警灯是否自动熄灭，如果接通点火开关6s后，它依然闪烁或长亮不熄，则表示SRS系统有故障。在运行过程中，如果指示灯闪烁5min后长亮，也表示SRS系统出现故障。（3）及时排除安全气囊的故障，否则会产生两种严重后果。一种是当汽车发生严重碰撞，需要安全气囊展开起保护作用时，它却不能工作。另一种是在汽车正常运行，安全气囊不应工作时，它却突然膨胀展开，给驾驶员和乘员造成不应有的意外伤害，甚至发生安全事故。（4）避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管，不要让它承受85以上的高温，以免造成安全气囊误打开。（5）避免意外磕碰和振动。安全气囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感，因此应尽量避免碰撞和冲击，以免造成安全气囊不必要的突然展开。（6）不要擅自改变安全气囊系统及其周边布置。注意不要在气囊的前方、上方或近处放置物品，因为在紧急时刻这些物品有可能防碍气囊充气或被抛射出去，造成更大的危险。在车室内安装收音机、CD机等附件时，要遵照汽车厂的规定，更不能擅自改动系统的线路和组件及更改保险杠和车辆前面部分结构。在方向盘和乘员侧气囊部位不可粘贴任何装饰品和胶条，以防影响气囊的爆开。（7）乘员尽量坐后排。儿童和身材矮小的乘员在乘坐有安全气囊的车辆时应尽量坐后排，因气囊对他们的保护效果并不理想。（8）严格按规范保管安全气囊系统元器件。安全气囊系统中有火药、传爆管等易燃易爆物品，必须严格按规范运输、保管，否则将会造成严重后果。（9）在乘坐者之中若有儿童应格外受到关注。由于气囊充气可能对前排儿童产生意外危险，所以最好把儿童安排在后中间位置，并固定好。在副驾驶位无人或必须坐儿童的情况下，应考虑关闭气囊开关。2.2、安全气囊使用过程中存在的缺陷汽车安全气囊是20世纪汽车上的十大发明之一，但也曾因成本高、安全性能上不稳定而倍受争议。但任何事物都具有两面性，安全气囊也不例外。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效，但也发现了其存在的一些间题和缺陷。安全气囊在使用中存在的缺陷有： （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。第三章、安全气囊的检修、储存和运输3.1检修 安全气囊应注意日常的检修。安全气囊的一般检查，应按故障代码显示的故障进行检修，可以由驾驶员或专业修理工严格按照维修手册操作规程进行。不允许非专业人员对安全气囊系统进行拆开和检修。 在检修时应将点火开关断开，切断电源，因为拆除蓄电池后，故障代码会消失。所以在拆除蓄电池之前，应读取和记住故障代码显示的故障特性。电源切断要等待10min以上，让电容储能器内的电能完全释放后，才允许开始检修，以防止备用电源的电流引爆安全气囊。在大多数情况下，一些主要的零部件如微处理器、碰撞传感器、中央传感器、安全传感器、气体发生器等，都是采取更换零部件的方法进行检修的，且必须尽可能地更换原生产厂家配套的零部件。对少数重复使用的零件，必须严格检查后才能使用。如安全气囊系统发生“误爆”，则应更换原生产厂家的整套安全气囊系统，确认无误后才能使用，还必须进行新的安全气囊系统严格检查，才能装车。 不允许用尖锐的工具来修理安全气囊，以免损坏零部件，不要刺穿气囊造成气囊泄气。不允许用任何一种能够让电流通过的仪表来跨接导线进行测量，以避免发生错误引爆。检测安全气囊系统时，要用高阻抗的电压、电阻表测量。 检修完毕后，在安装零部件时，应注意零部件的导向标志和导线插头的插接方向。安全气囊系统的导线颜色和接线端子的颜色，一般为黄色或金黄色，不允许采用其他颜色的导线代替，最后要检查报警灯是否正常工作等。3.2储存和运输 装配好的安全气囊系统总成（包括转向器、转向器轴、安全气囊盒等）必须采用有隔热、防震的专门包装，缓冲垫要朝上，电器的插脚应分开，系统的各种装置都不允许碰撞和摔跌，凡摔跌过的安全气囊以及包装破损的包装件，都不允许装车出厂。在装车时应由有经验的工人来装配，并经检验人员检验合格后，出具合格证明。如果因故暂停安装时，应有专人负责看管，或送到车间仓库储存，以确保安全。 要用专门的仓库存放，不允许暴露在露天，环境温度不得高于100，不允许与润滑油、清洁剂以及其他易燃物品共同存放，不允许受潮或损坏包装，并严格按照出厂日期顺序存放，存放日期不得超过3个月。运输时应按照易燃、易爆危险品的运输规定来运第四章、安全气囊的改进和引用4.1 磁电式传感器的采用分析传感器的触发通常有：开关式，纯机械式，单点电子式，侧撞式，应变式等。目前国际上对汽车上安全气囊的传感器触发方式也没有一个统一标准。不仅是因为其种类繁多，而且是因为装于车身上不同位置的传感器触发方式也不同。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。 磁电式传感器可以安装在车身上的任何位置，只要稍微调整一下某些参数值，使得其能够识别峰值为0588 m/s：和时间脉冲为0-20 ms的碰撞加速度信号即可。只要碰撞加速度峰值和时间脉冲宽度同时满足条件，就会向气囊发出触发信号，展开气囊，对人体进行保护。 传感器结构如图1所示，它由外壳（非磁性材料）、磁性材料、惯性体（非磁性材料）、连接在惯性体上的软铁、支持和调节位移幅值的弹簧、安装在与外壳连接的凸柱内的永久磁铁和绕制在软铁上的线圈及引线组成。当传感器受到碰撞加速度时，惯性体产生反向加速度，导致通过线圈的磁通量发生变化，在线圈引线两端产生钟形脉冲信号，当调整弹簧刚度时，可改变加速度信号的宽度。 传感器的信号判别电路由三部分组成：信号幅度判别电路；信号宽度判别电路；有用、无用信号判别电路。通过对碰撞信号进行多方位的判别，可使控制装置获取的碰撞信号更全面，发出的点火控制更准确，从而确保安全气囊在必要的情况下展开。 如何获得稳定的冲击加速度信号是研究；传感器的关键，也是保证传感器准确获取碰撞信号的关键。磁电加速度传感器采用落锤冲击试验装置来调整校正其感应敏感度。释放锤头，与橡胶面碰击时，安装在锤头上面的加速度或磁电式传感器将感受到冲击加速度。不同落高对应不同加速度；调整橡胶厚度，可改变信号宽度；调整落锤高度，可改变信号幅度。 磁电式