汽车安全气囊的发展与运用.docx

上海建峰职业技术学院 上海建峰职业技术学院SHANGHAI JIANFENGVOCATIONAL COLLEGE课题名称： 汽车安全气囊的发展与运用 专 业： 汽车运用技术 姓 名： 汪传杭 学 号： 13180118 指导老师： 江文静 完成日期： 2016年3月 汽车安全气囊的发展与运用摘要:现在社会随着汽车技术的进步和道路条件的大大改善，汽车行驶的速度也越来越快，同时对于汽车安全气囊的要求与越来越高。车流量的增加，安全隐患也越来越严重，交通事故的逐年递增。为了确保汽车行驶的安全性，解决乘车人员的安全越来越受到人民重视，安全气囊就是一种非常有效的解决办法。安全气囊是车身被动安全性的辅助配置，日渐受到人们的重视。当汽车碰撞后，乘员与车内构件尚未发生“二次碰撞前”迅速在成员与构件之间打开一个充满气体的气垫，使乘员因惯性而时“扑在气垫上”通过这种方式让乘员受到的 减少并吸收碰撞产生能量，减轻乘员的伤害程度。本文主要就是对于汽车安全气囊的发展与运用进行概述。关键词：汽车,安全,科技Development and application of automobile airbagAbstract: Nowadays, with the development of automobile technology and the improvement of the road conditions, the speed of the car is also getting faster and faster. The increase of traffic flow, the security hidden danger is also more and more serious, the traffic accident is increasing year by year. In order to ensure the safety of the automobile driving, the safety of the car is more and more people pay attention to the safety air bag is a very effective solution. The airbag is an auxiliary configuration of the passive safety of the vehicle body, which has been paid more and more attention by people. When the vehicle collision, the crew and vehicle components that have not yet happened before the second collision quickly between members and members in the open a gas filled cushion, the crew because of inertia and flutter in the air cushion in this way let the passenger will be impact to reduce and absorb collision energy, reduce the degree of occupant injury. This paper is mainly about the development and application of automobile airbag.Keyword: automobile secure technology前言近些年安全气囊的快速发展，它已经成为衡量一辆车的被动安全性能的重要指标。我们通过汽车碰撞安全性的研究来将交通事故发生的后果降到最低。特别是对于驾驶员和乘客的头部与颈部的保护，在正面碰撞与前侧面的碰撞的保护尤为突出，应用也是越来越广泛，所以本文针对安全气囊原理、内部结构、故障的读取消码、以及安全气囊未来发展趋势做出论述。目录1安全气囊的概述.11.1安全气囊基础概述.11.2安全气囊的设计思想.11.3安全气囊发展史.11.3.1国外汽车安全气囊的发展史.11.3.2国内汽车安全气囊的发展史12安全气囊系统部件的结构与原理.2 2.1安全气囊系统部件的结构.2 2.1.1传感器.2 2.1.2电子控制器.2 2.2安全气囊系统部件的工作原理.23安全气囊的检修.3 3.1检修3 3.2储蓄和运输.34安全气囊的运用4 4.1安全气囊使用中的缺点.4 4.2对现有安全气囊的改进.4 4.2.1磁电式传感器的采用4 4.2.2智能化控制系统的采用4 4.2.3乘员探测系统的选择.4 4.2.4气体发生器的多元化化发展45安全气囊的未来发展趋势.5 5.1安全气囊的智能化.5 5.2安全气囊的绿色环保化.5 5.3安全气囊的虚拟技术化.5 5.4安全气囊的小型 轻型化.5 5.5安全气囊的保护全方位化.5结论.6参考文献.7后记.81安全气囊的概述1.1安全气囊基础概述准确的说安全气囊是一种辅助安全保护装置，安全气囊要能充分发挥作用要充分配合安全带才行。安全气囊其实是一整个系统，我们看到碰撞中打开的安全气囊其实只是这个系统的执行单元。安全气囊系统最重要的一个部分是ECU（电子控制单元，俗称气囊电脑）就是相当于人脑控制着整个安全系统。这个电脑安装在汽车地板的某个位置上，当感受到汽车来自前方的碰撞减速度，并进行分析，ECU由决定是否起爆安全气囊。如果分析结果是碰撞强度很大，需要起爆安全气囊，ECU就会发出一个点火指令，通过线束点爆安全气囊模块，保护乘员。基本就是这样一个过程。随着科技的进步，现在气囊的种类也有很多，例如膝部气囊，侧气囊，帘式气囊等等。1.2安全气囊设计思想汽车安全气囊，设计安全气囊的目的是为了防止正面碰撞或者前侧面碰撞时由于人的惯性，使人与车之间发生猛烈撞击而受伤。安全气囊系统是当今汽车被动安全性能的标志之一,近几年在美国和欧洲迅速发展,正面碰撞防护气囊系统已具有较高的装车率。在大量的碰撞试验中证明安全气囊必须配合安全带这样对乘客构成的约束系统才能使碰撞后的损失与伤害降低到最小。1.3安全气囊发展史1.3.1国外安全气囊发展史从1952年开始美国工程师John W. Hetrick，开始研究并发明“安全气垫”从此开始相关安全研究，1953年8月18日，终于取得了美国辅助乘员保护系统的专利。1971年福特公司率先试验将安全气囊装在了第一批车上，紧接着1974年美国通用汽车也率先将安全气囊应用到主驾驶座上，之后又在这个基础上再副驾驶座也安装了安全气囊。但是在当时的70年代，顾客所追求得是马力大并且车身大的汽车，他们队友是否配备安全气囊并不关心，安全带也很少有人用，安全气囊与当时汽车发展的大方向不同，所以慢慢的安全气囊也就从市场上消失了。直到1980年的12月份，德国奔驰汽车S级成为了在整个欧洲开始第一个销售带有安全气囊的汽车，到了1988年的时候克莱斯勒汽车公司认识到汽车安全性的重要性，责令旗下所有车系全部配备安全气囊，并且大肆在电视报纸等媒体宣导安全气囊的效用，葱丝开始真真正正的开启了汽车在安全配备方面的竞争。1984年美国高速公路安全管理者局在联邦汽车安全标准的第条明文规定汽车必须配备加装安全气囊的要求。到了1995年后再美国由国会正式通过法案，对此提出指导和法则，要求1995年以后的新车必须配备双气囊。1997年要求货也要配备安全气囊方可。可以明确看出到进入90年代以后，安全气囊的重要性和其安全性性被人民普遍的接受了，人们把他当做是高档次现代化的高品质装置，我们要想让安全气囊更好的保护自己就必须得了解安全气囊的工作原理和注意事项。对于我们驾驶员来说安全驾驶才是第一，任何先进按安全装置都不能去代替的。21世纪安全气囊更是朝着全面且面向多样化和精密化的方向发展，且发展中国家市场也是刚起步。1.3.2国内安全气囊发展史谈起我国安全气囊的发展在国际上是起步比较晚的了，直到上个世纪的80年代末期我国的一些研究汽车碰撞的安全的专家联合一些军工的专家们才开始对其车安全气囊的发展惊醒关注与研究，在1992年有我国自行自主研发的FS-01号安全气囊在碰撞试验中成功通过。并且在我国“九五”规划期间“十一五”规划安全气囊被我国国家经贸委和汽车行业列为汽车零配件的三大重点发展改造项目之一。到了1999年国家发布关于正面碰撞成保护和设计规划明确的指出了汽车成员在汽车发生碰撞时安全的标准，对于安全气囊的配置也提出了新的要求。对于安全气囊未来发展的研究指出了正确的方向同样也注入了新的活力。2000年以后开始我国的安全气囊的需求量平均每年成倍增长，2004年的时候我国的安全气囊的产量远远超过200万套，同样的安全气囊的国产率也是超过了一半；2007年就有80%以上的安全气囊地的量化生产。目前来说我国安全气囊的零配件ECU气袋等的国内的采购率仅仅只有5%，未来来说还是有很大发展空间的。2.安全气囊系统部件的结构与原理2.1安全气囊系统部件的结构在方向盘上面如果标有“SRS”或者是“Airbag”的图像字样则证明这辆车是配有安全气囊的。主要是由电子控制器ECU、传感器、气体发生器和气囊灯很多零部件组成。其中电子控制器和传感器是安全气囊非常重要的两个部分。现在我们主要看看传感器和电子控制器ECU。如图所示（1） 2.1.1传感器安全气囊用到的传感器一般分为前方传感器、中央传感器和安全传感器。前方传感器 作用是用来感受汽车碰撞时的信号，他一般是左右两个都在左右的保险杠跟翼子板之间，这两个传感器的结构都是一样的，都是偏心锤石机械传感器，放在一个密封防震的保护盒子中。避免受到其他冲击。中央传感器 中央传感器顾名思义他就是放在了中央控制器中。它的作用是当发生高速碰撞的时候有中央传感器感应碰撞发生的信号，并把这个信号传递给中央控制器，中央控制器来引爆气囊，是气囊充气迅速张开。与此同时前方传感器也迅速传递信号使全带预警张开，这时安全带跟气囊同时打开，保护乘客驾驶员。因此中央传感器的要求比较苛刻，它是由高科技固体半导体材料，稳定性好灵敏度大和压敏电阻效应好安全传感器 顾名思义它的作用就是为了安全防止不是冲撞导致气囊打开的失误动作，他也是在中央控制器中是一个水银常开开关，只有冲撞产生足够大的减速度才能让他上抛接通气囊开关。2.1.2电子控制器电子控制器的结构就是由引爆电路驱动电路、储存电路诊断电路组成。这些装在中央控制器中。2.2安全气囊系统部件的工作原理当汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊的前方传感器感受到碰撞信号迅速传递给中昂控制器，中央控制器处理碰撞信号并检测出该信号该车碰撞产生的减速度超过设定值，中央控制系统立刻接通安全气囊点火控制电路发出点火信号触发气体发生器，迅速产生量气体给气囊充气，使成员跟车内结构之间产生一个充满气体的气袋，这样使人直接跟气袋接触而不是跟车内的坚硬物品发生较为猛烈的撞击，从而达到了减少伤害的作用，从而保护了人们的生命安全。工作原理如图其中安全气囊中的气体主要是叠氮化合物爆炸产生的，是不含一氧化碳主要成分是氮气，只有在传感器测出的减速度到达一定值后才有点火信号发出点燃叠氮化合物，使之爆炸充满气囊。同样气囊也设有安全阀避免因为安全气囊充气过量，过量的气体会通过安全阀泄出。避免乘客受到挤压产生新的挤压伤。从传感器接收到信号到安娜那个完全张开的过程需要50ms内完成，实践证明在发生事故时驾驶员头部撞向方向盘的时间是60ms，所以在事故发生后安全气囊能够在驾驶员与方向盘接触碰撞前及时弹开保护驾驶员。从而起到对驾驶员和乘客的缓冲保护作用。3.安全气囊的检修3.1检修1.安全气囊的检修必须由专业的工作人员来进行，非专业人员不得进行安全气囊的检查维修，在安全气囊检修之前应该将车内的信息记录好如车内的音响系统电动座椅位置等，以便于维修好重新归位调整，检修禁止使用车外的备用电源。2.对安全气囊检修时先把车内点火开关放置于锁止的位置，在把汽车电源的负极断开，静等三分钟如果指示灯显示异常在等十分钟确保安全在进行操作。检测时不能使用费专业仪器比如检测灯，欧姆表等。安全气囊只可在安装好后用专业的检测工具来检查。3.气囊拆下来放置时应将气囊放置在有人看管的地方。新拆下的安全气囊需要存放时应起缓冲作用的面（软面）应朝上。安全气囊不可打开及修理，更不可对点火器加热，必须使用新件。如果安全气囊掉到了地面上的或有表面损伤的安全气囊都不可以在继续使用。并且远离清洁液、水、机油、油脂等液体。特别注意安全气囊安防必须小心。4.在不同的车型中安全气囊的故障码读取消除都是不同的因车而异。5.拆卸安全气囊的时候特别小心安全气囊的组件，在电焊前先把转向柱下面多功能开关前的连接器拿掉。对安全气囊的安全进行保护。6.拆已经弹出的安全气囊先洗手避免有其他杂质进入眼睛，防止受到损伤。7.更换安全气囊的元件必须保证原件是原厂并且牌号也必须相同。传感器架如果变形了不管安全气囊有没有弹出来都必须得还新的传感器，并且对传感器安装的位子惊醒检查修复，已经弹出的安全气囊更是要全部换新的原件。8.安装时必须按规定将控制装置用扭紧力矩牢固的安装好。螺旋导线线盘对中后方可安装转向盘等。9.安装线速时注意远离其他零件千万不要挤压到线束。也不能穿过气的零件防止磨损。 10.对安全气囊系统应经报废的器件更应妥善的处理，在引爆报废安全气囊时需注意周围人和自身的安全，找一的空旷的并且通风良好的地方，并采取安全措施，引爆完毕十分钟后待气囊冷却、烟尘散尽后，人才可过去。11.更加严禁拆分已引爆的气囊，安全气囊中零件都是一次性万不可拆安全气囊部件再次使用。12.检修完毕后，在安装零部件件时，应注意零部件的导向标识和箭头的插接方向。一般为黄色或者金黄色，不允许采用其他颜色的导线代替，最后检查报警灯是否工作正常。3.2储蓄和运输已经装好的安全气囊其总成包括有安全气囊盒、转向器轴、转向器等，都必须要用隔热的材料和防震的材料用来专门包装，同事要注意用于缓冲的一面朝上，把电器的插脚也要分开，系统的各各部件各种装置包装件和安全气囊都不能进行装车出厂，在装车的时候由有经验的工人来装配，并且由专门的检验工人进行检验合格了以后出具了合格证明才能出厂。如果因为其他缘故暂停安装时，应有专门的人负责看管，或者送至到储藏的车间确保安全。要注意要用专门仓库来存放，不可以露天放置，放置的温度不得高于100，同时也不可以有其他清洁剂、润滑油和易燃易爆品在旁边一起存放，不可以受潮和损坏包装，按照严格的出厂日期的顺序存放，从方式注意时间不能超过3个月。4.安全气囊的运用4.1安全气囊使用中的缺点安全气囊从发明以来就立下大功，拯救了无数人的生命。但是完事万物都有它的另一面，假如安全气囊在低速下打开那么撞击的力度会使它在2秒以内停下来，这时候安全气囊则是以300KM/h的速度弹出来，所产生非常大的力度害是非常大的对人的头部颈部伤害是非常大的，如果弹出来的角度稍有差错，那么一场悲剧就可能产生。同样的在安全气囊启动时也会对成员产生伤害，启动的瞬间冲开气囊的盖板，在瞬间对气囊充气可能会对乘客产生伤害；产生的灼热的气体也同样会灼伤驾驶员和乘员。还有就是乘客偏离了座椅或者座位上没有人的时候，安全系统的启动不仅不能起到保护作用可能还会增加伤害，气囊的力度是儿童所不能承受的。现在我们已有文件表明儿童是禁止坐在前排的了。还有就是安全气囊要配合安全带一起使用，否则在气囊的作用下人有被甩出车外的可能。所以我们平时安全气囊要特别注意这些避免发生意外，这也是我们一直研究改善的方向。4.2对现有安全气囊的改进 从上述的安全气囊的缺陷可知，现在的安全气囊的基本设计的目标是用来对付特别严重的交通事故的？但是有些交通事故不太严重安全气囊的反应难免过激，这样反而对乘客的伤害增大了，适得其反早成了不必要的伤害。针对这些在实际运用中所存在的问题，我们更希望可以在安全气囊完全展开前安全气囊的系统能够精准的的感受到汽车碰撞的事故，并且可以按照程序确定判断事故严重程度，如果碰撞级别比较低那么只需要把安全带的预紧机构拉紧就可以了。假如判断出碰撞级别高必须打开安全气囊，那么将点燃安全气囊的指令传递给安全系统。这也就是安全气囊能够精准的感应所发生的碰撞事故，而且能够模仿人脑根据实际的碰撞程度来判断安全气囊是否需要打开，具有一定的灵活性并且能针对不同体型的乘客适当调整安全气囊。这是我们一直在改进努力的地方。4.2.1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。4.2.2智能化控制系统的采用 针对安全气囊在使用中的缺陷必须进一步提高控制系统灵活性,准确性为此我们可以采用智能式控制系统。 4.2.3乘员探测系统的选择针对气囊未能对不同的乘员做出相应的保护我们可在乘员座位上安装一个乘员探测系统对车座上是否有人乘员的体型大小以及就座时偏离正中情况进行探测。4.2.4气体发生器的多元化化发展针对安全气囊气体伤人的情况更是要求对气体发生器加以改进积极研制其它类型的气体发生器包括混合气体型气体发生器,液体液态气型气体发生器,压缩空气蓄能型气体发生器和硝化纤维型气体发生器等。5.安全气囊的未来发展趋势5.1安全气囊的智能化 这是一个知识经济时代更是一个信息时代，随着电子信息技术的飞速发展智能技术在汽车上得到推广应用智能化安全气囊便是其中之一。它是在普通安全气囊的基础上增设传感器和与之相配套的计算机软件而制成。其重量传感器能根据重量感知乘客是大人还是儿童其红外线传感器能根据热量探测座椅上是人还是物其超声波传感器能探明乘员的存在和位置等。计算机软件则能根据乘客的身高,体重,所处位置和是否系安全带以及汽车碰撞速度及撞击程度等及时调整气囊的膨胀时机,速度和程度使安全气囊对乘客提供最合理有效的保护。杰戈娃汽车公司生产的轿车座椅上还装有一种德尔福传感器公司开发的乘客体重传感器和一个皮带扣夹张紧传感器可以指示乘客的体重和身材。整个传感器系统将由神经网络控制。为保证精确地确定乘客的位置采用了4个超声波传感器来自这些传感器的信息输送给神经网络然后计算出乘客的体重和位置,衣服穿戴的类型等。还能确定他们的精确位置身体向后仰还是向前倾。控制系统和传统的进行数字信号处理的微处理器结合使用。该系统提供两种膨胀的速度采用了TRW公司开发的2级安全气囊充气装置由控制系统决定是否起动安全气囊.例如如果乘客的身驱支靠着仪表板则不启动安全气囊.如果需要展开安全气囊一级和二级充气装置都将启动。这种新安全气囊的其中一个优点是比普通气囊展开的次数少。5.2安全气囊的绿色环保化目前汽车安全气囊中普遍使用了叠氮化钠。从环保和人体健康角度讲叠氮化钠是一种有毒物质其毒性是砷的近30倍.此外从安全角度讲叠氮化钠在被激活后释放的气体冲起气囊的同时还会生成固态的钠钠的化学性质非常活泼特别是在与水接触时可以直接燃烧。因而避免使用有潜在危险和有毒性的含钠物质采用新型气体发生技术使之符合环境保护的要求是汽车安全气囊发展的一个方向。如TRW公司采用非叠氮化合物的推进剂作动力替代了原来安全气囊所用的固体氮化合物有采用空气和氢的混合物的安全气囊氢燃烧后产生的热气体能以很快的速度充满安全气囊也有其他采用氦气其膨胀的新型安全气囊系统。5.3安全气囊的虚拟技术化采用计算机模拟的虚拟技术方式替代轿车实物碰撞.它由一台超级计算机进行虚拟试验一方面减少人力,物力,财力的消耗另一方面也加快了产品的开发周期。超级计算机位于一间配有精密气候调控系统的机房中进行模拟碰撞试验时一方面测算轿车的设计对减少驾驶员和乘客受伤的风险能起多少作用另一方面研究轿车受撞变形的方式以及安全带和安全气囊之类防护系统应如何设计才能达到最佳的防护效果。5.4安全气囊的小型 轻型化 安全气囊总成将采用体积小的新型气体发生器它采用压缩气体的混合式气体发生器及采用有机气体的纯气体式气体发生器。另外安全气囊作为一个高度集成化的系统和模块德尔福传感器公司将推出了世界上最小的安全气囊模块使方向盘既美观简洁又有足够的空间来集成更多的控制系统。德尔福的技术可以提供高度紧凑型的乘员正面保护安全气囊而且气囊系统的盖板与方向盘的接缝非常细小几乎看不出来安装的位置也比较独特且方向盘看上去更漂亮。 5.5安全气囊的保护全方位化安全气囊不再仅局限于保护驾驶员与前座乘员。现代汽车还将采用了窗帘一般的侧气囊这样即使是侧面被撞车内乘员的安全也能得到充分的保证。如侧翼气囊它是置于车门两侧及车顶的气囊装置。来自侧翼撞击的力量必须足够大时才能触发气囊充气仅是踢踹或撞击产生的能量还不足以造成气囊装置的触发。当侧面撞击发生时撞击力虽被分散但还有一部分由车门传至装有传感器的座椅上就在门与传感器接触的刹那火焰推动两个气体发生器以高达每秒2000米的速度差不多是七倍的音速为气囊充满氮气。它还可以在撞击发生的关键瞬间自始至终地保护着人体的上身。此外还有以下正在研制的此型保护气囊还有以下5种(1)安装在转向盘下方膝垫部位的安全气囊可保护膝盖以下的脚在正碰撞中免受伤害。(2)安装在制动踏板下的安全气囊以保护脚和踝关节在正碰撞中免受伤害。 (3)安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。(4)安装在汽车发动机罩下的安全气囊保护行人。(5)安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车碰撞事故中头部的损伤。结论综上所述，我们可以清楚地看到安全气囊在整个汽车安全体系中的重要作用。安全气囊是一种机械、电子、化学化工等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心技术装置。据有关机构统计。在所有有可能致命的车祸中，如果使用安全带，可挽救45%的生命；如果同时使用安全的气囊，这一比例将上升到60%。在不系安全带的状况下，安全气囊不但不能对成员起到保护作用，还会对乘员有严重的杀伤力，安全气囊的爆发力是惊人的。足以给驾驶者重创。安全气囊的新技术还在不断被开发、革命。它的性能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的，所以，尚需投入大量的精力来进行进一步的