安全气囊系统论文

1、汽车设计课程论文浅析安全气囊系统 学 院 工程技术学院 专 业 XXXXXXXXXXXXXXXX学 号 XXXXXXXXXXXXXXXX姓 名 XXXXXXXXXXXXXXXX成 绩 2012 年 6月 1日目 录1.前言32.安全气囊系统概述33.安全气囊系统的工作原理43.1安全气囊系统组成43.1.1 气囊由折叠成型的气袋、饰盖及金属支架构成。43.1.2 安全带预紧器4时钟弹簧53.1.4 气囊控制单元ECU53.1.5 安全气囊线束63.2安全气囊的工作原理及起爆条件64.安全气囊的检查64.1 检修安全气囊的安全规则64.2 更换安全气囊时应遵守下述规定：74.3 安全气囊日常维护

2、75.安全气囊的发展趋势及应用前景8参考文献8 浅析安全气囊系统XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX摘 要：阐述安全气囊的组成部件及作用， 安全气囊在车辆发生碰撞时能够起到缓冲作用， 从而降低撞击对车内乘员造成的伤害。介绍安全气囊系统在使用中应注意的事项及安全气囊系统故障的排查，并对安全气囊系统在未来的发展作出了一些说明。关键词：安全气囊 工作原理 组成 检修1. 前言随着社会的不断发展，汽车的普及率逐年升高，快速的发展固然可喜，但是随着而来的是急剧增加的道路交通事故发生率。据统计，每年全世界死或伤于车祸

3、的人数超过1千万，而我国作为人口大国，情况更为严峻。安全气囊防护系统（SRS），简称安全气囊，其作为汽车被动安全的重要组成部分应时而生，与安全带相配合起到保护乘员生命的重要作用。调查发现，仅使用安全带时，交通事故死亡率会下降42%，而配合使用安全气囊后，乘员的生存率可提高至70%左右，由此说明在汽车领域。安全气囊有着广阔的发展和应用前景。2. 安全气囊系统概述安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信

4、号在0.01 秒之内速度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，立即引爆气囊包内的电热点火器( 即电雷管) ，使其发生爆炸，这一过程一般只需0.05 秒左右。点火器引爆之后，固态氮粒迅速气化，大量氮气化， 大量氮气立即吹涨气囊，并在强大的冲击力之下，气囊冲开方向盘上的盖而安全展开。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、胸部和膝部的缺陷。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。汽车安全性分为主动安全和被动安全两种，主动安全系统旨在提高车辆行驶的稳定性防范事故于未然。

5、被动安全系统是事故发生后开始起作用，以减缓事故严重程度。汽车安全气囊属于被动安全系统。3. 安全气囊系统的工作原理以安徽长丰扬子汽车制造有限责任公司2009年10月生产的扬子牌YZK1030E1车型为例，叙述安全气囊系统组成。3.1安全气囊系统组成该系统有六大组成： 驾驶员侧安全气囊DAB、副驾驶侧安全气囊PAB、2个前座安全带预紧器、时钟弹簧、气囊控制单元ECU和安全气囊线束。驾驶员侧安全气囊如图1所示， 副驾驶侧安全气囊如图2所示，安全带预紧器如图3所示。3.1.1 气囊由折叠成型的气袋、饰盖及金属支架构成。1） 气体发生器有叠氮化钠NaN3或硝酸铵NH4NO3等物质。当汽车在高速行驶中受

6、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， DAB峰值压力为190 kPa左右； PAB峰值压力为380 kPa左右。化学方程式：NaN3+NH4NO3N2+Na+N2O+H2O （g）2） 袋体：DAB为4060 L， PAB为90100 L，选用尼龙66、420旦布料；气袋泄气孔大小、气袋是否有涂覆层、气袋是否有保护带将视设计结果而定。3） 饰盖：采用TEEE热塑性弹性体，配合驾驶室内部造型而设计的饰盖，外形美观。模块饰盖外形整体塑压成形。4） 金属支架：镁铝合金。3.1.2 安全带预紧

7、器由发生器体、火药、点爆-连接器组件组成，如图3所示。作用时，ECU发送信号， 通过线束进入点爆组件，直接引爆火药，产生高压气体从发生器体另一头开孔处直接冲出，推动预紧装置中的传动件使卷轴回拉。在安全带预紧点火条件下，ECU将对预紧安全带的爆管提供点火电流。预紧安全带点火回路的激活时间必须为10 ms±10%， 当仅仅激活预紧安全带而没有激活前气囊时，一个外部故障信息“仅安全带预紧点火”， 将被记录于非易失性存储器内。通过一个外部诊断工具可以删除这个记录， 但对于同一个ECU， 这个记录只能被删除5次。在只有安全带预紧激活的情况下， ECU的每路安全带预紧点火回路最多可以重复使用6次

8、。当第6次激活后，一个内部故障信息“已达6次安全带预紧点火故障”，将被记录于故障存储区，在这种情况下，报警灯长亮，必须更换ECU。3.1.3时钟弹簧时钟弹簧（图4） 是用于汽车安全气囊中关键的电气旋转连接器，安装在汽车转向盘的下方， 是在两个相对转动的部件之间的高度可靠性连接的电流传输器件。采用三路通道形式， 主要由柔性扁平电缆、做相对转动的壳体、线束（导电引出线） 和插接件等组成， 在转向盘左、右的旋转动作中， 以保证驾驶员侧安全气囊、喇叭开关等电器部件正常的电路连接。3.1.4 气囊控制单元ECU如图5所示。气囊控制单元ECU是安全气囊系统的控制中心，其功能是接收碰撞传感器及其他传感器输入

9、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。气囊控制单元由点火控制器、驱动电路、储存电路、诊断电路等组成。在点火控制器中关键是点火控制算法，其决定了气囊的点爆时间和粗糙路面抗干扰特性，这是气囊控制的核心技术，主要采用加速度坡度法。对于正碰撞来说，碰撞传感器及控制系统一般需在20 ms内判断是否需要点火，且点火后30 ms气囊必须完全充满气体。采用一个碰撞传感器且与控制系统布置在一起。安全气囊和安全带预紧器触发后，控制单元将记录故障“已存入撞车数据”，这时需更换控制单元。根据撞车性质和强度，安全气囊控制单元向中央门锁控制单元发送一个撞车信号。汽车碰撞时，若检测到安全气囊传来的信号

10、（信号为200 ms的低电平脉冲，如图6、图7所示），中控锁自动打开（要求开锁2次，时间间隔30 s），该功能具有被动安全特点， 即当一个安全气囊触发后，中央门锁机构将车门锁自动打开，以便于乘员逃生。ECU提供能量储备，保证在电池断电后至少正常工作200 ms。接通点火开关后，安全气囊报警灯点亮6次后熄灭，表明安全气囊系统工作正常。如果该指示灯又点亮，这说明安全气囊系统有故障。3.1.5 安全气囊线束为了便于区分，安全气囊插接件必须用黄色、深蓝色或橘红色；必须使用性能良好的镀金端子；插接件必须有防止气囊误爆的短路机构；必须采用端子和插接件双锁机构，防止端子脱开。所有电缆接头及插接件都必须在标准

11、气候条件下经受拉伸试验，试验载荷必须连续增加，并沿电缆引出方向（180 °）作用，时间不少于10 s，载荷不少于80 N。气囊线束要与电器系统彼此分离，无论是电信号还是搭铁都要独立完成，而且要采用双搭铁形式。注意安全气囊只可目视检查导线，不可对触发线路进行电气检测。检查导线时，必须断开点火开关。3.2安全气囊的工作原理及起爆条件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（减速度）超过设定值时，安全气囊ECU立即接通充气元件中的电爆管电路，点燃电爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03 s的时间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲破转向盘上装饰

12、盖板鼓向驾驶员和乘员，使驾驶员和乘员的头部和胸部压在图4 时钟弹簧图5 安全气囊控制单元ECU 充满气体的气囊上，缓冲对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气放出。该车型的安全气囊电路原理图如图8所示。正规的安全气囊必须在汽车发生碰撞后的0.01 s内微处理器开始工作，0.03s内点火装置启动，0.05s内高压气体进入气囊，0.08s内气囊向外膨胀，0.11s内气囊完全胀大，此刻之后，驾车员才会撞上气囊。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、后面碰撞、撞击路肩、驶入大洞、撞击树木等物体时，虽然可能导致车辆严重变形，但气囊均不会打开，比如YZK1030

13、E1在车身正面左右各30 °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，在做安全碰撞试验时，一般都是让汽车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。要“起爆”安全气囊，汽车的减速度至少达到89g，造成乘员严重伤害的减速度达到80100g，而常见的紧急制动的减速度只有0.60.7g。4. 安全气囊的检查4.1 检修安全气囊的安全规则（1）检测、安装和维修工作必须由专业人员来进行。（2）检测时不可使用检测灯、电压表和欧姆表。安全气囊只可在安装好后用专用解码器来检查。检查安全气囊时，必须断开蓄电池地线。断开蓄电池后不需等待。将安全气囊

14、与电源相连时，车内不可有人。安全气囊从运输器具内取出后必须马上装车。如须中止工作，应将安全气囊放回运输器具内。不可将安全气囊放到无人照管的地方。存放拆开安全气囊时，起缓冲作用的面应朝上。安全气囊不可打开及修理，必须使用新件。掉到过坚硬地面上的或有损伤的安全气囊不可再用。4.2 更换安全气囊时应遵守下述规定：（1）拆下旧安全气囊，缓冲面朝上放置。（2）从运输器具中取出新安全气囊，缓冲面朝上放置。（3）将旧安全气囊装入运输器具。（4）将新安全气囊装到车上。安全气囊有一定使用寿命。如更换安全气囊，应将新标签取下并贴到B 柱的旧标签上面。每14 年必须更换安全气囊和不干胶标签。如果车的B 柱上无标签，

15、应在保养手册中注明更换安全气囊。安全气囊上不能沾油脂、清洁剂等，也不能置温度在100以上的地方（短时也不可）。4.3 安全气囊日常维护安全气囊顾名思义是保障驾车人和乘客安全的，安全驾驶中安全气囊是不会起作用的，但一旦发生紧急情况尤其是正面碰撞，它会起到保证您生命安全的作用。所以了解和细心维修爱车的安全气囊是驾驶员不可忽视的一件事。首先要知道安全气囊是一次性产品。气囊在碰撞引爆后，就不再具有保护能力，每个气囊只能使用一次。气囊是一次性产品，在引爆后须回维修厂家重新更换一个新的气囊。因车型不同，安全气囊的价格也不相同。同时还要注意不要在气囊的前方、上方或近处放置物品。防止引爆时被气囊抛射出去，从而

16、伤害乘员。另外在车内安装CD、收音机等附件时，要遵守厂家的规定，不要随意修改属于安全气囊系统范围内零件和线路，以免影响气囊正常工作；儿童使用气囊时更要注意。目前很多气囊都是针对成年人而设计的，包括气囊在车内的位置、高度等。气囊在充气时，可能给前排儿童造成伤害。建议把儿童安排在后排中间位置，并固定好。最后还要注意安全气囊的日常维修。在车辆的仪表盘上有安全气囊的指示灯。在正常情况下，点火开关转到ACC 位置或者ON 位置时，警告灯会亮大约4、5 秒钟，进行自检，然后熄灭。若警告灯一直亮起，则表明安全气囊系统有故障，应立即进行维修。以免出现气囊失灵或误弹出的情况。据有关机构统计，在所有可能致命的车祸

17、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%。在不系安全带的状况下，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。所以，安全气囊的维护与检查仍是汽车安全因素重要的一部分。5.安全气囊的发展趋势及应用前景最近，福特汽车公司推出了全球首款气囊式安全带，它结合传统安全带和安全气囊技术，提升了车辆发生碰撞时对后座乘客的安全保护，先进的约束系统可以有效减少碰撞事故发生后对后座乘客头部、颈部和胸部的伤害，而后座上的乘客往往是自我保护能力较弱、更容易受到伤害的儿童和老人。在汽车发生正面碰撞或侧面碰撞的时候

18、，气囊式安全带增大的直径可以更有效地将乘客控制在适当的座椅位置上，有助于降低受伤的危险。汽车安全传感器会在瞬间测定碰撞的严重性，同时展开气囊式安全带的气囊。每个安全带的管状气囊通过冷压缩气体膨胀展开，位于座位下方的储气罐将气体通过特殊设计的扣环充入安全带的气囊内。气囊式安全带将撞击能量分散到乘客身体上的功能比传统的安全带高出5 倍，它通过把撞击压力扩散到更大的面积来扩大保护范围，即通过减少汽车撞击时对乘客胸部的压力来降低发生伤害的风险。同时，可对乘客的头部和颈部提供额外支持，这样将有助于控制后座乘客头部和颈部在碰撞中的移位。安全带上的气囊展开后，在其内部的气体通过气囊上的小孔散发出去之前，安全

19、带气囊会在数秒内保持膨胀状态。可见，气囊的发展不仅仅局限于我们已知的概念。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, 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-