① 汽车安全气囊原理的化学原理
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]新型安全气囊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。具体形式有:1.分级点爆装置,即气体发生器分两级点爆,第一级产生约40%的气体容积,远低于最大压力,对人头部移动产生缓冲作用,第二级点爆产生剩余气体,并且达到最大压力。总的来说,两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式,压力逐步增加。2.分级释放压力方式,囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔,分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片Tether。这种方式,一开始压力达到设定极限,然后瞬时释放压力,以避免过大伤害。气囊打开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。安全气囊使用过程中存在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效,但也发现了其存在的一些间题。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。对现有安全气囊的改进思考从安全气囊在使用过程中存在的缺陷可知,现有安全气囊的基本设计目标是用来对付严重交通事故的,但在一些不太严重,的事故中,系统反应过度,反而会对驾乘人员施加作用过大,适得其反,造成不必要的伤害。 针对实际使用中存在的问题,我们更希望在安全气囊展开之前,安全气囊系统能够精确感应汽车发生的碰撞,并按照程序来判断碰撞事故的严重程度,如果碰撞级别比较低的话,只需将安全带的预紧机构拉紧即可;如果碰撞级别比较高,需要启动安全气囊,则将点燃气囊的指令传递给气囊系统。这也就是要求安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故;并且能模仿人脑,根据实际的碰撞程度来判别安全气囊是否需要展开,有一定灵活性;并且能够针对不同体形的乘员适当的调整安全气囊。安全气囊的改进和引用1.磁电式传感器的采用 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。 磁电式传感器不仅电子判别电路出错率低,感应碰撞信号的可信度高而准确;而且通过标锤落定实验可以调节它的感应范围宽度,满足汽车碰撞产生脉冲的再现,从而还可以安装于车身上任何部位。还有就是它设计简单,价格低廉,对绝大多数汽车使用者来说都不再是望而却步的奢侈品。 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。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。 1.碰撞传感器。安全气囊系统中的重要部件,其功能是检测、判断汽车发生碰撞后的撞击信号,以便决定是否展开缓冲气囊。碰撞传感器主要有三种类机械式传感器在早期的安全气囊中使用较多,主要应用惯性原理,利用传感器中元件的惯性力克服弹簧力来触发气体发生器。机械式在加速度较低时保证不启动气囊,可靠性较高;但只能单点传感,对机械部件的品质、精度和耐磨性要求极高。 电子式传感器是一种应用最早的碰撞传感器,根据电子原理,利用电信号来反映车身减速度,而后根据电信号来判别是否展开缓冲气囊。 机电式传感器采用机电结合的方式,将机械信号转化为电子信号,再利用电子信号点爆安全气囊。即具有机械式的优点,又能克服机械式传感器本身存在的缺陷,安装在车身上任何位置,以便得到较好的减速信号,而且能够在同一位置安装多个传感器。 2.缓冲气囊。气囊一般由防裂性能好的聚酞胺织物制成,它是一种半硬的泡沫塑料,能承受较大的压力;经过硫化处理,可减少气囊冲气膨胀时的惯性力;为使气体密封,气囊里面涂有涂层材料。气囊的大小、形状、漏气性能是确定安全气囊保护效果的重要因素,必须根据不同汽车的实际情况来确定。 目前,安全气囊系统开发人员正在根据神经网络原理开发智能型气囊系统。它主要是利用神经末梢(即各种传感器)将各自探索到的周围环境的各种信息传输给中枢神经(即电脑或微机),并能将碰撞事故的碰撞类型,碰撞事故严重程度以及碰撞时的车速等信息一起传递给电脑,由电脑对这些信息进行加工处理分析,做出相应反应,并执行与这些信息相对应的、正确的气囊保护程序,即所谓的智能式控制系统。 智能式控制系统一般由两部分组成,软件部分和硬件部分。硬件部分主要由车载部分的电子控制单元(包括单片机、传感器、点火电路等)和地面部分(包括串行通讯电路、计算机系统等);软件部分主要由单、片机部分和微机部分组成。控制系统框图如图2所示。气囊伤人、保护效果不佳或者浪费等状况。 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。相当于专门安装一个传感器,探测的乘员乘坐信息,并传递给中央电脑控制中心。如果发生碰撞的话,控制中心在对各种传感器传过来的信息进行判断的同时综合考虑乘员探测系统探测所得的乘员乘坐信息。这样的话,安全气囊系统就可以针对驾驶员和乘员的乘坐情况适时适量展开气囊,完全避免 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。安全气囊应尽可能多地收集和利用有关乘员形体位置信息及撞车类型和撞车速度的数据,建立数据库,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。要实现这一理想,以我们目前的研.究来说可能还有很长的一段差距,但我们可以逐步完成。以上的探讨思考也只是向理想迈进的一个步伐而已,相信今后随着科学技术研究的发展,我们的汽车安全措施会更加的完善。 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。尤其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。目前汽车上的气囊系统大量采用以叠氮化物作为气体发生物质的推进剂型气体发生器,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也在积极研制。如摩尔顿公司生产的一种低密度、无毒的气体型气体发生器,与现用的相比具有体积小、质量轻的优点;布雷德公司开发的一种新型无钠叠氮化物气体发生器,耗用量不到钠叠氮化物发气剂的40%,而能产生等量的气体,从而使其体积减小,质量减轻。 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控制器来实现安全气囊系统的细微控制。Safe-By-Wire Plus总线标准是由汽车电子供应商和部件供应商如飞利浦、德尔福等公司提出。与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比,Safe-By-Wire的优势在于它是专门面向安全气囊系统的汽车LAN接口标准。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。A安全气囊的历史汽车安全气囊系统,简称SRS,是一种辅助保护系统。安全气囊最早由瑞典人发明,到20世纪80年代,安全气囊技术基本成熟。1972年,通用汽车首次进行大范围的安全气囊现场试验,并于1974年将安全气囊列为若干型号轿车的选购配置。1996年,通用汽车推出业界第一个防止侧面撞击的安全气囊,可减轻气囊膨胀给儿童造成伤害。2002年,通用汽车宣布将在2003年型号的大型卡车和运动休闲车上酉谩正面安全气囊感知器,可根据副驾驶座上乘员的体重自动关闭安全气囊。B安全气囊的工作原理当车辆发生碰撞时,安全气囊控树模块快速对信号做出处理,确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力,便迅速释放气囊,使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触,从而通过气囊的缓:中作用减轻乘员的伤害。一般说来,轻微的碰撞不会打开安全气囊,只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围,后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。 需要强调的是,安全气囊只是辅助,在不系安全带的状况下,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。安全气囊的使用驾驶者应将座位尽量向后移,以便有足够空间使安全气囊在发生意外扩张后充分发挥其保护作用。驾驶者不宜倾前控车,坐姿要正确及紧贴座位背椅,且扣上安全带。12岁以下的小孩应坐在汽车的后排,并扣上安全带。体重不超过18公斤的幼孩应放在配有幼孩座椅装置的后排座位,并扣上安全带。安全气囊有哪些特点?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,的确能有效保护乘客,即使未系上安全带,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;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”。 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。
为了说明安全气囊的基本原理,这里首先说明汽车发生事故时造成乘员伤亡的原因。当汽车发生碰撞事故时,汽车和障碍物之间的碰撞称为一次碰撞,一次碰撞的结果导致汽车速度急剧下降,速度从35km/h降到零的时间约150ms左右;乘员和汽车内部结构之间的碰撞称之为二次碰撞,由于惯性的作用,当汽车急剧降速时,乘员要保持原来的速度向前运动,于是就发生了乘员和方向盘、仪表板、挡风玻璃等之间的碰撞,从而造成了乘员的伤亡.汽车安全气囊的基本思想是,在发生—次碰撞后,二次碰撞前,迅速在乘员和汽车内部结构之间打开一个充满气体的袋子,使乘员扑在气袋上,避免或减缓二次碰撞,从而达到保护乘员的目的。由于乘员和气袋相碰时,因振荡造成乘员伤害,所以一般在气囊的背面开两个直径25mm左右的圆孔。这样,当乘员和气囊相碰时,借助圆孔的放气可减轻振荡,放气过程同时也是一个释放能量的过程,因此可以很快地吸收乘员的动能,有助于保护乘员。
安全气囊最重要的指标是可靠性,如果不该点火而点火打开气囊称为误点火:如果应该点火而没有点火称之为漏点火,如果点火太晚则称之为迟点火,无论是误点火、漏点火、还是迟点火都是不能允许的。为了提高安全气囊系统的可靠性,防止电源线在碰撞中断线、电池遭到破坏,系统中备有储能电容或电池,以保证即使掉电也能够开气囊。为了监测传感器、电子电路、气体发生器;系统一般还有故障诊断模块、并设有信号灯于予以显示。汽车安全气囊系统一般有左右挡板传感器各一个,还有一个传感器放在含有诊断模块的控制器中,气囊有司机席(Driver Side)正面碰撞气囊和乘客席(Pssseneer Side)正面碰撞气囊,另外还有警告灯。当发生前面碰撞时,两个挡板传感器中只要有一个闭合,诊断模块就会根据送来的信号进行处理和判断,认为有必要点火后时即发出点火信号使气囊充气。
现在要介绍的是 气体发生器。
基本化学原理:
汽车的安全气囊内有叠氮酸钠(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]
化学方程式:
NaN3 + NH4NO3 ------->N2 + Na + N2O + H2O(g)
注:这只是最基本的化学反应原理方程式,实际的反应是非常复杂的。
② 驰易佳分析汽车安全气囊工作原理是什么
前言
随着汽车综合性能的提高,
汽车的安全装置越来越重要,汽车的安装置分为主动安全和被动安全两种,主动安全装置(如ABS、ASR等)是指汽车防止发生事故的能力,被动安全装置是指汽车一旦发生事故,汽车保护乘员的能力。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或减小对乘员的伤害,
目前汽车主要装有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统(SRS是英文Supplemental RestraintSystem的缩写)等。
2 汽车安全气囊发展
安全气囊是1953年由美国人约翰·赫缀克发明的。1973年日本本田汽车公司引进安全气囊技术进行实车应用。经过了30多年的漫长历程,直至1984年,汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施,
其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊,同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊,自此才确认了安全气囊的作用。如今,这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品,种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车,大多数都装有安全气囊,有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高,
但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外,大部分车型还只是安装了正面气囊。
3 汽车安全气囊系统的基本组成及工作过程
3.1 汽车安全气囊系统的基本组成
驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内,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。按其总体结构可分为机械式和电子式安全气囊系统两类。机械式安全气囊不需要电源,检测碰撞和引爆点火剂都是利用机械装置来完成。电子式安全气囊是机械式安全气囊与电子技术结合的产物。目前汽车采用的安全气囊系统普遍都是电子式安全气囊系统。电子式安全气囊系统主要由碰撞传感器、微处理器(SRSECU)、辅助防护系统指示灯(SRS指示灯)、气体发生器和气囊等主要部件组成,如下图为汽车安全气囊系统的组成示意图1。
碰撞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为氮气。
3.2 汽车安全气囊的工作过程
汽车在行驶中发生一定强度碰撞后,传感器开关启动,控制线路即开始处于工作状态,并接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,接着瞬时快速加热,将内含的氮化钠推进剂点燃。安全气囊组件工作过程如(图2)。
(1)将从碰撞传感器接收的电信号传给充气器的引爆剂。
(2)引爆剂像根“电火柴”通电后着火,然后再点燃充气器组件内的扩爆剂,扩爆剂又称为引爆管。
(3)扩爆剂点燃后,点燃主装药-主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠加氧化剂组成,也有些使用压缩氮气或氩气,还有两种混合应用。
(4)推进剂燃烧生成氮气流。
(5)迅速膨胀的气体经过过滤进入折囊垫,形成安全气囊雏形。
(6)充气器使充入安全气囊的气体压力增高,并开始推压安全气囊饰罩。
(7)安全气囊饰罩上的压力不断上升,饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝。
(8)随着裂缝的出现,饰罩门开启,为充气安全气囊的喷出提供最佳通路。
(9)气体压力继续增长,安全气囊张开至织物绷紧。
(10)乘员接触和压迫安全气囊,实现安全保护;通过气体的粘性阻尼作用,乘员前移能量被吸收和耗散, 安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。
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。
4 安全气囊系统的检修
如果安全气囊已经引爆,
必须更换而不能修复使用。检修安全气囊系统与检修汽车的其它系统不同,若操作错误,可能使安全气囊意外引爆导致伤亡。各个厂家采用的传感器、充气器类别和级数、引爆电路布局、引爆~扩爆~推进剂等都有差别,因此,对安全气囊系统检修的注意事项,大致归纳如下,详细作业应严格按各车型维修手册的规定。
安全气囊系统的故障,必须采用显码法、外接仪器诊断法、闪码法或参数测量法以确定故障部位,再进入维修或换件阶段;检修安全气囊系统时,将点火开关转至“LOCK”位置以及拆下蓄电池负极电缆,还需再等2~5分钟(让电能贮存电容器放电完毕)以上,才能进行维修工作,否则安全气囊有不适时引爆张开的危险;
不能用万用表测量安全气囊组件引爆电阻的阻值(引爆电阻时所需的电流极小,万用表电阻档的输出电流一般都大于引爆电流,
即使选用输出电流只有几毫安培的高阻档, 也不能保证安全气囊不会误爆)。目前,大多进口汽车的车型都用安全气囊ECU内的诊断电路,
发送比引爆电流微弱许多的监测电流对引爆电阻实行检测。假设方向盘内螺旋电缆聚酯薄膜与铜导体面间的阻值在规定容限,各接触面(点)接触良好,将引爆电阻从引爆电路分离,
确诊了安全气囊ECU功效正常后,才可以诊断引爆电阻。下面以奥迪A6轿车SRS系统为例做简要介绍。
4.1 SRS 系统的组成部件
奥迪A6
轿车SRS系统的主要部件有电子控制及监测单元J234(即气囊电脑),SRS故指示灯,气囊组件,爆燃式安全带张紧器,螺旋导线单元(即气囊滑环F138)和连接线束等,它取消了传统的车身前部碰撞传感器,
而把它们集成在了控制单元J234内。
4.2 维修注意事项
(1)绝对不能用万用表测量任何与SRS系统有关的电路( 在拔掉组件的情况下可以测量其导线的导通与否)。
(2)维修SRS系统之前,应将点火开关转到OFF位置,拆除电瓶线负极并等待5分钟
以上( 拆电瓶线前应向车主索要录音机密码,修复完成后要对录音机进行解码)。
(3)安装电子控制及监测单元J234时,必须按照规定的方向安装,使箭头指向车
的前方。
(4)安装螺旋导线单元时,必须使汽车前轮处于直行位置,并且使螺旋导线也在中间位置(即往正反两个方向转的圈数相同的那个位置),否则装上后,转动方向盘时有可能拉断螺旋导线。
(5)更换SRS电脑J234后,必须对新电脑J234进行编码,否则故障灯常亮,SRS系统不工作。
(6)若线束有损坏,必须更换新件。
奥迪A6轿车SRS系统具有强大的自诊断能力,内容包括:读取故障代码、清除故障代码、查询控制电脑编号、给控制单元编码、读取测量数据流等功能。奥迪A6的OBDⅡ诊断接口在方向盘下驾驶员右腿上方,接上诊断仪(如V.A.G1552)就可以通过它的自诊断系统诊断出故障的大致原因,
再通过查阅具体的资料,就可以确定正确的维修方法。
5 安全气囊未来发展方向
5.1新型材料的应用
杜邦公司与德国阿莎芬堡的TakataPetri联合开发中,推出一个新的HytrelRS材料规格,成为业界第一个可以应用于安全气囊系统中的来源于可再生资源的热塑性弹性体。杜邦HytrelRS保留了Hytel标准等级的技术特性,含有质量分数35%
以上的可再生物质,可以满足汽车制造业对可持续发展方案的需求。
5.2顶棚安全气囊系统
美国TRW汽车集团推出一种全新的装配于汽车顶棚的安全气囊系统,可取代通常安装在汽车仪表盘里面的安全气囊。TRW全新的顶棚安全气囊系统是一项独特的技术。有研究表明,该技术提高了未来汽车内饰风格的灵活性,并可为乘员提供优异的约束和保护功能。此外,这种全新的设计,不需将安全气囊安装在仪表盘内,也不需专门制作一扇为安全气囊打开的门,显着降低了汽车仪表盘的开发制造成本,提高了开发效率且适用于各种汽车架构。该顶棚安全气囊系统包括一个气袋和一个气体发生器。当车辆发生碰撞时,气体发生器向气袋充气并打开,对乘员实施保护。其不仅有助于减轻事故中乘员所受的伤害,而且提高了车厢内饰设计的美感,同时也节省了仪表盘内的空间。
5.3智能化、多安全气囊
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控制器来实现安全气囊系统的细微控制。Safe-By-Wire
Plus总线标准是由汽车电子供应商和部件供应商如飞利浦、德尔福等公司提出。与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比,Safe-By-Wire的优势在于它是专门面向安全气囊系统的汽车LAN接口标准。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。
参考文献
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[3] 朱忠伦.安全气囊系统及关键技术[J]. 安徽交通职业技术学院汽车与机械工程系,2010.
[4] 赵翔.汽车安全气囊系统的安全检修[J].安徽电气工程学校,2010.
[5] 网络.安全气囊[OL]. ,2012.
③ 想要了解汽车的安全气囊,应该怎么做
安全气囊的作用我们可以通过网络搜索,也可以通过一些科普网络进行了解。安全气囊其实最早诞生于美国,主要是为了给驾驶者或者成员提供有效的一个被动保护,避免在汽车相撞或者说引发交通事故的时候,减少头部面部的一个伤害。其实安全气囊这一个技术,早在1953年的时候,就已经被美国人员申请了专利,现在已经普及到了各种汽车上面,成为了一个标配。
另外我们也可以到一些汽配店去进行了解。销售汽车配件的,他们也会对汽车的配件有所了解,在我们想要购买的时候,他们也会耐心的跟我们讲解配件的来源、作用以及价格和配置等等。
④ 联想上网本的安全气囊保护什么用
那个是硬盘保护,就是说硬盘不是最怕震动吗,这个功能可以缓冲对硬盘的震动,从而保护硬盘
⑤ 气囊是什么(动物类)
特具气囊,进行双重呼吸。鸟类为满足飞行时高氧、高能量消耗的需要,呼吸系统特化为由以肺为主的气管网和气囊组成。气囊是与气管相通的盲状膜质裹。是鸟体内独具的贮气和冷却装置,是进行双重呼吸的重要器官。鸟肺是一个由大量相互连通的毛细支气管组成的缺乏弹性的海绵体。毛细支气管与次级、初级(中支气管)、支气管和气管组成复杂的气管网络。毛细支气管表面布满了毛细血管。气体交换就在毛细支气管壁与毛细血管壁之间进行。这样鸟肺无论在体积上或呼吸效能上都大大超过了爬行类。
鸟类的气囊是由初级、次级支气管伸出肺外部分的末端膨大后形成的盲状膜质囊。它分布于鸟体的各组织器官间。大型的气囊共有9个,其中位于体前部为次级支气管形成的称前气囊;位于体后部为初级支气管形成的称后气囊。气囊除具贮存空气、协助鸟体完成双重呼吸的主要功能外,还能减轻鸟体飞行时的比重,减少肌肉以及内脏间的磨擦,并能散发飞行时产生的大量热能,对调节、恒定鸟类飞翔时的体温起了重要作用。有人计算一只飞行的家鸽,吸入的空气的3/4用于散发飞行时的热量。
鸟休止时,呼吸运动同其他陆栖脊椎动物一样,是靠肋骨的升降,胸骨的上下移动以改变胸腔的容积来完成的。但飞行时,由于胸骨是扇翅肌(胸肌)固着的地方和支撑点,不能上下移动,国而剧烈的呼吸运动主要靠随着扇翅节律引起的气囊张缩来完成。鸟飞行时,当翅扬起时,气囊扩张,由于鸟体内外气压不平衡,一部分空气沿初级支气管迅速进入后气囊。这部分空气未经肺内进行气体交换,所以是富氧的。另一部分空气同时进入肺,在毛细支气管处直接进行气体交换;当翅扇下时,肺内经过气体交换的空气经前气襄排出体外,与此同时,后气囊受压收缩,将贮存的富氧空气压入肺,在肺内再次进行气体交换。固此,鸟体无论在吸气或呼气时肺内均能进行气体交换。这种呼吸现象称为双重呼吸。由此可见,气囊的出现和双重呼吸作用的产生是鸟类对飞翔生活的极好适应,保证了鸟飞行时剧烈呼吸运动的顺利完成,从而也保证了鸟飞行时对高能、高氧消耗的需要和体温的恒定。
⑥ 快递里的气囊叫什么
快递箱里面的袋子叫做充气袋,充气袋是一个统称,它包括了很多款式的充气袋,比如应用在货柜车里面的集装箱充气袋、包装产品的气柱袋、还有易碎品包装多用的袋中袋等,而在纸箱里面的充气袋多为填充的作用,所以电商们最喜欢使用气泡卷和填充气袋放在箱子里面。
快递简介:
快递又称速递或快运,是指物流企业(含货运代理) 通过自身的独立网络或以联营合作(即联网)的方式,将用户委托的文件或包裹,快捷而安全地从发件人送达收件人的门到门(手递手)的新型运输方式。
快递有广义和狭义之分。广义的快递是指任何货物(包括大宗货件) 的快递;而狭义的快递专指商务文件和小件的紧急递送服务。从服务的标准看,快递一般是指在48 小时之内完成的快件送运服务。
⑦ srs airbag是什么意思
安全气囊。⑧ 汽车安全气囊的工作原理和工作过程是怎样的
1 前言
随着汽车综合性能的提高,
汽车的安全装置越来越重要,汽车的安装置分为主动安全和被动安全两种,主动安全装置(如ABS、ASR等)是指汽车防止发生事故的能力,被动安全装置是指汽车一旦发生事故,汽车保护乘员的能力。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或减小对乘员的伤害,
目前汽车主要装有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统(SRS是英文Supplemental RestraintSystem的缩写)等。
2 汽车安全气囊发展
安全气囊是1953年由美国人约翰·赫缀克发明的。1973年日本本田汽车公司引进安全气囊技术进行实车应用。经过了30多年的漫长历程,直至1984年,汽车碰撞安全标准(FMVSS208)在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施,
其中规定从1995年9月1日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊,同时还要求1998年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊,自此才确认了安全气囊的作用。如今,这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品,种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车,大多数都装有安全气囊,有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高,
但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外,大部分车型还只是安装了正面气囊。
3 汽车安全气囊系统的基本组成及工作过程
3.1 汽车安全气囊系统的基本组成
驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内,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。按其总体结构可分为机械式和电子式安全气囊系统两类。机械式安全气囊不需要电源,检测碰撞和引爆点火剂都是利用机械装置来完成。电子式安全气囊是机械式安全气囊与电子技术结合的产物。目前汽车采用的安全气囊系统普遍都是电子式安全气囊系统。电子式安全气囊系统主要由碰撞传感器、微处理器(SRSECU)、辅助防护系统指示灯(SRS指示灯)、气体发生器和气囊等主要部件组成,如下图为汽车安全气囊系统的组成示意图1。
碰撞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为氮气。
3.2 汽车安全气囊的工作过程
汽车在行驶中发生一定强度碰撞后,传感器开关启动,控制线路即开始处于工作状态,并接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,接着瞬时快速加热,将内含的氮化钠推进剂点燃。安全气囊组件工作过程如(图2)。
(1)将从碰撞传感器接收的电信号传给充气器的引爆剂。
(2)引爆剂像根“电火柴”通电后着火,然后再点燃充气器组件内的扩爆剂,扩爆剂又称为引爆管。
(3)扩爆剂点燃后,点燃主装药-主推进剂。传统的主推进剂由氮化钠加氧化剂组成,也有些使用压缩氮气或氩气,还有两种混合应用。
(4)推进剂燃烧生成氮气流。
(5)迅速膨胀的气体经过过滤进入折囊垫,形成安全气囊雏形。
(6)充气器使充入安全气囊的气体压力增高,并开始推压安全气囊饰罩。
(7)安全气囊饰罩上的压力不断上升,饰罩材料延伸变形和撕裂薄弱区的接缝。
(8)随着裂缝的出现,饰罩门开启,为充气安全气囊的喷出提供最佳通路。
(9)气体压力继续增长,安全气囊张开至织物绷紧。
(10)乘员接触和压迫安全气囊,实现安全保护;通过气体的粘性阻尼作用,乘员前移能量被吸收和耗散, 安全气囊中过压气体经过安全气囊通气孔排出而不致伤害乘员。
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。
4 安全气囊系统的检修
如果安全气囊已经引爆,
必须更换而不能修复使用。检修安全气囊系统与检修汽车的其它系统不同,若操作错误,可能使安全气囊意外引爆导致伤亡。各个厂家采用的传感器、充气器类别和级数、引爆电路布局、引爆~扩爆~推进剂等都有差别,因此,对安全气囊系统检修的注意事项,大致归纳如下,详细作业应严格按各车型维修手册的规定。
安全气囊系统的故障,必须采用显码法、外接仪器诊断法、闪码法或参数测量法以确定故障部位,再进入维修或换件阶段;检修安全气囊系统时,将点火开关转至“LOCK”位置以及拆下蓄电池负极电缆,还需再等2~5分钟(让电能贮存电容器放电完毕)以上,才能进行维修工作,否则安全气囊有不适时引爆张开的危险;
不能用万用表测量安全气囊组件引爆电阻的阻值(引爆电阻时所需的电流极小,万用表电阻档的输出电流一般都大于引爆电流,
即使选用输出电流只有几毫安培的高阻档, 也不能保证安全气囊不会误爆)。目前,大多进口汽车的车型都用安全气囊ECU内的诊断电路,
发送比引爆电流微弱许多的监测电流对引爆电阻实行检测。假设方向盘内螺旋电缆聚酯薄膜与铜导体面间的阻值在规定容限,各接触面(点)接触良好,将引爆电阻从引爆电路分离,
确诊了安全气囊ECU功效正常后,才可以诊断引爆电阻。下面以奥迪A6轿车SRS系统为例做简要介绍。
4.1 SRS 系统的组成部件
奥迪A6
轿车SRS系统的主要部件有电子控制及监测单元J234(即气囊电脑),SRS故指示灯,气囊组件,爆燃式安全带张紧器,螺旋导线单元(即气囊滑环F138)和连接线束等,它取消了传统的车身前部碰撞传感器,
而把它们集成在了控制单元J234内。
4.2 维修注意事项
(1)绝对不能用万用表测量任何与SRS系统有关的电路( 在拔掉组件的情况下可以测量其导线的导通与否)。
(2)维修SRS系统之前,应将点火开关转到OFF位置,拆除电瓶线负极并等待5分钟
以上( 拆电瓶线前应向车主索要录音机密码,修复完成后要对录音机进行解码)。
(3)安装电子控制及监测单元J234时,必须按照规定的方向安装,使箭头指向车
的前方。
(4)安装螺旋导线单元时,必须使汽车前轮处于直行位置,并且使螺旋导线也在中间位置(即往正反两个方向转的圈数相同的那个位置),否则装上后,转动方向盘时有可能拉断螺旋导线。
(5)更换SRS电脑J234后,必须对新电脑J234进行编码,否则故障灯常亮,SRS系统不工作。
(6)若线束有损坏,必须更换新件。
奥迪A6轿车SRS系统具有强大的自诊断能力,内容包括:读取故障代码、清除故障代码、查询控制电脑编号、给控制单元编码、读取测量数据流等功能。奥迪A6的OBDⅡ诊断接口在方向盘下驾驶员右腿上方,接上诊断仪(如V.A.G1552)就可以通过它的自诊断系统诊断出故障的大致原因,
再通过查阅具体的资料,就可以确定正确的维修方法。
5 安全气囊未来发展方向
5.1新型材料的应用
杜邦公司与德国阿莎芬堡的TakataPetri联合开发中,推出一个新的HytrelRS材料规格,成为业界第一个可以应用于安全气囊系统中的来源于可再生资源的热塑性弹性体。杜邦HytrelRS保留了Hytel标准等级的技术特性,含有质量分数35%
以上的可再生物质,可以满足汽车制造业对可持续发展方案的需求。
5.2顶棚安全气囊系统
美国TRW汽车集团推出一种全新的装配于汽车顶棚的安全气囊系统,可取代通常安装在汽车仪表盘里面的安全气囊。TRW全新的顶棚安全气囊系统是一项独特的技术。有研究表明,该技术提高了未来汽车内饰风格的灵活性,并可为乘员提供优异的约束和保护功能。此外,这种全新的设计,不需将安全气囊安装在仪表盘内,也不需专门制作一扇为安全气囊打开的门,显着降低了汽车仪表盘的开发制造成本,提高了开发效率且适用于各种汽车架构。该顶棚安全气囊系统包括一个气袋和一个气体发生器。当车辆发生碰撞时,气体发生器向气袋充气并打开,对乘员实施保护。其不仅有助于减轻事故中乘员所受的伤害,而且提高了车厢内饰设计的美感,同时也节省了仪表盘内的空间。
5.3智能化、多安全气囊
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控制器来实现安全气囊系统的细微控制。Safe-By-Wire
Plus总线标准是由汽车电子供应商和部件供应商如飞利浦、德尔福等公司提出。与整车系统常用的CAN、FlexRay等总线相比,Safe-By-Wire的优势在于它是专门面向安全气囊系统的汽车LAN接口标准。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。
参考文献
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[2] 董震,席金波.奥迪A6轿车维修手册[M].机械工业出版社,2006.
[3] 朱忠伦.安全气囊系统及关键技术[J]. 安徽交通职业技术学院汽车与机械工程系,2010.
[4] 赵翔.汽车安全气囊系统的安全检修[J].安徽电气工程学校,2010.
[5] 网络.安全气囊[OL]. ,2012.
⑨ 安全气囊的工作原理
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微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零部件碰撞之前能及时到位,在人体接触到安全气囊时,安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气,从而起到铺垫作用,减轻身体所受冲击力,最终达到减轻乘员伤害的效果。
⑩ 安全气囊的发展及应用
这是我的毕业论文啊 、、太多了 发不完
1.1 国外汽车安全气囊的发展
安全气囊的雏形是美国人 Jhon.W.Hetrick 发明的安全气垫。1952 年 Hetrick 发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置,用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害。这是一种纯机械装置。用于使气囊膨胀的压缩空气贮存在一个压力容器中,连接着弹簧的质量块用来感应汽车的减速度。当质量块产生位移时,能打开一个阀使压力空气从压力容器中冲出来,以使气囊膨胀。气囊可装在方向盘中、手套箱门上、仪表板上部以及前排座椅的靠背。
早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞。1960 年,安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。
60 年代末, 美国高速公路交通安全委员会(NHTSA)开始建议制定一个可选择的安全气囊法则, 鼓励汽车厂商去发展安全气囊。
70 年代, 美国通用、福特, 德国奔驰,日本丰田等汽车公司以及美国 MORTON 公司、TRW 公司、德国 TEMIC 公司、ICT 研究院、日本 DAICEL 公司、瑞典 AUTOLIV 公司等均开始投入大量资金和人力研究与发展安全气囊, 其中 1971 年 5 月德国的一个研究小组成功地将火箭推进技术应用于汽车安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。
1984 年, 美国高速公路交通安全委员会(NHTSA) 在着名的“联邦汽车安全标准”中的 208 条款《乘员碰撞保护》(Federal MotorVehicl Safety Standard208, 简称 FMVSS208) 中增加了安装气囊的要求, 这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。FMVSS208 条款是汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。此后, 欧洲也颁布了 ECER94 法规, 紧接着日本丰田、本田, 美国福特、克莱斯勒, 德国宝马, 瑞典富豪等汽车公司纷纷开始销售配有安全气囊的汽车。
20 世纪 90 年代后期, 美国、欧共体、日本已正式立法在汽车上配置安全气囊, 双气囊已成为绝大多数主流轿车的标准件。
安全气囊由美国人约翰•赫特里特(John•Hotrich )发明。他是一位自学成才的阿宾夕法尼亚州工程师。1952 年,在遭遇一次事故后,他萌发了设计撞车安全装置的想法。在这次事故中,约翰为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动,他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须要有一个良好的方法来保护乘员,两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人,这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。1953 年 8 月 18 日,他获得了" 汽车缓冲安全装置" 的美国专利。
安全气囊从 1952 年就取得了专利,但在应用推广中经历了几上几下的波折,足足走过了 30 多年的漫长路途。直至 1984 年,汽车碰撞安全标准(FMVSS208) 在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施,其中规定从 1995 年 9 月 1 日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊,同时还要求 1998 年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊,自此才确认了安全气囊的作用。如今,这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品,种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车,大多数都装有安全气囊,有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内,随着 CMVDR294 碰撞安全法规的开始实施,国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高,但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外,大部分车型还只是安装了正面气囊。
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。进入 90 年代以来,安全气囊的安全性能已被人们普遍接受,并被视为一种现代化和高档次的安全装置。了解安全气囊的工作原理及注意事宜对我们更好的保护自己有很重要的作用,但对于驾驶员来说,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。
坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业,其生产能力和所占市场份额在国内最大。锦恒公司建有国内一流的研发中心,实验室通过了国家 CNAL 认证,具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、侧面撞等实车碰撞试验能力和台车试验能力。公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进,技术装备水平国内领先。他们通过引进美国公司的安全气囊生产技术,开发出填补国内空白的机械式安全气囊产品;与一汽汽研所共同承担了国家 “九五”汽车电子产品攻关计划,开发出具有独立知 识产权的电子式安全气囊产品。目前,该公司共为国内 20 多个汽车生产厂家的 30 多个车型研发、配套安全气囊,已形成单班年产 20 万套安全气囊总成、120 万只气囊、15 万只饰盖的生产能力,是国内同行业中首家实现为整车配套的企业。近年,他们还与国际着名的安全气囊供应商签订加工安全气囊零部件的协议,产品将走向欧洲、北美等国家。
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 2 007 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国内安全气囊的评价
尽管我国安全气囊的研究与发展已初具基础和规模, 但是离世界先进水平还相距甚远, 这些差距主要包含安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面。事实上, 我国的撞车实验系统还不能完全满足美国 FMVSS208 条款的技术要求; 其次在安全气囊方面, 我们还缺少关键技术的自主知识产权; 此外, 传感器、气体发生器和气囊的技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态。因此,我们业内人士还要付出艰辛的努力!
1.4 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。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。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。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。据预测,2009 年前排乘客侧面保护气囊的安装率将会是 2006 年的 2 倍,侧气帘的安装率将是 2006 年的 4 倍。
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控制器来实现安全气囊系统的细微控制。
Safe-By-Wire Plus 总线标准是由汽车电子供应商和部件供应商如飞利浦、德尔福等公司提出。与整车系统常用的 CAN 、FlexRay 等总线相比,Safe-By-Wire 的优势在于它是专门面向安全气囊系统的汽车 LAN 接口标准。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。
汽车安全气囊作为一种设想提出来后到今天成为必需的安全装备在汽车上广泛应用已经过了整整半个世纪的历程。安全气囊有效地减小了在汽车碰撞事故中乘员的伤亡,它的保护效果在汽车安全研究领域得到广泛的认识和高度重视。随着汽车安全气囊的普遍推广应用,安全气囊系统的各关键技术环节均成为汽车安全研究领域的重点。
当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展。
(1)安全气囊的智能化
传统的正面碰撞安全气囊系统是根据前座乘员的常规乘座位置和气囊的理想点火时刻为原则设计的。但是在实际的汽车碰撞事故中,影响气囊保护性能的因素很多,例如乘员的身高和体重、乘员相对于方向盘河南机电高等专科学校毕业论文 7 或仪表板的位置、碰撞的剧烈程度等等。不同的碰撞条件及乘员和乘员的位置的变化会导致乘员不是在最佳时刻与气囊接触,从而降低对乘员的保护效果。为了充分发挥安全气囊的保护效果,自适应式或称为智能型安全气囊的概念也就应运而生。 近年来,智能型安全气囊的研究致力于开发一种能够最大限度地保护乘员的安全气囊系统。 这 种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。智能型气囊的关键技术之一是先进的传感系统和电子运算系统,它们在事故发生的短暂时刻内能够提供可靠的碰撞环境的信息。这些信息包括汽车碰撞的剧烈程度,碰撞的方位,乘员的身材、体重、位置,乘员是否系有安全带。智能气囊系统根据原有探测的信息作出判决怎样调节和控制气囊的工作性能,使气囊能充分发挥其保护效果。
(2)安全气囊的小型化
缩小安全气囊总成的体积是当前发展的趋势 之一。 新型发生器工作时,压缩气体从气罐中喷出充满气袋。这种发生器气体产生率高,因而尺寸小,便于安装布置。
(3)环境保护型安全气囊
采用压缩气体的气体发生器对人体无毒害 ,且易于回收处理,没有环境污染的问题。
(4)安全气囊的多样化
驾驶员和前座乘员安全气囊已成为轿车生产 中的标 准设备,作为正碰撞事故中的安全措施。侧面碰撞气囊正在迅速发展。不同设计形式的侧碰 撞气囊可分别安装在坐椅靠背外侧、车门中部、车身中立柱、车身顶部与车门交界部位。这些安装在不同部位的侧碰撞气囊可分别起到保护乘员头部、胸部和臀部的作用。
正在研制的新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下脚正碰撞中免受伤害。
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。
2.1 汽车安全气囊的组成
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 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。
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。
2.2 安全气囊系统的分类
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。
(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 。
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。
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 35~40 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。
2.3汽车安全气囊的工作原理
当车辆发生碰撞时,安全气囊控树模块快速对信号做出处理,确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力,便迅速释放气囊,使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触,从而通过气囊的缓:中作用减轻乘员的伤害。一般说来,轻微的碰撞不会打开安全气囊,只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围,后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。 需要强调的是,安全气囊只是辅助,在不系安全带的状况下,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。
早期的安全气囊为机械式安全气囊系统,现在国内外气囊厂家主要采用的是电子式安全气囊系统。基本型安全气囊系统包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及安全带预紧装置。
电子式安全气囊系统特点是由传感器感知车辆运动情况,由 MCU 监控并作出判断,判断当前的事件是否是严重碰撞事件,如果是严重碰撞事件则驱动气囊展开,保护驾乘人员的安全。安全气囊作用过程为:碰撞发生后 0 ~20ms 内传感器将信号输送到中央电子控制器(ECU ),ECU 判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器,在 20 ~60ms 内高温、高压气体(氮气)经过滤冷却进入气袋,气袋张开形成气垫,将乘员与车内装备隔开,60 ~100ms 后气袋排气孔打开,气囊泄气并收缩。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,乘员陷入较柔软的气囊中,使得乘员得到保护。最后气体全部从排气孔排出,气囊瘪下。为安全气囊系统基本装车形式,图中 DAB 是驾驶员气囊,PAB 是乘员气囊,PSB 是安全带预紧装置。
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。
常规安全气囊的电子控制系统包括加速度传感器和 MCU 等。当前国内外气囊厂家常用的安全气囊传感器为微机电系统(MEMS)传感器,MEMS 传感器的感应范围比较宽,可以感应 1G 到 100G 值的加速度,感应方向可从单轴向到三轴向,在正面、侧面、垂直三个方向感应汽车碰撞过程中的加速度变化,并输出模拟信号。
安全气囊控制要求 MCU 运算能力强、I/O 口充足等,从可靠性角度考虑,需要使用汽车级的具有一些特殊功能模块的 MCU 。根据系统性能的不同要求使用的 MCU 有 8 位、16 位,对于更复杂的系统,许多气囊系统供应商已经采用了 32 位的高性能。
现代安全气囊系统由碰撞传感器,缓冲气囊,气体发生器及控制块等组成。气体发生器。安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内(30 ms 左右)产生大量的气体充满气囊,产生的气体必须对人体无害,且不能温度太高,同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。气体发生器主要有:压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器,也是目前广泛应用一种 气体发生器。控制装置。一般集成 在 微 计 算 机 中 。 当 汽 车 发 生 碰 撞 事 故时 , 电 控 装 置 接 收 多 个 传 感 器 传 来 的 车 身 不 同 位 置 的 减 速 信 号 , 经 过反 复 不 断 的 分 析 、 比 较 、 计 算 , 决 定 是 否 发 出 点 火 信 号 。 要 求 控 制 装置 能 够 在 复 杂 的 碰 撞 情 况 下 作 出 非 常 准 确 的 判 断 , 点 火 时 刻 也 必 须 精确 控 制 。
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。
安全气囊根据安装的位置及保护对象不同,主要分为:对驾驶员进行保护的气囊,装在方向盘内,防止驾驶员与转向盘、仪表板及前挡风玻璃发生碰撞;对前排乘员进行保护的气囊,装在仪表板内,防止乘员与仪表板、前挡风玻璃发生碰撞;对后 排乘员进行保护的气囊,一般安装在前排座椅的靠背上后部或头枕内部,防止乘员与前排座椅发生碰撞。由于后排乘员受到的伤害程度较轻,后座椅安全气囊一般只在高级轿车上使用。
汽车的安全气囊内有叠氮化钠、或硝酸铵等物质。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。
新型安全气囊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。具体形式有:
①分级点爆装置,即气体发生器分两级点爆,第一级产生约 40%的气体容积,远低于最大压力,对人头部移动产生缓冲作用,第二级点爆产生剩余气体,并且达到最大压力。总的来说,两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式,压力逐步增加。
②分级释放压力方式,囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔,分为完全凭借气体压力顶开的方式或电脑控制的拉片 Tether。这种方式,一开始压力达到设定极限,然后瞬时释放压力,以避免过大伤害。
第三章 汽车安全气囊的应用及展望