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资源描述

1、汽车安全气囊的发展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。中国最专业的汽车工程技术论坛，内容包括 NVH 技术，汽车安全技术，节能环保技术，汽车测试技术等

3、。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

4、有效使用期达到 15 年。中国汽车工程论坛/ ?% M2 D8 e) X6 ) r6 U ) U5 o中国最专业的汽车工程技术论坛，内容包括 NVH 技术，汽车安全技术，节能环保技术，汽车测试技术等，海量资料与您分享！. B1 4 v; t( l+ E/ K, P安全气囊系统采用了一种类似火箭固体燃料发动机的气体发生器，在这种气体发生器中，燃料燃烧产生的气体使气囊充气。气体发生器的燃料通常使用叠氮化钠，但也有的使用硝化纤维，也有的系统使用压缩气体。气囊系统中的传感器通常有三种类型：机械式、机电一体式及电子式。大多数气囊采用多个电子传感器分布在车身不同位置以便准确感知碰撞信号，并将信号传递到车上

5、的控制系统中。控制系统也查以控制气囊系统的点火，进行系统的故障诊断，判别定要保护的乘员座位是否有乘员及是什么样的乘员。若判定前排座位上为儿童座椅，那么，在发生碰撞时，儿童座椅前的气囊就不能点火。总之，控制系统可以保证只有在必须使用气囊时才使气囊工作。中国汽车工程论坛 6 t0 Y+ t9 g6 I7 B6 4 i“ z% 当前，安全气囊出现了两种发展趋势。美国和日本的汽车公司正在努力增大气囊尺寸来保护乘员。而欧洲一些汽车制造公司，如“默谢台斯奔驰”、“宝马”和“沃尔沃”等则认为，安全气囊本身决不是保障乘员的灵丹妙药，它必须在一个统一的汽车被动安全系统中才能有效地发挥作用，在这个系统中，一定要具

6、备紧缩式安全带、结构可靠的座椅、儿童专用座椅和一系列其它部件。而且，最好在车身结构设计开始时就考虑到这个安全系统所有必须的组成部件的安装。安全气囊构造使用养护以及人们的误区车用安全气囊，已经成为了决定一款车安全性的重要指标之一。但这个事关生死的气囊却少有人知道如何去维护它，而且说到气囊的构造、性能就更加鲜为人知了。 “ p0 - U% k; m Z L: r. k“ f3 P0 q+ 安全气囊的构造与原理中国汽车工程论坛! |( E1 : c, b4 t安全气囊的英文缩写为 SRS，一般是由碰撞传感器、电脑处理器、气体发生器以及主气囊等几个部件组成。用于保护司机的主安全气囊被安置在方向盘内

8、气囊打开就一定安全。而且车速越快，碰撞的时间也就越短，一旦碰撞时间比气囊的爆发时间还短时，气囊的作用就非常微小了。安全气囊的使用与养护正常情况下，安全气囊从出厂一直到报废都是不用自行维护的。每次启动车辆前，仪表台上的 SRS 警告灯会亮 5 秒钟左右表示在自检，当电脑确认无误后警告灯自动熄灭。如果警告灯一直闪烁，则表明安全气囊系统已经存在故障，应立即送修。此外，气囊在弹出的瞬间力量很大，所以不要在气囊的前方或附近放置任何物品。而且气囊属于一次性使用物品，在弹出后就需要重新安装，成本不扉，所以在副驾位无人的情况下，可以考虑关闭副气囊。汽车论坛|汽车工程|汽车工程技术|汽车工程技术论坛|N

10、工程师|汽车技术论坛|汽车工程师论坛|汽车工程网|汽车工程网论坛 B4 L/ c中国汽车工程论坛“ 7 # q% R; g- C! A. 1、对大多数汽车来说，安全气囊属被动安全装置，其是否作用不取决于驾驶乘坐者。（不同于安全带，乘坐者系上才有作用）。从实践上讲，安全气囊正是保护了那些没有系安全带的人或安全带不能保护的区域。 2、由于气囊爆发是由一个气体发生器控制的，发生器内装有 Sodium Azide ，其发生氧化反应，生成大量气体，产生爆发，而这是在很短时间内发生的，因此这种爆发冲击力在保护驾乘者的同时，也可能因各种原因产生一定的危险。中国最专业的汽车工程技术论坛，内容包括 NV

14、及设置汽车的安全、节能、环保已成为当今汽车工业乃至整个人类社会面临的三大焦点问题，汽车安全问题更是首当其冲。汽车安全有主动安全与被动安全之分。汽车主动安全性是指防止汽车发生交通事故的性能；被动安全性则是指交通事故发生时，汽车本身具有保护乘员、行人不受伤亡或伤亡程度减至最小的性能。目前汽车上广泛安装使用的被动安全装置主要有座椅安全带与安全气囊。我们这里主要探讨一下安全气囊的安全性。一、安全气囊的概述安全气囊是汽车被动安全中一项技术含量很高的产品。它的保护效果已经被人们普遍认识，有关安全气囊的第一个专利始于 1958 年。1970 年就有厂家开始研制可以减轻碰撞事故中乘员伤害程度的安全气囊；2

15、0 世纪 80 年代，汽车生产厂家开始逐渐装用安全气囊；进人90 年代，安全气囊的装用量急剧上升；而进入新世纪以后，汽车上普遍都装有安全气囊。汽车安全气囊系统（简称 SRS）是辅助安全系统，它通常是作为安全带的辅助安全装置出现。安全带与安全气囊是配套使用，没有安全带，安全气囊的安全效果将要大打折扣。据调查，单独使用安全气囊可使事故死亡率降低 18%左右，单独使用安全带可使事故死亡率下降 42%左右，而当安全气囊与安全带配合使用时可使事故死亡率降低 47%左右。由此可见，只有两者相互配合才能最大可能的降低事故的死亡率，安全气囊系统必然作为安全带的辅助系统出现。当发生碰撞事故时，安全带将乘员“

16、约束”在座椅上，使乘员的身体不至于撞到方向盘、仪表板和风窗玻璃上，避免乘员发生二次碰撞；同时避免乘员在车辆发生翻滚等危险情况下被抛离座位。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小剂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设备碰撞之前起到铺垫作用，减轻身体所受冲击力，从而达到减轻乘员伤害的效果。二、安全气囊的结构原理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（电脑）等组成。 3.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，

17、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。 4.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

18、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

19、。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。三、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

20、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。四、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，

21、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。五、安全气襄的改进和引用 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

22、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

23、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。

24、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

25、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

26、，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

27、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

28、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

29、，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。六、结束语由电子控制单元对整个汽车

30、行驶过程中实际信息进行不断的判断分析，从而发出相应指令。这一系列的过程都是由微机来控制，可以减少失误，实现控制系统的智能化。智能式控制系统抗干扰能力比较强，可以避免气囊的误点爆，造成不必要伤害；可靠性高，工作稳定性好，汽车在复杂的环境下行驶或点火要求严格的情况下，甚至在碰撞后电源可能损坏的情况下，它都能正常工作；结构紧凑，减少元件的复杂程度以提高可靠性，同时减小耗电量，尽量维持掉电后的工作。安全气囊:安全秘诀车安全气囊系统，简称 SRS，是种辅助保护系统，它包括传感器总成、充气器、折叠的气囊、点火器、固态氮、警告灯等。一般来说，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

31、上标有“SRS”或“Airbag”字样，就可知此车装有安全气囊。安全气囊最早是由瑞典沃尔沃公司发明的，时至今日，气囊的种类和防护功能都有了极大的进步，根据车的档次高低，气囊的配置也不相同，奔驰、宝马的一些豪华车甚至有十几个气囊。种类安全气囊发展的目的在于车辆发生碰撞时，能使驾驶者与乘客的头部、胸部、肩部所受的伤害降到最低，基本上主驾驶侧气囊已列为汽车标准配备。乘客侧安全气囊、侧边安全气囊、头部安全气囊（垂帘气囊）、后侧边安全气囊、后侧头部安全气囊（垂帘气囊）、护手气囊为标配或选配。原理一般来说，车速达到 48 公里小时以上时，当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞，装在车前端的碰撞传感器和

32、装在汽车中部的安全传感器就可检测到突然减速，电脑在经过分析确认之后，立即引爆安全气囊包内的电热点火器。引爆之后，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完全展开。这样就在驾乘人前形成一个“气垫”，在驾乘人员撞击到气囊上时，内部的氮气就会因受压而从气囊上的小孔排出，从而减缓撞击力，不致伤害驾乘人员。一般说来，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。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。使用不了解安全气囊的工作条件和范围，一味地认为有了气囊就万事无忧，最终可能

33、会适得其反：安全气囊非但不会起到安全的作用，而且还会给驾乘人员造成其他意外的伤害。 1、安全气囊只是辅助安全系统，需与安全带配合使用。因为安全气囊仅是一种辅助性安全系统，在其设计时考虑的就是保护用户已系好安全带时的情况。 2、要注意观察位于仪表盘上的安全气囊警告灯。在正常情况下，点火开关转到“ACC”或“ON”位置时，警告灯会亮大约 6 秒钟，进行自检，然后熄灭，若警告灯一直亮，则表明安全气囊系统有故障，应立即进行修理。否则，有可能出现气囊不起作用或误弹出的情况。 3、气囊炸开后必须更换，在安装新气囊时必须注意，碰撞传感器装在电脑板内的要随电脑板更换，装在电脑板外的也要单独更换，不然容易引爆；由于气囊是配合安全带使用的，有拉紧装置的安全带拉紧器也要更换。注意一定要到正规厂家进行更换、修理。 4、 8 岁以下的小孩最好坐后排，且相关座位的气囊必须关闭。因为气囊的制作要求是依照成人制作的，对小孩不仅不能起保护作用，相反可能造成伤害。 5、挡风玻璃不能悬挂小挂件、小饰物，不然在气囊弹出时，挂件饰物突然受撞，会产生猛力，像子弹一样射向乘坐者，后果不堪设想。 6、不能敲打气囊裸露在外的标识部位，因为气囊中含有一种易被电引爆的化学成分，如受到一定作用力的敲打，很容易被引爆。

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