安全氣囊的改進(jìn)

1、2011屆屆 分類號(hào)： 單位代碼 ：10452 本科專業(yè)職業(yè)生涯設(shè)計(jì) 題目題目 安全氣囊的改進(jìn)安全氣囊的改進(jìn) 姓 名 學(xué) 號(hào) 年 級(jí) 20072007 專 業(yè) 車輛工程車輛工程 系（院） 指導(dǎo)教師 2011 年 3 月 26 日 目目 錄錄 第一部分：職業(yè)生涯設(shè)計(jì)第一部分：職業(yè)生涯設(shè)計(jì) 1 前言.4 2.自我認(rèn)識(shí).4 3.職業(yè)分析.5 3.1 所學(xué)專業(yè)分析.5 3.2 開設(shè)課程 .7 4. 職業(yè)分析.7 4.1 短期計(jì)劃：2011 至 2014 年 .7 4.2 中期計(jì)劃：2014 至 2017 年 .7 5.結(jié)束語.7 第二部分：職業(yè)生涯設(shè)計(jì)第二部分：職業(yè)生涯設(shè)計(jì) 摘 要.8 ABSTRAC

2、T.9 1 緒論 .10 1.1 安全氣囊的概述 .10 1.2 安全氣囊發(fā)展史 .11 2 汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理 .12 2.1 汽車安全性 .12 2.2 安全氣囊系統(tǒng)組成 .12 2.3 安全氣囊的工作原理 .13 2.4 安全氣囊的特點(diǎn) .15 2.5 安全氣囊的化學(xué)原理及打開條件 .15 2.5.1 化學(xué)原理 .15 2.5.2 打開條件 .16 3 安全氣囊使用過程中存在的缺陷.17 4 改進(jìn)和引用 .18 4.1 磁電式傳感器 .18 4.2 智能化控制系統(tǒng)的采用 .19 4.3 乘員探測(cè)系統(tǒng)的選擇 .20 4.4 氣體發(fā)生器的多元化發(fā)展 .20 參 考 文 獻(xiàn).21

3、 謝辭.21 第一部分第一部分 職業(yè)生涯設(shè)計(jì)職業(yè)生涯設(shè)計(jì) 一、前言一、前言 有人會(huì)說為自己做個(gè)職業(yè)生涯規(guī)劃具有燈塔、航標(biāo)等設(shè)施的照亮和引導(dǎo)作 用，一點(diǎn)都不過分。事實(shí)上，職業(yè)方向?yàn)槟憔蹟n心力和有限的資源，揭示出關(guān) 鍵特質(zhì)的程度差異?？傊?，對(duì)職業(yè)方向與職業(yè)特質(zhì)的堅(jiān)定把握，是從戰(zhàn)略高度 對(duì)職業(yè)成功的把握，是最有效的把握方式。好的計(jì)劃是成功的開始，古語講， 凡事“預(yù)則立，不預(yù)則廢”就是這個(gè)道理。 我今年已經(jīng)是即將畢業(yè)的學(xué)生了，雖然考上了研究生，三年之后還得進(jìn)入 社會(huì)的，為了畢業(yè)后能夠完美的融入社會(huì)大世界，為將來走出學(xué)校儲(chǔ)備更多的 經(jīng)驗(yàn)和能力，現(xiàn)在很有必要自己做一份完善的職業(yè)規(guī)劃，制作一個(gè)我人生的燈 塔

4、、航標(biāo)。 二、自我認(rèn)識(shí)二、自我認(rèn)識(shí) 客觀認(rèn)識(shí)自我準(zhǔn)確定位，充分認(rèn)識(shí)自身?xiàng)l件和相關(guān)環(huán)境并結(jié)合大學(xué)生人才 培養(yǎng)目標(biāo)及專業(yè)發(fā)展要求作為設(shè)定職業(yè)生涯目標(biāo)和策略的基礎(chǔ)。對(duì)自己的能力 結(jié)構(gòu)職業(yè)興趣職業(yè)價(jià)值觀行為風(fēng)格個(gè)人特質(zhì)綜合素質(zhì)以及就業(yè)機(jī)會(huì)職業(yè)選擇家 庭和社會(huì)等外在環(huán)境做一個(gè)準(zhǔn)確完整的認(rèn)識(shí)是很必要的，了解了自己才能更客 觀正確的制定一個(gè)職業(yè)規(guī)劃。 我比較敏感，非常崇尚內(nèi)心的平和，看重個(gè)人的價(jià)值，忠誠(chéng)，理想化， 一旦做出選擇，就會(huì)約束自己完成。 我外表看起來沉默而冷靜，但內(nèi)心非常善良，有同情心，善解人意。我 重視與他人建立有深度、真實(shí)、共同進(jìn)步的關(guān)系，希望參與有助于自己 及他人的進(jìn)步和內(nèi)在提升的工作，欣賞

5、那些能夠理解你價(jià)值的人。 我個(gè)性鮮明，好奇心強(qiáng)，創(chuàng)造力突出，思維開闊，有遠(yuǎn)見，樂于探索事 物的可能性，致力于追尋自己的夢(mèng)想。 一旦全身心地投入一項(xiàng)工作時(shí)，我往往發(fā)揮出沖刺式的干勁，全神貫注， 全力以赴。我對(duì)人、事和思想信仰負(fù)責(zé)，一般能夠忠實(shí)履行自己的義務(wù)。 但是，對(duì)于意義不大的日常工作，我做起來可能有些困難。 三、職業(yè)分析三、職業(yè)分析 1、所學(xué)專業(yè)分析 車輛工程是機(jī)械工程一級(jí)學(xué)科所屬的四個(gè)二級(jí)學(xué)科之一，是關(guān)于各種車輛 的研究、設(shè)計(jì)、制造及使用管理的科學(xué)技術(shù)。車輛是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和主 要應(yīng)用領(lǐng)域，是集機(jī)械、電子電器、熱工、控制、安全環(huán)保、人機(jī)工程為一體 的綜合性學(xué)科，應(yīng)用范圍廣泛。隨著國(guó)民經(jīng)

6、濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，車輛制 造業(yè)正逐漸成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。如今的車輛幾乎是聚集了所有的先 進(jìn)技術(shù)，除了傳統(tǒng)的材料、機(jī)械、熱工技術(shù)之外，電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算 機(jī)控制技術(shù)、通訊、環(huán)保、安全等都得到廣泛的應(yīng)用。因此，車輛工程是一個(gè) 應(yīng)用面廣，涉及技術(shù)面寬，發(fā)展速度快的專業(yè)，需要大量的研究開發(fā)人員和工 程技術(shù)人員從事車輛的研究、設(shè)計(jì)、制造和使用管理工作。 車輛工程專業(yè)主要培養(yǎng)從事汽車工程技術(shù)領(lǐng)域設(shè)計(jì)、制造、研究、試驗(yàn)， 以及其它車輛的設(shè)計(jì)與制造、運(yùn)用與管理等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才。培養(yǎng)面 向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展需要，具有遠(yuǎn)大理 想、高尚品德和創(chuàng)新精神，掌握

7、扎實(shí)基礎(chǔ)理論、科學(xué)思維方法及解決實(shí)際問題 技能，身心健康，德、智、體和諧發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型技術(shù)人才。 通過學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具備汽車及相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，獲得汽車有關(guān)的現(xiàn) 代理論與設(shè)計(jì)方法；了解汽車生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝；了解當(dāng)代汽車的最新技術(shù) 和學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)；汽車電子控制技術(shù)、工程機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)、汽車安全、節(jié) 能與環(huán)保技術(shù)、CADCAM 技術(shù)等。具有對(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)與開發(fā)、試 驗(yàn)與檢測(cè)、維修與管理的能力。初步掌握汽車的駕駛技能。 學(xué)生畢業(yè)后可在有關(guān)企業(yè)、科研單位、國(guó)家機(jī)關(guān)和高等院校從事汽車、拖 拉機(jī)、農(nóng)用運(yùn)輸車、工程機(jī)械、改裝或特種車輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理、營(yíng)銷、 科研和教學(xué)等工作。 2、

8、 開設(shè)課程開設(shè)課程 數(shù)學(xué)、力學(xué)、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)知識(shí)；汽車結(jié)構(gòu)、汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)、汽車 發(fā)動(dòng)機(jī)原理、現(xiàn)代汽車技術(shù)、汽車制造工藝、汽車電控技術(shù)等專業(yè)知識(shí)；汽車 貿(mào)易、汽車營(yíng)銷、企業(yè)管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)等。到了大三，車輛工程專業(yè)的學(xué)生 將系統(tǒng)學(xué)習(xí)汽車制造、汽車?yán)碚?、汽車設(shè)計(jì)、內(nèi)燃機(jī)原理與設(shè)計(jì)、汽車電子學(xué) 等專業(yè)課程。同時(shí)，在公司的專業(yè)實(shí)習(xí)成為本專業(yè)學(xué)習(xí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在生 產(chǎn)車間里，學(xué)生們以“零距離”感受實(shí)體零件的加工制作以及工藝過程，把純 理論的知識(shí)拿到實(shí)際當(dāng)中作比較，檢驗(yàn)自己的所學(xué)，在腦海中形成一個(gè)新的體 系。課程設(shè)計(jì)是鍛煉初步設(shè)計(jì)的能力，它綜合各門專業(yè)課的知識(shí)，具體地解決 某一個(gè)實(shí)際問題。它在培養(yǎng)

9、學(xué)生的初步設(shè)計(jì)能力方面，起到了相當(dāng)重要的作用。 總之，在實(shí)踐環(huán)節(jié)上，專業(yè)提供了諸多的機(jī)會(huì)：駕駛實(shí)習(xí)、專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、電 子實(shí)習(xí)。 四、生涯規(guī)劃四、生涯規(guī)劃 1、短期計(jì)劃 2011 年2014 年 完成研究生課程并且精通一門專業(yè)課程學(xué)習(xí)積累專業(yè)知識(shí)以便以后更好的投 入工作。英語通過國(guó)家英語等級(jí)六級(jí)考試，提高自己的英語水平，同時(shí)爭(zhēng)取加 入黨組織，是自己向靠攏。我的導(dǎo)師的研究方向是空氣動(dòng)力學(xué)，我對(duì)這個(gè)方向 非常感興趣，以后打算在這個(gè)方向好好學(xué)學(xué)，爭(zhēng)取在這個(gè)方向早出成果。 2、中期計(jì)劃 2014 年2017 年 畢業(yè)后能找到發(fā)展自我專業(yè)類型的工作，第五年時(shí)要熟練的掌握專業(yè)技能并 賺夠一定量的錢。 第一年

10、以學(xué)習(xí)為主。第二年學(xué)習(xí)同時(shí)不段積累經(jīng)驗(yàn)?zāi)玫焦こ處熉毞Q。搞好人 際關(guān)系，適應(yīng)工作環(huán)境，在技能方面不段強(qiáng)化自己。學(xué)習(xí)他人經(jīng)驗(yàn)。多多實(shí)習(xí) 進(jìn)一步提高技能，積累經(jīng)驗(yàn)。盡一切力量考工程師證書，為以后更好發(fā)展打好 基礎(chǔ)。 五、結(jié)束語五、結(jié)束語 人生天地間若白駒過隙，忽然而已。的確，人生短暫，時(shí)光如滔滔江水， 滾滾逝去。在這短暫的人生中，如果不知道奮斗努力的方向，昏昏度日，一事 無成，豈不枉來今世？ 夢(mèng)想是一個(gè)點(diǎn)，它如漫漫長(zhǎng)夜的啟明星，指引我們前行，職業(yè)規(guī)劃是一條 路，在它的帶領(lǐng)下，我才能到達(dá)我自己理想的目標(biāo)。 第二部分第二部分 安全氣囊的改進(jìn)安全氣囊的改進(jìn) 摘摘 要要 汽車安全氣囊系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 SRS）是輔

11、助安全系統(tǒng)，它通常是作為安全帶的 輔助安全裝置出現(xiàn)。安全帶與安全氣囊是配套使用，沒有安全帶，安全氣囊的 安全效果將要大打折扣。據(jù)調(diào)查，單獨(dú)使用安全氣囊可使事故死亡率降低 18% 左右，單獨(dú)使用安全帶可使事故死亡率下降 42%左右，而當(dāng)安全氣囊與安全帶 配合使用時(shí)可使事故死亡率降低 47%左右。由此可見，只有兩者相互配合才能 最大可能的降低事故的死亡率，安全氣囊系統(tǒng)必然作為安全帶的輔助系統(tǒng)出現(xiàn)。 當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全帶將乘員“約束”在座椅上，使乘員的身體不至于 撞到方向盤、儀表板和風(fēng)窗玻璃上，避免乘員發(fā)生二次碰撞；同時(shí)避免乘員在 車輛發(fā)生翻滾等危險(xiǎn)情況下被拋離座位。安全氣囊的保護(hù)原理是：當(dāng)汽車

12、遭受 一定碰撞力量以后，氣囊系統(tǒng)就會(huì)引發(fā)某種類似小劑量炸藥爆炸的化學(xué)反應(yīng)， 隱藏在車內(nèi)的安全氣囊就在瞬間充氣彈出，在乘員的身體與車內(nèi)設(shè)備碰撞之前 起到鋪墊作用，減輕身體所受沖擊力，從而達(dá)到減輕乘員傷害的效果。 關(guān)鍵詞：安全氣囊；傳感器；工作原理關(guān)鍵詞：安全氣囊；傳感器；工作原理 Abstract Automobile airbag system (hereinafter referred to as SRS) is auxiliary safety system, it is often used as an auxiliary safety device appeared seat belt

13、. Seat belts with airbag is supporting the use, without the seat belt and the airbag safety effect will be discounted. According to the survey, used alone airbags can make the accident rate by 18% or so, separate tie-off can make the accident mortality reduction 42% left and right, but when the airb

14、ag with seat belt when used together can make accident 47 per cent lower mortality. Thus, if the two biggest possible mutual coordination can reduce accidents of mortality, airbag system inevitable as belt auxiliary system appears. When collision accident occurred, the safety belt will occupant rest

15、riction in the seat, make the occupant body not hit the steering wheel, instrument panel and wind window pane, avoid occupant occur secondary collision; At the same time avoid passenger car produces rolling and other dangerous situations is cast to seat. The airbag protection principle is: when car

16、collision force suffered after certain airbag system will trigger some similar small doses of explosive chemistry, hidden in the cars airbags would be instantly inflatable pop up, in crew members body and in- vehicle equipment collision before play matting function, reduce the body by wallop, thereb

17、y achieve alleviate occupant damage effect. Keywords: airbags；Sensors； Working principle 1 緒論 安全氣囊分布在車內(nèi)前方（正副駕駛位），側(cè)方（車內(nèi)前排和后排）和車 頂三個(gè)方向。在裝有安全氣囊系統(tǒng)的容器外部都印有 Supplemental Inflatable Restraint System，簡(jiǎn)稱 SRS)的字樣，直譯成中文，應(yīng)為“輔助 可充氣約束系統(tǒng)”。旨在減輕汽車碰撞后，乘員因慣性發(fā)生二次碰撞時(shí)的傷害 程度。 1.1 安全氣囊的概述 安全氣囊是汽車被動(dòng)安全中一項(xiàng)技術(shù)含量很高的產(chǎn)品。它的保護(hù)效果已經(jīng) 被

18、人們普遍認(rèn)識(shí)，有關(guān)安全氣囊的第一個(gè)專利始于 1958 年。1970 年就有廠家 開始研制可以減輕碰撞事故中乘員傷害程度的安全氣囊；20 世紀(jì) 80 年代，汽 車生產(chǎn)廠家開始逐漸裝用安全氣囊；進(jìn)人 90 年代，安全氣囊的裝用量急劇上升； 而進(jìn)入新世紀(jì)以后，汽車上普遍都裝有安全氣囊。 汽車安全氣囊系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 SRS）是輔助安全系統(tǒng)，它通常是作為安全帶的 輔助安全裝置出現(xiàn)。安全帶與安全氣囊是配套使用，沒有安全帶，安全氣囊的 安全效果將要大打折扣。據(jù)調(diào)查，單獨(dú)使用安全氣囊可使事故死亡率降低 18% 左右，單獨(dú)使用安全帶可使事故死亡率下降 42%左右，而當(dāng)安全氣囊與安全帶 配合使用時(shí)可使事故死亡率降低

19、47%左右。由此可見，只有兩者相互配合才能 最大可能的降低事故的死亡率，安全氣囊系統(tǒng)必然作為安全帶的輔助系統(tǒng)出現(xiàn)。 當(dāng)發(fā)生碰撞事故時(shí)，安全帶將乘員“約束”在座椅上，使乘員的身體不至 于撞到方向盤、儀表板和風(fēng)窗玻璃上，避免乘員發(fā)生二次碰撞；同時(shí)避免乘員 在車輛發(fā)生翻滾等危險(xiǎn)情況下被拋離座位。安全氣囊的保護(hù)原理是：當(dāng)汽車遭 受一定碰撞力量以后，氣囊系統(tǒng)就會(huì)引發(fā)某種類似小劑量炸藥爆炸的化學(xué)反應(yīng)， 隱藏在車內(nèi)的安全氣囊就在瞬間充氣彈出，在乘員的身體與車內(nèi)設(shè)備碰撞之前 起到鋪墊作用，減輕身體所受沖擊力，從而達(dá)到減輕乘員傷害的效果。 安全氣囊系統(tǒng)稱為 SRS，相對(duì)于安全帶，安全氣囊只是一個(gè)輔助保護(hù)設(shè)備。

20、安全氣囊是用帶橡膠襯里的特種織物尼龍制成，工作時(shí)用無害的氦氣填充。此 系統(tǒng)由一個(gè)傳感器激活，該傳感器用于監(jiān)視碰撞中汽車速度減雨燕的安全氣囊 小的程度。在碰撞發(fā)生的早期，安全氣囊開始充氣，安全充氣大約需要 0.03 秒。 安全氣囊可以非常快的速度充氣十分重要，這能確保當(dāng)乘客的身體被安全帶束 縛不動(dòng)而頭部仍然向前行進(jìn)時(shí)，安全氣囊能及時(shí)到位。在頭部碰到安全氣囊時(shí)， 安全氣囊通過氣囊表面的氣孔開始排氣。氣體的排出有一定的速率，確保讓人 的身體部位緩慢地減速。由于安全氣囊彈開充氣的速度可高達(dá) 320 公里/小時(shí)， 碰撞時(shí)如果人的乘坐姿勢(shì)不正確，將給人帶來嚴(yán)重的傷害。 1.2 安全氣囊發(fā)展史 安全氣囊從

21、1952 年就取得了專利，但在應(yīng)用推廣中經(jīng)歷了幾上幾下的波折， 足足走過了 30 多年的漫長(zhǎng)路途。直至 1984 年，汽車碰撞安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS208) 在美國(guó)經(jīng)多次被廢除后又重新被認(rèn)可并開始實(shí)施，其中規(guī)定從 1995 年 9 月 1 日 以后制造的轎車前排座前均應(yīng)裝備安全氣囊，同時(shí)還要求 1998 年以后的新轎車 都裝備駕駛者和乘客用的安全氣囊，自此才確認(rèn)了安全氣囊的作用。如今，這 個(gè)在當(dāng)年頗具創(chuàng)意性的發(fā)明已轉(zhuǎn)為千百萬個(gè)產(chǎn)品，種類也發(fā)展為正面氣囊、側(cè) 面氣囊、安全氣簾等等。各國(guó)生產(chǎn)的中高級(jí)轎車，大多數(shù)都裝有安全氣囊，有 些轎車已將安全氣囊列入必裝件。在國(guó)內(nèi)，隨著 CMVDR294 碰撞安全

22、法規(guī)的開始 實(shí)施，國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)汽車被動(dòng)安全性能的要求也越來越高，但目前除了極少數(shù) 高級(jí)車裝備了側(cè)面氣囊之外，大部分車型還只是安裝了正面氣囊。（下圖 1.1 為汽車安全氣囊）。 圖 1.1 安全氣囊 2 汽車安全氣囊系統(tǒng)組成及其工作原理 2.1 汽車安全性 汽車的安全性分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩種，主動(dòng)安全是指汽車防止發(fā)生 事故的能力，被動(dòng)安全是指在萬一發(fā)生事故的情況下，汽車保護(hù)乘員的能力。 當(dāng)汽車發(fā)生事故時(shí)，對(duì)乘員的傷害是在瞬間發(fā)生的。例如，以車速 50 公里/時(shí) 進(jìn)行正面撞車時(shí)，其發(fā)生時(shí)間只有十分之一秒左右。為了在這樣短暫的時(shí)間中 防止對(duì)乘員的傷害，必須設(shè)置安全裝備，目前主要有安全帶、防撞式車

23、身和安 全氣囊防護(hù)系統(tǒng)(Supplemental Inflatable Restraint System，簡(jiǎn)稱 SRS)等。 由于很多事故是難以避免的，因此被動(dòng)安全性也非常重要，安全氣囊作為被動(dòng) 安全性的研究成果，由于使用方便，效果顯著，造價(jià)不高，得到了迅速的發(fā)展 和普及。 2.2 安全氣囊系統(tǒng)組成 駕駛員處的安全氣囊是存放在方向盤襯墊內(nèi)，因此，當(dāng)您看見方向盤上標(biāo) 有“SRS”或“Airbag”字樣，就可知此車裝有安全氣囊。安全氣囊系統(tǒng)主要由 傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件組成。傳感器和微處理器用 以判斷撞車程度，傳遞及發(fā)送信號(hào)；氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作， 點(diǎn)燃固態(tài)燃料

24、并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹。氣囊裝在方向盤轂內(nèi) 緊靠緩沖墊處，其容量約 50 至 90 升不等，做氣囊的布料具有很高的抗拉強(qiáng)度， 多以尼龍材質(zhì)制成，折疊起來的表面附有干粉，以防安全氣囊粘著在一起在爆 發(fā)時(shí)被沖破；為了防止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時(shí)氣囊設(shè)有安全 閥，當(dāng)充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)泄放部分氣體，避免將乘客擠 壓受傷；氣囊中所用的氣體多是氮?dú)?。（下圖 2.1 為安全氣囊的結(jié)構(gòu)組成圖） 圖 2.1 安全氣囊的組成 2.3 安全氣囊的工作原理 典型的氣囊系統(tǒng)包括二個(gè)組成部分：探測(cè)碰撞點(diǎn)火裝置(或稱傳感器)，氣 體發(fā)生器的氣囊(或稱氣袋)。當(dāng)傳感器開關(guān)啟動(dòng)后，控

25、制線路即開始處于工作 狀態(tài)，并借著偵測(cè)回路來判斷是否真有碰撞發(fā)生。如果訊號(hào)是同時(shí)來自兩個(gè)傳 感器的話才會(huì)使安全氣囊開始作用。由于汽車的發(fā)電機(jī)及蓄電池通常都處于車 頭易受損的部位，因此，安全氣囊的控制系統(tǒng)皆具有自備的電源以確保作用的 發(fā)揮。在判定施放安全氣囊的條件正確之后，控制回路便會(huì)將電流送至點(diǎn)火器， 借著瞬時(shí)快速加熱，將內(nèi)含的氮化鈉推進(jìn)劑點(diǎn)燃。在近乎爆炸的化學(xué)反應(yīng)快速 發(fā)生的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量無害的以氮?dú)鉃橹鞯臍怏w，將氣囊充氣至飽滿的狀態(tài)， 并借著強(qiáng)大的沖擊力，氣囊能夠沖開方向盤上的蓋而完全展開，以保護(hù)駕駛者 頭部不受傷害。同時(shí)在推進(jìn)劑點(diǎn)燃的過程之中，點(diǎn)火器總成中的金屬網(wǎng)罩可冷 卻快速膨脹的氣

26、體，隨即氣囊可由設(shè)計(jì)好的小排氣口排氣，以發(fā)揮逐漸緩沖功 能，并避免在車身仍繼續(xù)移動(dòng)時(shí)阻礙碰撞后的視線。 圖 2.2 雷克薩斯 LS400 型轎車安全氣囊系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖 需要特別說明的是，傳感器只有在滿足了一定的條件下才會(huì)工作。安全氣 囊的傳感器的設(shè)計(jì)有很多種，有一部分是采用擺錘或杠桿式開關(guān)，還有的是彈 簧負(fù)載的轉(zhuǎn)輪式，此外還有用水銀開關(guān)的產(chǎn)品。但不論感測(cè)器開關(guān)型式如何， 都必須有足夠的撞擊力才能使得開關(guān)啟動(dòng)，同時(shí)這個(gè)撞擊力必須來自正的方向 才行。通常這個(gè)撞擊力約等于以時(shí)速公里至公里左右碰撞固定物所產(chǎn) 生的結(jié)果。當(dāng)汽車受到這種高速碰撞時(shí)，裝在車前端的碰撞傳感器和裝在汽車 中部的安全傳感器，就可檢

27、測(cè)到車速突然減速，并將這一信號(hào)迅速傳遞給安全 氣囊系統(tǒng)的控制電腦，電腦在經(jīng)過分析確認(rèn)之后，才會(huì)引爆安全氣囊包內(nèi)的電 熱點(diǎn)火器，使氣囊發(fā)生迅速膨脹。上圖 2.2 為雷克薩斯 LS400 型轎車安全氣囊 系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖。 據(jù)計(jì)算，正規(guī)的安全氣囊必須在發(fā)生汽車碰撞后的 0.01 秒內(nèi)微處理器開始 工作，0.03 秒內(nèi)點(diǎn)火裝置啟動(dòng)，0.05 秒內(nèi)高壓氣體進(jìn)入氣囊，0.08 秒內(nèi)氣囊 向外膨脹，0.11 秒內(nèi)氣囊完全脹大，此刻之后，駕車者才會(huì)撞上氣囊。 可見，氣囊的打開與否與撞擊角度和撞擊速度都有關(guān)，一般來說在汽車翻 轉(zhuǎn)、輕微碰撞、側(cè)面碰撞或后面碰撞時(shí)，氣囊均不會(huì)打開，比如桑塔納 2000 升 級(jí)版在車

28、身正面左右各 30 度以內(nèi)受到重創(chuàng)時(shí)才會(huì)打開安全氣囊。再有一點(diǎn)，對(duì) 于撞擊速度而言，安全氣囊系統(tǒng)測(cè)定的是撞擊后車輛的減速度，因此，在做安 全碰撞實(shí)驗(yàn)時(shí)，一般都是讓車筆直地撞在不能移動(dòng)且不能變形的墻上。下圖 2.3 為安全氣囊的工作原理圖 圖 2.3 安全氣囊原理 2.4 安全氣囊的特點(diǎn) 安全氣囊可將撞擊力均勻地分布在頭部和胸部，防止脆弱的乘客肉體與車 身產(chǎn)生直接碰撞，大大減少受傷的可能性。安全氣囊對(duì)于在遭受正面撞擊時(shí)， 的確能有效保護(hù)乘客，即使未系上安全帶，防撞安全氣囊仍足以有效減低傷害。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，配備安全氣囊的車發(fā)生正面碰撞時(shí)，可降低乘客受傷的程度高達(dá) 64，甚至在其中有 80的乘客未系上安

29、全帶！至于來自側(cè)方及后座的碰撞， 則仍有賴于安全帶的功能。此外，氣囊爆發(fā)時(shí)的音量大約只有 130 分貝，在人 體可忍受的范圍；氣囊中 78的氣體是氮?dú)?，十分安定且不含毒性，?duì)人體無 害；爆出時(shí)帶出的粉末是維持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤(rùn)滑粉末，對(duì)人 體亦無害。 安全氣囊同樣也有它不安全的一面。據(jù)計(jì)算，若汽車以 60km 的時(shí)速行駛， 突然的撞擊會(huì)令車輛在 0.2 秒之內(nèi)停下，而氣囊則會(huì)以大約 300km/h 的速度彈 出，而由此所產(chǎn)生的撞擊力約有 180 公斤，這對(duì)于頭部、頸部等人體較脆弱的 部位就很難承。因此，如果安全氣囊彈出的角度、力度稍有差錯(cuò)，就有可能釀 出一場(chǎng)“悲劇”。 安全氣囊在近

30、幾年得到了飛速的發(fā)展，價(jià)格大幅度下降，裝備了安全氣囊 的轎車也從過去的中高級(jí)轎車向中低級(jí)轎車發(fā)展。同時(shí)，有些轎車前排安裝了 乘客用的安全氣囊（即雙安全氣囊規(guī)格），乘客用的安全氣囊與駕車者用的安 全氣囊相似，只是氣囊的體積要大些，所需的氣體也多一些而已。 2.5 安全氣囊的化學(xué)原理及打開條件 2.5.12.5.1 化學(xué)原理化學(xué)原理 汽車的安全氣囊內(nèi)有疊氮化鈉（NaN3）或硝酸銨（NH4NO3）等物質(zhì)。當(dāng)汽 車在高速行駛中受到猛烈撞擊時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)迅速發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣 體，充滿氣囊。疊氮化鈉分解產(chǎn)生氮?dú)夂凸虘B(tài)鈉；硝酸銨分解產(chǎn)生大量的一氧 化二氮（N2O）氣體和水蒸氣 新型安全氣囊加入了可分

31、級(jí)充氣或釋放壓力的裝 置，以防止一次突然點(diǎn)爆產(chǎn)生的巨大壓力對(duì)人頭部產(chǎn)生的傷害，特別在乘客未 佩戴安全帶的時(shí)候，可導(dǎo)致生命危險(xiǎn)。具體形式有： 1）分級(jí)點(diǎn)爆裝置，即氣體發(fā)生器分兩級(jí)點(diǎn)爆，第一級(jí)產(chǎn)生約 40%的氣體容 積，遠(yuǎn)低于最大壓力，對(duì)人頭部移動(dòng)產(chǎn)生緩沖作用，第二級(jí)點(diǎn)爆產(chǎn)生剩余氣體， 并且達(dá)到最大壓力?？偟膩碚f，兩級(jí)點(diǎn)爆的最大壓力小于單級(jí)點(diǎn)爆。這種形式， 壓力逐步增加。 2）分級(jí)釋放壓力方式，囊袋上開有泄壓孔或可調(diào)節(jié)壓力的孔，分為完全憑 借氣體壓力頂開的方式或電腦控制的拉片 Tether。這種方式，一開始?jí)毫_(dá)到 設(shè)定極限，然后瞬時(shí)釋放壓力，以避免過大傷害。 2.5.22.5.2 打開條件打開條

32、件 為了保證安全氣囊在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候打開，汽車生產(chǎn)廠家都規(guī)定了氣囊的起爆 條件，只有滿足了這些條件，氣囊才會(huì)爆炸。雖然在一些交通事故中，車內(nèi)乘 員碰得頭破血流，甚至出現(xiàn)生命危險(xiǎn)，車輛接近報(bào)廢，但是如果達(dá)不到安全氣 囊爆炸的條件，氣囊還是不會(huì)打開。 安全氣囊打開需要合適的速度和碰撞角度。從理論上講，只有車輛的正前 方左右大約 60之間位置撞擊在固定的物體上，速度高于 30KM/h，這時(shí)安全氣 囊才可能打開。這里所說的速度不是我們通常意義上所理解的車速，而是在試 驗(yàn)室中車輛相對(duì)剛性固定障礙物碰撞的速度，實(shí)際碰撞中汽車的速度高于試驗(yàn) 速度氣囊才能打開。 汽車發(fā)生碰撞時(shí)的主要受力部位是保險(xiǎn)杠和車身縱梁，為

33、 了緩沖碰撞時(shí)的沖擊力，車身前部大都設(shè)計(jì)有碰撞緩沖區(qū)，而且車身的剛度公 布也是不均勻的。在一些事故中，例如當(dāng)轎車與沒有后部防護(hù)裝置的卡車發(fā)生 鉆入性追尾事故，或轎車碰撞護(hù)欄后發(fā)生翻車事故，或發(fā)生車身側(cè)面碰撞等， 這樣的事故往往沒有車身前部的直接撞擊，主要是車身上部和側(cè)面發(fā)生碰撞， 碰撞車身部位的剛度很小，雖然車艙發(fā)生了很大的變形，造成了車內(nèi)乘員受傷 或死亡，但是由于碰撞部位不對(duì)，有時(shí)候氣囊并不能打開。 2.6 安全氣囊的分類 按其總體結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)和電子式安全氣囊系統(tǒng)兩大類。 機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)不需使用電源，沒有電子電路和電路配線，全部零件組裝 在轉(zhuǎn)向盤裝飾蓋板下面。檢測(cè)碰撞動(dòng)作

34、和引爆點(diǎn)火劑都是利用機(jī)械裝置動(dòng)作來 完成。最早采用機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)的是日本豐田汽車公司。電子式安全氣囊 系統(tǒng)是機(jī)械式安全氣囊系統(tǒng)和電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。它是利用傳感器檢測(cè)碰撞 信號(hào)并送往 SRS 電腦 ECU，ECU 根據(jù)傳感器信號(hào)并利用內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的程序不斷 進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷。當(dāng)判斷結(jié)果為發(fā)生碰撞時(shí)，ECU 立即發(fā)出點(diǎn)火指令 引爆點(diǎn)火劑，點(diǎn)火劑引爆時(shí)產(chǎn)生大量熱量使充氣劑氮化鈉藥片受熱分解，并產(chǎn) 生大量氮?dú)庀?SRS 氣囊充氣。 目前，汽車采用的安全氣囊系統(tǒng)普遍都是電子式安全氣囊系統(tǒng)。如日本本 田公司的雅閣、市民；豐田公司的凌志、皇冠、佳美；日產(chǎn)公司的尼桑星球； 瑞典沃爾沃公司的 850

35、、960；美國(guó)福特公司的林肯城市；通用公司的卡迪拉克 等轎車采用的均為電子式安全氣囊系統(tǒng)。按照 SRS 氣囊的數(shù)量可分為單安全氣 囊系統(tǒng)；雙安全氣囊系統(tǒng)和多安全氣囊系統(tǒng)。單安全氣囊系統(tǒng)只裝備有駕駛席 氣囊。90 年代以前裝備車輛的基本上都是單安全氣囊系統(tǒng)。雙安全氣囊系統(tǒng)裝 備有駕駛席和前排乘員席兩個(gè)氣囊，近幾年生產(chǎn)的轎車大多數(shù)都采用了雙安全 氣囊系統(tǒng)，如豐田佳美、馬自達(dá) 526、929 型轎車和美國(guó)福特林肯城市轎車等等。 多安全氣囊系統(tǒng)裝備有 3 個(gè)或 3 個(gè)以上氣囊，如瑞典沃爾沃 850、960、S70 型 轎車裝備的安全氣囊系統(tǒng)。無論安全氣囊系統(tǒng)氣囊數(shù)量多少，均可采用一個(gè) SRS 專用電腦

36、控制。按安全氣囊系統(tǒng)的功用可分為正面安全氣囊系統(tǒng)，側(cè)面安 全氣囊系統(tǒng)和頂部安全氣囊系統(tǒng)三大類。 3 安全氣囊使用過程中存在的缺陷 安全氣囊作為提高汽車安全性的有效措施之一越來越受到人們的重視。世 界各國(guó)都投人大量的人力物力致力予安全氣囊的開發(fā)，使得安全氣囊系統(tǒng)得到 大力發(fā)展。在一些實(shí)際的碰撞事故中證明安全氣囊確實(shí)具有降低乘員傷亡的功 效，但也發(fā)現(xiàn)了其存在的一些間題。安全氣囊在使用中存在的問題有： 1）氣囊可能在很低的車速時(shí)打開。汽車在很低車速行駛而發(fā)生碰撞事故時(shí)， 乘員和駕駛員系上安全帶即可，完全不需要安全氣囊展開起保護(hù)作用。如果這 時(shí)展開氣囊反而會(huì)造成不必要的浪費(fèi)，甚至還可能因安全氣囊的展開

37、加重碰撞 傷害。 2）氣囊的啟動(dòng)會(huì)對(duì)乘員造成傷害。安全氣囊系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將沖開氣囊蓋板， 并且在瞬間展開充氣，很可能對(duì)乘員造成沖擊；產(chǎn)生的灼熱氣體也會(huì)灼傷乘員 和駕駛員。 3）當(dāng)乘客偏離座位或座位上無人或兒童乘坐時(shí)，氣囊系統(tǒng)的啟動(dòng)不僅起不 到應(yīng)有的保護(hù)作用，還可能會(huì)對(duì)乘員造成一定的傷害。 4 改進(jìn)和引用 從安全氣囊在使用過程中存在的缺陷可知，現(xiàn)有安全氣囊的基本設(shè)計(jì)目標(biāo) 是用來對(duì)付嚴(yán)重交通事故的，但在一些不太嚴(yán)重，的事故中，系統(tǒng)反應(yīng)過度， 反而會(huì)對(duì)駕乘人員施加作用過大，適得其反，造成不必要的傷害。 針對(duì)實(shí)際使用中存在的問題，我們更希望在安全氣囊展開之前，安全氣囊 系統(tǒng)能夠精確感應(yīng)汽車發(fā)生的碰撞，并按

38、照程序來判斷碰撞事故的嚴(yán)重程度， 如果碰撞級(jí)別比較低的話，只需將安全帶的預(yù)緊機(jī)構(gòu)拉緊即可；如果碰撞級(jí)別 比較高，需要啟動(dòng)安全氣囊，則將點(diǎn)燃?xì)饽业闹噶顐鬟f給氣囊系統(tǒng)。這也就是 要求安全氣囊系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地感應(yīng)所發(fā)生的碰撞事故；并且能模仿人腦，根據(jù) 實(shí)際的碰撞程度來判別安全氣囊是否需要展開，有一定靈活性；并且能夠針對(duì) 不同體形的乘員適當(dāng)?shù)恼{(diào)整安全氣囊。 4.1 磁電式傳感器 的采用傳感器的觸發(fā)通常有：開關(guān)式，純機(jī)械式，單點(diǎn)電子式，側(cè)撞式， 應(yīng)變式等。目前國(guó)際上對(duì)汽車上安全氣囊的傳感器觸發(fā)方式也沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo) 準(zhǔn)。不僅是因?yàn)槠浞N類繁多，而且是因?yàn)檠b于車身上不同位置的傳感器觸發(fā) 方式也不同。為使傳感器能

39、夠方便地安裝在各個(gè)需要的感應(yīng)部位，使其能夠正 確、適時(shí)地感應(yīng)碰撞，可選用磁電式傳感器。 磁電式傳感器可以安裝在車身上的任何位置，只要稍微調(diào)整一下某些參數(shù) 值，使得其能夠識(shí)別峰值為0588 m/s：和時(shí)間脈沖為0-20 ms 的碰撞加速度信 號(hào)即可。只要碰撞加速度峰值和時(shí)間脈沖寬度同時(shí)滿足條件，就會(huì)向氣囊發(fā)出 觸發(fā)信號(hào)，展開氣囊，對(duì)人體進(jìn)行保護(hù)。 傳感器，它由外殼（非磁性材料）、磁性材料、慣性體（非磁性材料）、 連接在慣性體上的軟鐵、支持和調(diào)節(jié)位移幅值的彈簧、安裝在與外殼連接的凸 柱內(nèi)的永久磁鐵和繞制在軟鐵上的線圈及引線組成。當(dāng)傳感器受到碰撞加速度 時(shí)，慣性體產(chǎn)生反向加速度，導(dǎo)致通過線圈的磁通量

40、發(fā)生變化，在線圈引線兩 端產(chǎn)生鐘形脈沖信號(hào)，當(dāng)調(diào)整彈簧剛度時(shí)，可改變加速度信號(hào)的寬度。 傳感器的信號(hào)判別電路由三部分組成：信號(hào)幅度判別電路；信號(hào)寬度判別 電路；有用、無用信號(hào)判別電路。通過對(duì)碰撞信號(hào)進(jìn)行多方位的判別，可使控 制裝置獲取的碰撞信號(hào)更全面，發(fā)出的點(diǎn)火控制更準(zhǔn)確，從而確保安全氣囊在 必要的情況下展開。如何獲得穩(wěn)定的沖擊加速度信號(hào)是研究；傳感器的關(guān)鍵， 也是保證傳感器準(zhǔn)確獲取碰撞信號(hào)的關(guān)鍵。磁電加速度傳感器采用落錘沖擊試 驗(yàn)裝置來調(diào)整校正其感應(yīng)敏感度。釋放錘頭，與橡膠面碰擊時(shí)，安裝在錘頭上 面的加速度或磁電式傳感器將感受到?jīng)_擊加速度。不同落高對(duì)應(yīng)不同加速度； 調(diào)整橡膠厚度，可改變信號(hào)寬

41、度；調(diào)整落錘高度，可改變信號(hào)幅度。磁電式傳 感器不僅電子判別電路出錯(cuò)率低，感應(yīng)碰撞信號(hào)的可信度高而準(zhǔn)確；而且通過 標(biāo)錘落定實(shí)驗(yàn)可以調(diào)節(jié)它的感應(yīng)范圍寬度，滿足汽車碰撞產(chǎn)生脈沖的再現(xiàn)，從 而還可以安裝于車身上任何部位。還有就是它設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，對(duì)絕大多 數(shù)汽車使用者來說都不再是望而卻步的奢侈品。 4.2 智能化控制系統(tǒng)的采用 對(duì)安全氣囊控制系統(tǒng)的要求是準(zhǔn)確判斷事故的碰撞強(qiáng)度，控制氣囊的展開 與否。針對(duì)安全氣囊在使用中的缺陷，必須進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)靈活性、準(zhǔn)確 性，為此我們可以采用智能式控制系統(tǒng)。 1）碰撞傳感器。安全氣囊系統(tǒng)中的重要部件，其功能是檢測(cè)、判斷汽車發(fā) 生碰撞后的撞擊信號(hào)，以便決定是

42、否展開緩沖氣囊。碰撞傳感器主要有三種類 機(jī)械式傳感器在早期的安全氣囊中使用較多，主要應(yīng)用慣性原理，利用傳感器 中元件的慣性力克服彈簧力來觸發(fā)氣體發(fā)生器。機(jī)械式在加速度較低時(shí)保證不 啟動(dòng)氣囊，可靠性較高；但只能單點(diǎn)傳感，對(duì)機(jī)械部件的品質(zhì)、精度和耐磨性 要求極高。 電子式傳感器是一種應(yīng)用最早的碰撞傳感器，根據(jù)電子原理，利用電信號(hào) 來反映車身減速度，而后根據(jù)電信號(hào)來判別是否展開緩沖氣囊。機(jī)電式傳感器 采用機(jī)電結(jié)合的方式，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，再利用電子信號(hào)點(diǎn)爆安全 氣囊。即具有機(jī)械式的優(yōu)點(diǎn)，又能克服機(jī)械式傳感器本身存在的缺陷，安裝在 車身上任何位置，以便得到較好的減速信號(hào)，而且能夠在同一位置安裝

43、多個(gè)傳 感器。 2）緩沖氣囊。氣囊一般由防裂性能好的聚酞胺織物制成，它是一種半硬的 泡沫塑料，能承受較大的壓力；經(jīng)過硫化處理，可減少氣囊沖氣膨脹時(shí)的慣性 力；為使氣體密封，氣囊里面涂有涂層材料。氣囊的大小、形狀、漏氣性能是 確定安全氣囊保護(hù)效果的重要因素，必須根據(jù)不同汽車的實(shí)際情況來確定。 目前，安全氣囊系統(tǒng)開發(fā)人員正在根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理開發(fā)智能型氣囊系統(tǒng)。 它主要是利用神經(jīng)末梢（即各種傳感器）將各自探索到的周圍環(huán)境的各種信息 傳輸給中樞神經(jīng)（即電腦或微機(jī)），并能將碰撞事故的碰撞類型，碰撞事故嚴(yán) 重程度以及碰撞時(shí)的車速等信息一起傳遞給電腦，由電腦對(duì)這些信息進(jìn)行加工 處理分析，做出相應(yīng)反應(yīng)，并執(zhí)行

44、與這些信息相對(duì)應(yīng)的、正確的氣囊保護(hù)程序， 即所謂的智能式控制系統(tǒng)。 4.3 乘員探測(cè)系統(tǒng)的選擇 針對(duì)氣囊未能對(duì)不同的乘員做出相應(yīng)的保護(hù)，我們可在乘員座位上安裝一 個(gè)乘員探測(cè)系統(tǒng)，對(duì)車座上是否有人，乘員的體型大小，以及就座時(shí)偏離正中 情況進(jìn)行探測(cè)。相當(dāng)于專門安裝一個(gè)傳感器，探測(cè)的乘員乘坐信息，并傳遞給 中央電腦控制中心。如果發(fā)生碰撞的話，控制中心在對(duì)各種傳感器傳過來的信 息進(jìn)行判斷的同時(shí)綜合考慮乘員探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)所得的乘員乘坐信息。這樣的話， 安全氣囊系統(tǒng)就可以針對(duì)駕駛員和乘員的乘坐情況適時(shí)適量展開氣囊，完全避 免理想的安全氣囊是可以針對(duì)各種不同的特殊情況對(duì)汽車的使用者進(jìn)行保護(hù)。 安全氣囊應(yīng)盡可能多地收集和利用有關(guān)乘員形體位置信息及撞車類型和撞車速 度的數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，對(duì)碰撞中乘員和車的有關(guān)信息進(jìn)行識(shí)別判斷，調(diào)整安 全約束系統(tǒng)參數(shù)，使人體獲得最佳保護(hù)。要實(shí)現(xiàn)這一理想，以我們目前的 研究來說可能還有很長(zhǎng)的一段差距，但我們可以逐步完成。以上的探討思考 也只是向理想邁進(jìn)的一個(gè)步伐而已，相信今后隨著科學(xué)技術(shù)研究的發(fā)展，我們 的汽車安全措施會(huì)更加的完善。 4.4 氣體發(fā)生器的多元化發(fā)展 對(duì)于氣體發(fā)生器，不僅要求其工作可靠，性能穩(wěn)定，耐久性好，符合環(huán)保 要求，而且要求盡量減輕其質(zhì)量和降