安全气囊的发展与应用

1、汽车检测与维修专业毕业论文论文题目：安全气囊的发展与应用学生姓名：李伟学 号：指导教师:专业：汽车检测与维修年 级：安全气囊的发展与应用摘要：随着汽车技术的的进步和道路条件的改善，汽车行驶 的速度是越来越快，车流量也越来越大，它带给我们的安全 隐患也越来越严重，每年的交通事故都在递增。要想确保行 车过程中的安全性，解决行车过程中的人员安全越来也受到 了我们的重视。在汽车的装备安全气囊是现在的一种有效的 解决方法，那它的发展与应用怎么样呢本文就主要对汽车的 安全气囊的发展与应用进行概述关键词：汽车安全气囊 发展 应用目录引言 6一、汽车安全气囊的发展 61. 国内外安全气囊的发展 62. 国内外

2、安全气囊的评价 63. 汽车安全气囊的发展趋势 7二、汽车安全气囊的结构与工作原理71. 汽车安全气囊的组成 72. 汽车安全气囊的种类 73安全气囊的工作原理7三、汽车安全气囊的应用81. 安全气囊打开所需要的条件82. 安全气囊的安全性 83. 安全气囊的使用和缺点 94. 对现在安全气囊的改进 9结论10参考文献 11引言 近几年来，人们生活水平的不断提高，汽车越来越成为 人们生活中不可缺少的一部分。在人们都开始有了汽车，公 路也不断完善，汽车在行驶过程中的速度越来越快，加上汽 车技术的不断发展，车速，车流量都是一个问题，从而引发 了安全的隐患，而这安全隐患如何能去预防在人们对技术的 发

3、展，有了安全气囊，它可以保护人在汽车发生事故所引发 的安全问题，而汽车安全气囊它在今天又如何的去发展和应 用呢一、汽车安全气囊的发展1 、安全气囊国内外的发展 使用安全气囊来保护汽车乘员的想法最先产生于美国， 在 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 那时技术的的限制，还不能把这种想法或专利进行实现，到 了 1980 年的德国开始实现了这个设想并在汽车安装了安全 气囊。从此在美国的市场汽车上都出现了这样的安全系统， 随后又出现了一系列保护乘员头部躯干和膝部作用的

4、安全 气囊。在我国，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

5、 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。 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%，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。2、国内外对安全气囊的评价

6、尽管国内国外都对安全气囊的研究与发展都有一定的 基础和规模，但是对含有安全气囊法规、撞车实验系统、安 全气囊的设计、制造和测试等方面还是有待去加强，虽然国 内外的安全气囊的研究到了技术要求，但还是有些不足，比 如它的自主权，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，因此我们安全气囊的业内 人士还要付出巨大的努力！3、安全气囊的发展趋势 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

7、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

8、的概念也就应运而生 4。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

9、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。二、汽车安全气囊的结构与工作原理1、安全气囊的的组成 安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气

10、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。 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。2、安全气囊的分类 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，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

11、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。（ 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、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。 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

12、包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及 安全带预紧装置。现在国内外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020ms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

13、 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。下图中是安全气囊的 工作原理图：中度臥卜儒*点火懵处理蓋CPU气悼笈生器理F图2安全气衰的工作眶图三、汽车安全气囊的应用1、安全气囊打开所需要的条件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 30 km/ 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。下图是正确引爆安全 气囊的有效范围图：2、安全

14、气囊的安全性 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。3

15、、安全气囊的使用和缺点 安全气囊分布在车内前方（正副驾驶位），侧方（车内 前排和后排）和车外三个方向。在正驾驶位的气囊装在方向 盘的中间位置，副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内 部，在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘 员的头部和胸部，因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方 大幅度的变形，而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯 冲，造成跟车内构件的相互撞击，另外车内正驾驶位置的安 全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的 胸部，避免致命的伤害。侧面气囊系统是保护汽车遭侧面碰 撞以及车辆翻滚时乘员的安全一般安装于车门上，在车辆遭 到侧面碰撞会导致车门严重变形，以至于无法开启

16、车门，车 内乘员被困于车内，侧面安全气囊可以有效的保护车内驾乘 人员来自侧面撞击导致的腰部，腹部，胸部外侧，以及胳膊 的伤害，保证身体上肢的活动能力和逃生能力。安全气囊的缺点：（1）是在低速碰撞不致命情况下 , 由于气囊起爆使一些 近视眼带眼镜的人眼睛受到伤害甚至失明 .（ 2）由于气囊是按大人身高匹配 , 而对于孩子来说是致 命的 , 曾经发生过多起气囊在碰撞起爆后将孩子颈椎折断致 死案例 , 为此国外已立法禁止前排乘座幼童 .（3）气囊必须配合安全带使用 , 否则在气囊作用下人有 被甩到车外可能 .4、对现有安全气囊的改进 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

17、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。结论：通过上面对汽车安全气囊的简要分析，初步了解 了安全气囊的发展、工作原理、缺点与其对它的改进，不管 有多认为有效的保护乘车人员的安全气囊，它都不能确切保 护我们的安全，要想安全的行驶，最好控制好车速，文明驾 驶！致谢XX感谢 XX 的老师指导，使论文才得以顺利完成；感谢 学院曾经为我授过课的全体老师