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1、精选优质文档-倾情为你奉上河南农业职业学院毕业论文题 目 安全气囊的发展与应用学 院 机电工程系 专业班级 汽车检测与维修 学生姓名 指导教师 撰写日期： 2011年 4月 10日专心-专注-专业摘 要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
2、表板上部以及前排座椅的靠背。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。关键词：安全气囊，Jhon.W.Hetrick，传感器，微处理器，膨胀AbstractPrototype airbag safety of American air Jhon.W.Hetrick invention. 1952 Hetrick invented himself called it car safety cushion of the device us
3、ed to reduce the braking or positive impact of the serious injury. This is a purely mechanical device. Compressed air for the air bag stored in a pressure vessel, connected to the spring mass for sensing vehicle deceleration. When the displacement of mass produced, they can open a valve so that the
4、pressure in the air rushed out from the pressure vessel, so that the air bag inflates. Airbag can be mounted on the steering wheel, the glove box door, instrument panel and the front seat backrest Department.Airbag system consists of sensors, microprocessors, gas generator and air bag and other majo
5、r parts. Crash sensors and microprocessors used to determine the extent, distribution and transmission signal; gas generator produces the signal indicating the ignition movement, ignited the gas to solid fuel and produce inflated balloon, so that the rapid expansion of air bag.Key Words：airbags, Jho
6、n.W.Hetrick, sensors, microprocessors, expansion目 录 前 言车辆是现代道路交通的主要运行工具，是道路交通系统的重要组成元素，汽车的安全性也成为人们生命安全的重要保证要素之一。随着经济技术的发展和人民生活水平的提高，城市化的发展和科学技术水平在交通运输领域中的应用，汽车已在全球范围内迅速普及，并成为人类社会经济生活不可缺少的工具，交通的进步与发展给人类带来了数不尽的生活便利、经济效益和社会繁荣，但也给道路带来很大的压力和问题，交通工具的使用导致交通事故的频繁发生也给人类带来灾难，使人类蒙受了难以计数的损失，交通事故已成为当今社会的一大公害。在许多
7、国家，由交通事故引起的人员伤亡数比火灾、水灾和意外爆炸等事故造成的伤亡总数和还要大得多。从经济损失方面看也是如此，中国的火灾经济损失只相当与交通事故经济损失的10%，因此，为了更大限度地减少经济损失、人员伤亡、事故次数等，人们通常会对汽车的车身结构、安全带、制动性、转向性等方面进行考虑、改进和设计，以减轻乘员伤害的各个部件着手，已得到最佳的乘员保护效果。本文正是以此为出发点来谈谈安全气囊对对车上乘员的保护及其发展与应用的。安全气囊的发展2.1 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。赫特里特（JohnHotrich ）发明。他是一位自学成才的
8、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。 虽然安全气囊从 1953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
9、，1952 年 Hetrick 发明的他自己之称为“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
10、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) 在著名的“联邦汽车安全标准”中的 208 条款乘员碰撞保护(Federal MotorVehicl Safety Standard208,
11、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。 近几年安全气囊在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
12、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。现如今，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。 了解了安全气囊的工作原理及注意事宜对我们更好
13、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。2.2 国内汽车安全气囊的发展我国汽车业的高速发展，带动我国汽车安全气囊市场需求持续大幅增长。我国汽车安全气囊的市场容量增长主要取决于四个因素，一是法规强制安装因素；二是汽车产量；三是匹配安全气囊的车型数量；四是平均每辆车应用安全气囊的数量。目前我国安全气囊市场正处于普及应用的成长期，政策法规和汽车产量这两个因素起着主导作用。我国汽车安全气囊市场需求容量的快速增长并没有改变外资品牌占据绝对配套优势的竞争格局。现今，国内有将近20家左右的安全气囊生产厂家，由 Autoliv、Takata、Pla
14、st、Delphi、TRW等跨国公司在中国投资的企业仍然占据了90%以上的市场份额。以东方久乐、锦恒、和昌、比亚迪、太航常青等为代表的国产品牌企业虽然所配套的中低端经济型轿车的产量比重在近年有所上升，但由于中低端经济型轿车安全气囊的标配数量不多，其中选装或者不装的车型比例较大，所以我国汽车产量的增加并未提升国产品牌的市场份额。在我国汽车安全气囊市场，国产品牌仍然处于不利的竞争地位。安全气囊虽然具有技术要求高、投资大、风险高等特点，但中国汽车业高速发展所带来的巨大商机仍吸引着国内外企业进入我国汽车安全气囊市场。目前我国经济型轿车安全气囊安装比率不高，经济型轿车需求规模在不断扩大，市场存在巨大的发
15、展潜力，是我国汽车安全气囊市场未来重点发展的方向。中国汽车行业的发展势头迅猛，中国汽车工业协会发布2010年汽车产销数据,去年全国汽车产销均突破1800万辆,蝉联全球第一并刷新美国创下的世界纪录。中汽协同时预测,在高速增长之后,今年车市增速将有所放缓,但仍能保持两位数增长。中汽协常务副会长董扬介绍,2010年全国汽车产销1826.47万辆和1806.19万辆,同比分别增长32.44%和32.37%,产销再创新高,刷新全球历史纪录。但由于2009年走势前低后高,而2010年上半年产销水平较高,造成2010年以来增速呈逐月回落态势,同比增长由年初80%回落至32%；与上年产销增长48.30%和46
16、.15%相比,增幅分别回落15.86个百分点和13.78个百分点。据福特汽车最近发布的数据,2010年全球的汽车销量达到约7200万辆,比2009年的6500万辆增长11%。而中国国产汽车加上80万辆进口汽车,去年汽车总销量超过全球汽车销量的1/4。美国市场曾创下一年1700万辆的世界销售纪录。但现在中国已刷新全球纪录,并可望永久性成为全球第一大市场。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
17、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
18、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
19、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，他们还与国际著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。2.3 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
20、、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！ 2.4 汽车安全气囊的发展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
21、，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
22、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
23、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。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。 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，当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的
24、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
25、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。（
26、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：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。 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。 安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。安装在汽车发动机罩下的安全气囊，保护行人。安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车
27、碰撞事故中头部的损伤。安全气囊2.1汽车安全气囊的组成安全气囊系统主要包括碰撞传感器、气囊电脑、系统指示灯、气囊组件以及连接线路，气囊组件主要包括气囊、气体发生器以及点火器等。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。传感器和气囊电脑用以判断撞车程度，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
28、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。（1）碰撞传感器对于各汽车制造厂生产的车辆，碰撞传感器的安装位置不尽相同，而且碰撞传感器的名称也不统一，例如有些碰撞传感器按照工作原理也称为加速度传感器。按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器，用于检测碰撞时的减速度或惯性，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号；防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器，它与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆。按照结构的不同，碰撞传感器
29、分为机电式碰撞传感器、电子式碰撞传感器以及机械式碰撞传感器。防护碰撞传感器一般采用电子式结构，触发碰撞传感器一般采用机电结合式结构或机械式结构。机电结合式碰撞传感器是利用机械的运动(滚动或转动)来控制电气触点动作，再由触点断开和闭合来控制气囊电路的接通和切断，常见的有滚球式和偏心锤式碰撞传感器。电子式碰撞传感器没有电气触点，目前常用的有电阻应变式和压电效应式2种。机械式碰撞传感器常见的有水银开关式，它是利用水银导电的特性来控制气囊电路的接通和切断对于早期的汽车，一般设有多个触发碰撞传感器，安装位置一般在车身的前部和中部，例如车身两侧的翼子板内侧、前照灯支架下面以及发动机散热器支架两侧等部位。随
30、着碰撞传感器制造技术的发展，有些汽车将触发碰撞传感器安装在气囊电脑内。防护碰撞传感器一般都与气囊电脑组装在一起(图21)，多数安装在驾驶舱内中央控制台下面。图21 带有碰撞传感器的气囊电脑（2）气囊电脑它是气囊系统的核心部件，大多安装在驾驶舱内中央控制台下面(图22)。气囊爆炸后，在气囊电脑中会存储碰撞数据和故障码，这些故障码用普通仪器无法清除。为了保证气囊工作的可靠性，很多汽车生产厂家建议气囊电脑一次性使用。但是气囊电脑的价格很高，因此很多具有气囊电脑数据修复功能的仪器被开发出来，通过读取并修复碰撞数据，可以实现气囊电脑的再次使用。需要注意的是，配件市场上存在将修复电脑作为新配件销售的情况，
31、购买配件时应注意。图22 帕萨特B5气囊电脑气囊系统有2个电源，即汽车电源(蓄电池和发电机)和备用电源，备用电源电路由电源控制电路和若干电容器组成。当汽车发生碰撞导致蓄电池和发电机与气囊系统断开时，备用电源在一定时间内(一般为6 s)可以维持气囊系统供电。在维修气囊系统时应注意备用电源的作用，在断开蓄电池电源后仍需要等待一段时间以使备用电源放电，具体等待时间请参阅相关维修手册。（3）气囊指示灯安装在仪表板上，用于指示气囊系统功能是否处于正常状态。正常情况下，打开点火开关后，气囊指示灯应点亮几秒钟后熄灭。如果气囊指示灯不亮、一直亮或在行驶途中突然点亮，表示气囊系统有故障，应及时检修。（4）气囊按
32、照安装位置的不同，气囊可以分为正面气囊和侧面气囊(气帘)，或者分为驾驶员气囊、前排乘客气囊以及后排乘客气囊。为了提高乘客的安全性，有些轿车还在座位侧面和车门内侧等部位安装了安全气囊。气囊采用尼龙制成，内层涂有聚氯丁二烯，用以密封气体。气囊静止时被折叠成包，安放在气体发生器上部和气囊饰盖之间，气囊饰盖表面模压有浅印，以便气囊充气爆开时撕裂饰盖，并减小冲出饰盖的阻力。气囊背面或顶部设置有排气孔，当驾驶员压在气囊上时，气囊受压后便从排气孔排气。图23 驾驶员安全气囊驾驶员气囊安装在转向盘的中央(图23)，气囊大小因制造公司的不同而有所差别，例如在欧洲和日本的很多地方，驾驶员安全带是强制使用的，因此欧
33、洲车和日本车的驾驶员安全气囊较小，一般充气后为40 L。图24 前排乘客气囊前排乘客气囊(图24)安装在前排乘客座椅正前方，仪表板上的杂物箱和仪表板之间。由于乘客气囊距离乘客的距离比较远，因此乘客气囊的体积比驾驶员气囊的体积大。为了避免前排乘客气囊不必要爆炸造成浪费(例如座椅上没有乘客)，可以通过开关或仪器将前排乘客气囊关闭(图25)。图25 前排乘客气囊开关（5）气体发生器功能是在点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气，使气囊爆开。气囊发生器使用专用螺栓固定在气囊支架上，只有使用专用工具才能进行装配。气体发生器自安装之日起，应10年更换1次。为了便于安装，驾驶员气囊气体发生器一般都做成圆形。
34、目前，大多数气体发生器都是利用热效应产生氮气充入气囊。前排乘客气囊的气体发生器为长筒形，其工作原理与驾驶员侧气体发生器相同。（6）点火器安装在气体发生器的中央位置，作用是在触发碰撞传感器和防护碰撞传感器将气囊电路接通时，引爆点火剂，产生热量使充气剂分解。（7）气囊系统线束连接器及保险机构为了便于将气囊系统线束与电气系统线束区别开，目前大多数汽车的气囊系统线束采用黄色连接器(图26)，也有采用深蓝色或橘红色连接器。连接器采用了导电性能和耐久性能良好的镀金端子，并设计有防止气囊误爆机构，以保证气囊系统可靠工作。图26 气囊线束采用黄色连接线从气囊电脑到点火器之间的连接器采用了防止气囊误爆的短路片机
35、构(铜质弹簧片，又称为短路弹簧片)。当连接器拔开时(插头拔下或插头与插座未完全结合)，短路片自动将靠近气囊点火器一侧插头或插座的2个引线端子短接，防止静电或误通电造成气囊误爆。为了保证转向盘具有足够的转动角度而又不致于损伤气囊组件的连接线束，在转向盘和转向柱之间采用了螺旋线束，即将线束安装在螺旋形弹簧内。在不同汽车制造厂提供的维修手册中，螺旋线束的名称各有不同，例如也称为螺旋弹簧、游丝或游丝弹簧。螺旋弹簧在转向盘和转向柱之间安装时，需要注意安装位置和方向(图27)，当拆卸和安装转向盘时，应将转向柱固定在“直向前”的位置，以免损坏螺旋线束。图27 安装螺旋弹簧时应注意方向 2.2安全气囊系统的分
36、类汽车安全涵盖的内容很多，下图28显示了汽车安全方面的分类。图281、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
37、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
38、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
39、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 60 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
40、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 3540 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
41、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。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
42、。 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。2.3汽车安全气囊的工作原理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。典型的气囊系统包括二个组成部分：探测碰撞点火装置(或称传感器)，气体发生器的气囊(或称气袋)。当传感器开关启动后，控制线路即开始处于工作状态，并借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。
43、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，借着瞬时快速加热，将内含的氮化钠推进剂点燃。在近乎爆炸的化学反应快速发生的同时，会产生大量无害的以氮气为主的气体，将气囊充气至饱满的状态，并借着强大的冲击力，气囊能够冲开方向盘上的盖而完全展开，以保护驾驶者头部不受伤害。同时在推进剂点燃的过程之中，点火器总成中的金属网罩可冷却快速膨胀的气体，随即气囊可由设计好的小排气口排气，以发挥逐渐缓冲功能，并避免在车身仍继续移动时阻碍碰撞后的视线 需要特别说明的是，传感器只有在满足了一
44、定的条件下才会工作。安全气囊的传感器的设计有很多种，有一部分是采用摆锤或杠杆式开关，还有的是弹簧负载的转轮式，此外还有用水银开关的产品。但不论感测器开关型式如何，都必须有足够的撞击力才能使得开关启动，同时这个撞击力必须来自正的方向才行。通常这个撞击力约等于以时速25公里至50公里左右碰撞固定物所产生的结果。当汽车受到这种高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可检测到车速突然减速，并将这一信号迅速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，才会引爆安全气囊包内的电热点火器，使气囊发生迅速膨胀。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
45、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。 可见，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、侧面碰撞或后面碰撞时，气囊均不会打开，比如桑塔纳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。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，在做安全碰撞实验时，一般都是让车笔直地撞在不能移动且不能变形的墙上。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
46、）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产生大量的气体充满气囊，产生的气体必须对
47、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
48、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。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