【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 6 安全氣囊系統(tǒng)的組成 盡管各款汽車的安全氣囊在控制不見的結(jié)構(gòu)，數(shù)量和安裝位置不同，但其基本組成大致相同，主要有傳感器，安全氣囊組件，安全氣囊系統(tǒng)指示燈和 SRS ECU四部分組成。安全氣囊系統(tǒng)的 基本結(jié)構(gòu)如圖 2。 用于檢測(cè)汽車發(fā)生事故后的碰撞信號(hào)，并將信號(hào)輸送給 SRS ECU,并用以判斷是否發(fā)生碰撞。傳感器一般安裝在車身的前部和中部。分為前碰撞傳感器，中英碰撞傳感器和防護(hù)傳感器。 主要由氣囊，氣體發(fā)生器，點(diǎn)火器，地板和裝飾盒等組成。 用于指示安全區(qū)囊的工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，指示燈自動(dòng)發(fā)亮報(bào)警。 ECU 有備用電源電路，故障記憶電路，故障診斷與檢測(cè)電路和點(diǎn)或引爆電路組成。 安全氣囊系統(tǒng)的基本工作原理 由于汽車生產(chǎn)廠家不同和汽車型號(hào)、結(jié)構(gòu)不同，安全氣囊控制系統(tǒng)布置方式也有所不同。起重主要的布置方式有多點(diǎn)式安全氣囊控制系統(tǒng)，單點(diǎn)式安全氣囊控制系統(tǒng)，兩點(diǎn)式安全氣囊控制系統(tǒng)和防側(cè)撞安全氣囊控制系統(tǒng)。雖然布置方式不相同，但是控制原理是一樣的。其控制原理如下如圖 3 碰撞 傳感器 微處理器 氣體發(fā)生器 氣囊展開 保護(hù) 氣囊組成 圖 3 安全氣囊系統(tǒng)工作原理 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 當(dāng)汽車遭受前方一定角度范圍內(nèi)的碰撞時(shí)，車體會(huì)受到強(qiáng)烈的撞擊，車速急劇下降。安裝在汽車前端的碰撞傳感器和安裝在 SRS ECU 內(nèi)部的中央傳感器都會(huì)檢測(cè)到汽車突然減速的信號(hào)，并將此信號(hào)輸送給 SRS ECU ，以判斷是否發(fā)生碰撞。當(dāng)汽車遭受碰撞且減速度達(dá)到設(shè)定值時(shí)， SRS ECU 發(fā)出控制指令由驅(qū)動(dòng)電路將氣囊組件中的點(diǎn)火器電路接通，引爆雷管引燃點(diǎn)火劑，點(diǎn)火劑引爆時(shí)，迅速產(chǎn)生大量熱量，使充氣劑受熱分解出大量氣體并經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入安全氣囊，氣囊便沖開氣囊組件上的裝飾蓋迅速打開，在駕駛員和乘員面部和胸部前形成彈性氣墊，即使 泄露和收縮，將人體與車內(nèi)構(gòu)件之間的碰撞變?yōu)閺椥耘鲎?，通過(guò)氣囊產(chǎn)生變形和排氣節(jié)流來(lái)吸收人體碰撞產(chǎn)生的動(dòng)力，從而有效的保護(hù)人體。 安全氣囊的工作過(guò)程 由于車輛型號(hào)和安全氣囊的種類不同，安全氣囊的工作過(guò)程受到多種外界因素的影響。但是其工作過(guò)程大體上是相同的。 安全氣囊的作用過(guò)程如下：碰撞 → 碰撞傳感器 → 電子控制器 → （電脈沖） →氣體發(fā)生器 → 氣囊展開 → 乘員保護(hù)。汽車發(fā)生正面碰撞時(shí)駕駛員的安全氣囊展開過(guò)程如圖 1 所示（其中具體時(shí)間與多種因素有關(guān)，圖示時(shí)間僅供參考）： 以圖 4 為例，從汽車開始碰撞計(jì)時(shí)： a． 0～ 10ms：在汽車特定的敏感部位處，裝置碰撞傳感器。碰撞傳感器受到足夠的碰撞沖量作用時(shí)，在 10ms 的瞬間內(nèi)，將觸發(fā)信號(hào)輸送到中央電子控制器。 b． 10～ 20ms：在中央電子控制器中，主要有對(duì)安全氣囊系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的微處理器，能夠?qū)鞲衅鬏斎氲挠|發(fā)信號(hào)立即進(jìn)行計(jì)算、比較和判斷。如果碰撞沖量超過(guò)預(yù)先的設(shè)定值，中央電子控制器立即釋放一個(gè)電脈沖火花，使氣體發(fā)生器中的雷管急速爆炸。 c． 20～ 60ms：雷管的爆炸擊穿裝氣體發(fā)生器的燃料盒，將固定燃料點(diǎn)燃并產(chǎn)生高溫、高壓氣體（氮?dú)猓?，快速地?jīng)過(guò)濾器過(guò)濾 冷卻后沖入安全氣囊。氣囊在 20～ 60ms 內(nèi)張開達(dá)到最大容積，在乘員與車內(nèi)裝備之間形成一個(gè)氣墊。在同一瞬間，乘員因慣性力的作用，可能向前沖出 150～ 200mm，頭部、臉部和胸部正好與迎面而來(lái)的氣囊相接觸。但高壓氣囊膨脹的能量，會(huì)把乘員“回彈”到座椅上，使得乘員身體受到一定損傷。 d． 60～ 100ms：與此同時(shí)，裝在氣囊后面的排氣孔打開，氣囊泄氣并收縮。由氣體的阻尼作用，吸收了碰撞的能量，緩解了氣囊對(duì)乘員頭部和臉部的壓力，使乘員陷入較柔軟的氣囊中。由于安全氣囊將乘員與車內(nèi)裝備隔開，而使得乘員得到保護(hù)。最后氣體 全部從排氣孔排出，氣囊癟下。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 8 圖 4 整個(gè)碰撞 —— 安全氣囊展開對(duì)乘員的安全保護(hù)過(guò)程，大約 60～ 100ms。安全氣囊展開進(jìn)行保護(hù)的過(guò)程，是一種不可逆的過(guò)程，在完成保護(hù)過(guò)程后，必須重新安裝安全氣囊控制器和安全氣囊總成。 一般來(lái)說(shuō)，車輛的輕微碰撞不會(huì)使氣囊打開。只有在車輛正面一定角度范圍內(nèi)碰撞才能使氣囊打開。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 60176。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(shuō)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。后碰，側(cè)碰，翻轉(zhuǎn)都不會(huì)引發(fā)氣囊打開。 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。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(wú)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(wú)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 ，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”。 需要強(qiáng)調(diào)的是：安全氣囊只是起到輔助作用。在不系安全帶的情況下安全氣囊不但不能對(duì)乘員起到防護(hù)作用，還會(huì)對(duì)乘員有嚴(yán)重的殺傷力。安全氣囊的爆發(fā)力是驚人的，足以擊斷駕駛者的頸椎。因此，系好安全帶是安全氣囊發(fā)揮保護(hù)作用的一個(gè)重要條件。 江西科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 9 第三章 安全氣囊的發(fā)展趨勢(shì) 汽車安全系統(tǒng)是汽車電子領(lǐng)域增長(zhǎng)最快的一部分。汽車的安全設(shè)計(jì)在整車設(shè)計(jì)中所占的比例也越來(lái)越大。汽車安全性分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩種，主動(dòng)安全系統(tǒng)旨在提高車輛行駛的穩(wěn)定性，防范事故于未然。被動(dòng)安全系統(tǒng)是事故發(fā)生后開始起作用，以減緩事故嚴(yán)重程度。汽車安全氣囊屬于被動(dòng)安全系統(tǒng)。我國(guó)2021 年實(shí)施了 CMVDR 294《關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則》，該法規(guī)等效于歐洲 ECER94 法規(guī)。最近，我國(guó)的側(cè)面碰撞法規(guī)已經(jīng)開始實(shí)施，這將對(duì)我國(guó)車輛的碰撞安全性能和駕乘人員保護(hù)系統(tǒng)提出更高的要求。汽車安全法規(guī)體系的不斷完善，將帶 動(dòng)中國(guó)汽車電子市場(chǎng)的發(fā)展。 隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)汽車安全重視程度的提高，汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)近年來(lái)也發(fā)展得很快。智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 新的技術(shù)可以更好地識(shí)別乘客類型，采取不同的保護(hù)措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來(lái)判斷乘客與儀表板遠(yuǎn)近、重量、身高等因素，進(jìn)而在碰撞時(shí)判斷是否點(diǎn)爆氣囊、采用 1 級(jí)點(diǎn)火還是多級(jí)點(diǎn)火、點(diǎn)爆力有多大，并與安全帶形成總體控制。通過(guò)傳感器，氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車輛當(dāng)前經(jīng)歷的碰撞形式，是正面碰撞還是角度碰撞，