安全氣囊的應(yīng)用與發(fā)展

1、安全氣囊的發(fā)展與應(yīng)用摘要：隨著汽車技術(shù)的的進(jìn)步和道路條件的改善，汽車行駛的速度 是越來越快，車流量也越來越大，它帶給我們的安全隱患也越來越 嚴(yán)重，每年的交通事故都在遞增。要想確保行車過程中的安全性， 解決行車過程中的人員安全越來也受到了我們的重視。在汽車的裝 備安全氣囊是現(xiàn)在的一種有效的解決方法，那它的發(fā)展與應(yīng)用怎么 樣呢本文就主要對汽車的安全氣號的發(fā)展與應(yīng)用進(jìn)行概述。目錄引言 6一、汽車安全氣囊的發(fā)展 61. 國內(nèi)外安全氣囊的發(fā)展62. 國內(nèi)外安全氣囊的評價 63. 汽車安全氣囊的發(fā)展趨勢 7二、汽車安全氣囊的結(jié)構(gòu)與工作原理 71. 汽車安全氣囊的組成 72. 汽車安全氣囊的種類 73安全氣

2、囊的工作原理 7三、汽車安全氣囊的應(yīng)用 81. 安全氣囊打開所需要的條件 82. 安全氣囊的安全性 83. 安全氣囊的使用和缺點(diǎn) 94. 對現(xiàn)在安全氣囊的改進(jìn) 9結(jié)論 10參考文獻(xiàn) 11引言近幾年來，人們生活水平的不斷提高，汽車越來越成為人們生活中不可缺少 的一部分。在人們都開始有了汽車，公路也不斷完善，汽車在行駛過程中的速度 越來越快，加上汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，車速，車流量都是一個問題，從而引發(fā)了 安全的隱患，而這安全隱患如何能去預(yù)防在人們對技術(shù)的發(fā)展，有了安全氣囊， 它可以保護(hù)人在汽車發(fā)生事故所引發(fā)的安全問題，而汽車安全氣囊它在今天又如 何的去發(fā)展和應(yīng)用呢一、汽車安全氣囊的發(fā)展（一）安全氣囊

3、國內(nèi)外的發(fā)展 使用安全氣囊來保護(hù)汽車乘員的想法最先產(chǎn)生于美國， 在 1952 年美國汽車生 產(chǎn)者聯(lián)合會在理論上闡述了這樣一種汽車安全系統(tǒng)的必要性。幾乎同時，這種系 統(tǒng)的原理圖也繪制了出來。 1953 年，第一個氣囊的專利就誕生了。但是由于那時 技術(shù)的的限制，還不能把這種想法或?qū)＠M(jìn)行實(shí)現(xiàn)，到了 1980 年的德國開始實(shí)現(xiàn) 了這個設(shè)想并在汽車安裝了安全氣囊。從此在美國的市場汽車上都出現(xiàn)了這樣的 安全系統(tǒng)，隨后又出現(xiàn)了一系列保護(hù)乘員頭部軀干和膝部作用的安全氣囊。在我 國，對汽車安全氣囊的研究起步較晚。上個世紀(jì) 80 年代末我國的一些汽車碰撞 安全和軍工專家才開始關(guān)注汽車安全氣囊的研究和發(fā)展。隨著世

4、界汽車進(jìn)軍我國，我國的汽車工業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展契機(jī)。 1992 年，我過自行研制的 FS-01 安全氣囊通過撞車試驗(yàn)。我國的政策法規(guī)也對我國汽 車工業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展空間。在十多年的研究與發(fā)展過程中 , 國內(nèi)許多大學(xué)與事業(yè)公司的研究與產(chǎn)品已初 具基礎(chǔ) , 其中部分研究與技術(shù)已接近國際水平。清華大學(xué)的黃世霖等人在汽車碰 撞實(shí)驗(yàn)研究中 , 系統(tǒng)地研究了多種國產(chǎn)汽車中安全氣囊的匹配技術(shù)對汽車安全氣 囊的點(diǎn)火控制模擬、汽車碰撞的過程模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及有關(guān)軟件在汽車安全氣 囊系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等方面作了大量工作 , 對國內(nèi)的汽車安全氣囊研究具有重要 的指導(dǎo)作用。 2000 年以來，我國安全氣囊市

5、場需求平均每年都有超過 200% 的速 度在增長，到 2004 年我國安全氣囊市場總配套量接近 400 萬套。目前，國內(nèi)生 產(chǎn)安全氣囊企業(yè)有近 20 家， 2004 年產(chǎn)量超過 200 萬套，安全氣囊的國產(chǎn)化率 超過 50%，到 2 007 年，我國 80% 以上的安全氣囊組件將實(shí)現(xiàn)本地化生產(chǎn)。目 前，我國安全氣囊零部件 ECU 、氣體發(fā)生器、 氣袋、布料的國內(nèi)采購率只有 5% 左 右，氣囊組件配套還有很大的發(fā)展空間。二、國內(nèi)外對安全氣囊的評價 盡管國內(nèi)國外都對安全氣囊的研究與發(fā)展都有一定的基礎(chǔ)和規(guī)模，但是對含 有安全氣囊法規(guī)、撞車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、安全氣囊的設(shè)計(jì)、制造和測試等方面還是有待 去加強(qiáng)，雖

6、然國內(nèi)外的安全氣囊的研究到了技術(shù)要求，但還是有些不足，比如它 的自主權(quán)，傳感器、氣體發(fā)生器和氣囊的技術(shù)規(guī)范及檢測還未達(dá)到一個令人滿意 的狀態(tài)，因此我們安全氣囊的業(yè)內(nèi)人士還要付出巨大的努力！三、安全氣囊的發(fā)展趨勢 汽車安全氣囊作為一種設(shè)想提出來后到今天成為必需的安全裝備在汽車上廣 泛應(yīng)用已經(jīng)過了 整整半個世紀(jì)的歷程。 安全氣囊有效地減小了在汽車碰撞事故中 乘員的傷亡，它的保護(hù)效果 在汽車安全研究領(lǐng)域得到廣泛的認(rèn)識和高度重視。隨 著汽車安全氣囊的普遍推廣應(yīng)用， 安全 氣囊系統(tǒng)的各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)均成為汽車安 全研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。當(dāng)前安全氣囊新技術(shù)的開發(fā)研究可以概括為向著氣囊的智能化、小型化、多 樣化、無

7、污染的 方向發(fā)展。(1) 安全氣囊的智能化 傳統(tǒng)的正面碰撞安全氣囊系統(tǒng)是根據(jù)前座乘 員的常 規(guī)乘座位置和氣囊的理想點(diǎn)火時刻為原則設(shè)計(jì)的。 但是在實(shí)際的汽車碰撞事故中， 影響氣囊 保護(hù)性能的因素很多，例如乘員的身高和體重、乘員相對于方向盤或儀 表板的位置、碰撞的 劇烈程度等等。不同的碰撞條件及乘員和乘員的位置的變化 會導(dǎo)致乘員不是在最佳時刻與氣 囊接觸，從而降低對乘員的保護(hù)效果。為了充分 發(fā)揮安全氣囊的保護(hù)效果，自適應(yīng)式或稱為 智能型安全氣囊的概念也就應(yīng)運(yùn)而 生。近年來，智能型安全氣囊的研究致力于開發(fā)一種能夠最大限度地保護(hù)乘員的 安全氣囊系統(tǒng)。 這種氣囊系統(tǒng)能夠在汽車碰撞的一瞬間根據(jù)碰撞條件和乘

8、員狀況 來調(diào)節(jié)氣囊的工作性能。 智能 型氣囊的關(guān)鍵技術(shù)之一是先進(jìn)的傳感系統(tǒng)和電子運(yùn) 算系統(tǒng)，它們在事故發(fā)生的短暫時刻內(nèi)能 夠提供可靠的碰撞環(huán)境的信息。這些信 息包括汽車碰撞的劇烈程度，碰撞的方位，乘員的身 材、體重、位置，乘員是否 系有安全帶。 智能氣囊系統(tǒng)根據(jù)原有探測的信息作出判決怎樣調(diào) 節(jié)和控制氣囊的 工作性能，使氣囊能充分發(fā)揮其保護(hù)效果。(2) 安全氣囊的小型化 縮小安全氣囊總成的體積是當(dāng)前發(fā)展的趨勢 之一。 新型發(fā)生器工作時，壓縮氣體從氣罐中噴出充滿氣袋。這種發(fā)生器氣體產(chǎn)生率高， 因而尺寸 小，便于安裝布置。(3) 環(huán)境保護(hù)型安全氣囊 采用壓縮氣體的氣體發(fā)生器對人體無毒害 ，且易 于回

9、收處理，沒有環(huán)境污染的問題。(4) 安全氣囊的多樣化 駕駛員和前座乘員安全氣囊已成為轎車生產(chǎn) 中的標(biāo) 準(zhǔn)設(shè)備，作為正碰撞事故中的安全措施。側(cè)面碰撞氣囊正在迅速發(fā)展。不同設(shè)計(jì) 形式的側(cè)碰 撞氣囊可分別安裝在坐椅靠背外側(cè)、車門中部、車身中立柱、車身頂 部與車門交界部位。這 些安裝在不同部位的側(cè)碰撞氣囊可分別起到保護(hù)乘員頭 部、胸部和臀部的作用。四、汽車安全氣囊的結(jié)構(gòu)與工作原理(一)安全氣囊的的組成 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；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示 產(chǎn)生點(diǎn)火動作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速

10、膨脹。為了防 止氣體泄漏，氣囊內(nèi)層涂有密封橡膠；同時氣囊設(shè)有安全閥，當(dāng)充氣過量或囊內(nèi) 壓力超過一定值時會自動泄放部分氣體，避免將乘客擠壓受傷；氣囊中所用的氣 體多是氮?dú)狻?二) 安全氣囊的分類按安全氣囊數(shù)量分類可分為單安全系統(tǒng)，雙安全氣囊系統(tǒng)和多安全氣囊系統(tǒng)：（1）單安全氣囊系統(tǒng)，只是在駕駛員側(cè)的轉(zhuǎn)向盤中安裝拉一個安全氣囊。（2）雙安全氣囊系統(tǒng)近幾年生產(chǎn)的轎車大多都采用拉雙安全氣囊系統(tǒng)，即在 駕駛員側(cè)和前座乘員側(cè)各安裝了一個安全氣囊，如本田雅閣，市民，豐田佳美， 馬自達(dá)626,929，福特林肯城市及國產(chǎn)的奧迪a6等轎車均采用的是雙安全氣囊 系統(tǒng)。（3） 多安全氣囊系統(tǒng)多安全系統(tǒng)是指在車上安裝了

11、3個或3個以上的安全 氣囊。例如，瑞典沃爾沃850,960，通用的別克，上海大眾帕薩特轎車等。（三）安全氣囊的工作原理當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，安全氣囊控樹模塊快速對信號做出處理，確認(rèn)發(fā)生碰撞的嚴(yán) 重程度已超出安全帶的保護(hù)能力，便迅速釋放氣囊，使乘員的頭、胸部直接與較 為柔軟有彈性的氣囊接觸，從而通過氣囊的緩：中作用減輕乘員的傷害?，F(xiàn)在國 內(nèi)外氣囊廠家主要采用的是電子式安全氣囊系統(tǒng)?；拘桶踩珰饽蚁到y(tǒng)包含了駕 駛員、乘員正面保護(hù)安全氣囊及安全帶預(yù)緊裝置?，F(xiàn)在國內(nèi)外電子式安全氣囊系 統(tǒng)特點(diǎn)是由傳感器感知車輛運(yùn)動情況，由 MCU監(jiān)控并作出判斷，判斷當(dāng)前的事件 是否是嚴(yán)重碰撞事件，如果是嚴(yán)重碰撞事件則驅(qū)動氣

12、囊展開，保護(hù)駕乘人員的安 全。安全氣囊作用過程為：碰撞發(fā)生后 020ms內(nèi)傳感器將信號輸送到中央電 子控制器（ECU）, ECU判斷后確認(rèn)是嚴(yán)重碰撞則引發(fā)氣體發(fā)生器，在2060ms內(nèi)高溫、高壓氣體（氮?dú)猓┙?jīng)過濾冷卻進(jìn)入氣袋，氣袋張開形成氣墊，將乘員與 車內(nèi)裝備隔開，60100ms后氣袋排氣孔打開，氣囊泄氣并收縮。氣體的阻尼作 用吸收了碰撞的能量，緩解了氣囊對乘員頭部和臉部的壓力，乘員陷入較柔軟的 氣囊中，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。下圖中是 安全氣囊的工作原理圖：中便臥丄證撞氣體發(fā)生為P1點(diǎn)火死氣 L_ cpu1F二、汽車安全氣囊的應(yīng)用1.安全氣囊打開所需要的條件安全

13、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30 km/h,這時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。下圖是正確引爆安全氣囊的有效范圍圖：13/%不般引鏗氣不雄引爆_9° 一 舌*阿2、安全氣囊的安全性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。安全氣囊對于在遭受正面撞擊時，的確 能有效保護(hù)乘客，即使未系上安全帶，防撞安全氣囊

14、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，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)猓职捕ㄇ也缓拘裕瑢θ梭w無害；爆出時帶出的粉末是維 持氣囊在折疊狀態(tài)下不粘在一起的潤滑粉末，對人體亦無害。3、安全氣囊的使用和缺點(diǎn)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)和車外三 個方向。在正駕駛位的氣囊裝在方向盤的中間位置，副駕駛位的安全氣囊安裝在 正前方的平臺內(nèi)部，在意外發(fā)生的瞬間可以有效的保護(hù)駕駛

15、員和副駕駛位乘員的 頭部和胸部，因?yàn)檎姘l(fā)生的猛烈碰撞會導(dǎo)致車輛前方大幅度的變形，而車內(nèi)乘 員會隨著這股猛烈的慣性向前俯沖，造成跟車內(nèi)構(gòu)件的相互撞擊，另外車內(nèi)正駕 駛位置的安全氣囊可以有效的防止在發(fā)生碰撞時方向盤頂?shù)今{駛者的胸部，避免 致命的傷害。側(cè)面氣囊系統(tǒng)是保護(hù)汽車遭側(cè)面碰撞以及車輛翻滾時乘員的安全一 般安裝于車門上，在車輛遭到側(cè)面碰撞會導(dǎo)致車門嚴(yán)重變形，以至于無法開啟車 門，車內(nèi)乘員被困于車內(nèi)，側(cè)面安全氣囊可以有效的保護(hù)車內(nèi)駕乘人員來自側(cè)面 撞擊導(dǎo)致的腰部，腹部，胸部外側(cè)，以及胳膊的傷害，保證身體上肢的活動能力 和逃生能力。安全氣囊的缺點(diǎn)：(1) 是在低速碰撞不致命情況下，由于氣囊起爆使

16、一些近視眼帶眼鏡的人眼 睛受到傷害甚至失明.(2) 由于氣囊是按大人身高匹配，而對于孩子來說是致命的，曾經(jīng)發(fā)生過多起 氣囊在碰撞起爆后將孩子頸椎折斷致死案例，為此國外已立法禁止前排乘座幼童.(3) 氣囊必須配合安全帶使用，否則在氣囊作用下人有被甩到車外可能.4、對現(xiàn)有安全氣囊的改進(jìn)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，反而會對駕乘人員施加作用過大，適得其反，造成不必要的傷害。針對實(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，并按照程序來判斷碰撞事故的嚴(yán)重程度，如果 碰撞級別比較低的話，只需將安全帶的預(yù)緊機(jī)構(gòu)拉緊即可；如果碰撞級別比較高, 需要啟動安全氣囊，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；并且能夠針對不同體形的乘員 適當(dāng)?shù)恼{(diào)整安全氣囊。結(jié)論：通過上面對汽車安全氣囊的簡要分析，初步了解了安全氣囊的發(fā)展、 工作原理、缺點(diǎn)與其對它的改進(jìn)，不管有多認(rèn)為有效的保護(hù)乘車人員的安全氣囊， 它都不能確切保護(hù)我們的安全，要想安全的行駛，最好控制好車速，文明駕駛！致謝感謝老師指導(dǎo)，使論文才得以順利完