1、 四川汽车职业技术学院 毕业设计（论文） 论文题目： 安全气囊的发展与应用 系 别： 汽车工程系 专业班级： 12 级汽车检测与维修技术 2 班 学生姓名： 谌小东 指导教师： 王成建 二 O 一五 年四月五日 请注意专业填写完整 请填写主指导教师一人 日期一律采用大写的“一、二、三 ” i 目录 1 安全气囊的发展史 . 2 1.1 安全气囊的定义 . 2 1.2 安全气囊的组成 . 2 1.3 安全气囊的生产 . 3 2 安全气囊的应用 . 3 2.1 安全气囊在车上的应用 . 3 2.2 安全气囊的工作原理 . 4 2.3 安全气囊的保养及注意事项 . 5 3 安全气囊的发展方向 . 7
2、 3.1 安全气囊的类型 . 7 3.2 安全气囊的发展方向 . 9 4 安全气囊的改良 . 10 4.1 安全气囊的优缺点 . 10 4.2 安全气囊的改良 . 11 参考文献 . 15 致谢 . 16 两个 xx 表示中间空两格 四川汽车职业技术学院 1 安全气囊在车祸中的作用及其发展 【摘 要】 随着经济的发展汽车已成为普通商品进入人们的生活，汽车增多必然会导致车祸也增多，而安全气囊就是一个让驾驶员和乘客在碰撞时减少伤害的这么一个装置。安全气囊是汽车上安全系统中一个必不可少的装置，那么它是何时出现的？又经历过哪些发展，今后的发展方向又在哪里呢？本论文主要是研究安全气囊保护驾驶员和乘客的方
3、法及安全气囊的组成以及发展。 【关键词】 车祸 安全气囊 出现 组成 发展 四川汽车职业技术学院 2 引 言 随着经济的发展汽车已成为普通商品进入人们的生活，而汽车的增加必然会导致车祸的增加。据统计 2014 年我国国内汽车保有量就有将近 1.4 亿，据官方统计 2001 年全国道路交通事故死亡 10.6 万人，交通事故案件 75.5 万起。 2002年案件 77.3 万件，死亡 10.9 万人。 2003 年案件 667507 起，死亡 10.4 万人。2004 年死亡 9.4 万人， 2005 年死亡 98738 人， 2006 年 89455 人， 2008 年 73484人， 2009
4、 年 67759 人。由此可见汽车的安全问题必须是重中之重！ 本文是研究安全气囊的工作原理、组成及发 展。 1 安全气囊的发展史 1.1 安全气囊的定义 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）和车顶三个方向。装安全气囊的容器印有 Supplemental Restraint System ,简称 SRS，中文为“辅助可充气约束系统”。安全气囊属于“被动安全性保护装置”，安全气囊可以在汽车发生碰撞后在驾驶员和乘客还没有与车内构件发生二次 碰撞前在两者之间打开一个充满气体的气垫，缓和冲击并吸收能量减轻受伤程度。 1.2 安全气囊的组成 安全气囊系统主要由传感器、气体发生器、点
5、火器、气囊以及控制单元 ECU等组成。 传感器用来检测、判断汽车发生碰撞时的信号，以便及时点爆安全气囊。传感器按按功能可分为碰撞传感器和保险传感器；按结构分为机械式、机电式和电子式三种，一般安装在一个密封的防震的保护盒内。 气体发生器又称充气器，用与点火器引爆点火剂时，产生气体向气囊充气，使气囊膨开。气体发生器用专用螺栓螺母固定在气囊支架上，只有用专用工具才能装配。气体发生器由上 盖、下盖、充气剂和金属滤网组成。目前大多数气体发生器都是利用热效反应产生氮气而充入气体。 点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部中央部位。 气囊按安装部位大致可分为驾驶员侧气囊、乘客侧气囊、后排气囊、侧面气囊和顶部气囊
6、；按大小可分为保护整个上身的大型气囊和保护面部的小型护面气一级标题四号宋体加粗，行距 22，段前空 0.5 行，段后 0 行 一级标题四号宋体加粗，行距 22，段前空 0.5 行，段后 0 行 二级标题小四号宋体加粗，行距 22 一级标题四号宋体加粗，行距 22，段前空 0.5 行，段后 0 行 四川汽车职业技术学院 3 囊。欧洲汽车多采用小型气囊，美国汽车多使用大型气囊。早期气囊是用尼龙织物涂以聚氯丁烯造成。 ECU 主要是 SRS 逻辑模块、信号处理电路、备用电源电路、保护电路和稳压电路组成 1.3 安全气囊的生产 用安全气囊来保护乘员的想法最先产生在美国。 1952 年美国汽车生产者联合
7、会阐述了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被绘制了出来。 1953 年 8 月，赫特里克提出了“汽车用安全气囊防护装置”并获得了“汽车缓冲安全装置”的专利，但由于当时技术限制并没有实现。 1966 年，梅赛德斯 -奔驰公司开始研发安全气囊，在 1980 年 12 月安全气囊安装在了奔驰 S 级轿车上。从 1985 年起，奔驰全部供应在美国市场的汽车都安装了安全气囊。据美国国家公路安全管理部门的统计在美国的交通事故中安全气囊已保护了约14200 的生命。据统计，安全气囊在严重的碰撞事故中能保护约三分之一的人员生还，另外，六分之一的驾驶员或前排乘客能够在碰撞中得到安全气囊的保护而
8、被拯救。 1992 年，安全气囊 就已经作为奔驰轿车一项标准配置。 2 安全气囊的应用 2.1 安全气囊在车上的应用 最早的气囊是用于与其他装置一起防止飞机着陆时与地面碰撞。 1960 年安全气囊开始在原有的技术基础上转为民用。 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，鼓励汽车厂商去发展安全气囊。到了 70 年代国外很多企业投入大量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用于汽车安全气囊。1980 年 12 月，奔驰汽车 S 系列成为第一辆在欧洲正式销售配有气囊的汽车。 1988年克莱斯勒开始将
9、旗下所有车款都装上安全气囊，并大作电视广告示范安全气囊的效用，才真正开启汽车界安全配备的竞争。 1984 年，美国高速公路交通安全委员会在“联邦汽车安全标准”中的 208 条款乘客碰撞保护（简称 FMVSS208）图 0-1 民工的分类 图片要求： 1、 图片浮于文字下方 2、 先文字描述，再插入图片 3、 图片的编号要与大标题一致 三级标题小四号宋体加粗，行距 22 宋体， 5 号、居中 表格和图片要求一致 表0-2 民工的分类 四川汽车职业技术学院 4 中增加了安装安全气囊的要求。 FMVSS208 是汽车安全气囊发展史上的一个里程碑。 1995 年，正式经由美国国会通过法案，提供明确的法
10、则及指导方向，要求1995 年起，新车的标准配备需要有双气囊。 1997 年起货车亦比照办理。 20 世纪90 年代后期，美国、欧盟、日本已正式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。 我国对汽车安全气囊的研究起步较晚， 20 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安全气囊的研究和发展。 1992 年，我国自行研制的 FS-01 安全气囊通过碰撞测验。如今安全气囊在全世界范围内使用，每年拯救了数以万计的人。 2.2 安全气囊的工作原理 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 ）对这些信息加以分析
11、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 氮气 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。 汽车的安全气囊内有 叠氮化钠 （ NaN3）与 硝酸铵 （ NH4NO3）等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生 分解反应 ，产生大量气体，充满气囊。叠氮化钠分解产生氮气和固态钠，硝酸铵作为氧化剂参与。 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的巨大压力对
12、人头部产生的伤害，特别在乘客未佩戴安全带的时候，开导致生命危险。具体形式有： 1、 分级点爆装置，即气体发生器分两级点爆，第一级产生约 40%的 气体容积 ，远低于最大压力，对人头部移动产生缓冲作用，第二级点爆产生剩余气体，并且达到最大压力。总的来说，两级点爆的最大压力小于单级点爆。这种形式，压力逐步增加 。 2、 分级释放压力方式，囊袋上开有泄压孔或可调节压力的孔，分为完全凭四川汽车职业技术学院 5 借气体压力顶开方式或电脑控制的拉片 Tether。这种方式，一开始压力达到设定极限，然后瞬时释放压力，以避免过大伤害。 为了保证安全气囊在适当的时候打开，汽车生产厂家都规定了气囊的起爆条件，只有
13、满足了这些条件，气囊才会爆炸。虽然在一些交通事故中，车内乘员碰得 头破血流 ，甚至出现生命危险，车辆接近报废，但是如果达不到安全气囊爆炸的条件，气囊还是不会打开 。 汽车发生碰撞时的主要受力部位是 保险杠 和车身纵梁，为了缓冲碰撞时的冲击力，车身前部大都设计有 碰撞缓冲区 ，而且车身的 刚度 分布也是不均匀的。在一些事故中，例如当轿车与没有后部 防护装置 的卡车发生钻入性追尾事故，或轿车碰撞护栏后发生翻车事故，或发生车身侧面碰撞等，这样的事故往往没有车身前部的直接撞击，主要是车身上部和侧面发生碰撞，碰撞车身部位的刚度很小，虽然车舱发生了很大的变形，造成了车内乘员受伤或死亡，但是由于碰撞部位不对
14、，有时候气囊并不能打开。尤其是在侧向碰撞中，如未 配置侧安全气囊，主副安全气囊由于不能达到起爆条件不能引爆，很容易对乘车人员造成致命伤害。 2.3 安全气囊的保养及注意事项 安全气囊在发生车祸时往往能救人一命，但必须注意安全气囊正确的使用方法。安全气囊的正确使用方法： （ 1） 安全气囊必须和安全带配合使用。安全气囊属于被动安全装置，只有和安全带配合使用，才能获得满意的安全保护效果，所以汽车驾驶员和乘客在汽车行驶时必须系好安全带。 （ 2） 注意日常检查。注意检查各碰撞传感器的固定是否牢固，搭铁线部位是否清洁、连接是否可靠，转向盘转动时是否有卡滞现象，以判断转向盘内的SRS 螺 旋电缆是否完好
15、；启动车辆时特别要注意 SRS 报警灯是否熄灭，如果接通点火开关 6-8 秒后，它依然闪烁或常亮不熄，则表示 SRS 系统有故障；在运行过程中，如果指示灯闪烁 5min 后常亮，也表示 SRS 系统出现故障。 （ 3） 及时排除安全气囊的故障，否则会出现两种严重后果。一种是汽车发生严重碰撞时，需要安全气囊展开进行保护，它却不能工作；一种是汽车正常行四川汽车职业技术学院 6 驶，安全气囊不应工作它却突然膨胀展开，对乘客造成意外伤害甚至发生交通安全事故。 （ 4） 避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管，不要让它在 85以上的高温环境下以免造成安全气囊误打开。 （ 5） 避免意外磕碰和振动。安全气
16、囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感，因此应尽量避免碰撞和冲击，避免安全气囊不必要的展开。 （ 6） 不要擅自改变安全气囊系统及其周边布置。不能擅自更改系统的路线和组件及更改保险杠和车辆前面部分结构。转向盘和乘员侧气囊部位不可粘贴任何装饰品和胶条。 （ 7） 乘客尽量坐后排，儿童和身材矮小的乘客在乘坐装有安全气囊的汽车时应尽量坐后排，因为安全气囊对他们的保护效果并不理想。 （ 8） 严格按规范保管安全气囊系统元器件。安全气囊系统中有火药、传爆管等易燃易爆物品，必须严格按规范运输、保管，否则将造成严重后果。 安全气囊 检修应注意的事项： （ 1）非安全气囊的专业维修人员不得进行安全气囊的检查、维修。
17、 （ 2）在开始检修时，应将时钟、防盗系统及音响系统的内容记录下来，有电动倾斜和伸缩转向系统、电动车外后视镜、电动座椅及电动肩带装置的车辆，维修后应刷新调整和设置储存，禁止使用车外备用电源。 （ 3）对安全气囊进行检修作业时，应将点火开关置于锁止位置，先断开蓄电池负极，等待 3min 如指示灯运行异常，等待 10min，再进行操作，以免发生危险。 （ 4）气囊拆下放置时，应将缓冲垫（软面）朝上，且要远离水、油脂、机油、清洁剂等物品。 （ 5） 对不同车型的安全气囊系统故障码的读取于清除方法应加以区别。 （ 6）禁止对安全气囊的气袋进行加热或或企图用工具进行打开。 （ 7)拆卸式应注意保护气囊组
18、件安全，特别是连接器。电焊工作前，应摘开转向柱下多功能开关附近的连接器，对安全气囊系统进行保护。 四川汽车职业技术学院 7 （ 8）拆修已经起爆的安全气囊后应洗手，如有杂质进入到眼睛内应立刻用水冲洗，以免眼睛受到损伤。 （ 9）安全气囊的元器件要保证原厂包装，并且牌号必须一致。传感器安装件变形时，不论安全气囊是否爆开都必须更换新传感器，同时对传感器安装部位进行修复，使传感器外壳方向标记朝向汽 车前方。对于已经爆开的气囊必须更换全部新件。 （ 10）安装时必须按规定力矩拧紧将控制装置安装牢固，螺旋导线线盘对中后方可安装转向盘等。安装线束时注意线束不要被其他零件挤压，也不要交叉穿越其他零部件。 （
19、 11）安全气囊系统安装好后方可测试电器，禁止使用一般万用表，要使用专用仪表。 （ 12）安装前应关闭点火开关，接通蓄电池后打开点火开关，切忌头不要在安全气囊打开的轨迹上，以免造成伤害。 （ 13）对安全气囊系统的废旧器件应进行妥善处理，在引爆废旧安全气囊时应注意周围人和自身安全，尽量避开居民区和人多的地方，选择一 个通风场所，并采取安全措施，引爆后 10min 待气囊冷却后，烟尘散去，人才可过去。 （ 14）不能被引爆的气囊应妥善保管并及时进行处理。 (15)严禁分解已引爆的气囊，因为气囊中无任何可维护的零部件。更不能修理和使用已引爆的气囊。 3 安全气囊的发展方向 3.1 安全气囊的类型
20、安全气囊按照引爆方式的不同可分为机械式和电子式。机械控制式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，现在这种类型的气囊很少使用。电子控制式是目前普遍采用的一种安全气囊系统。这种四川汽车职业技术学院 8 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，控制单元根据配置传感器送来的信号进行判断，当判断是碰撞时ECU 发出指令气囊膨开。 按照保护作用和安装位置可分为驾驶员侧气囊（转向盘气囊）、前排乘客气囊（仪表板气囊）、侧撞气囊（胸部侧撞、头部侧撞）、后座椅气囊、后座侧
21、边气囊和膝部气囊。侧气囊是安装在座椅外侧的，目的是减缓侧面撞击造成的伤害。很多厂家的车型都会标配前排两个座椅的侧气囊，而装配后排侧气囊的车型很少。大 多数车型都只配备了主、副驾驶安全气囊、侧气囊等，其实车辆在真正发生正面碰撞时，下面是更应该受保护的，下面的膝部与 中控台 的距离最短，是最易造成骨折损伤的部位。 膝部安全气囊 是用来降低乘员在 二次碰撞 中车内饰对乘员膝部的伤害。膝盖部分的气囊位于前排驾驶座椅内，一旦打开能够有效保护后排乘客的腰下肢体部位，从而也能缓解来自正面碰撞的前 冲力 。 头部气囊也叫侧气帘，在碰撞时弹出遮盖车窗，以达到保护乘客的效果。 头部气囊主要针对侧撞时乘车人的头部进
22、行保护。 B 柱侧、窗玻璃，甚至安全带侧面支撑扣都有可能成为车祸中的杀手。那么头部气囊就会把成员和这些东西隔开 。 头部气囊安装在车顶弧形钢粱内，通常贯穿前后 ，受车身内横向 加速度传感器控制。当横向加速度大于正常值，且达到危险值时就会控制起爆。对于侧撞、翻车等严重事故有着很好的人员保护功能。 按照安全气囊的数量分类可分为单气囊、双气囊、四气囊和多气囊和气囊式安全带。 在国内生产的中低档轿车中标配的气囊个数是 1-2 个， 一般都是在车辆的驾驶和副驾驶位置各一个，用来保护前排成员在车辆发生猛烈撞击时对胸部和脑部的有效保护 。 在一些中档的 B 级车中，一般都会装有四个气囊除了位于驾驶、副驾驶位的两个，在它的侧面车门内也装有两个。有效地缓冲了来自前方和侧面的强大冲击力。在一些高档车中像以安全性著称的，瑞典的 沃尔沃 轿车在它的旗舰车型中全车配备了 6 个气囊和 18 个气帘，分别位于车内前排正副驾驶位，前后车门两侧各两个， 18 个气帘分布在前后 挡风玻璃 处，侧面视窗处，对来自各个方向的撞击提供最有效的保护。防汽车反弹伤亡的气囊式安全带，原名
