安全气囊的构成与工作原理

题目：《安全气囊的发展与运用》

院系：汽车与电气工程系

专业：汽车检测与维修

姓名：杨旭东

学号：0902020330

指导教师：许和进

2 0 1 1 年6 月12 日

论安全气囊的发展与运用

第一章：概述

随着公路条件的大幅度改善，现代汽车的行驶速度日益提高，“安全”已成为汽车发展进程中一个十分突出的问题。作为汽车被动安全性重要措施之一的乘员辅助保护系统（SRS），近年来在车辆上得到了迅速普及。1.1安全气囊系统的功能：

当汽车遭受碰撞导致车速急剧变化时，气囊（图1-1）迅速膨胀，在驾驶员、乘员与车内构件之间迅速铺垫一个气垫，使驾驶员、乘员头部与胸部压在充满气体的气囊上，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收人体惯性力产生的动能，从而减轻人体遭受伤害的程度。现代汽车在驾驶员前端方向盘中央普遍装有安全气囊系统，有些汽车在驾驶员副座前的工具箱上端也装有安全气囊系统。

图1-1 安全气囊

1.2安全气囊系统的分类：

（1）按照气囊的数量包可分为单气囊系统（只装在驾驶员一侧）、双气囊系统（正、副驾驶员侧各有一个安全气囊）和多气囊系统（前排安全气囊、后排安全气囊、侧面安全气囊）。

图1-2 多方位安全气囊

（2）按大小可分为保护全身的安全气囊、保护整个上身的大型气囊和保护面部的小型护面气囊。

（3）按照保护对象不同可分为驾驶员防撞安全气囊、前排乘员防撞安全气囊、后排乘员防撞安全气囊与侧面防撞安全气囊几种。

1、驾驶员防撞安全气囊

驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，分美式和欧式两种。美式气囊是假定驾驶员没有佩戴座椅安全带设计的，其容积较大，为60L。欧式气囊是假定驾驶员佩戴座椅安全带而设计的，其窖较小，约40L。

2、前排乘员防撞安全气囊

由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大，因此为保护其撞车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。美式约160L左右，欧式约75L左右（后者考虑了乘员受座椅安全带的约束）。

3、后排乘员防撞安全气囊

装在前排座椅上，防止后排乘员在撞车时受到伤害。

4、侧面防撞安全气囊

装在车门上，防止驾驶员及乘员受侧面撞击。

（4）按发气剂。安全气囊按其使用的发气剂不同，可分为叠氧化钠型和液态氢型，但前者应用较多。

1.3安全气囊的发展方向：

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，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。

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，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。

第二章：安全气囊系统的组成

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。如图2-1所示。

图2-1 安全气囊的组成

2.1碰撞传感器

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。喷撞传感器的作用是检测车辆发生碰撞时的减速度或惯性力，并将信号送到安全气囊系统的电子控制单元。

①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。

②按照结构的不同，碰撞传感器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(图)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。

③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(2-3)组装在一起，多数安装在驾驶舱内中央控制台下面。

图2-3 带有碰撞传感器的气囊电脑

2.2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2)。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，购买配件时应注意。

图2-4 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