大学设计(设计)-汽车安全气囊

汽车气囊压力控制器系统设计

摘要：气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0.01 秒之内速度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，立即引爆气囊包内的电热点火器（即电雷管），使其发生爆炸，这一过程一般只需0.05 秒左右。点火器引爆之后，固态氮粒迅速气化，大量氮气化，大量氮气立即吹涨气囊，并在强大的冲击力之下，气囊冲开方向盘上的盖而安全展开。主要研究内容和章节有：安全气囊的作用、安全气囊的类型、两次动作的双气囊系统工作原理、系统主要部件、中央传感器、安全传感器、电子控制器、安全气襄的功能、气囊在车内的标识、气囊系统的工作原理、使用注意参项、安全气囊的维护等。

关键字：安全气囊传感器安全

前言：随着告诉公路的发展和汽车性能的提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是由于汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，是的事故更为频繁，所以汽车的安全性就变得尤为重要。安全气囊，也称辅助乘员保护系统。它是一种当汽车遭到碰撞而急剧减速时能很快膨胀的缓冲气囊，可以保护车内乘员不致撞到车厢内部，是一种被动安全装置。为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在副驾驶座前的手套箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力超过庙宇值时，安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在0.03s 的时间内将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲出方向盘盖罩，缓冲对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气体放出。在乘员使用安全带的情况下，气囊有助于减轻胸、头和面部在碰撞时受伤的严重性。当汽车发生前碰撞时，首先是汽车要停止运动，车内乘员的惯性力作用下仍以原来速度继续向前运动。不系安全带的乘员将会与转向盘、前挡风玻璃相碰，因而可能受到严重伤害；系安全带的乘员可以随着汽车停止运动而逐渐停止向前运动。如果碰撞剧烈，乘员向前运动更快，即使系了安全带，在完全停止运动前，仍会与车内物相碰。如果此时装在转向盘或仪表板内的气囊充气弹出，它就可以保护乘员减少其与车内物相碰的可能性，更均匀地分散头、胸的碰撞力，吸收乘员的运动能量，从而起到补充安全带效果的作用。因此气囊主要在缓冲前碰撞或近似前碰撞严重性方面，补充安全带提供保护作用。实际事故统计表明，仅有l0 ％左右的事故能使气囊充气。

1 概述

1.1安全气囊的作用

在汽车发生冲撞时，安全气囊系统对保护驾乘人员的安全十分有效。目前安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊的浪费，使维修费用增加很多。

两次动作的双安全气囊系统，在汽车发生冲撞时，能根据汽车的速度和加速度的大小，自动地选择只使用安全带预紧器动作，还是安全带预紧器和双气囊同时工作。这样，在低速发生冲撞时，系统只使用安全带即能足够保护驾乘人员安全，而不用浪费气囊。如果在速度大于30krn/h发生冲撞时，安全

带和气囊同时动作，以便保护驾乘人员的安全。为了减少汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员方向盘中央普遍装有安全气囊，有些汽车在副驾驶座前的手套箱上端和乘员座位上也装有安全气囊。当汽车发生正面碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力超过庙宇值时，安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体

发生剂

，产生大量气体，在0.03s 的时间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲出方向盘盖罩，缓冲对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气体放出。初中证明，汽车装用安全气囊后，汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害程度大大减小。有些汽车不仅装有前端的安全气囊，还装有侧面安全气囊，在汽车发生侧面碰撞时，也能使侧面安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的伤害。据统计，气囊在汽车相撞时，保使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。

1.2安全气囊的类型

1.2.1按照气囊的数量保分为单气囊系统（只装在驾驶员侧）、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）。

1.2.2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主要保护面部的小型护面气囊。

1.2.3按照保护对象有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。

a-- 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。美式气囊地考虑到驾驶员没有佩戴座椅安全带而汽车相撞时起保护作用，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，其容积较小，约

40L。日本的安全气囊也属于欧式气囊类，近年来，由于安全气囊的生产成本下降，日本安全气囊规格有所增加，如本田轿车的驾驶员防撞安全气囊容积为60L 。

b-- 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。美式的约160L 左右，欧式的约75L 左右（后者考虑了乘员受座椅安全带的约束）。c-- 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。d-- 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。2 安全气襄的功能在乘员使用安全带的情况下，气囊有助于减轻胸、头和面部在碰撞时受伤的严重性。

当汽车发生前碰撞时，首先是汽车要停止运动，车内乘员的惯性力作用下仍以原来速度继续向前运动。不系安全带的乘员将会与转向盘、前挡风玻璃相碰，因而可能受到严重伤害；系安全带的乘员可以随着汽车停止运动而逐渐停止向前运动。如果碰撞剧烈，乘员向前运动更快，即使系了安全带，在完全停止运动前，仍会与车内物相碰。如果此时装在转向盘或仪表板内的气囊充气弹出，它就可以保护乘员减少其与车内物相碰的可能性，更均匀地分散头、胸的碰撞力，吸收乘员的运动能量，从而起到补充安全带效果的作用。因此气囊主要在缓冲前碰撞或近似前碰撞严重性方面，补充安全带提供保护作用。实

际事故统计表明，仅有l0 ％左右的事故能使气囊充气。

3 系统主要部件

3.1 、八

方传感器前

此传感器安装在保险杠后与挡泥板之间，用来感侧低速冲撞的信号。前方左右2 个传感器结构相同，都是偏心锤式机械传感器。传感器装在1 个密封的防振保护盒内。

前方传感器的工作原理是：汽车正常行驶时，钮力弹簧将锤、动触头定在止点位置，传感器没有触发信号给中央控制器。当汽车冲撞时，惯性力克服弹簧的扭力而使其产生运动，带动触头转动，使动、静触头接合。此时，传感器向中央控制器发生" 接通" 信号，同时安全传感器也接通，于是电子控制器发出引爆安全带预紧器电雷管的指令，使安全带拉紧而达到安全保护作用。

前方传感器有4 个引脚，其中2 个引脚接到电子控制器，另外2 个为自诊断引脚。金属电阻的作用是诊断本传感器和中央控制器之间是处于开路状态还是处于正常状态。3.2 中央传感器中央传感器装在中央控制器内，用来感测汽车发生高速冲撞的信息，并将其输送到电子控制器，用来引爆气

囊电雷管，使气囊张开。同时前方传感器也引爆了预紧器的电雷管，即安全带预紧和气囊张开同时起作用。

中央传感器是1 个固体半导体压力传感器，它具有稳定性好、应变灵敏系数K 值大( 约100-150) 及压敏电阻效应线性好等特点。

中央传感器的结构，其悬臂架压在半导体应变片的两端，当汽车发生冲撞时，半导体应变片在悬臂减速度力作用下发生弯曲变形，受压后的电阻发生变化，电阻的变化引起动态应变仪输出电压发生变化。汽车的速度越大，冲撞后产生的减速度力越大，则输出