Ⅰ 安全气囊的发展及应用
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1.1 国外汽车安全气囊的发展
安全气囊的雏形是美国人 Jhon.W.Hetrick 发明的安全气垫。1952 年 Hetrick 发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置,用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害。这是一种纯机械装置。用于使气囊膨胀的压缩空气贮存在一个压力容器中,连接着弹簧的质量块用来感应汽车的减速度。当质量块产生位移时,能打开一个阀使压力空气从压力容器中冲出来,以使气囊膨胀。气囊可装在方向盘中、手套箱门上、仪表板上部以及前排座椅的靠背。
早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞。1960 年,安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。
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。
70 年代, 美国通用、福特, 德国奔驰,日本丰田等汽车公司以及美国 MORTON 公司、TRW 公司、德国 TEMIC 公司、ICT 研究院、日本 DAICEL 公司、瑞典 AUTOLIV 公司等均开始投入大量资金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应用于汽车安全气囊。这些综合力量使安全气囊的研究与发展进入了一个全新的发展阶段。
1984 年, 美国高速公路交通安全委员会(NHTSA) 在著名的“联邦汽车安全标准”中的 208 条款《乘员碰撞保护》(Federal MotorVehicl Safety Standard208, 简称 FMVSS208) 中增加了安装气囊的要求, 这为安全气囊的发展和使用提供了一个明确的法则及指导方向。FMVSS208 条款是汽车安全气囊发展史上的一个重要的里程碑。此后, 欧洲也颁布了 ECER94 法规, 紧接着日本丰田、本田, 美国福特、克莱斯勒, 德国宝马, 瑞典富豪等汽车公司纷纷开始销售配有安全气囊的汽车。
20 世纪 90 年代后期, 美国、欧共体、日本已正式立法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。
安全气囊由美国人约翰•赫特里特(John•Hotrich )发明。他是一位自学成才的阿宾夕法尼亚州工程师。1952 年,在遭遇一次事故后,他萌发了设计撞车安全装置的想法。在这次事故中,约翰为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动,他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须要有一个良好的方法来保护乘员,两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人,这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。1953 年 8 月 18 日,他获得了" 汽车缓冲安全装置" 的美国专利。
安全气囊从 1952 年就取得了专利,但在应用推广中经历了几上几下的波折,足足走过了 30 多年的漫长路途。直至 1984 年,汽车碰撞安全标准(FMVSS208) 在美国经多次被废除后又重新被认可并开始实施,其中规定从 1995 年 9 月 1 日以后制造的轿车前排座前均应装备安全气囊,同时还要求 1998 年以后的新轿车都装备驾驶者和乘客用的安全气囊,自此才确认了安全气囊的作用。如今,这个在当年颇具创意性的发明已转为千百万个产品,种类也发展为正面气囊、侧面气囊、安全气帘等等。各国生产的中高级轿车,大多数都装有安全气囊,有些轿车已将安全气囊列入必装件。在国内,随着 CMVDR294 碰撞安全法规的开始实施,国内消费者对汽车被动安全性能的要求也越来越高,但目前除了极少数高级车装备了侧面气囊之外,大部分车型还只是安装了正面气囊。
安全气囊在近几年得到了飞速的发展,价格大幅度下降,装备了安全气囊的轿车也从过去的中高级轿车向中低级轿车发展。同时,有些轿车前排安装了乘客用的安全气囊(即双安全气囊规格),乘客用的安全气囊与驾车者用的安全气囊相似,只是气囊的体积要大些,所需的气体也多一些而已。进入 90 年代以来,安全气囊的安全性能已被人们普遍接受,并被视为一种现代化和高档次的安全装置。了解安全气囊的工作原理及注意事宜对我们更好的保护自己有很重要的作用,但对于驾驶员来说,安全驾驶才是第一位的,这是任何先进的安全装置都无法替代的。
1.2国内汽车安全气囊的发展
我国对汽车安全气囊的研究起步较晚。上个世纪 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汽车安全气囊的研究和发展。
随着世界汽车进军我国,我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机。1992 年,我过自行研制的 FS-01 安全气囊通过撞车试验。我国的政策法规也对我国汽车工业的发展提供了良好的发展空间。
在我国“九五”规划期间和“十五”规划中, 国家经贸委和汽车行业将安全气囊列为我国汽车零配件三大重点发展项目( 电子喷油系统、防抱死制动系统和安全气囊系统) 之一, 尤其是在 1999 年 1 0 月 28 日, 国家机械工业局发布《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》( CMVDR294) 。这个设计规则明确提出对汽车乘员在发生汽车碰撞时的安全标准。所述的安全要求。CMVDR294 的发布间接地对汽车配置安全气囊提出了新的要求, 这无疑是中国安全气囊发展史上的一个进步, 同时也对安全气囊的研究与发展指明了正确的方向和注入了新的活力。
在十多年的研究与发展过程中, 国内许多大学与事业公司的研究与产品已初具基础, 其中部分研究与技术已接近国际水平。清华大学的黄世霖等人在汽车碰撞实验研究中, 系统地研究了多种国产汽车中安全气囊的匹配技术对汽车安全气囊的点火控制模拟、汽车碰撞的过程模拟和实验验证以及有关软件在汽车安全气囊系统设计中的应用等方面作了大量工作, 对国内的汽车安全气囊研究具有重要的指导作用。
坐落在锦州经济技术开发区的锦恒公司是国内唯一一家具有自主知识产权的汽车安全气囊生产企业,其生产能力和所占市场份额在国内最大。锦恒公司建有国内一流的研发中心,实验室通过了国家 CNAL 认证,具有正面碰撞、角度碰撞、柱撞、侧面撞等实车碰撞试验能力和台车试验能力。公司的主要碰撞、检测设备和组装生产线均由国外引进,技术装备水平国内领先。他们通过引进美国公司的安全气囊生产技术,开发出填补国内空白的机械式安全气囊产品;与一汽汽研所共同承担了国家 “九五”汽车电子产品攻关计划,开发出具有独立知 识产权的电子式安全气囊产品。目前,该公司共为国内 20 多个汽车生产厂家的 30 多个车型研发、配套安全气囊,已形成单班年产 20 万套安全气囊总成、120 万只气囊、15 万只饰盖的生产能力,是国内同行业中首家实现为整车配套的企业。近年,他们还与国际著名的安全气囊供应商签订加工安全气囊零部件的协议,产品将走向欧洲、北美等国家。
2000 年以来,我国安全气囊市场需求平均每年都有超过 200% 的速度在增长,到 2004 年我国安全气囊市场总配套量接近 400 万套。目前,国内生产安全气囊企业有近 20 家,2004 年产量超过 200 万套,安全气囊的国产化率超过 50% 。国内安全企业的生产和配套市场基本上分外资企业和国产企业两大阵营。外资企业主要以 Autoliv 、Plast、T akawa、Mobis 等为代表,国内 80% 以上的安全气囊由他们生产,外资企业占据着我国安全气囊的中高端配套市场。国产企业主要是以锦州锦恒、东方久乐、上海比亚迪等为代表,他们国内安全气囊的产量只占 15% 左右,主要在一些国产化的经济型乘用车有所配套。我国安全气囊在经历安全气囊的进口高峰后,进口安全气囊的高速增长是势头已经跌落,2005 年上半年已经出现进口负增长。目前,进口安全气囊在国内配套市场所占比重不到一半。2004 年底开始,跨国安全气囊企业相继在中国投资气囊组件的生产,加强了安全气囊上游零部件本地化供应配套的能力。到 2 007 年,我国 80% 以上的安全气囊组件将实现本地化生产。目前,我国安全气囊零部件 ECU 、气体发生器、气袋、布料的国内采购率只有 5% 左右,气囊组件配套还有很大的发展空间。
1.3国内安全气囊的评价
尽管我国安全气囊的研究与发展已初具基础和规模, 但是离世界先进水平还相距甚远, 这些差距主要包含安全气囊法规、撞车实验系统、安全气囊的设计、制造和测试等方面。事实上, 我国的撞车实验系统还不能完全满足美国 FMVSS208 条款的技术要求; 其次在安全气囊方面, 我们还缺少关键技术的自主知识产权; 此外, 传感器、气体发生器和气囊的技术规范及检测还未达到一个令人满意的状态。因此,我们业内人士还要付出艰辛的努力!
1.4 汽车安全气囊的发展趋势
汽车安全系统是汽车电子领域增长最快的一部分。汽车的安全设计在整车设计中所占的比例也越来越大。汽车安全性分为主动安全和被动安全两种,主动安全系统旨在提高车辆行驶的稳定性,防范事故于未然。被动安全系统是事故发生后开始起作用,以减缓事故严重程度。汽车安全气囊属于被动安全系统。我国 2000 年实施了 CMVDR 294 《关于正面碰撞乘员保护的设计规则》,该法规等效于欧洲 ECER94 法规。最近,我国的侧面碰撞法规已经开始实施,这将对我国车辆的碰撞安全性能和驾乘人员保护系统提出更高的要求。汽车安全法规体系的不断完善,将带动中国汽车电子市场的发展。据预测,2009 年前排乘客侧面保护气囊的安装率将会是 2006 年的 2 倍,侧气帘的安装率将是 2006 年的 4 倍。
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 、FlexRay 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。
汽车安全气囊作为一种设想提出来后到今天成为必需的安全装备在汽车上广泛应用已经过了整整半个世纪的历程。安全气囊有效地减小了在汽车碰撞事故中乘员的伤亡,它的保护效果在汽车安全研究领域得到广泛的认识和高度重视。随着汽车安全气囊的普遍推广应用,安全气囊系统的各关键技术环节均成为汽车安全研究领域的重点。
当前安全气囊新技术的开发研究可以概括为向着气囊的智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展。
(1)安全气囊的智能化
传统的正面碰撞安全气囊系统是根据前座乘员的常规乘座位置和气囊的理想点火时刻为原则设计的。但是在实际的汽车碰撞事故中,影响气囊保护性能的因素很多,例如乘员的身高和体重、乘员相对于方向盘河南机电高等专科学校毕业论文 7 或仪表板的位置、碰撞的剧烈程度等等。不同的碰撞条件及乘员和乘员的位置的变化会导致乘员不是在最佳时刻与气囊接触,从而降低对乘员的保护效果。为了充分发挥安全气囊的保护效果,自适应式或称为智能型安全气囊的概念也就应运而生。 近年来,智能型安全气囊的研究致力于开发一种能够最大限度地保护乘员的安全气囊系统。 这 种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。智能型气囊的关键技术之一是先进的传感系统和电子运算系统,它们在事故发生的短暂时刻内能够提供可靠的碰撞环境的信息。这些信息包括汽车碰撞的剧烈程度,碰撞的方位,乘员的身材、体重、位置,乘员是否系有安全带。智能气囊系统根据原有探测的信息作出判决怎样调节和控制气囊的工作性能,使气囊能充分发挥其保护效果。
(2)安全气囊的小型化
缩小安全气囊总成的体积是当前发展的趋势 之一。 新型发生器工作时,压缩气体从气罐中喷出充满气袋。这种发生器气体产生率高,因而尺寸小,便于安装布置。
(3)环境保护型安全气囊
采用压缩气体的气体发生器对人体无毒害 ,且易于回收处理,没有环境污染的问题。
(4)安全气囊的多样化
驾驶员和前座乘员安全气囊已成为轿车生产 中的标 准设备,作为正碰撞事故中的安全措施。侧面碰撞气囊正在迅速发展。不同设计形式的侧碰 撞气囊可分别安装在坐椅靠背外侧、车门中部、车身中立柱、车身顶部与车门交界部位。这些安装在不同部位的侧碰撞气囊可分别起到保护乘员头部、胸部和臀部的作用。
正在研制的新型保护气囊还有以下 5 种:
①安装在转向盘下方膝垫部位的安全气囊可保护下脚正碰撞中免受伤害。
②安装在制动踏板下的安全气囊以保护脚和踝关节在正碰撞中免受伤害。
③安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。
④安装在汽车发动机罩下的安全气囊,保护行人。
⑤安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车碰撞事故中头部的损伤。
2.1 汽车安全气囊的组成
驾驶员处的安全气囊是存放在方向盘衬垫内,因此,当您看见方向盘上标有"SRS" 或"Airbag"字样,就可知此车装有安全气囊。安全气囊系统主要由传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件组成。传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀。气囊装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处,其容量约 5 0 至 90 升不等,做气囊的布料具有很高的抗拉强度,多以尼龙材质制成,折叠起来的表面附有干粉,以防安全气囊粘着在一起在爆发时被冲破;为了防止气体泄漏,气囊内层涂有密封橡胶;同时气囊设有安全阀,当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体,避免将乘客挤压受伤;气囊中所用的气体多是氮气。
Srs 中电控系统中的传感器,按其功能可分为碰撞强度传感器和防护碰撞传感器;而碰撞强度传感器按其安置位置又可分为包括左前碰撞传感器,右前碰撞传感器和中央碰撞传感器的前碰撞传感器和中心碰撞传感器两种。
碰撞传感器和防护碰撞传感器串连在一起,其功能都是检测车辆发生碰撞时的惯性力或减速度值,并把信号传输给 srs 的 e cu。所不同的是,碰撞强度传感器是用来检测车辆发生碰撞时所受碰撞的激烈程度,其信号是供系统的控制单元判断是否引爆点火剂 而使气体发生剂给气囊充气;而防护碰撞传感器则是防治碰撞强度传感器短路而导致安全气囊误膨开,其信号是供控制单元判断是否发生碰撞。
ECU为一独立安装的控制系统,它不与其他系统的控制单元合用,其功能是接受个传感器发来的信号并判断是否引爆使气囊膨开。
2.2 安全气囊系统的分类
1.按引爆方式分类
按引爆方式分类,安全气囊系统可分为机械控制式和电子控制式两类。机械控制是安全气囊系统 机械控制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。目前,这种类型的安全气囊很少使用。
(1)电子控制是安全气囊系统 电子控制式安全气囊系统是目前普遍采用的一种安全气囊系统。这种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,控制单元根据碰撞传感器发送来的信号由在其内部预先设置的程序不断不得进行数学计算和逻辑判断,当判断结果是发生碰撞时,srs 的 ecu 便立即发出点火指令引爆点火剂,点火剂引爆时所产生的大量热量使叠氮化钠药片的气体发生剂分解,产生大量的氮气使气囊膨开。
(2)目前日本的本田公司的雅阁,市民,丰田公司的凌志,皇冠,佳美,日产公司的尼桑星球,瑞士沃尔沃公司的 850,960,美国福特公司的林肯城市,通用公司的凯迪拉克,国产轿车的红旗世纪星,奥迪 a6 ,帕萨特 b5,捷达王以及高尔夫等轿车采用的都是电子控制式安全气囊系统 。
2.按安全气囊数量分类
按安全气囊数量分类可分为单安全系统,双安全气囊系统和多安全气囊系统。
(1)单安全气囊系统 单安全气囊系统,只是在驾驶员侧的转向盘中安装拉一个安全气囊。
(2)双安全气囊系统近几年生产的轿车大多都采用拉双安全气囊系统,即在驾驶员侧和前座乘员侧各安装了一个安全气囊,如本田雅阁,市民,丰田佳美,马自达 626,929,福特林肯城市及国产的奥迪 a6 等轿车均采用的是双安全气囊系统。由于前座乘员在汽车发生碰撞时的危险性比驾驶员的要大,所以前座乘员侧的安全气囊的尺寸通常比较大,并与驾驶员侧的安全气囊同时起作用。
(3)多安全气囊系统多安全系统是指在车上安装了 3 个或 3 个以上的安全气囊。例如,瑞典沃尔沃 850,960,通用的别克,上海大众帕萨特轿车等。
3.按保护类型分类按保护类型分类
安全气囊系统可分为驾驶员用安全气囊,前排成员安全气囊,防侧撞安全气囊和后座成员用安全气囊。
(1)驾驶员用安全气囊 驾驶员用安全气囊是汽车最广泛采用的安全气囊,他在车辆发生碰撞时对驾驶员起保护作用。这种气囊分为美式和欧式两种,并安装在转向盘中。 美式安全气囊的设计原则是嘉定驾驶员未系座椅安全带时车辆发生碰撞,为了更好的保护驾驶员,所以气囊体积较大,约 6 0 升。欧式安全气囊则是假定驾驶员系上安全带时车辆发生碰撞,这时由于安全带已起保护作用,所以其体积较小,通常约为 40 升。
(2)前排成员用安全气囊 前排成员用安全气囊也分为欧式,美式两种。由于前排成员在车内的位置不固定,所以设计的安全气囊的体积也较大,以保证在发生撞车时成员免受伤害。通常美式前排成员用安全气囊体积约为 160 升,欧式前排成员安全气囊设计约为 75 升。
(3)防侧撞安全气囊 根据使用要求的不同,防侧撞安全气囊可以安装在车门上横梁中,车门内板中或座椅侧面。安装在车门上横梁中的防侧撞安全气囊,用以保护乘员的头部,安装在车门板内的防侧撞安全气囊和安装在座椅侧面的防侧撞安全气囊,用以保护乘员的胸部和心,肺脏等重要器官。由于空间的限制,通常防侧撞安全气囊的体积都较小,安装在车门板内的 安全气囊体积通常为 35~40 升,而安装在座椅侧面的安全气囊体积仅为 12 升左右。
(4)后排座成员用安全气囊
近年来,由于对后排座成员的安全防护的重视,所以在后排座椅上不仅安装了安全带,而且还在前排座椅的后面安装了保护后排座成员的安全气囊。
后排座成员安全气囊在结构上同其他安全气囊基本相同,其体积通常可达 100 升。在车辆发生碰撞并引爆后,安全气囊 便在后排座乘员与前排座椅间形成一个防护气垫,从而达到对后排座成员的保护作用。
2.3汽车安全气囊的工作原理
当车辆发生碰撞时,安全气囊控树模块快速对信号做出处理,确认发生碰撞的严重程度已超出安全带的保护能力,便迅速释放气囊,使乘员的头、胸部直接与较为柔软有弹性的气囊接触,从而通过气囊的缓:中作用减轻乘员的伤害。一般说来,轻微的碰撞不会打开安全气囊,只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围,后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。 需要强调的是,安全气囊只是辅助,在不系安全带的状况下,安全气囊不但不能对乘员起到防护作用,还会对乘员有严重的杀伤力。安全气囊的爆发力是惊人的,足以击断驾驶者的颈椎。因此,系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。
早期的安全气囊为机械式安全气囊系统,现在国内外气囊厂家主要采用的是电子式安全气囊系统。基本型安全气囊系统包含了驾驶员、乘员正面保护安全气囊及安全带预紧装置。
电子式安全气囊系统特点是由传感器感知车辆运动情况,由 MCU 监控并作出判断,判断当前的事件是否是严重碰撞事件,如果是严重碰撞事件则驱动气囊展开,保护驾乘人员的安全。安全气囊作用过程为:碰撞发生后 0 ~20ms 内传感器将信号输送到中央电子控制器(ECU ),ECU 判断后确认是严重碰撞则引发气体发生器,在 20 ~60ms 内高温、高压气体(氮气)经过滤冷却进入气袋,气袋张开形成气垫,将乘员与车内装备隔开,60 ~100ms 后气袋排气孔打开,气囊泄气并收缩。气体的阻尼作用吸收了碰撞的能量,缓解了气囊对乘员头部和脸部的压力,乘员陷入较柔软的气囊中,使得乘员得到保护。最后气体全部从排气孔排出,气囊瘪下。为安全气囊系统基本装车形式,图中 DAB 是驾驶员气囊,PAB 是乘员气囊,PSB 是安全带预紧装置。
由于安全气囊系统属于汽车安全部件,它所采用的电子器件均有较高的特殊性能要求,需要精度高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。
常规安全气囊的电子控制系统包括加速度传感器和 MCU 等。当前国内外气囊厂家常用的安全气囊传感器为微机电系统(MEMS)传感器,MEMS 传感器的感应范围比较宽,可以感应 1G 到 100G 值的加速度,感应方向可从单轴向到三轴向,在正面、侧面、垂直三个方向感应汽车碰撞过程中的加速度变化,并输出模拟信号。
安全气囊控制要求 MCU 运算能力强、I/O 口充足等,从可靠性角度考虑,需要使用汽车级的具有一些特殊功能模块的 MCU 。根据系统性能的不同要求使用的 MCU 有 8 位、16 位,对于更复杂的系统,许多气囊系统供应商已经采用了 32 位的高性能。
现代安全气囊系统由碰撞传感器,缓冲气囊,气体发生器及控制块等组成。气体发生器。安全气囊系统要求气体发生器能够在较短的时间内(30 ms 左右)产生大量的气体充满气囊,产生的气体必须对人体无害,且不能温度太高,同时要求气体发生器有很高的可靠性和稳定性。气体发生器主要有:压缩气体式、烟火式和混合式三种型式。混合式气体发生器是压缩气体式和烟火式相结合的发生器,也是目前广泛应用一种 气体发生器。控制装置。一般集成 在 微 计 算 机 中 。 当 汽 车 发 生 碰 撞 事 故时 , 电 控 装 置 接 收 多 个 传 感 器 传 来 的 车 身 不 同 位 置 的 减 速 信 号 , 经 过反 复 不 断 的 分 析 、 比 较 、 计 算 , 决 定 是 否 发 出 点 火 信 号 。 要 求 控 制 装置 能 够 在 复 杂 的 碰 撞 情 况 下 作 出 非 常 准 确 的 判 断 , 点 火 时 刻 也 必 须 精确 控 制 。
虽然安全气囊在结构上会有所不同,但其工作原理基本一致。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 或将储气罐中压缩氢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。
安全气囊根据安装的位置及保护对象不同,主要分为:对驾驶员进行保护的气囊,装在方向盘内,防止驾驶员与转向盘、仪表板及前挡风玻璃发生碰撞;对前排乘员进行保护的气囊,装在仪表板内,防止乘员与仪表板、前挡风玻璃发生碰撞;对后 排乘员进行保护的气囊,一般安装在前排座椅的靠背上后部或头枕内部,防止乘员与前排座椅发生碰撞。由于后排乘员受到的伤害程度较轻,后座椅安全气囊一般只在高级轿车上使用。
汽车的安全气囊内有叠氮化钠、或硝酸铵等物质。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。
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人头部产生的伤害,特别在乘客未佩戴安全带的时候,可导致生命危险。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,分为完全凭借气体压力顶开的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。
第三章 汽车安全气囊的应用及展望
Ⅱ 汽车的安全气囊是谁发明的
自从1953年,第一个气囊的专利就诞生以后,由于当时技术水平的限制,还不能把这种想法或专利付诸实现。到了1980年,德国默谢台斯公司开始实现这种设想,它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。而从1985年起,在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。随后,又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。现在,世界上许多汽车制造厂及专业生产厂都在设计和生产安全气囊,。今天的气囊已经发展到可以在任意方向的碰撞中(包括侧向碰撞)起保护乘员头部、躯干和膝部的作用。此外还会向智能化、小型化、多样化、无污染的方向发展的趋势。关键词:安全气囊
技术
发展
...
Ⅲ 千万辆汽车被召回 生产汽车安全气囊的上市公司有哪
这个不好说因为能生产皮囊的厂家上市的也有不少不能一概而论
Ⅳ 安全气囊 标准
本文介绍了车载音视频磁兼容标准,指出了该标准在内容上与所参考的国际标准及欧盟指令的不同之处,以使广大测试人员和生产企业更好的掌握新标准,并找到与其他认证的不同之处。
关键词 电磁兼容性 车载音视频设备 骚扰 抗扰度
一、标准概述
随着国内汽车工业的高速发展,汽车电子产品的应用和发展日新月异,形成了一个比较庞大的产业链。而产业的高速发展,也暴露出一些技术基础方面的薄弱环节,特别是在技术标准方面存在一些空白。作为产品生产的技术基础之一的标准化工作的发展远远不能满足实际需求。目前约有数十项国家/行业标准涉及车载AV类产品,但是,第一标准陈旧;第二许多标准直接将家用产品标准转化为车载设备标准,没有充分考虑车载设备的特殊性;第三标准内容互相引用,经常出现互相不协调的情况。由于标准化方面存在诸多问题使得行业进行标准化管理时缺乏必要依据,市场上的产品也存在良莠不齐的情况,市场急需制定相关的技术标准,指导产品的设计和生产工作,同时规范市场,促进产业链的良性发展。在这种情况下,推荐性标准GB/T×××××—20××《车载音视频设备电磁兼容限值和测量方法》即将推出。
二、采用国家及国际标准
该标准为非采标项目,在起草过程中参考国家、国际标准GB13837、GB/T9383、GB/T19951、ISO11452-2、ISO11452-4、 ISO7637-2等标准,最终选择了适用性较强和内容涵盖比较完整的2004/104/EC作为标准编写的基本依据。这其中较充分的借鉴了欧洲市场的标准执行模式,即配套市场采用欧盟指令,零售市场采用CE标准的模式,兼顾两者。企业有产品需要型式试验的时候可以根据试验目的的不同来选择试验项目。
三、标准的主要内容
该标准包括骚扰(干扰)和抗扰度两部分,每部分都包括限值和测量方法,下面就具体内容进行说明,并列出该标准与相应国际标准的差异所在。
1 范围
明确该标准的适用范围,强调该标准只适用于各种类型的装备12V或24V电路系统的车辆上使用的车载音视频设备。
具体产品包括,车载声音接收机、车载电视接收机及其他车载音视频设备如:车载CD、车载DVD、车载音响等等。
对于多功能设备的每种功能都应分别进行测量。对于那些不以音视频功能为主要功能的车载设备(例如带DVD播放功能的GPS导航系统),只在音视频功能状态下进行测试。
标准范围充分考虑到了该标准所涉及的产品特点,即该类产品基本都是多功能设备,并且有很多其它非音视频功能的特点。对测试人员理解标准和执行测试有了较明确的解释。
2 引用标准
该标准引用我国11个国家标准和国际标准,凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据该标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
3 定义和缩写词
给出针对车载音视频设备的定义和缩写词。此部分只给出了车载音视频设备的定义,而对于接收机类设备的定义参考了GB13837,这么做在不影响读者理解的基础上避免了不必要的重复。
4 综述
由于该标准涉及电磁兼容各项要求,内容相当广泛,因此将一些共性的内容归纳成一章,避免更多的重复。
4.1 测量的一般要求 本节规定测量的一般要求。
本部分内容是本标准相当重要的一部分内容,规定了测量条件、有用信号的内容和受试设备的正常工作状态。对于有用信号,因为这类设备在汽车类标准里面没有规定其正常工作的状态,所以借鉴音视频产品类标准中的工作状态。其中有用信号按照骚扰和抗扰度的不同要求,根据GB13837和GB/T9383编写。受试设备工作状态的确定为测试人员测试和试验的重现性提供了统一的条件。
4.2 抗扰度判据 本节抗扰度判据的分类方法及要求。
本节的内容依据ISO 11452系列标准、ISO 7637系列标准及GB/T9383的相关要求编写。从音视频产品的特点出发,并结合汽车行业的分类标准给出A、B、C、D、E三个等级的判据。而对A类判据的声音客观评价方法在这里不进行详细说明,在第一次出现A类判据的试验方法中,再进行叙述。
5 骚扰测量
5.1 瞬态电压发射
本项试验的限制依据欧盟指令2004_104_EC制订。具体测量布置参照ISO7637-2要求,并结合GB13837的内容编写。测量步骤参照ISO7637-2的要求编写。
由于车载音视频产品属于车载零部件的范畴,目前掌握的标准对车载设备有骚扰电压要求的只有CISPR25和ISO7637-2,而CISPR25主要目的是保护车载接收机的正常工作,故本部分内容中具体测量方法依据ISO7637-2对于车载零部件的要求进行编写,且只有瞬态发射的测量方法。而限值部分依据欧盟指令2004_104_EC是考虑到对车载零部件的针对性,对比其他标准中的限值,此限值对于车载音视频设备也更具合理性。
5.2 天线端骚扰电压 本部分完全依据已经实施的GB13837的相关内容编写。
本部分的要求对于整车的影响可能不太大,但是作为现行的国家强制标准,编者将其列入了标准的项目,这样做保证了标准的完备性,而且对于零售市场的产品质量也有一个约束。
5.3 辐射骚扰 本部分的限值依据欧盟指令2004_104_EC编写。具体的测量布置和测量步骤参照欧盟指令2004_104_EC和CISPR25,并考虑音视频设备的特点编写。
目前国际上涉及到车载设备辐射测量的标准基本都以CISPR25的测量方法进行,只是在测量限值上有所不同。但是编者认为CISPR25的目的更多的是为了保护车载接收机的正常工作,这一点从它的测试频率范围就能清楚的得知,这一点和本标准的目的是不一致的,所以在限值上采用了欧盟指令的限值。而CISPR25的测量布置能充分模拟受试设备在车辆上的工作状态,所以测量布置按照CISPR25编写。
6 抗扰度测量
6.1 输入抗扰度
本部分是针对车载调频接收机的,因GB/T9383中对此类设备有明确要求,故本部分的性能判据及限值、测量布置和测量方法均参照GB/T9383编写。
本部分的要求对于整车的影响可能不太大,但是作为现行的国家标准和通用的国际标准(CISPR20)编者将其列入了标准的项目,这样做保证了标准的完备性,而且对于零售市场的产品质量也有一个约束。
6.2 对天线端射频电压(共模)的抗扰度
本部分是针对车载调频/调幅接收机的,因GB/T9383中对此类设备有明确要求,故本部分的性能判据及限值、测量布置和测量方法均参照GB/T9383编写。
本部分的要求对于整车的影响可能不太大,但是作为现行的国家标准和通用的国际标准(CISPR20)编者将其列入了标准的项目,这样做保证了标准的完备性,而且对于零售市场的产品质量也有一个约束。
6.3 典型脉冲波形的传导抗扰度
考虑到此类产品被施加干扰时产生的各种现象(噪音等)可能会影响驾驶员的正常驾驶,故本部分的性能判据及限值参照了欧盟指令2004_104_EC限值及其中“与抗扰度相关的功能”的性能判据编写。测量布置和测量步骤参照ISO7637-2编写。
典型脉冲波形的传导抗扰度中,由于ISO7637-2中的试验脉冲5并不适合施加于车载音视频设备,本标准中有关试验脉冲5的内容全部删减。
6.4 辐射抗扰度
辐射抗扰度的性能判据及限值、基本按照2004_104_EC指令编写,将试验的特点完全表现出来。对于辐射抗扰度的要求:个人觉得暗室方法、大电流注入比较适合国家标准的要求。暗室是针对线束和EUT都有要求的一种测试方法,而且不存在各个不同汽车制造商的接口不同造成试验布置有差异的影响(如TEM小室及带状线的接口各个车厂是不相同的)。另外暗室的频率范围很容易达到20-2000MHz的要求。大电流注入是目前国际上十分流行和操作相对简单的一种方法,也更加适合车辆的特殊电磁环境。
6.5 静电放电
本部分参照标准GB/T 19951的要求,并结合车载音视频产品的特点进行编写。
欧盟指令不对静电放电做要求。实际情况是这类产品对静电放电还是比较敏感的,由新版GB/T9383新添加这一测试项目就能看出。而车内的电磁环境和居住环境是不同的,故引用车辆及零部件的静电放电标准GB/T 19951的试验方法进行测试。对于本标准来说,编者认为受试设备在不供电的情况下没有测试的必要,所以仅在通电状态下进行测试,试验等级选择目前大多数企业通用的等级3。
四、结束语
本标准为初次起草,不单规范了车载音视频设备的电磁兼容要求,更希望能够对这类产品的电磁兼容设计有所帮助。本标准在确定试验项目和引用标准时结合了车载零部件和音视频设备的特点,因为是一个从无到有的过程,所以可能有不够完善之处,需要在今后的实际应用中逐步发现问题。
随着本标准的实行各试验单位和企业单位一定能依据标准对车载音视频设备的骚扰和抗扰度性能进行更好的测试和设计,为车载音视频设备在我国的发展打下良好的基础。
Ⅳ 现代汽车中二级安全气囊的组成及工作原理
二级气囊通常叫法是二阶段非常规气囊,即有两个点火器分别予以不同的点燃时间,气囊根据碰撞时间、碰撞车速、碰撞力度来控制调整气囊打开速度和充气时间,通过两个级别燃爆来打开。如果撞击时车速较低,力度不猛烈,就爆第一级,即气囊约只充气到70%的程度;发生更强烈撞碰时会引发二级气囊全部打开,这样就避免了气囊对于人体的伤害,特别是对于儿童的伤害。
通俗些说,二级气囊就是,车子撞得狠,气囊开得快,开得大;而撞得轻,气囊就开得慢,充气量小一些,以防驾驶员被气囊弹伤。较一级气囊更为智能化。据专业人士表示,二级气囊可以装在驾驶员气囊的位置,副驾驶的位置、侧气帘也可以采用两级式。
明白这个道理以后,你就知道了:二级安全气囊和一级安全气囊工作原理和组成是基本相同的。只是点火器的设置不同,就像中高档车,车门开启分2个档位一样,需要开大些门就卡在2档,开小些门就卡在1档。
以下是我复制的安全气囊的工作原理!!!!
技术构成:汽车安全
技术的进步使人们更能体验到行车的乐趣。最初的安全带是由瑞典人发明的。安全气囊的出现要晚一些,它是由折叠好的气囊(安装在方向盘上)、充气器、点火器、氮气固态粒子和相应的线束连接而成的,其中,检测碰撞强度的加速度传感器集成在安全气囊控制器内。
工作过程:当碰撞发生时,控制器根据传感
器发出的加速度信号,识别和判断碰撞的强度,当碰撞强度达到设计条件时,引爆气囊的传感器迅速触动点火器引爆氮气固态粒子,形成迅速膨胀的气袋,以缓冲前排乘客所遭受的冲击力度,主要保护其头部不受伤害。当然不必紧张,传感器会自动计算所受到碰撞的强烈程度,不会因驾驶员操作不当、汽车遇到小的障碍或较轻的碰撞而导致气囊错误起爆。
打开原则:轻微的碰撞不会打开安全气囊。
一般说来,只有在车辆正面一定角度范围内才是打开安全气囊的有效碰撞范围,后碰、侧碰、翻转都不会引发安全气囊打开。如:桑塔纳2000升级版在车身正面左右各30度以内受到重创时才会打开安全气囊。
安全气囊打开的必要条件:
A、车速一般在50公里/小时以上,但关键因素是碰撞发生时的加速度(在国家鉴定试验中,碰撞瞬时的加速度约为-40g;
B、正面行驶;
C、碰撞物体:刚性墙壁或障碍物;
D、打开时间:在碰撞发生后的几十毫秒内。
E、碰撞物体的刚性:车辆以50公里时速撞向墙壁和撞向沙堆的效果截然不同,因此50公里/小时只是相对速度,只有当实际碰撞满足条件时,安全气囊才会自动打开。
需要强调的是,系好安全带是安全气囊发挥保护作用的一个重要条件。
Ⅵ 2个安全气囊多少钱一个
1000块左右,另外可能还得更换气囊电脑,配套安全带等附属配置,这一整套下来至少也得5000块钱以上,这还只能算比较一般。
安全气囊是一次性被动装置,一旦弹出,那就只有更换总成。安全气囊一般是由:传感器、电控单元、气体发生器、气囊、续流器等组成。
安全气囊组成
1、 传感器在感受到汽车的碰撞强度后,会瞬间将信号信号传送到控制单元;
2、 控制器接收到信号后会对其进行分析,如果碰撞强度达到设定的危险级别,控制单元会立即发出点火信号并触发气体发生器;
3、 气体发生器在接收到信号后会迅速点燃引爆器,并随之点燃主推进剂,主推进剂一般是由氧化钠+氧化剂组成,或者是压缩氮或氩;
Ⅶ 东南汽车新上市的A5有多少个安全气囊
东南汽车新上市的A5车子全系车型有两个安全气囊,一个是车子主驾驶安全气囊
另外一个是副驾驶安全气囊。
Ⅷ 安全气囊有哪些主要部件
70年代,当气囊刚刚发明时,人们可能并未想到它会在探索火星的旅行中派上用场。1997年7月,“探路者”号在火星上实施了软着陆,这项成功是因为按照气囊原理制成了24个球体。这些为着陆而设计的气囊由美国航空航天局出资制作,价值1700万美元。这些气囊像金字塔那样排列,使用的面料和宇航员的太空服面料相似。这种降落系统减缓了探测器的下降速度,使之从每小时2.7万公里减为88公里。气囊在半秒钟内就能充满气体,而气体发生器则能保持其内部的压力保持稳定气囊是一种拯救生命的装置,它的功能就是在汽车同障碍物或正在行驶中的汽车猛烈相撞时保护驾驶员和乘客的安全。在发生撞车的瞬间。一种称作“安全感应器”的电动装置能在几毫秒之内(如果汽车时速为50公里,它需要10毫秒)确定汽车的突然减速是因为碰撞,还是正常刹车所致。这种感应器只有在方向、速度等方面具备碰撞的特点。要求打开气垫时才启动气囊。在发生交通事故的情况下,控制减速的感应器就通过电子碰撞预警装置命令打开气囊。那时控制中心就通过导线传送电流,导线随之被加热,从而引起压缩在一个囊袋中的无害气体爆炸。气体迅速膨胀,位于方向盘中央和乘客前面仪表盘内的包装就打开了,充满气体的所囊就以1/10秒的速度弹跳出来(这种膨胀速度相当于320公里/小时的车速)。接着,气垫开始泄气,气体就从一系列的孔洞中逸出。在撒气过程中,有时会冒出一种雾状粉末,它们是一些滑石粉和淀粉。这些粉状物质加在气囊中,主要是为了使气囊的合成纤维保持光滑和富有弹性。当汽车以40公里/小时以上的速度碰撞时。这种装置就会被启动。也许人们觉得这样慢的速度不大可能造成汽车和乘客的损伤。然而,危险确实存在。因为汽车撞到障碍物时,速度瞬间为零。此时将受到巨大的撞击力。其大小是这样计算的:物体的质量乘以速度再除以碰撞的时间。假如一部汽车以40公里/小时的速度行进,它的重量为1.5亿吨。在0.1秒的时间内发生碰撞,那么它受到撞击力为17吨:如碰撞时间为0.01秒,撞击力则为170吨:如果是与别一辆运动中的汽车相撞,那样还要加上那辆车的撞击力。要想很好的利用气囊就必须同安全带一起使用,否则可能造成非常严重的损伤。汽车上乘客之间的距离应当有25厘米左右,否则当充满气体的气囊猛烈撞向胸部时不但不能起到保护安全的作用,反而可能造成严重的肉体伤害。12岁以下儿童身体的特点不适于使用这种保护装置,所以应当把他们放在后座位上,并且最好总是系上安全带。新一代的气囊有“智能”装置,即由电脑系统来控制。该系统能在几分之一秒内计算出正在发生的交通事故的类型,并能算出启动气囊的最佳瞬间。博世(BOSCH)公司特别推出的气囊能够根据当时的情况来决定是全部膨胀,还是部分膨胀。电脑化的系统能够根据汽车速度估算出事故的严重程度。在计算出乘客的安全状态之后能自动调整安全带的松紧。从而使气囊同乘客的胸部保持一个合理的安全距离。现在,人们已在探讨将雷达测距装置应用于未来的汽车救生问题。即在了解汽车和障碍物间距的同时,电脑即时计算出事故的严重程度。这样,在发生冲撞的一刹那,保护系统就已被启动了。而且电脑还能知道乘客的座位是否空着,这样就可避免更换新气囊带来的无益开支。
Ⅸ 2021款朗逸plus安全气囊全部更换要多少钱
摘要 您好,很高兴为您解答问题。
Ⅹ 帕萨特安全气囊有几个
您好,上海大众帕萨特除了1.4TSI手动尊雅版不带侧气帘以外的其余车型全部配备了侧气帘,全车一共8个气囊,1.4T手动尊雅版是4个气囊,包括正副驾驶气囊和两个侧气囊。