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浅析汽车安全气囊技术

2017-10-21 10页 doc 25KB 34阅读

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浅析汽车安全气囊技术浅析汽车安全气囊技术 【摘要】我国是一个在交通事故中发生死亡率和受伤率都比较大的国家,因此汽车的被动安 全应该受到足够的重视。而气囊在汽车的上的应用可以有效降低事故的死伤率,本文从安装 气囊和未安装气囊两个方面的对比,阐述了气囊在汽车上安装的必要性和紧迫性,进而说明 我国应该实行安全气囊的普及安装,在交通事故中减少人员伤亡。 【关键词】安全气囊简介,安全气囊结构组成,安全气囊分类,安全气囊使用缺陷, 安全气囊改进和引用,安全气囊发展趋势 Analysis Supplemental Restraint System Tec...
浅析汽车安全气囊技术
浅析汽车安全气囊技术 【摘要】我国是一个在交通事故中发生死亡率和受伤率都比较大的国家,因此汽车的被动安 全应该受到足够的重视。而气囊在汽车的上的应用可以有效降低事故的死伤率,本文从安装 气囊和未安装气囊两个方面的对比,阐述了气囊在汽车上安装的必要性和紧迫性,进而说明 我国应该实行安全气囊的普及安装,在交通事故中减少人员伤亡。 【关键词】安全气囊简介,安全气囊结构组成,安全气囊分类,安全气囊使用缺陷, 安全气囊改进和引用,安全气囊发展趋势 Analysis Supplemental Restraint System Technologies 09 English Class One Name: Lin Jieyun ID:200930211433 Abstract:The death rate and the wounded rate are very great in the traffic accident in our country,so we should give enough important on passivity safety(The airbag on the automobile may reduce effectively the death rate and the wounded rate,the paper compare the two way between the fixing airbag and unfixing airbag,SO expatiating the need and pressure about fixing the airbag on the auobile( Our country should carry out the regular on fixing the airbag on the automobile popular,if we do SO we can reduce the death rate and the wounded rate in the traffic accident( Key words:airbag steering wheel acceleration injury value 【引言】 安全气囊的发展起源于人们对减少碰撞事故损失的需要。美国有关统计表明, 车辆碰撞事故会使事故中的,,,以上的驾乘人 员受到不同程度的伤害甚至死亡;典型的 车辆碰撞事故会使车内,,,的没有使用安全带的驾乘人员的胸部、面部和头部受伤,从而 导致伤害或死亡。左驾右行车辆在碰撞事故中,乘坐在车内前排靠右位置和后排靠右位置的 乘员更容易受到事故伤害。安全气囊对减少交通事故中人员伤亡起到了非常重要的作用。据 专家测算:采用安全带和安全气囊后,在交通事故中乘员的生存率可以提高,,,以上,所 以安全带和安全气囊是人类的护身符,能在闪失疏忽的瞬间,为千万个家庭迎来幸运之神的 “庇护”。如装有安全气囊的汽车发生前部撞车时,驾驶员的死亡率:大客车降低,,,, 中客车降低,,,,小轿车降低,,,。在法国,每年大约有,,,人因安全气囊的保护而 避免死亡,,,,,人避免重伤。美国专家估计,如果安全气囊普及率接近,,,,,那么 每年可挽救,(,万人的生命。我国的汽车行业正在逐步完善汽车主动安全和被动安全的相 关法规,2001年我国颁布了《关于正面碰撞乘员保护的规则》,这是我国第一个汽车 被动安全技术法规,也是重视被动安全的开始。安全气囊的保护效果已经被人们普遍认识, 进入新世纪以后,汽车上普遍都装有安全气囊。 1.安全气囊的简介 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。在装有安全气囊系统的容器外部都印有Supplemental Inflatable Restraint System,简称SRS)的字样,直译成中文,应为“辅助可充气约束系统”。英文名称中强调了安全气囊是辅助性的设备,应该与安全带配合工作才能起到最佳的保护作用。可惜的是中文名称中忽略了这一点,容易给用户带来误解,以为仅靠安全气囊就能获得良好的保护效果。其实,若不配合安全带使用的话,在某些情况下,安全气囊展开时会对乘员造成不必要的伤害。在正驾驶位的气囊装在方向盘的中间位置,副驾驶位的安全气囊安装在正前方的平台内部,在意外发生的瞬间可以有效的保护驾驶员和副驾驶位乘员的头部和胸部,因为正面发生的猛烈碰撞会导致车辆前方大幅度的变形,而车内乘员会随着这股猛烈的惯性向前俯冲,造成跟车内构件的相互撞击,另外车内正驾驶位置的安全气囊可以有效的防止在发生碰撞时方向盘顶到驾驶者的胸部,避免致命的伤害。 2.安全气囊的来由 安全气囊的发明源于一次有惊无险的事故。 1952 年,美国工程师赫特里克在一次驾车中,为了躲避一个障碍物,立即猛打方向盘并紧急制动。同时,他和妻子都本能地伸出手臂,来保护当时正在前排中央座位上的女儿。虽然有惊无险,这位自学成才工程师却从中受到启发。他想必须有一种保护装置,在紧急制动或是碰撞时能代替手臂去保护前冲的驾乘人员。他利用两个星期的时间设计出了一种汽车缓冲安全装置,其原理是在发动机罩下装一个盛满压缩空气的储气筒,当汽车受到正面碰撞时,惯性冲击力促使一个滑动重块向前移动,从而推动储气筒向隐藏在方向盘中央以及仪表板旁的空气袋快速充气,从而可以使车中人员减少伤害。 1953年8月18日,赫特里克获得了国家专利局颁发的“汽车缓冲安全装置”的专利证,这就是安全气囊的雏形。 3.结构组成 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(电脑)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。 4.安全气囊的气囊分类 4.1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。 4.2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。 5.安全气囊的打开条件 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。 安全气囊打开需要合适的速度和碰撞角度。从理论上讲,只有车辆的正前方左右大约60?之间位置撞击在固定的物体上,速度高于30KM/h,这时安全气囊才可能打开。这里所说的速度不是我们通常意义上所理解的车速,而是在试验室中车辆相对刚性固定障碍物碰撞的速度,实际碰撞中汽车的速度高于试验速度气囊才能打开。 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,而且车身的刚度公布也是不均匀的。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,有时候气囊并不能打开。 6.安全气囊的使用缺陷 安全气囊作为提高汽车安全性的有效措施之一越来越受到人们的重视。世界各国都投人大量的人力物力致力予安全气囊的开发,使得安全气囊系统得到大力发展。在一些实际的碰撞事故中证明安全气囊确实具有降低乘员伤亡的功效,但也发现了其存在的一些问。安全气囊在使用中存在的问题有: 1.气囊可能在很低的车速时打开。汽车在很低车速行驶而发生碰撞事故时,乘员和驾驶员系上安全带即可,完全不需要安全气囊展开起保护作用。如果这时展开气囊反而会造成不必要的浪费,甚至还可能因安全气囊的展开加重碰撞伤害。 2.气囊的启动会对乘员造成伤害。安全气囊系统启动时将冲开气囊盖板,并且在瞬间展开充气,很可能对乘员造成冲击;产生的灼热气体也会灼伤乘员和驾驶员。 3.当乘客偏离座位或座位上无人或儿童乘坐时,气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用,还可能会对乘员造成一定的伤害。 7.安全气囊的改进和引用 从安全气囊在使用过程中存在的缺陷可知,现有安全气囊的基本设计目标是用来对付严重交通事故的,但在一些不太严重,的事故中,系统反应过度,反而会对驾乘人员施加作用过大,适得其反,造成不必要的伤害。 针对实际使用中存在的问题,我们更希望在安全气囊展开之前,安全气囊系统能够精确感应汽车发生的碰撞,并按照程序来判断碰撞事故的严重程度,如果碰撞级别比较低的话,只需将安全带的预紧机构拉紧即可;如果碰撞级别比较高,需要启动安全气囊,则将点燃气囊的指令传递给气 囊系统。这也就是要求安全气囊系统能够准确地感应所发生的碰撞事故;并且能模仿人脑,根据实际的碰撞程度来判别安全气囊是否需要展开,有一定灵活性;并且能够针对不同体形的乘员适当的调整安全气囊。 8.安全气囊的磁电式传感器的采用 传感器的触发通常有:开关式,纯机械式,单点电子式,侧撞式,应变式等。目前国际上对汽车上安全气囊的传感器触发方式也没有一个统一,不仅是因为其种类繁多,而且是因为装于车身上不同位置的传感器触发方式也不同。为使传感器能够方便地安装在各个需要的感应部位,使其能够正确、适时地感应碰撞,可选用磁电式传感器。 磁电式传感器可以安装在车身上的任何位置,只要稍微调整一下某些参数值,使得其能够识别峰值为0588 m/s:和时间脉冲为0-20 ms的碰撞加速度信号即可。只要碰撞加速度峰值和时间脉冲宽度同时满足条件,就会向气囊发出触发信号,展开气囊,对人体进行保护。 传感器结构由外壳(非磁性材料)、磁性材料、惯性体(非磁性材料)、连接在惯性体上的软铁、支持和调节位移幅值的弹簧、安装在与外壳连接的凸柱内的永久磁铁和绕制在软铁上的线圈及引线组成。当传感器受到碰撞加速度时,惯性体产生反向加速度,导致通过线圈的磁通量发生变化,在线圈引线两端产生钟形脉冲信号,当调整弹簧刚度时,可改变加速度信号的宽度。 传感器的信号判别电路由三部分组成:信号幅度判别电路;信号宽度判别电路;有用、无用信号判别电路。通过对碰撞信号进行多方位的判别,可使控制装置获取的碰撞信号更全面,发出的点火控制更准确,从而确保安全气囊在必要的情况下展开。 9.安全气囊的智能化控制系统的采用 对安全气囊控制系统的要求是准确判断事故的碰撞强度,控制气囊的展开与否。针对安全气囊在使用中的缺陷,必须进一步提高控制系统灵活性、准确性,为此我们可以采用智能式控制系统。 9.1.碰撞传感器。 安全气囊系统中的重要部件,其功能是检测、判断汽车发生碰撞后的撞击信号,以便决定是否展开缓冲气囊。碰撞传感器主要有三种类机械式传感器在早期的安全气囊中使用较多,主要应用惯性原理,利用传感器中元件的惯性力克服弹簧力来触发气体发生器。机械式在加速度较低时保证不启动气囊,可靠性较高;但只能单点传感,对机械部件的品质、精度和耐磨性要求极高。 电子式传感器是一种应用最早的碰撞传感器,根据电子原理,利用电信号来反映车身减速度,而后根据电信号来判别是否展开缓冲气囊。 机电式传感器采用机电结合的方式,将机械信号转化为电子信号,再利用电子信号点爆安全气囊。即具有机械式的优点,又能克服机械式传感器本身存在的缺陷,安装在车身上任何位置,以便得到较好的减速信号,而且能够在同一位置安装多个传感器。 9.2.缓冲气囊。 气囊一般由防裂性能好的聚酞胺织物制成,它是一种半硬的泡沫塑料,能承受较大的压力;经过硫化处理,可减少气囊冲气膨胀时的惯性力;为使气体密封,气囊里面涂有涂层材料。气囊的大小、形状、漏气性能是确定安全气囊保护效果的重要因素,必须根据不同汽车的实际情况来确定。 目前,安全气囊系统开发人员正在根据神经网络原理开发智能型气囊系统。它主要是利用神经末梢(即各种传感器)将各自探索到的周围环境的各种信息传输给中枢神经(即电脑或微机),并能将碰撞事故的碰撞类型,碰撞事故严重程度以及碰撞时的车速等信息一起传递给电脑,由电脑对这些信息进行加工处理,做出相应反应,并执行与这些信息相对应的、正确的气囊保护程序,即所谓的智能式控制系统。 智能式控制系统一般由两部分组成,软件部分和硬件部分。硬件部分主要由车载部分的电子控制单元(包括单片机、传感器、点火电路等)和地面部分(包括串行通讯电路、计算机系统等);软件部分主要由单、片机部分和微机部分组成。气囊伤人、保护效果不佳或者浪费等状况。 10.安全气囊的发展趋势 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。 【结论】 从以上可以看出在汽车发生事故时,气囊起着巨大的作用。它通过气囊后面留有的排气孔,在头部的作用下,逐渐将气囊内的气体排出,缓慢吸收头部受的力,缩短了身体移动距离,从而降低碰撞对人头部、胸部、颈部和大腿的伤害。据统计车辆正面碰撞时乘员死亡率约30,,如果配置了安全气囊,其车祸的死亡率要比未配置的车辆少24,,所造成中、重度创伤的机会将降低25,,29,。如果按照这个比例计算,汽车如果都装有安全气囊,则死伤率都会有很大程度的降低。但是,我国现状是高档汽车基本已安装了气囊;中档车一般在驾驶员侧安装,而乘员侧没有安装,但是气囊对于乘员侧和驾驶员侧有着一样的作用和重要性;在低档车中基本没有安装安全气囊。而我国现在正是家庭轿车飞速发展的时期,中等收入的人占大部分,而他们也只能购买中低档轿车,并以低档车的比例最大。因此,提高车辆的被动安全很有意义的,在汽车上安装安全气囊是被动安全中很重要的一项。我国也应该在现行法规中强制实施在汽车上安装气囊,从而促进我国气囊行业的发展,使它为更好的保护人类生命安全做出贡献。 参考文献 [1]王碹,刘玉光,等(GB 11551--2003《乘用车正面碰撞的乘员保护》(北京:中国标准出版社(2004年( [2]中华人民共和国道路交通事故统计年报(2004年度)( [3]王碹,李宏光,赵航,等(现代汽车安全(北京:人民交通出版社(2001:256—274(
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