作为汽车被动安全装置,安全气囊目前已经成为乘用车的必备装置,而气体发生器则是安全气囊的技术核心。当汽车发生碰撞事故时,控制单元发出点火信号,气体发生器中气体发生剂在极短的时间内燃烧完毕并产生大量气体,瞬间将气袋展开,从而有效保护驾乘人员。
一、气体发生器技术现状
气体发生器按照气体产生的原理可分为三类:
(1)贮气式气体发生器。将气体压缩成高压气体贮存在金属壳体内,使用时则直接充入气袋中,达到安全保护的作用。
(2)烟火式气体发生器。由机械撞击或电点火装置点燃气体发生器内的气体发生剂,由药剂燃烧产生的气体将气袋充满并展开。
(3)混合式气体发生器。既贮存压缩气体,又贮存产气药剂。作用时先被点燃的产气药剂所产生的高温气体,与其加热后压力升高的压缩气体一起充满气袋。
贮气式气体发生器产气量有限,不能很好满足安全气囊的气袋展开要求,逐步淘汰;混合式气体发生器生产工艺复杂、制造成本较高等不利因素制约了该类发生器推广使用;烟火式气体发生器具有产气速度快、工艺相对简单、生产成本低、产品储性能稳定、适宜大批量生产等特点,成为市场主流。
二、气体发生器发展趋势
1.技术发展趋势。气体发生器的发展方向可以概括为:小型化、轻量化、智能化以及绿化,需从发生器结构设计优化上进行创新。
(1)燃烧室过滤室结构设计。燃烧室过滤室一体技术中,产气药剂直接接触金属零部件,过滤室存在大量空隙未能充分利用消耗点火系统释放的能量。两室分离采用了燃烧系统和过滤系统轴向上下分层布局技术,对比结构可知,两室分离技术的过滤网可以更集中过滤气体,可以得到更洁净的气体;过滤系统的体积和重量进一步较小,在同等过滤效果情况下降低成本。
(2)点火装置注塑工艺技术。目
前,外资品牌公司多采用注塑工艺固定
点火装置取代传统金属翻边固定方式,
可大幅降低气体发生器制造成本。
①简化生产工序。采用点火装置注塑
工艺可以省去现有装配工艺中的焊接及翻
边工艺,降低了生产能耗及生产成本。
②降低材料成本,减轻产品质量。
注塑用塑料易采购,价格低廉,同时减
轻零部件的质量,利于发生器轻量化。
③注塑成型性能稳定,产品一致性好。
(3)壳体连接技术。中国制造2025
是中国制造强国战略的第一个十年行动
纲领,“绿制造”是中国制造2025 的
重要前提,而绿焊接是“绿制造”
的重要组成部分。绿焊接是针对目前
焊接行业中普遍存在能源消耗大、资源
有效利用率低等问题提出的发展概念。
激光焊技术具有焊接速度快、焊接
热影响区小、工件变形小等优点,非常
适合实现不同厚度、不同强度级别高强
钢的焊接,在工业发达国家,汽车中有
接近60%的零件采用激光焊接。
摩擦焊是一种新型的材料固定连接
技术,在压力作用下,通过待焊界面的
摩擦使界面及其附近温度升高,材料的
变形抗力降低、塑形提高,界面的氧化
膜破碎,伴随着材料产生塑性变形而流
动,通过界面上的扩散及再结晶反应而
实现连接的固态焊接方法。焊接过程安
汽车安全气囊价格全、无污染、无烟尘、无辐射,因此在
汽车制造领域发展前景较好。
2.多元化发展趋势。气体发生器技
术是一种军民两用技术,其应用十分广
泛。汽车安全气囊气体发生器最为常
见,除此之外,气体发生器在场合的应
用还有很多,例如,民航飞机供氧、救
生筏充气救生装置、可穿戴式防护气囊
等应急保护系统。
(1)民航飞机固体氧气发生器。
根据《美国联邦航空条例》要求,任何
飞行高度在4500米以上的飞机必须为乘
客提供可持续10分钟氧气供应。目前,
大型民用飞机上的氧气源以高压氧气系
统为主。该系统具有供氧时间长和可间
断使用的优点,保证空勤机组正常工作
能力。高压氧气系统缺点是构造复杂、
重量大、维护要求高且具有一定的危险
性,存在泄露和爆炸的可能。
为解决高压氧气系统带来的危险
性,民航固氧技术得到快速发展。固氧
是利用氯酸盐发生化学反应产生氧气的
一种新型供氧装置,同高压气氧相比,
具有体积小、重量轻、免维护保养等优
点,可克服氧高压氧气系统控制复杂、
检修困难、存在安全隐患等缺点,满足
我国航空产业市场急需。
(2)可穿戴式防护气囊
可穿戴式防护气囊是近年来兴起
的一种专门为老年人开发的主动防护技
术。它通过传感器监测人体跌倒时的加
速度和角速度,从而对跌倒动作进行
识别和确定,然后发出点火信号,使气
体发生器工作,产生气体后快速充满气
囊,从而保护老年人跌倒时最容易受伤
的髋部和臀部。
三、结束语
随着中国制造2025强国战略及“一
带一路”建设的提出,未来数年内,我
国汽车市场将保持稳步发展,同时汽车
产业将迎来转型升级的高速发展期。为
抓住千载难逢的发展机遇,我们需要对
标行业先进企业,推动气体发生器技术
升级,实现气体发生器业务的跨越式发
展,从而立足于国际汽车市场。
参考文献:
[1]张银银,冯涛,姚俊.烟火式安全气囊气体发
生器发展概述.专题综述,2015
[2]周奎军.汽车安全气囊气体发生器的研究:[学
位论文].南京:南京理工大学,2007
[3]刘亮,罗运强,张文龙,等. 安全气囊
点火性能的研究. 当代化工,2013
[4]张海龙,庄晓,王俊伟,等.安全气囊用烟火式
气体发生器.中国专利,102632858 A. 2012.
气体发生器发展趋势研究
张文雯 武 迪 潘 文 湖北航鹏化学动力科技有限责任公司
【摘 要】气体发生器主要用于以适当的速度和质量流率,产生适量的气体充满气囊,从而保护驾乘人员,是乘用车中不可或缺的核心零部件。本文以汽车安全气囊气体发生器为基础进行研究,通过技术创新和市场需求等方面,探讨气体发生器的研究方向和发展趋势,进一步提升国产气体发生器的竞争力,扩大市场份额。
【关键词】安全气囊;气体发生器;应急救生;发展趋势
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