【关键词】安全气囊;气体发生器;约束系统
1.引言
随着高速公路的发展和经济水平的提高，汽车数量逐年大幅度增加，事故也频频发生。汽车安全气囊系统（简称SRS）是辅助安全系统，它通常是作为安全带的辅助安全装置出现。作为重要的被动安全措施，安全气囊在保护汽车乘员、减轻交通事故伤害程度方面，发挥着不可替代的作用。它的保护效果已经被人们普遍认识。安全气囊系统在现代轿车上成了引人注目的新技术装置，本文结合了某汽车副驾驶安全气囊开发的流程，研发了安全气囊的工程实现方法。
2.安全气囊系统的组成与工作原理
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部件组成，其结构框图如图1所示。当汽车发生碰撞时，由传感器对碰撞进行识别，对于中等程度以上的碰撞，传感器发出信号给微处理器，经微处理器判别后发出点火信号使点火器工作，气体发生装置在极短的时间内产生大量气体通过滤清器充入卷收在一起的气囊，使其膨胀。优点是结构简单，成本低;缺点是可靠性差，容易误动作。
图1 安全气囊系统的组成
3.安全气囊系统的设计
3.1 气袋形状的确立和有限元模型的建立
安全气囊形状的确定是在分析与约束系统动静态试验的基础上进行的。气囊形状的确定遵循两个原则，首先，气囊的形状应使气袋的展开方向与挡风玻璃平行;其次，考虑到气体发生器在30ms内将气袋充满，巨大的可能造成离气囊很近并面向膨胀方向的乘员颈部负荷超过限值，因此气囊应有利于保护乘员，而不应对乘员的致命部位构成威胁。
图2 驾驶安全气囊的有限元模型
考虑到在正常坐姿研究中气囊的展开过程对乘员与气囊的交互运动影响较小，因此采用未折叠的气囊进行计算。气囊的外表织袋与内部保持带分别采用4节点弹性壳单元与2节点弹性梁单元模拟。在建立气囊有限元模型时，首先按照气袋展开后的最终几何模型建立相应的有限元参考模型，如图2所示。然后按一定比例压缩参考模型，直到与实际的气囊模块尺寸基本吻合为止。
3.2 气袋控制器设计
控制系统是气袋的核心部件，气袋控制系统要能准确判断出正碰、偏碰、撞树等各种复杂的碰撞类型和强度，并准时起爆安全气囊。控制系统有机械式、模拟电子式、智能式等几种。机械式控制系统主要用于低成本的气袋，但应用正在减少。现在大部分都是采用带微处理器的智能摔制系统，对电子式传感器测量得到的信号进行分析处理，并输出点火信号，其原理结构如图3所示，图中安全传感器是一机电式传感器，它在超过39的加速度时闭合，主要是为了提高抗干扰性。
图3 控制器原理图
图4 气体发生器参数的确定流程图
气袋控制器应具备以下特性：在不影响系统可靠性的前提下，尽量采用集成元件，元器件的个数应尽量少;元件及电路应为在线测试的;减少耗电，使系统在主电源掉电情况下可继续工作。
3.3 气体发生器参数的确定
根据气体发生器的试验，测量容器的压力和温度，并按照相应的企业标准推算出气体发生器的参数，将推算结果与试验数据对比，直到对比误差小于7%。其流程图如图4所示。
安全气囊织物的透气性是衡量其工作性能的主要指标，透气性过小，气囊展开时受到的冲击载荷大，稳定性差;透气性过大，气囊展开时不能迅速充胀，由此增加了展开的时间，展开安全性差，所以为了保证安全气囊的使用安全性就必须能够精确控制和预测安全气囊织物的透气性。而织袋材料特性直接决定了其渗透性，因此在气囊的展开分析模拟中以织袋的泄露函数定义其渗透性。织袋泄露函数的确定流程图如图5所示。
图5 织袋泄露函数的确定流程图
4.结论
汽车安全气囊原理安全气囊能够提高约束系统对乘员的保护效果是毋庸置疑的，配有安全气囊的约束系统已经成为必然的发展趋势。通过对安全气囊系统组成和工作原理的分析，设计了适用于轿车驾驶的安全气囊系统，对汽车安全性能的研究和分析具有一定的应用价值。
参考文献
[1]汪立亮等.现代汽车安全气囊系统（SRS）原理与检修[M].北京：电子工业出版社，2000.
[2]罗永革，冯樱.汽车设计[M].北京：机械工业出版社， 2011.
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