安全气囊的发展与应用研究
安全气囊的发展与应用研究[20191208102846]
摘 要
在交通事故中，汽车安全气囊在保护乘员方面发挥着重要作用，然而安全气囊设计不当或使用不当引发的交通事故时有发生。本文重点介绍了产生安全气囊正负面影响的原因，安全气囊对儿童的负面影响及防护。分析了传统型安全气囊点火算法及智能型安全气囊点火算法的优缺点，前者结构简单，实现容易，但算法是根据加速度信号，积分得到的一些线性变化量作为判断标准，存在着判断碰撞形式单一等诸多问题：后者是结合先进技术和乘员状态更能够在碰撞事故中保护乘员，但技术还不够完善，需要深入研究。最后验证了模糊神经网络算法，将实际的头部位移值和预测的头部位移值比较，在得到最佳点火时刻的误差值是在一定范围内，验证算法模型的有效性。
关键字:安全气囊负面影响点火算法验证算法
目 录
第1章 绪论 1
1.1背景 1
1.2汽车安全技术研究的内容 1
1.3汽车安全气囊的究的目的及意义 4
1.4 本课题研究的主要内容 4
第2章 安全气囊技术的发展 5
2.1安全气囊系统 5
2.1.1组成 5
2.1.2气袋 6
2.1.3气体发生器 7
2.1.4碰撞传感器 8
2.2 安全气囊的分类 9
2.3安全气囊的发展趋势 9
2.4安全气囊的市场前景 10
2.5本章小结 11
第3章 安全气囊正负面影响和对儿童的影响及防护措施 12
3.1概述 12
3.2安全气囊的保护作用和存在的负面影响 13
3.2.1安全气囊的保护作用 13
3.2.2安全气囊存在的负面影响 13
3.3安全气囊对儿童的负面影响 15
3.4针对安全气囊对儿童的负面影响的防护措施 16
3.5本章小结 17
第4章 安全气囊点火算法 18
4.1安全气囊控制系统的要求 19
4.2传统气囊点火控制算法的介绍 19
4.2.1 加速度峰值法 20
4.2.2 速度变化量法 20
4.2.3 加速度坡度法 20
4.2.4 比功率法 20
4.2.5移动窗算法 21
4.2.6传统安全气囊点火算法的优缺点分析 22
4.3智能型安全气囊点火算法的介绍 22
4.3.1基于乘员检测的自适应安全气囊算法 23
4.3.2模糊神经网络算法 23
4.3.3主被动安全系统一体化的预测算法 23
4.3.4安全气囊的发展方向 24
4.4 智能型安全气囊点火算法的应用 24
4.4.1模糊控制 24
4.4.2 BP神经网络 25
4.4.3算法模型 27
4.4.4 算法验证 28
4.5本章小结 29
第5 章总结与展望 31
5.1总结 31
5.2展望 31
致谢 32
文献 33
第1章 绪论
1.1 背景
自蒸汽机汽车问世以来，经过120多年的发展，世界汽车工业和汽车技术都已经发展到一定阶段了。随着汽车保有量的增长，空气污染，交通问题等也随之而来。交通事故是交通问题中的一个重要的问题，交通事故的频繁发生引起了人们对汽车行驶碰撞乘员安全性的思考，所以必须要研究碰撞中乘员的防护方法，保护乘员生命并减少损伤。
如何减少碰撞事故伤亡及有效的保护乘员，首先国家必须制定了汽车碰撞被动安全性相关的技术法规，这是对研究，生产及制造汽车有一项有效规定。早在20世纪中后期，欧美等国家都已经开始制定实施了，随着不断的改进和发展，执行安全法规的一些国家每年死于交通事故的人数都有所下降，接近20%。我国汽车碰撞被动安全性相关法规相较欧美等国家制定的较晚，所以1995年即使在我国汽车保有量远落后的情况下，死于交通事故的人数比重仍达到15%。我国实施的产品认证制度和被动安全法规都是分别参考的欧洲和美国并结合我国的国情制定出来的，仍需要深入研究和发展[1]。
1.2 汽车安全技术研究的内容
汽车安全性研究对国家支柱产业的发展战略非常有利，发达国家的汽车行业建立了长期的发展规划，按照国家相关规定结合，逐步实现。从1970年开始，欧美，日本等国家各大汽车公司开展了试验安全车(Experiment Safety Vehicle简称ESV)的研究。1996年美国通过了国家的交通及道路安全法，车辆安全法案，1968年完成了联邦机动车辆安全标准FMVSS的制定和实施，1970年研发试验安全车（ESV）计划的问世预示着汽车安全技术研究将有新的起点。ESV计划研发一种具有很高安全性能的试验车，这种试验车在以80km／h正面碰撞固定壁的情况下能保证乘员生存安全，其目的是：复杂的交通事故会对乘员的安全性产生哪些影响；如何提高技术保证乘员安全和减少乘员损伤等内容；通过促进汽车工业的发展带动汽车安全性的研究，完善汽车安全性系统；反复试验为制定新的安全标准提供依据。
ESV计划的实施需要国际的共同努力，于是成立了ESV国际会议。会议的内容有被动安全性，碰撞安全防范等一系列新技术，通过成员的努力钻研，先进安全车（Advanced Safety Vehicle简称ASV）计划诞生了。90年代开始，先进安全车（ASV）计划在日本的第一次制定，ASV在1991-1995年完成，内容主要涉及两大技术领域：防止车祸后消防技术和被动安全技术。
汽车安全性，根据发生交通事故过程的前后分类。汽车发生事故前的安全性指事故发生时，刹车和转向控制能力，避免事故，汽车难行驶时确保 动力性，操纵稳定性，制动性能，驾驶舒适性等事故预防的性能[2-3]。汽车发生事故后的安全性指对碰撞事故发生时对乘员及行人的保护性能，最大程度的保护乘员及车辆。此外，乘员的二次伤害是乘员碰撞损伤的重要来源，但也要考虑乘员在发生二次碰撞之前能否逃离事故车。汽车安全性研究内容如图1-1所示。
研究不同复杂交通事故的碰撞形式对于汽车安全性研究有重大意义。以一种新的安全观去考虑汽车冲击性及相容性的问题，找到最佳的方法并实施[3]。
世界上许多国家为了加速碰撞安全研究期间，测得的数据评估，根据乘员和行人伤害程度实现安全措施。在减少乘员的伤害上，安全带和安全气囊配合使用发挥关键效果，是热点汽车安全技术的研究内容，有如下两点：
（1）气囊系统更加可靠
其特征在于，新型安全气囊的产生，可充气根据乘员的重量，座位位置，碰撞的条件下，更有效的吸收冲击能量构件的特性进行自动调整。
（2）超级安全带系统
根据人体工程学上研发的安全带配合安全气囊能够有效的保护碰撞事故中的乘员，具有自主检测碰撞时的冲击能量的功能，快速调整以匹配特性。
图1-1 汽车安全性研究的内容
1.3 汽车安全气囊的研究的目的及意义
在交通事故中，汽车安全气囊能为乘员提供了一道安全屏障，缓解损伤并保证乘员生命安全。研究安全气囊是研究在复杂多变的交通事故中所有可能对乘员造成伤害的可能因素，调整改善汽车技术及防护装置将碰撞对乘员造成的伤害降到最低。这对于汽车技术的发展，汽车工业的进步和汽车乘员生命安全具有重大意义。
1.4 本课题研究的主要内容
汽车碰撞安全主要需要车身安全和乘员约束系统来提供，我国正面碰撞已经发展到了一个成熟阶段。安全气囊点火算法作为乘员约束系统的部分内容，具有着重要作用。
课题的内容有如下几点:
第一章 汽车安全性技术内容的介绍与课题的背景，目的及意义的分析让人对课题有一定的了解。
第二章 首先介绍安全气囊结构，原理及分类，指出安全气囊的发展方向，分析安全气囊的市场前景。
第三章 介绍了安全气囊的正负面影响，安全气囊对儿童的负面影响及针对此负面影响的防护措施。
第四章 介绍了安全气囊控制系统的要求，分析传统型安全气囊点火算法及智能型安全气囊点火算法，简单的介绍了智能型安全气囊算法的应用。
第五章 总结与展望。
第2章 安全气囊技术的发展
据统计全世界每年死于交通事故的人数达到大约120万人，安全带有一定的保护乘员作用，但对于二次碰撞却毫无帮助，安全气囊则在其中充当一个安全屏障，从而缓解乃至解决二次碰撞问题。研究显示，使用安全气囊使碰撞事故死亡率降低30%，周围头部和颈部损伤减少30%,胸部损伤也有20%-30%下降。
2.1 安全气囊系统
安全气囊系统（Supplement Restraint System ）是汽车被动安全技术的一种，它最早由美国工程师约翰赫特里发明并获得专利。
2.1.1 组成
汽车安全气囊系统的组成部分是传感器、点火控制器、气体发生器和气囊等，气体发生器和气囊组成气囊模块(如图2-1所示)。汽车安全气囊控制装置还应包括仪表板部分、安装气囊的方向盘和用于传导的导线系统等[4]。
图2-1 安全气囊系统组成
安全气囊工作的过程：碰撞事故发生时，安装在汽车各个位置的传感器将碰撞强度检测出来，再将传感器的信号传给电子系统，电子系统接受处理。如果碰撞强度超过预定阀值，立刻下达安全气囊打开指令，点火控制器打出火花，气体发生器就会释放出大量气体，气囊迅速膨胀，当气囊体积最大时，乘员正好扑上来，随着气囊排气，乘员的碰撞能量被缓解吸收，使乘员受到的伤害很大程度的减少。
2.1.2 气袋
气袋在最佳点火时刻充满气体，随后便通过排气来缓冲吸收的来自乘员的惯性能量，减少碰撞对乘员的伤害。美国规定气袋体积比欧洲气袋体积大，体积分别是60—80L和35—40L。气囊有一个特定的结构，其材料是一个特定的物理性能的膜材料。气袋有单气室和多气室之分，多气室里面存在气室的通道保证整个气室都能充满气体。
安全气袋生产技术由最初的使用缝制型织物气囊，从使用聚氯乙烯为涂层到使用硅酮为涂层，再后来又改进成非涂层织物气囊，其织物结构具有阻气性的特点，是属缝制型，后来又改进成非涂层全成型气囊，袋状加工。
非涂层安全气囊与涂层安全气囊相比有以下优点：
a) 安全气囊系统工作过程中，织物过滤的方式是排除高热空气。有利于保护环境卫生，减轻车厢的污染。
b) 减少了涂层加工，缩短了工艺流程，降低生产成本。
c) 能够回收使用过的气囊织物，环保经济。
社会和工业的进步，人们对汽车安全性和舒适度要求的提高，汽车安全气囊朝着更智能化方向发展。
2.1.3 气体发生器
气体发生器是指在极短的时间内使气袋迅速膨胀，伴随着高温，高压现象，对乘员的保护作用尤其重要。气体发生器的结构简图（如图2-2所示）。
图2-2 气体发生器的结构简图
一般气体发生器有固体燃料式和混合式两种。固体燃料式气体发生器一点着火药便在短时间内产生大量高温气体。混合式气体发生器里存放着气缸，里面就有压缩气体，点着少量的火药，炸开阀门，就能释放压缩气体，膨胀后的气体温度不太高，降温也快，所以压力下降快，火药点着产生的压力能够弥补压力差，使得气囊膨胀的压力足够，不过这种方式产生的气体温度对人而言还是很高的。
迭氮化钠燃烧产生氮气，不会产生污染，现在大多气体发生器都使用这种火药。其自然燃烧无法充分燃烧，需要加入助燃剂，而且控制助燃剂的量也能将燃烧速度控制住，燃烧状态稳定。
充分燃烧迭氮化钠很有必要，否则残留的迭氮化钠有毒，存在污染。由于充分燃烧不好控制，所以又制造出了无毒的化合燃料，而且少量的燃料就能产生足够的气体，因此设计的气体发生器更小了，但是这种燃料缺点很明显，燃烧速度无法控制且燃烧产生的爆炸力很大，化学性能不稳定，所以还需要研究完善。
2.1.4 碰撞传感器
在安全气囊系统中碰撞传感器是非常重要的部分，碰撞传感器检测的碰撞强度是判断气囊展开的重要标准。温度对多数传感器工作存在着很大的影响，存在温差情况下，必须确保碰撞传感器正常稳定工作。传感器有如下几种类型：
1． 机械式
大多早期传感器都是机械传感器（机械传感器结构如图2-3所示）。这是一种单点非撞击区传感，可靠性很高而无需系统检测。该传动器遵循原理：钢桶内的小球受惯性力影响作用于杠杆，安装在杠杆另一端的阻力弹簧提供一个弹力，中轴旁边靠近弹簧端安装的D形杆，推动D形杆转动，就能将撞针释放，进而撞击到点火帽点火。传感器灵敏度受阻力弹簧弹簧力和钢桶与小球间隙的影响。这种机械式传感器低速和粗糙路面撞击工作可靠性强，但技术要求高，单点控制有局限性。
图2-3 机械式传感器示意图
2．机电式
使用最多的机电式传感器有两种：滚筒式，钢球式。滚筒式机电传感器是在滚筒弹簧内部放置质量块，质量块受到加速度影响带动滚筒向前，当滚筒接触到滚筒前部电刷时会闭合电路。钢球式传感器（该传感器截面图如图2-4）是一个钢球放置在圆柱刚套内并受到存在的磁铁产生的磁力约束固定，当受到加速度向前运动而接触电刷，接通局部电路。前者是加速度传感器且灵敏度高，后者是加速度传感器并且是速度传感器，低速和粗糙路面撞击时工作稳定性强，可靠性高。
图2-4 钢球式传感器截面示意图
3．电子式
电子式是70年代安全气囊系统使用最多的，应用很早。那时对安全气囊的法规还没有要求，所以基本对传感器没什么很高的要求，只要在汽车高速碰撞时，安全保护气囊系统能够启动。电子式传感器的体积很小，而且系统密集，便于控制，但电子元件太多，可靠性差。尤其是在在汽车碰到圆柱形障碍的中间撞击时，这种传感器感应很迟缓，以至于结束碰撞后短时间内气囊还没有打开，乘员安全没有保障。
2.2 安全气囊的分类
安全气囊根据其安装位置的不同分为前部气囊、膝部气囊、侧面气囊与侧气帘等。安气囊不同的安装位置对乘员的保护部位也相应不同。大多欧美等汽车工业发达国家安装除上膝部安全气囊和装在转向盘中间位置的避免驾驶员直接与方向盘接触的气囊之外，还有后排乘员气囊，防止碰撞事故，后排乘员与前排座位发生剧烈接触。福特汽车的行人安全气囊能够保护碰撞行人的安全。
2.3 安全气囊的发展趋势
安全气囊系统技术随着科学技术的提高得到了很大程度的进步，安全气囊的种类也不断的更新换代，对碰撞乘员的安全防护作用也越来越大[4]。安全气囊的发展趋势如下：
摘 要
在交通事故中，汽车安全气囊在保护乘员方面发挥着重要作用，然而安全气囊设计不当或使用不当引发的交通事故时有发生。本文重点介绍了产生安全气囊正负面影响的原因，安全气囊对儿童的负面影响及防护。分析了传统型安全气囊点火算法及智能型安全气囊点火算法的优缺点，前者结构简单，实现容易，但算法是根据加速度信号，积分得到的一些线性变化量作为判断标准，存在着判断碰撞形式单一等诸多问题：后者是结合先进技术和乘员状态更能够在碰撞事故中保护乘员，但技术还不够完善，需要深入研究。最后验证了模糊神经网络算法，将实际的头部位移值和预测的头部位移值比较，在得到最佳点火时刻的误差值是在一定范围内，验证算法模型的有效性。
关键字:安全气囊负面影响点火算法验证算法
目 录
第1章 绪论 1
1.1背景 1
1.2汽车安全技术研究的内容 1
1.3汽车安全气囊的究的目的及意义 4
1.4 本课题研究的主要内容 4
第2章 安全气囊技术的发展 5
2.1安全气囊系统 5
2.1.1组成 5
2.1.2气袋 6
2.1.3气体发生器 7
2.1.4碰撞传感器 8
2.2 安全气囊的分类 9
2.3安全气囊的发展趋势 9
2.4安全气囊的市场前景 10
2.5本章小结 11
第3章 安全气囊正负面影响和对儿童的影响及防护措施 12
3.1概述 12
3.2安全气囊的保护作用和存在的负面影响 13
3.2.1安全气囊的保护作用 13
3.2.2安全气囊存在的负面影响 13
3.3安全气囊对儿童的负面影响 15
3.4针对安全气囊对儿童的负面影响的防护措施 16
3.5本章小结 17
第4章 安全气囊点火算法 18
4.1安全气囊控制系统的要求 19
4.2传统气囊点火控制算法的介绍 19
4.2.1 加速度峰值法 20
4.2.2 速度变化量法 20
4.2.3 加速度坡度法 20
4.2.4 比功率法 20
4.2.5移动窗算法 21
4.2.6传统安全气囊点火算法的优缺点分析 22
4.3智能型安全气囊点火算法的介绍 22
4.3.1基于乘员检测的自适应安全气囊算法 23
4.3.2模糊神经网络算法 23
4.3.3主被动安全系统一体化的预测算法 23
4.3.4安全气囊的发展方向 24
4.4 智能型安全气囊点火算法的应用 24
4.4.1模糊控制 24
4.4.2 BP神经网络 25
4.4.3算法模型 27
4.4.4 算法验证 28
4.5本章小结 29
第5 章总结与展望 31
5.1总结 31
5.2展望 31
致谢 32
文献 33
第1章 绪论
1.1 背景
自蒸汽机汽车问世以来，经过120多年的发展，世界汽车工业和汽车技术都已经发展到一定阶段了。随着汽车保有量的增长，空气污染，交通问题等也随之而来。交通事故是交通问题中的一个重要的问题，交通事故的频繁发生引起了人们对汽车行驶碰撞乘员安全性的思考，所以必须要研究碰撞中乘员的防护方法，保护乘员生命并减少损伤。
如何减少碰撞事故伤亡及有效的保护乘员，首先国家必须制定了汽车碰撞被动安全性相关的技术法规，这是对研究，生产及制造汽车有一项有效规定。早在20世纪中后期，欧美等国家都已经开始制定实施了，随着不断的改进和发展，执行安全法规的一些国家每年死于交通事故的人数都有所下降，接近20%。我国汽车碰撞被动安全性相关法规相较欧美等国家制定的较晚，所以1995年即使在我国汽车保有量远落后的情况下，死于交通事故的人数比重仍达到15%。我国实施的产品认证制度和被动安全法规都是分别参考的欧洲和美国并结合我国的国情制定出来的，仍需要深入研究和发展[1]。
1.2 汽车安全技术研究的内容
汽车安全性研究对国家支柱产业的发展战略非常有利，发达国家的汽车行业建立了长期的发展规划，按照国家相关规定结合，逐步实现。从1970年开始，欧美，日本等国家各大汽车公司开展了试验安全车(Experiment Safety Vehicle简称ESV)的研究。1996年美国通过了国家的交通及道路安全法，车辆安全法案，1968年完成了联邦机动车辆安全标准FMVSS的制定和实施，1970年研发试验安全车（ESV）计划的问世预示着汽车安全技术研究将有新的起点。ESV计划研发一种具有很高安全性能的试验车，这种试验车在以80km／h正面碰撞固定壁的情况下能保证乘员生存安全，其目的是：复杂的交通事故会对乘员的安全性产生哪些影响；如何提高技术保证乘员安全和减少乘员损伤等内容；通过促进汽车工业的发展带动汽车安全性的研究，完善汽车安全性系统；反复试验为制定新的安全标准提供依据。
ESV计划的实施需要国际的共同努力，于是成立了ESV国际会议。会议的内容有被动安全性，碰撞安全防范等一系列新技术，通过成员的努力钻研，先进安全车（Advanced Safety Vehicle简称ASV）计划诞生了。90年代开始，先进安全车（ASV）计划在日本的第一次制定，ASV在1991-1995年完成，内容主要涉及两大技术领域：防止车祸后消防技术和被动安全技术。
汽车安全性，根据发生交通事故过程的前后分类。汽车发生事故前的安全性指事故发生时，刹车和转向控制能力，避免事故，汽车难行驶时确保 动力性，操纵稳定性，制动性能，驾驶舒适性等事故预防的性能[2-3]。汽车发生事故后的安全性指对碰撞事故发生时对乘员及行人的保护性能，最大程度的保护乘员及车辆。此外，乘员的二次伤害是乘员碰撞损伤的重要来源，但也要考虑乘员在发生二次碰撞之前能否逃离事故车。汽车安全性研究内容如图1-1所示。
研究不同复杂交通事故的碰撞形式对于汽车安全性研究有重大意义。以一种新的安全观去考虑汽车冲击性及相容性的问题，找到最佳的方法并实施[3]。
世界上许多国家为了加速碰撞安全研究期间，测得的数据评估，根据乘员和行人伤害程度实现安全措施。在减少乘员的伤害上，安全带和安全气囊配合使用发挥关键效果，是热点汽车安全技术的研究内容，有如下两点：
（1）气囊系统更加可靠
其特征在于，新型安全气囊的产生，可充气根据乘员的重量，座位位置，碰撞的条件下，更有效的吸收冲击能量构件的特性进行自动调整。
（2）超级安全带系统
根据人体工程学上研发的安全带配合安全气囊能够有效的保护碰撞事故中的乘员，具有自主检测碰撞时的冲击能量的功能，快速调整以匹配特性。
图1-1 汽车安全性研究的内容
1.3 汽车安全气囊的研究的目的及意义
在交通事故中，汽车安全气囊能为乘员提供了一道安全屏障，缓解损伤并保证乘员生命安全。研究安全气囊是研究在复杂多变的交通事故中所有可能对乘员造成伤害的可能因素，调整改善汽车技术及防护装置将碰撞对乘员造成的伤害降到最低。这对于汽车技术的发展，汽车工业的进步和汽车乘员生命安全具有重大意义。
1.4 本课题研究的主要内容
汽车碰撞安全主要需要车身安全和乘员约束系统来提供，我国正面碰撞已经发展到了一个成熟阶段。安全气囊点火算法作为乘员约束系统的部分内容，具有着重要作用。
课题的内容有如下几点:
第一章 汽车安全性技术内容的介绍与课题的背景，目的及意义的分析让人对课题有一定的了解。
第二章 首先介绍安全气囊结构，原理及分类，指出安全气囊的发展方向，分析安全气囊的市场前景。
第三章 介绍了安全气囊的正负面影响，安全气囊对儿童的负面影响及针对此负面影响的防护措施。
第四章 介绍了安全气囊控制系统的要求，分析传统型安全气囊点火算法及智能型安全气囊点火算法，简单的介绍了智能型安全气囊算法的应用。
第五章 总结与展望。
第2章 安全气囊技术的发展
据统计全世界每年死于交通事故的人数达到大约120万人，安全带有一定的保护乘员作用，但对于二次碰撞却毫无帮助，安全气囊则在其中充当一个安全屏障，从而缓解乃至解决二次碰撞问题。研究显示，使用安全气囊使碰撞事故死亡率降低30%，周围头部和颈部损伤减少30%,胸部损伤也有20%-30%下降。
2.1 安全气囊系统
安全气囊系统（Supplement Restraint System ）是汽车被动安全技术的一种，它最早由美国工程师约翰赫特里发明并获得专利。
2.1.1 组成
汽车安全气囊系统的组成部分是传感器、点火控制器、气体发生器和气囊等，气体发生器和气囊组成气囊模块(如图2-1所示)。汽车安全气囊控制装置还应包括仪表板部分、安装气囊的方向盘和用于传导的导线系统等[4]。
图2-1 安全气囊系统组成
安全气囊工作的过程：碰撞事故发生时，安装在汽车各个位置的传感器将碰撞强度检测出来，再将传感器的信号传给电子系统，电子系统接受处理。如果碰撞强度超过预定阀值，立刻下达安全气囊打开指令，点火控制器打出火花，气体发生器就会释放出大量气体，气囊迅速膨胀，当气囊体积最大时，乘员正好扑上来，随着气囊排气，乘员的碰撞能量被缓解吸收，使乘员受到的伤害很大程度的减少。
2.1.2 气袋
气袋在最佳点火时刻充满气体，随后便通过排气来缓冲吸收的来自乘员的惯性能量，减少碰撞对乘员的伤害。美国规定气袋体积比欧洲气袋体积大，体积分别是60—80L和35—40L。气囊有一个特定的结构，其材料是一个特定的物理性能的膜材料。气袋有单气室和多气室之分，多气室里面存在气室的通道保证整个气室都能充满气体。
安全气袋生产技术由最初的使用缝制型织物气囊，从使用聚氯乙烯为涂层到使用硅酮为涂层，再后来又改进成非涂层织物气囊，其织物结构具有阻气性的特点，是属缝制型，后来又改进成非涂层全成型气囊，袋状加工。
非涂层安全气囊与涂层安全气囊相比有以下优点：
a) 安全气囊系统工作过程中，织物过滤的方式是排除高热空气。有利于保护环境卫生，减轻车厢的污染。
b) 减少了涂层加工，缩短了工艺流程，降低生产成本。
c) 能够回收使用过的气囊织物，环保经济。
社会和工业的进步，人们对汽车安全性和舒适度要求的提高，汽车安全气囊朝着更智能化方向发展。
2.1.3 气体发生器
气体发生器是指在极短的时间内使气袋迅速膨胀，伴随着高温，高压现象，对乘员的保护作用尤其重要。气体发生器的结构简图（如图2-2所示）。
图2-2 气体发生器的结构简图
一般气体发生器有固体燃料式和混合式两种。固体燃料式气体发生器一点着火药便在短时间内产生大量高温气体。混合式气体发生器里存放着气缸，里面就有压缩气体，点着少量的火药，炸开阀门，就能释放压缩气体，膨胀后的气体温度不太高，降温也快，所以压力下降快，火药点着产生的压力能够弥补压力差，使得气囊膨胀的压力足够，不过这种方式产生的气体温度对人而言还是很高的。
迭氮化钠燃烧产生氮气，不会产生污染，现在大多气体发生器都使用这种火药。其自然燃烧无法充分燃烧，需要加入助燃剂，而且控制助燃剂的量也能将燃烧速度控制住，燃烧状态稳定。
充分燃烧迭氮化钠很有必要，否则残留的迭氮化钠有毒，存在污染。由于充分燃烧不好控制，所以又制造出了无毒的化合燃料，而且少量的燃料就能产生足够的气体，因此设计的气体发生器更小了，但是这种燃料缺点很明显，燃烧速度无法控制且燃烧产生的爆炸力很大，化学性能不稳定，所以还需要研究完善。
2.1.4 碰撞传感器
在安全气囊系统中碰撞传感器是非常重要的部分，碰撞传感器检测的碰撞强度是判断气囊展开的重要标准。温度对多数传感器工作存在着很大的影响，存在温差情况下，必须确保碰撞传感器正常稳定工作。传感器有如下几种类型：
1． 机械式
大多早期传感器都是机械传感器（机械传感器结构如图2-3所示）。这是一种单点非撞击区传感，可靠性很高而无需系统检测。该传动器遵循原理：钢桶内的小球受惯性力影响作用于杠杆，安装在杠杆另一端的阻力弹簧提供一个弹力，中轴旁边靠近弹簧端安装的D形杆，推动D形杆转动，就能将撞针释放，进而撞击到点火帽点火。传感器灵敏度受阻力弹簧弹簧力和钢桶与小球间隙的影响。这种机械式传感器低速和粗糙路面撞击工作可靠性强，但技术要求高，单点控制有局限性。
图2-3 机械式传感器示意图
2．机电式
使用最多的机电式传感器有两种：滚筒式，钢球式。滚筒式机电传感器是在滚筒弹簧内部放置质量块，质量块受到加速度影响带动滚筒向前，当滚筒接触到滚筒前部电刷时会闭合电路。钢球式传感器（该传感器截面图如图2-4）是一个钢球放置在圆柱刚套内并受到存在的磁铁产生的磁力约束固定，当受到加速度向前运动而接触电刷，接通局部电路。前者是加速度传感器且灵敏度高，后者是加速度传感器并且是速度传感器，低速和粗糙路面撞击时工作稳定性强，可靠性高。
图2-4 钢球式传感器截面示意图
3．电子式
电子式是70年代安全气囊系统使用最多的，应用很早。那时对安全气囊的法规还没有要求，所以基本对传感器没什么很高的要求，只要在汽车高速碰撞时，安全保护气囊系统能够启动。电子式传感器的体积很小，而且系统密集，便于控制，但电子元件太多，可靠性差。尤其是在在汽车碰到圆柱形障碍的中间撞击时，这种传感器感应很迟缓，以至于结束碰撞后短时间内气囊还没有打开，乘员安全没有保障。
2.2 安全气囊的分类
安全气囊根据其安装位置的不同分为前部气囊、膝部气囊、侧面气囊与侧气帘等。安气囊不同的安装位置对乘员的保护部位也相应不同。大多欧美等汽车工业发达国家安装除上膝部安全气囊和装在转向盘中间位置的避免驾驶员直接与方向盘接触的气囊之外，还有后排乘员气囊，防止碰撞事故，后排乘员与前排座位发生剧烈接触。福特汽车的行人安全气囊能够保护碰撞行人的安全。
2.3 安全气囊的发展趋势
安全气囊系统技术随着科学技术的提高得到了很大程度的进步，安全气囊的种类也不断的更新换代，对碰撞乘员的安全防护作用也越来越大[4]。安全气囊的发展趋势如下：
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