汽車被動安全系統改進措施探討

摘 要：對行車安全起關鍵作用的部件依次為：氣體發生器>控制模塊ECU>氣囊氣袋，可知不同的部件對汽車的安全性行駛的貢獻是不同的。這樣在使用過程中我們就可以有針對性的對各部件進行改進設計或維修保養。

關鍵詞：被動安全；關鍵部件；故障模式；安全

中圖分類號：U46 文獻標識碼：A

1汽車被動安全系統組成及其功能

1.1安全車身（吸能式車架）

車架設計的最優設想是，在面臨碰撞時車架會以哪種形式彎折，從而最大程度保留完整的車體結構，形成安全空間，為后續的成員救援和逃脫帶來更大機會。

1.2防撞鋼梁

前后防撞梁的意義就是車輛第一次承受撞擊力的裝置，在車身被動安全方面有一個重要理念就是一點受力全身受力。說白了就是當汽車車體的某一個位置受到了撞擊，如果僅僅讓這一部位去承受力的話，那么達到的保護效果會很差。

1.3安全氣囊

車輛碰撞時，汽車的動能瞬間變化，駕乘人員由于慣性仍然保持原有的運動狀態，安全氣囊就是要停止駕乘人員的慣性運動，從而盡量減少人員的傷害。所謂的安全氣囊通俗來講就是在碰撞中自動彈出的一種充氣墊，對人體起到緩沖和包裹阻隔的保護作用。

1.4汽車安全座椅

行車中，乘員坐在座椅上，因此座椅無疑成為將乘員與車身連接在一起的關鍵部件，并直接關系到行車的舒適和安全。

1.5頭部保護系統

頭頸部受損傷是交通事故中最常見的傷害。當車輛發生追尾碰撞時，駕乘人員的頸部很容易受傷，每十名交通事故傷員就有一名是永久性頭頸部的受傷害者。可見對頭部保護系統的研發深度和高度有待投入更大的力度。

1.6行人和兒童乘員保護

發動機罩蓋易被碰觸部位的剛度在限制程度內，如內板剛度分布和多圓錐的結構及發動機罩蓋鉸鏈結構布置等，均可一定程度在碰撞中保護行人的頭部。

1.7安全帶

汽車安全帶的作用是當汽車遇到意外情況緊急制動時，可以將駕駛員和乘客束縛在座椅上，以避免前沖，從而保護駕駛員和乘客避免二次碰撞所造成的傷害。

2被動安全氣囊系統基本部件的失效分析和改進措施

2.1氣體發生器

氣體發生器是氣囊的主要部件，目前現代汽車多采用煙火式與壓縮氣體式混合型氣體發生器，其主要的工作原理是在短時間內由爆炸產生大量對人不毒害的氣體來填滿氣囊氣袋，從而起到緩沖的作用。其常見的失效模式是發生器產生的壓力值過低或者過高起不到預計的保護效果，以及產生氣體溫度過高傷人。由于本文中所選車型的氣體發生器失效概率明顯高于其他關鍵部件，所以通過對氣體發生器故障模式的分析提出以下改進意見：

（1）充氣方式的改進

現階段汽車仍以采用單級氣囊為主，單級氣囊為一次點火起爆，起爆壓力較大容易造成對人體的傷害。采用改進充氣方式后，氣囊分為兩次點火起爆，第一次只起爆氣囊容積的60%，降低了起爆的最大壓力值，減少了人體傷害的風險。并根據碰撞事故的嚴重性，決定是否進行二次起爆，二次起爆將點燃剩余全部氣體并使氣袋達到最大壓力值。

（2）安裝設計的改進

氣體發生器的充氣口應與氣袋的進氣口相結合，在實際的生產實踐中有過裝配人員將氣體發生器接口與氣袋接口連接錯誤的事件。因此應在設計之初為氣體發生器設計相應的接口物理防錯，避免裝配人員的誤操作。

（3）點火器的改進

點火器的點火的可靠性和點火時間的準確性是衡量點火器合格與否的重要標準，為保證點火器在規定的時間能完成規定的點火動作應強化點火器的可靠性，并在有可能的情況下適度增加點火器的數量以增加余度，進一步保障點火器的可靠性。

2.2控制模塊（ECU）

控制模塊是氣囊系統的核心部件，剛性大的地方一般為防止外界的干擾多數安裝在中控臺內。在車輛行駛中，有車前端傳感器實時監測車輛的加速度、壓力的敏感信息，當監控值超過預定值就認為發生了碰撞事故。隨后由控制模塊向發生器發出控制信號，發生器起爆氣囊。

控制模塊的失效主要表現為不能準確的控制點火時間（多數為點火時間過晚），從而導致點火器觸發時間偏后，氣體發生器升壓時間晚氣袋壓力不足，不能有效的保護乘客。

產生這種情況的原因一般是裝備質量問題或者檢驗差錯，選擇使用了不合格的元器件，改進的方案如下

（1）控制線束固定的改進

控制線束的松動或脫落是造成控制模塊（ECU）失效的主要原因，在控制模塊（ECU）與控制線束接口之間設計鎖止卡槽卡口，能有效的防止控制線束松動脫落。

（2）不合格原件使用的改進

在裝車前進行原件的可靠性檢驗，并通過靜態環境試驗和靜態靜起爆試驗以保證使用的控制模塊電子原件的可靠性。

2.3氣囊氣袋

現代汽車的氣囊氣袋多采用能承受壓力性能較好的高分子聚酰胺織物材料制成。在實際使用中為增加氣囊的氣密性，多在氣囊內部噴有涂料涂層，并在氣囊外表面做硫化處理以緩解高速充氣時的沖擊力。依據汽車的不同使用條件，和實際用途評價氣囊氣袋的因素主要有體積大小，展開形狀和氣密性。氣袋安裝在氣囊飾蓋之下并與氣體發生器鏈接，在觸發前規則的折疊，觸發后氣囊氣袋后部或頂部有排氣口，用以減少和保持氣袋內的壓力值。司乘人員受撞擊與氣囊接觸后將氣體排出從而起到緩解沖擊力的作用。氣囊飾蓋設有撕裂線，氣囊起爆后氣袋從撕裂線處彈出，以減少氣囊氣袋觸發后的沖擊力。改進方案如下：

（1）鎖止螺母的改進

氣囊與發生器及擋板分離是因為螺母松動，在此處改為使用鎖止螺母。在鎖止螺母的選擇時要是選擇適當的螺母殘余力矩或擰緊力矩。

（2）縫紉設計的改進

在縫紉氣囊的排氣口時要設計倒針和重逢區，以防止排氣口處撕裂。在縫紉起針和結尾處要設計有足夠的倒針長度。設計時要選擇合適的縫紉線，保證縫紉線的抗拉強度和抗腐蝕性。

3安全車身的改進

車身結構是保障車輛安全性的關鍵，車身結構設計的科學合理就能有效的降低整車裝備重量，又能極大地提高車體本身的安全性為車內乘員提供更全面的保護。

3.1正面碰撞是最為常見，同時也是對乘員保護的重難點，改進措施如下

（1）前側梁和撞擊防護箱采用高強度鋼板，以使車輛前部在撞擊中的損壞程度降到最低。

（2）強化水箱支架及底部結構，提高撞擊能量吸收效率。

（3）強化車門內板、設計出緩沖橫梁，以抑制車艙變形并為駕乘人員提供足夠的安全生存空間。

3.2側面碰撞也是之一種常見的事故類型，和正面碰撞相比，它的碰撞緩沖區域相當狹小，因此對安全性設計也就要求更高。安全車聲側面碰撞防護措施：

（1）強化車側面部件：通過將B柱加強梁采用多層高強度鋼板、地板橫梁增加了強化件以及將沖擊梁進行最佳配比等方法增強汽車乘員車艙的強度，將車艙的損壞程度降到最低。

（2）對車頂進行加固，將撞擊能量傳遞和分散到碰撞的相反方向上，以減小車身的變形。

4減少對行人傷害的改進

（1）發動機艙蓋采用縱梁結構，在發生碰撞時減少對行人頭部的傷害。

（2）發動機艙蓋斷面采用緩沖結構設計，減少行人身體和車輛接觸時的沖擊力。

（3）對保險杠前端進行加固，并在水箱支架下或后部設計安裝緩沖裝置，從而減少對行人腿部的傷害。

5安全帶的改進

（1）預緊帶安全帶，在發生碰撞時預緊安全帶能更準的發揮作用，瞬間收緊將乘員緊緊地束縛在安全座椅內，同時限力裝置會根據碰撞能量的大小合度的放松預緊力減小約束力過大對人員造成傷害。

（2）安全帶氣囊的使用，因為考慮到安全帶使用的便利性，一般安全帶織帶的寬度有限，在碰撞時對乘員的束縛作用有限并可能對乘員造成傷害。在安全帶內側安裝小型安全氣囊，可以極大的提高安全帶的約束作用，減少了安全帶正常使用對乘員的傷害。同時安全帶氣囊也用較好的吸能作用，更好的保證了駕乘人員的安全。

6防撞鋼梁的改進

（1）采用液壓緩沖器：將防撞橫梁內側通過與液壓緩沖器相連接。當發生碰撞時，可以保證防撞橫梁有更多的緩沖作用時間，使得防撞鋼梁受力更為平衡。同時內設的液壓緩沖器也有相當的吸能作用，在低速時可有效的降低碰撞強度，將損失降到最小。

（2）吸收能量性能的強化，在橫梁內部或傳統的吸能盒填充樹脂類材料，在事故發生時，樹脂材料能更好的吸收沖擊能量，避免過多的能力傳到進乘員艙。

（3）外部安全氣囊的使用，簡單來說就是將原本在乘員艙使用的安全氣囊安裝在防撞鋼梁前部，當檢查到不可避免的碰撞事故時自動起爆，進一步減少碰撞的沖擊能量。

7安全座椅的改進

（1）加大坐墊的摩擦系數，防止碰撞時乘員從座椅上向前滑動，影響與安全相配合的固定作用，降低安全氣囊的使用效果。

（2）安全座椅靠背內置充氣系統，當碰撞發生時瞬間充氣，為乘員提供更好的側向包圍，尤其是在發生翻過事故中能有效的保護乘客不與車輛內飾件相撞。

（3）加強安全座椅背部的強度，避免正面碰撞時后排乘客對前排乘客造成二次撞擊，或后備箱物品對后排乘客造成沖擊傷害。

參考文獻

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