一種汽車安全氣囊仿真試驗臺的設計

吳霖鑫　沈愛蓮

摘 要：該文針對現在安全氣囊教學中存在的問題，利用現有的廢舊二手車、廢舊氣囊，對其進行改裝，把碰撞信號放大，控制氣源輸出，達到模擬安全氣囊在實際過程中的工作過程，同時具備反復利用的功能，解決了氣囊維修檢測教學不夠形象生動的問題。

關鍵詞：安全氣囊 維修檢測 教學改革

中圖分類號：U491.61 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（c）-0087-02

隨著高速公路的迅猛發展以及汽車保有量的增加，使得交通事故頻頻發生，人們對汽車被動安全裝置的需求顯得更為迫切。汽車安全氣囊由于使用方便、效果顯著、造價不高，近年來得到迅速發展和普及，使之成為汽車被動安全技術的主流。汽車安全氣囊的好壞關系著車輛遇到緊急碰撞時，能否適時工作從而保護司乘人員的安全，因此安全氣囊的設計應向著更新型的智能化方向發展。承擔著培養高素質技能型人才任務的高職院校，在課程體系中都設置了汽車安全與舒適這一模塊的內容，投入了大量的資金購買了一系列的設備用于改善教學手段。

1 存在問題

1.1 臺架信號不穩定

目前，能購買到的汽車安全氣囊實驗裝置主要由汽車安全電腦、汽車安全氣囊組件、氣囊線束、氣泵和控制電路組成。在工作中，接通電源，打開引爆開關，即可展示安全氣囊打開過程等功能。但由于電腦輸出的氣囊引爆信號比較微弱，汽車安全氣囊實驗臺控制電路接收該信號較為困難，常發生工作不穩定等問題，無法實現其功能。還有的實驗臺采用多繼電器連接的方式來解決該問題，但這種連接方式控制靈敏度較差、氣囊充氣反應遲緩，無法達到預期實驗和教學效果。

1.2 安全氣囊課程講授不夠形象

安全氣囊的講授，目前大多數的高職院校采用多媒體演示，再結合實物進行教學授課，在一定程度上滿足了教學需求，但無法實現對其功能進行驗證以及性能測試。隨著安全氣囊技術的發展和普及，設計出一種安全氣囊仿真試驗臺，能對其性能進行分析和檢測，并能進行試驗展示，必將大大改善和提升高職院校的課堂教學效果。

同時，如果可以對安全氣囊進行檢測，并能進行結構展示的實驗裝置，必然會成為高職院校課程培養過程中的必備品。

2 解決方法

本裝置思路是，利用廢舊的汽車，同時模擬汽車碰撞條件，通過傳感器把信號傳遞給控制器，控制器根據條件引爆安全氣囊。該裝置主要包括模擬碰撞傳感器、模擬ECU的控制器、繼電器、電磁閥、氣體發生裝置、安全氣囊固定裝置等。

2.1 氣源發生器

目前市場上的氣源發生器分為很多種，有物理化學的?？紤]能源的可再生，該文選擇的是氣泵。氣泵有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。氣源發生器的設計，能在較短的時間產生大量的氣體來充滿安全氣囊，能多次重復利用，用來多次教學演練。根據氣囊的爆炸后體積以及爆炸時間，本裝置設計的時間為（0.03～0.05 s），在該時間內引爆安全氣囊，即給氣囊充氣。根據該時間來計算出流量，選擇氣體發生器的大小以及類型，本裝置通過稍微延長的時間以及氣囊體積，以及安全因素綜合考慮，主要包括流量為10 L/min的柱塞式空壓機?？紤]要對空氣處理過濾以及干燥空氣中的水分，因此要采用空氣過濾三聯件，包括過濾、潤滑、干燥3個零部件。為了方便控制氣泵電路采用控制器來控制繼電器來控制氣泵啟動運行回路，其余氣囊的連接件還有氣管、接頭等。

2.2 控制方式選擇

目前工業簡單的控制思路有繼電器接觸器控制、智能控制。智能控制器常用的有PLC控制和單片機控制。該文考慮到穩定性采用PLC控制電路和繼電-接觸器控制電路組成，采集氣囊電腦碰撞信號，通過傳感器將該信號傳送至控制器PLC來確定是否開啟碰撞程序，而后通過放大電路將程序輸出信號放大后發送給繼電器，用來驅動繼電-接觸器控制電路，使得氣源得以輸出空氣，打開各個回路使氣體迅速到達氣囊，實現氣囊充氣的效果。

2.3 氣囊引爆條件的創建

汽車在行進過程中不斷檢測減速度信號，反復計算比較，去識別汽車的運動狀態。當汽車碰撞的時候能把碰撞信號傳遞給控制單元。該文采用的比較長行程的接觸開關。

該裝置主要包括：（1）碰撞傳感器；（2）ECU（控制器）；（3）繼電器；（4）電磁閥；（5）氣體發生器（氣源）；（6）安全氣囊。該裝置示意圖如圖1所示。

3 結語

該課題從實際出發，參考了大眾、奧迪等汽車的安全氣囊裝置，運用機械設計、電學、力學等相關知識，研究開發出新的臺架，利用現有的廢棄資源變廢為寶設計出新的教學實驗臺。該裝置模擬教學實際情況的安全氣囊實教臺，對于提高學生的學習興趣、改善教學效果，提高他們的維修技能顯得尤為重要。同時也提供了氣囊臺架設計的一個參考，完善了汽車教學設備。

參考文獻

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