一种汽车安全气囊仿真试验台的设计

吴霖鑫　沈爱莲

摘 要：该文针对现在安全气囊教学中存在的问题，利用现有的废旧二手车、废旧气囊，对其进行改装，把碰撞信号放大，控制气源输出，达到模拟安全气囊在实际过程中的工作过程，同时具备反复利用的功能，解决了气囊维修检测教学不够形象生动的问题。

关键词：安全气囊 维修检测 教学改革

中图分类号：U491.61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（c）-0087-02

随着高速公路的迅猛发展以及汽车保有量的增加，使得交通事故频频发生，人们对汽车被动安全装置的需求显得更为迫切。汽车安全气囊由于使用方便、效果显著、造价不高，近年来得到迅速发展和普及，使之成为汽车被动安全技术的主流。汽车安全气囊的好坏关系着车辆遇到紧急碰撞时，能否适时工作从而保护司乘人员的安全，因此安全气囊的设计应向着更新型的智能化方向发展。承担着培养高素质技能型人才任务的高职院校，在课程体系中都设置了汽车安全与舒适这一模块的内容，投入了大量的资金购买了一系列的设备用于改善教学手段。

1 存在问题

1.1 台架信号不稳定

目前，能购买到的汽车安全气囊实验装置主要由汽车安全电脑、汽车安全气囊组件、气囊线束、气泵和控制电路组成。在工作中，接通电源，打开引爆开关，即可展示安全气囊打开过程等功能。但由于电脑输出的气囊引爆信号比较微弱，汽车安全气囊实验台控制电路接收该信号较为困难，常发生工作不稳定等问题，无法实现其功能。还有的实验台采用多继电器连接的方式来解决该问题，但这种连接方式控制灵敏度较差、气囊充气反应迟缓，无法达到预期实验和教学效果。

1.2 安全气囊课程讲授不够形象

安全气囊的讲授，目前大多数的高职院校采用多媒体演示，再结合实物进行教学授课，在一定程度上满足了教学需求，但无法实现对其功能进行验证以及性能测试。随着安全气囊技术的发展和普及，设计出一种安全气囊仿真试验台，能对其性能进行分析和检测，并能进行试验展示，必将大大改善和提升高职院校的课堂教学效果。

同时，如果可以对安全气囊进行检测，并能进行结构展示的实验装置，必然会成为高职院校课程培养过程中的必备品。

2 解决方法

本装置思路是，利用废旧的汽车，同时模拟汽车碰撞条件，通过传感器把信号传递给控制器，控制器根据条件引爆安全气囊。该装置主要包括模拟碰撞传感器、模拟ECU的控制器、继电器、电磁阀、气体发生装置、安全气囊固定装置等。

2.1 气源发生器

目前市场上的气源发生器分为很多种，有物理化学的。考虑能源的可再生，该文选择的是气泵。气泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。气源发生器的设计，能在较短的时间产生大量的气体来充满安全气囊，能多次重复利用，用来多次教学演练。根据气囊的爆炸后体积以及爆炸时间，本装置设计的时间为（0.03～0.05 s），在该时间内引爆安全气囊，即给气囊充气。根据该时间来计算出流量，选择气体发生器的大小以及类型，本装置通过稍微延长的时间以及气囊体积，以及安全因素综合考虑，主要包括流量为10 L/min的柱塞式空压机。考虑要对空气处理过滤以及干燥空气中的水分，因此要采用空气过滤三联件，包括过滤、润滑、干燥3个零部件。为了方便控制气泵电路采用控制器来控制继电器来控制气泵启动运行回路，其余气囊的连接件还有气管、接头等。

2.2 控制方式选择

目前工业简单的控制思路有继电器接触器控制、智能控制。智能控制器常用的有PLC控制和单片机控制。该文考虑到稳定性采用PLC控制电路和继电-接触器控制电路组成，采集气囊电脑碰撞信号，通过传感器将该信号传送至控制器PLC来确定是否开启碰撞程序，而后通过放大电路将程序输出信号放大后发送给继电器，用来驱动继电-接触器控制电路，使得气源得以输出空气，打开各个回路使气体迅速到达气囊，实现气囊充气的效果。

2.3 气囊引爆条件的创建

汽车在行进过程中不断检测减速度信号，反复计算比较，去识别汽车的运动状态。当汽车碰撞的时候能把碰撞信号传递给控制单元。该文采用的比较长行程的接触开关。

该装置主要包括：（1）碰撞传感器；（2）ECU（控制器）；（3）继电器；（4）电磁阀；（5）气体发生器（气源）；（6）安全气囊。该装置示意图如图1所示。

3 结语

该课题从实际出发，参考了大众、奥迪等汽车的安全气囊装置，运用机械设计、电学、力学等相关知识，研究开发出新的台架，利用现有的废弃资源变废为宝设计出新的教学实驗台。该装置模拟教学实际情况的安全气囊实教台，对于提高学生的学习兴趣、改善教学效果，提高他们的维修技能显得尤为重要。同时也提供了气囊台架设计的一个参考，完善了汽车教学设备。

参考文献

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