汽車安全氣囊氣體發(fā)生器的性能測試分析

屈豐+胡敏

摘 要： 隨著人們對汽車需求的增大，汽車工業(yè)得到了前所未有的繁榮和發(fā)展。同時，汽車的安全性以及安全技術也開始備受關注。安全氣囊氣體發(fā)生器的性能與安全氣囊的保護作用有直接的關系，起著至關重要的作用。氣體發(fā)生器的產(chǎn)氣性能的高低，是通過在密閉的爆炸容器中進行氣體爆炸的試驗來檢測的。性能測試合格的氣體發(fā)生器能確保汽車發(fā)生碰撞時安全氣囊的及時釋放，對提高汽車司乘人員的安全有益。通過測試分析汽車安全氣囊氣體發(fā)生器在不同氣壓環(huán)境和氣體發(fā)生劑的燃燒速度和氣體生成時的性能變化，為汽車安全氣囊氣體發(fā)生器性能的提升和改進提供參考依據(jù)。

關鍵詞： 安全氣囊； 氣體發(fā)生器； 性能測試； 安全保護

中圖分類號： TN61?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）21?0159?04

Performance test for gas generator of automobile safety airbag

QU Feng1， HU Min2

（1. Changsha Institute of Mining Research Co.， Ltd.， Changsha 410012， China；

2. Department of Foreign Language， Hunan College of Finance and Economics， Changsha 410205， China）

Abstract： Along with the people′s increasing demand for vehicles， the automobile industry has been rapidly developed. At the same time， vehicle safety and security technology equipments also began to be concerned. Properties of airbag gas generator has a direct relation with the protective effect of airbag， and plays a crucial role in the vehicle safety. The gas production performance of gas generator is tested by gas explosion experiment in confined explosion vessel. The qualified gas generator can ensure timely release of airbag when vehicles collide， and protect vehicle drivers and passengers. Through test and analysis on the combustion velocity of air?producer and the performance variation of automobile safety airbag gas generator at different gas pressure and gas generating agent when gas generates， a reference for the performance improvement of gas generator for automobile safety airbag is provided.

Keywords： airbag； gas generator； performance test； security protection

0 引 言

隨著人們生活質(zhì)量和生活水平的提高，人們對車輛需求量不斷的增加，在車輛增加的過程中，交通壓力也在增加，汽車安全技術受到了人們的關注。安全氣囊是汽車安全系統(tǒng)的重要組成部分，決定安全氣囊作用的重要設備是氣體發(fā)生器，而安全氣囊氣體發(fā)生器，影響著安全氣囊的打開質(zhì)量，對汽車司乘人員的生命安全有直接的影響。汽車安全氣囊的氣體發(fā)生器是氣囊組件中十分重要和非常復雜的一部分，對整個安全氣囊能否可靠地工作起著至關重要的作用。為確保汽車安全氣囊能在外部沖擊下正常工作，須在常溫、高溫和低溫環(huán)境下，通過對氣體發(fā)生器工作情況進行反復測試，以保證氣體發(fā)生器在常溫和非常溫環(huán)境下，在相應使用年限范圍內(nèi)能正常工作。

1 汽車安全氣囊的結構及工作原理

在汽車安全裝置中，安全氣囊是由幾部分組成的，其中包括了緩沖氣囊、氣體發(fā)生器、控制塊、碰撞傳感器等[1]。汽車安全氣囊裝置中的緩沖氣囊，是一種可以承受較大壓力的塑料制品，有較好的防裂性能，在汽車發(fā)生碰撞后打開。氣體發(fā)生器的要求較高，為了保證汽車駕駛?cè)藛T的生命安全，汽車安全氣囊氣體發(fā)生器需在30 ms內(nèi)，將安全氣囊裝滿氣體，并且保證氣體發(fā)生器，在安全氣囊中產(chǎn)生的氣體對人體無害，其次要保證其產(chǎn)生的這些氣體沒有較高的溫度。在汽車安全氣囊裝置中，氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體需要具備穩(wěn)定性、可靠性等。

汽車安全系統(tǒng)中汽車安全氣囊裝置的簡單構成如圖1所示。

在汽車發(fā)生猛烈撞擊之后，汽車上的安全氣囊如圖2所示，會從方向盤中打開彈出，在方向盤和汽車司機之間，產(chǎn)生一個緩沖效應、隔離效應，避免汽車司機的頭部、胸部，與方向盤或者是其他硬物發(fā)生碰撞，如圖3所示。

圖1 汽車安全氣囊裝置的簡單構成

圖2 汽車安全系統(tǒng)中的安全氣囊

圖3 在安全氣囊作用下，交通事故發(fā)生時駕駛?cè)藛T損傷機制

汽車安全氣囊系統(tǒng)中的控制裝置，主要是在汽車發(fā)生猛烈撞擊之后，接收傳感器傳輸?shù)男盘?，將各種信號信息顯示在微型計算機中，對這些信號進行分析、處理、計算，確定是否需要啟動安全氣囊。在汽車安全氣囊系統(tǒng)中的碰撞傳感器，主要是對汽車的撞擊信號進行檢測，并對汽車產(chǎn)生的碰撞信號進行判斷，將其檢測和判斷后的信號，傳輸給控制裝置，進而決定汽車碰撞程度是否需要啟動安全氣囊[2]。

2 汽車安全氣囊氣體發(fā)生器性能測試機制、組

成、原理

為了保證汽車駕駛員在汽車行駛過程中，發(fā)生猛烈碰撞等交通事故下的生命安全，需要在汽車系統(tǒng)中安裝安全氣囊。安全氣囊作為汽車組成部分中的關鍵組成，在汽車駕駛員安全中發(fā)揮著重要的作用。對汽車安全氣囊產(chǎn)生較大影響的是安全氣囊氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器的性能，直接決定著安全氣囊的打開質(zhì)量，以及安全氣囊作用的發(fā)揮。

在安全氣囊氣體發(fā)生器的性能測試中，使用密閉性的氣筒壓力進行壓力測試，通過壓力測試，對汽車安全氣囊氣體發(fā)生器產(chǎn)生的氣體量、氣體燃燒速度等進行判定。為了保證測試實驗的成功，充氣筒的體積設計成與安全氣囊體積大小相同，在常溫、低溫下進行壓力測試，進而保證汽車安全氣囊裝置中，氣體發(fā)生器可以適用冬、夏氣候，并正常地工作。

在本次測試設計中，氣體發(fā)生器設計為機械式氣體發(fā)生器，這個機械氣體發(fā)生器有多個組成部分，其中的氣體發(fā)生劑燃燒，在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體量，由氣體發(fā)生劑的燃燒速度和燃燒面積決定[3]。為了保證本次測試的真實性，需要模擬汽車撞擊系統(tǒng)，利用充氣筒的壓力傳感器，對氣體發(fā)生器產(chǎn)生氣體之后，產(chǎn)生的壓力變化情況進行實驗。實驗裝置如圖4所示。

1?底座 2?導軌 3?充氣筒提升架 4?電磁機構

5?壓力傳感器 6?充氣筒 7?藥盒內(nèi)傳感器 8?產(chǎn)氣藥劑

9?加速度傳感器 10?碰撞觸頭 11?彈性緩沖墊

圖4 汽車安全氣囊性能測試實驗裝置

汽車安全氣囊氣體發(fā)生器性能的測試，主要是通過控制箱對電動機的控制，帶動充氣筒沿著導軌進行運動，在充氣筒從一定高度落下時，會產(chǎn)生一定的強度，這個強度在（90±10） g，同時產(chǎn)生維持的時間在（10±5） ms的信號，在這個過程中，模擬系統(tǒng)將觸動充氣筒中的氣體發(fā)生器。

汽車安全氣囊氣體發(fā)生器性能測試的原理為：使用電磁控制機構，將測試系統(tǒng)中的充氣筒提升到一定的高度，然后進行下落實驗，使得系統(tǒng)中的碰撞觸頭與彈性緩沖墊發(fā)生碰撞，對該碰撞發(fā)生之后產(chǎn)生的沖擊力的大小進行記錄，使用加速度傳感器進行監(jiān)測。當產(chǎn)生的加速度，滿足一定峰值和閾值要求后，在碰撞發(fā)生的過程中，充氣筒內(nèi)部的氣體發(fā)生器將會觸發(fā)引爆，通過點火信號，迅速地產(chǎn)生氣體，填充充氣筒。

在充氣筒中的氣體發(fā)生器引爆之后，會在一瞬間，在充氣筒內(nèi)產(chǎn)生大量的高溫、高壓氣體，通過充氣筒中的壓力傳感器，對充氣筒內(nèi)部的壓力變化進行記錄，通過信號轉(zhuǎn)換器，進行處理，完成各項信號的處理之后，模擬系統(tǒng)自動地顯示各種參數(shù)，這些參數(shù)的氣體發(fā)生器在充氣筒中產(chǎn)生的各種壓力值，模擬安全氣囊氣體發(fā)生器系統(tǒng)，會對這些參數(shù)進行及時的分析、打印、存盤[4]。

3 汽車安全氣囊氣體發(fā)生器性能的測試分析

（1） 加速度測試

針對模擬的汽車安全氣囊系統(tǒng)的性能測試模型，進行5次不同高度的實驗，加速度測試結果如表1所示。

表1 5次不同高度下的加速度峰值

[編號＼&充氣筒下落高度h /mm＼&加速度峰值a /（g/m2）＼&時間t /ms＼&1＼&270＼&73.53＼&6＼&2＼&275＼&80.45＼&7＼&3＼&280＼&86.47＼&6＼&4＼&285＼&95.17＼&8＼&5＼&290＼&100.37＼&6＼&]

由表1數(shù)據(jù)得出，在充氣筒的下落高度為280 mm時，加速度峰值為86.47 g/m2<90，使用的時間為6 ms，也在允許的范圍內(nèi)。當充氣筒的下落高度為285 mm時，產(chǎn)生的加速度峰值為95.17 g/m2，超過規(guī)定的氣體發(fā)生器引爆臨界值。通過本次模擬安全氣囊氣體發(fā)生器性能測試結果得出，汽車安全氣囊在汽車發(fā)生猛烈碰撞之后，安全氣囊氣體發(fā)生器會迅速的發(fā)出信號，打開安全氣囊。汽車發(fā)生碰撞的持續(xù)時間與安全氣囊的打開速度，在汽車安全技術的要求范圍內(nèi)。

（2） 常溫下的汽車安全氣囊壓力測試

從充氣筒下落的加速度測試為例，針對常溫下的壓力測試也進行5次實驗，針對5次氣體發(fā)生器產(chǎn)生氣體的壓力進行測試，結果如表2所示。

表2 常溫（25 ℃）下安全氣囊性能模擬測試中

發(fā)生器產(chǎn)生氣體的壓力測試結果

[編號＼&最大壓力

/kPa＼&壓力?時間曲線

斜率 /（kPa·ms-1）＼&發(fā)生器內(nèi)最大

壓力 /MPa＼&5 ms斜率

/（kPa·ms-1）＼&1＼&299.32＼&7.68＼&12.42＼&9.42＼&2＼&274.58＼&7.33＼&11.56＼&9.43＼&3＼&265.52＼&6.67＼&9.84＼&9.95＼&4＼&282.45＼&7.58＼&9.73＼&8.86＼&5＼&303.34＼&7.36＼&7.32＼&9.37＼&]

通過對充氣筒中氣體發(fā)生器引爆后產(chǎn)生氣體，充氣筒中的最大壓力、壓力?時間曲線斜率、氣體發(fā)生器內(nèi)最大壓力等進行分析，結果顯示，5次實驗的各項壓力相關的指標均在要求的范圍內(nèi)。

（3） 高溫、低溫下的壓力測試

為了測試溫度對安全氣囊氣體發(fā)生器產(chǎn)生的影響，分別在高溫下、低溫下進行5次測試，測試時間為4 h，結果如表3，表4所示。

從表2～表4中的數(shù)據(jù)得出，充氣筒中的氣體發(fā)生器引爆之后，隨著溫度的升高，充氣筒中的壓力增加，在高溫85 ℃下的壓力大于常溫25 ℃下充氣筒中的壓力，同時也大于-34 ℃下充氣筒中的壓力。這種現(xiàn)象是因為氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑隨著溫度的升高內(nèi)能增加的緣故，所以在充氣筒中氣體發(fā)生器的氣體產(chǎn)量與產(chǎn)氣速度，隨著溫度的升高而增加[5]。

表3 高溫（85 ℃）下充氣筒中氣體發(fā)生器測試的壓力數(shù)據(jù)

[編號＼&充氣筒中最大壓力 /kPa＼&壓力?時間曲線斜率 /（kPa·ms-1）＼&1＼&322.65＼&9.34＼&2＼&297.34＼&7.48＼&3＼&304.97＼&8.69＼&4＼&343.64＼&8.44＼&5＼&306.98＼&7.52＼&]

表4 低溫（-35 ℃）下充氣筒中氣體發(fā)生器測試的壓力數(shù)據(jù)

[編號＼&充氣筒中最大壓力 /kPa＼&壓力?時間曲線斜率 /（kPa·ms-1）＼&1＼&225.68＼&6.22＼&2＼&237.21＼&5.03＼&3＼&252.67＼&5.33＼&4＼&226.45＼&6.66＼&5＼&244.77＼&5.83＼&]

在充氣筒中氣體發(fā)生器產(chǎn)氣速度計算公式為：

[r=bpn] （1）

式中：[b]是氣體發(fā)生器中氣體發(fā)生劑的燃燒速度系數(shù)；[p]是燃燒時產(chǎn)生的壓力，單位為Pa；[r]是氣體產(chǎn)生劑的線性燃燒速度，單位為m/s。

汽車安全氣囊氣體發(fā)生器中的產(chǎn)氣藥劑的燃燒速度與其燃燒壓力存在一定的關系，將公式（1）進行對數(shù)轉(zhuǎn)換后得出：

[lgr=lgb+nlgp] （2）

或者是：

[lgr=b1+nlgp] （3）

將公式（3）中的[lgr]看作是縱坐標，而[lgp]作為橫坐標，進行二維空間作圖，可以得出[lgr]與[lgp]的關系如圖5所示，圖中[lgr]與[nlgp]形成的直線，斜率為[n。]

圖5 安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的

燃燒速度與壓力之間的關系圖

（4） 安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的不同配方比性能測試

針對不同產(chǎn)氣藥劑成本配比下的安全氣囊氣體發(fā)生器的性能進行測試，結果如表5所示。

表5 不同配比下安全氣囊氣體發(fā)生器性能測試結果

[產(chǎn)氣藥劑中

氧化劑成分＼&KNO3[∶]NH4NO3＼&KNO3[∶]Sr（NO3）2＼&NH4NO3[∶]Sr（NO3）2＼&配比 /%＼&8[∶]49＼&29.5[∶]19.5＼&11[∶]34＼&32.5[∶]11.5＼&20[∶]31＼&49.5[∶]8.5＼&點火時間 /ms＼&2.6＼&1.8＼&3.3＼&3.3＼&3.3＼&3.6＼&峰值時間 /ms＼&61.3＼&40.5＼&23.7＼&20.4＼&40.3＼&80.2＼&90%峰值時間 /ms＼&40.4＼&20.3＼&14.5＼&14.7＼&27.5＼&57.4＼&峰值壓力 /MPa＼&0.13＼&0.21＼&0.16＼&0.18＼&0.23＼&0.16＼&pH值＼&9.8＼&11.2＼&10.7＼&11.2＼&9.4＼&7.7＼&]

通過以上測試的結果可得出以下幾個結論：

（1） 氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑成分不同，在安全氣囊中產(chǎn)生的峰值壓力不同，產(chǎn)氣藥劑的點火時間也不同：隨著產(chǎn)期藥劑中氧化劑KNO3含量的增加，產(chǎn)氣藥劑的燃燒速度增加且pH值也增加。隨著產(chǎn)氣藥劑中NH4NO3含量的增加，藥劑的燃燒速度變慢，但是其產(chǎn)氣效率將加快。隨著產(chǎn)氣藥劑中Sr（NO3）2含量的增加，氣體發(fā)生器的產(chǎn)氣效率下降，pH值也下降。綜合進行分析，安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的選擇，選擇對Sr（NO3）2與NH4NO3的含量進行調(diào)整，使得產(chǎn)氣藥劑的性能提升[6]。氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑中的可燃成分為CH4N4O2，氧化劑為Sr（NO3）2與NH4NO3。

（2） 合理地調(diào)整氧化劑的成分，可以提高氣體發(fā)生器中的產(chǎn)氣效率，為安全氣囊的有效打開提供保障。

此外，在汽車安全氣囊氣體發(fā)生器的性能測試中，還有很多測試，例如排氣性能、傳火藥性能、點火性能等，這些性能的測試結果，能顯示出安全氣囊氣體發(fā)生器性能的好壞和安全氣囊的打開質(zhì)量等內(nèi)容，這里不一一贅述。

4 結 語

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車擁有人數(shù)不斷地增加，同時，交通壓力、交通擁塞現(xiàn)狀愈加嚴重，存在著一定的安全隱患。在汽車的安全系統(tǒng)中，安全氣囊氣體發(fā)生器發(fā)揮著重要的作用。安全氣囊性能的提高有賴于氣囊的氣體發(fā)生器性能的提高，在汽車工業(yè)發(fā)展中，需要配備測試合格的安全氣囊氣體發(fā)生器，以保證汽車安全氣囊的質(zhì)量，提高汽車行駛的安全系數(shù)。

參考文獻

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[6] 陳兆俊.汽車安全氣囊系統(tǒng)檢修[J].中國高新技術企業(yè)，2010（12）：26?28.

（3） 高溫、低溫下的壓力測試

為了測試溫度對安全氣囊氣體發(fā)生器產(chǎn)生的影響，分別在高溫下、低溫下進行5次測試，測試時間為4 h，結果如表3，表4所示。

從表2～表4中的數(shù)據(jù)得出，充氣筒中的氣體發(fā)生器引爆之后，隨著溫度的升高，充氣筒中的壓力增加，在高溫85 ℃下的壓力大于常溫25 ℃下充氣筒中的壓力，同時也大于-34 ℃下充氣筒中的壓力。這種現(xiàn)象是因為氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑隨著溫度的升高內(nèi)能增加的緣故，所以在充氣筒中氣體發(fā)生器的氣體產(chǎn)量與產(chǎn)氣速度，隨著溫度的升高而增加[5]。

表3 高溫（85 ℃）下充氣筒中氣體發(fā)生器測試的壓力數(shù)據(jù)

[編號＼&充氣筒中最大壓力 /kPa＼&壓力?時間曲線斜率 /（kPa·ms-1）＼&1＼&322.65＼&9.34＼&2＼&297.34＼&7.48＼&3＼&304.97＼&8.69＼&4＼&343.64＼&8.44＼&5＼&306.98＼&7.52＼&]

表4 低溫（-35 ℃）下充氣筒中氣體發(fā)生器測試的壓力數(shù)據(jù)

[編號＼&充氣筒中最大壓力 /kPa＼&壓力?時間曲線斜率 /（kPa·ms-1）＼&1＼&225.68＼&6.22＼&2＼&237.21＼&5.03＼&3＼&252.67＼&5.33＼&4＼&226.45＼&6.66＼&5＼&244.77＼&5.83＼&]

在充氣筒中氣體發(fā)生器產(chǎn)氣速度計算公式為：

[r=bpn] （1）

式中：[b]是氣體發(fā)生器中氣體發(fā)生劑的燃燒速度系數(shù)；[p]是燃燒時產(chǎn)生的壓力，單位為Pa；[r]是氣體產(chǎn)生劑的線性燃燒速度，單位為m/s。

汽車安全氣囊氣體發(fā)生器中的產(chǎn)氣藥劑的燃燒速度與其燃燒壓力存在一定的關系，將公式（1）進行對數(shù)轉(zhuǎn)換后得出：

[lgr=lgb+nlgp] （2）

或者是：

[lgr=b1+nlgp] （3）

將公式（3）中的[lgr]看作是縱坐標，而[lgp]作為橫坐標，進行二維空間作圖，可以得出[lgr]與[lgp]的關系如圖5所示，圖中[lgr]與[nlgp]形成的直線，斜率為[n。]

圖5 安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的

燃燒速度與壓力之間的關系圖

（4） 安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的不同配方比性能測試

針對不同產(chǎn)氣藥劑成本配比下的安全氣囊氣體發(fā)生器的性能進行測試，結果如表5所示。

表5 不同配比下安全氣囊氣體發(fā)生器性能測試結果

[產(chǎn)氣藥劑中

氧化劑成分＼&KNO3[∶]NH4NO3＼&KNO3[∶]Sr（NO3）2＼&NH4NO3[∶]Sr（NO3）2＼&配比 /%＼&8[∶]49＼&29.5[∶]19.5＼&11[∶]34＼&32.5[∶]11.5＼&20[∶]31＼&49.5[∶]8.5＼&點火時間 /ms＼&2.6＼&1.8＼&3.3＼&3.3＼&3.3＼&3.6＼&峰值時間 /ms＼&61.3＼&40.5＼&23.7＼&20.4＼&40.3＼&80.2＼&90%峰值時間 /ms＼&40.4＼&20.3＼&14.5＼&14.7＼&27.5＼&57.4＼&峰值壓力 /MPa＼&0.13＼&0.21＼&0.16＼&0.18＼&0.23＼&0.16＼&pH值＼&9.8＼&11.2＼&10.7＼&11.2＼&9.4＼&7.7＼&]

通過以上測試的結果可得出以下幾個結論：

（1） 氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑成分不同，在安全氣囊中產(chǎn)生的峰值壓力不同，產(chǎn)氣藥劑的點火時間也不同：隨著產(chǎn)期藥劑中氧化劑KNO3含量的增加，產(chǎn)氣藥劑的燃燒速度增加且pH值也增加。隨著產(chǎn)氣藥劑中NH4NO3含量的增加，藥劑的燃燒速度變慢，但是其產(chǎn)氣效率將加快。隨著產(chǎn)氣藥劑中Sr（NO3）2含量的增加，氣體發(fā)生器的產(chǎn)氣效率下降，pH值也下降。綜合進行分析，安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的選擇，選擇對Sr（NO3）2與NH4NO3的含量進行調(diào)整，使得產(chǎn)氣藥劑的性能提升[6]。氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑中的可燃成分為CH4N4O2，氧化劑為Sr（NO3）2與NH4NO3。

（2） 合理地調(diào)整氧化劑的成分，可以提高氣體發(fā)生器中的產(chǎn)氣效率，為安全氣囊的有效打開提供保障。

此外，在汽車安全氣囊氣體發(fā)生器的性能測試中，還有很多測試，例如排氣性能、傳火藥性能、點火性能等，這些性能的測試結果，能顯示出安全氣囊氣體發(fā)生器性能的好壞和安全氣囊的打開質(zhì)量等內(nèi)容，這里不一一贅述。

4 結 語

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車擁有人數(shù)不斷地增加，同時，交通壓力、交通擁塞現(xiàn)狀愈加嚴重，存在著一定的安全隱患。在汽車的安全系統(tǒng)中，安全氣囊氣體發(fā)生器發(fā)揮著重要的作用。安全氣囊性能的提高有賴于氣囊的氣體發(fā)生器性能的提高，在汽車工業(yè)發(fā)展中，需要配備測試合格的安全氣囊氣體發(fā)生器，以保證汽車安全氣囊的質(zhì)量，提高汽車行駛的安全系數(shù)。

參考文獻

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[6] 陳兆俊.汽車安全氣囊系統(tǒng)檢修[J].中國高新技術企業(yè)，2010（12）：26?28.

（3） 高溫、低溫下的壓力測試

為了測試溫度對安全氣囊氣體發(fā)生器產(chǎn)生的影響，分別在高溫下、低溫下進行5次測試，測試時間為4 h，結果如表3，表4所示。

從表2～表4中的數(shù)據(jù)得出，充氣筒中的氣體發(fā)生器引爆之后，隨著溫度的升高，充氣筒中的壓力增加，在高溫85 ℃下的壓力大于常溫25 ℃下充氣筒中的壓力，同時也大于-34 ℃下充氣筒中的壓力。這種現(xiàn)象是因為氣體發(fā)生器中的氣體發(fā)生劑隨著溫度的升高內(nèi)能增加的緣故，所以在充氣筒中氣體發(fā)生器的氣體產(chǎn)量與產(chǎn)氣速度，隨著溫度的升高而增加[5]。

表3 高溫（85 ℃）下充氣筒中氣體發(fā)生器測試的壓力數(shù)據(jù)

[編號＼&充氣筒中最大壓力 /kPa＼&壓力?時間曲線斜率 /（kPa·ms-1）＼&1＼&322.65＼&9.34＼&2＼&297.34＼&7.48＼&3＼&304.97＼&8.69＼&4＼&343.64＼&8.44＼&5＼&306.98＼&7.52＼&]

表4 低溫（-35 ℃）下充氣筒中氣體發(fā)生器測試的壓力數(shù)據(jù)

[編號＼&充氣筒中最大壓力 /kPa＼&壓力?時間曲線斜率 /（kPa·ms-1）＼&1＼&225.68＼&6.22＼&2＼&237.21＼&5.03＼&3＼&252.67＼&5.33＼&4＼&226.45＼&6.66＼&5＼&244.77＼&5.83＼&]

在充氣筒中氣體發(fā)生器產(chǎn)氣速度計算公式為：

[r=bpn] （1）

式中：[b]是氣體發(fā)生器中氣體發(fā)生劑的燃燒速度系數(shù)；[p]是燃燒時產(chǎn)生的壓力，單位為Pa；[r]是氣體產(chǎn)生劑的線性燃燒速度，單位為m/s。

汽車安全氣囊氣體發(fā)生器中的產(chǎn)氣藥劑的燃燒速度與其燃燒壓力存在一定的關系，將公式（1）進行對數(shù)轉(zhuǎn)換后得出：

[lgr=lgb+nlgp] （2）

或者是：

[lgr=b1+nlgp] （3）

將公式（3）中的[lgr]看作是縱坐標，而[lgp]作為橫坐標，進行二維空間作圖，可以得出[lgr]與[lgp]的關系如圖5所示，圖中[lgr]與[nlgp]形成的直線，斜率為[n。]

圖5 安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的

燃燒速度與壓力之間的關系圖

（4） 安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的不同配方比性能測試

針對不同產(chǎn)氣藥劑成本配比下的安全氣囊氣體發(fā)生器的性能進行測試，結果如表5所示。

表5 不同配比下安全氣囊氣體發(fā)生器性能測試結果

[產(chǎn)氣藥劑中

氧化劑成分＼&KNO3[∶]NH4NO3＼&KNO3[∶]Sr（NO3）2＼&NH4NO3[∶]Sr（NO3）2＼&配比 /%＼&8[∶]49＼&29.5[∶]19.5＼&11[∶]34＼&32.5[∶]11.5＼&20[∶]31＼&49.5[∶]8.5＼&點火時間 /ms＼&2.6＼&1.8＼&3.3＼&3.3＼&3.3＼&3.6＼&峰值時間 /ms＼&61.3＼&40.5＼&23.7＼&20.4＼&40.3＼&80.2＼&90%峰值時間 /ms＼&40.4＼&20.3＼&14.5＼&14.7＼&27.5＼&57.4＼&峰值壓力 /MPa＼&0.13＼&0.21＼&0.16＼&0.18＼&0.23＼&0.16＼&pH值＼&9.8＼&11.2＼&10.7＼&11.2＼&9.4＼&7.7＼&]

通過以上測試的結果可得出以下幾個結論：

（1） 氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑成分不同，在安全氣囊中產(chǎn)生的峰值壓力不同，產(chǎn)氣藥劑的點火時間也不同：隨著產(chǎn)期藥劑中氧化劑KNO3含量的增加，產(chǎn)氣藥劑的燃燒速度增加且pH值也增加。隨著產(chǎn)氣藥劑中NH4NO3含量的增加，藥劑的燃燒速度變慢，但是其產(chǎn)氣效率將加快。隨著產(chǎn)氣藥劑中Sr（NO3）2含量的增加，氣體發(fā)生器的產(chǎn)氣效率下降，pH值也下降。綜合進行分析，安全氣囊氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑的選擇，選擇對Sr（NO3）2與NH4NO3的含量進行調(diào)整，使得產(chǎn)氣藥劑的性能提升[6]。氣體發(fā)生器中產(chǎn)氣藥劑中的可燃成分為CH4N4O2，氧化劑為Sr（NO3）2與NH4NO3。

（2） 合理地調(diào)整氧化劑的成分，可以提高氣體發(fā)生器中的產(chǎn)氣效率，為安全氣囊的有效打開提供保障。

此外，在汽車安全氣囊氣體發(fā)生器的性能測試中，還有很多測試，例如排氣性能、傳火藥性能、點火性能等，這些性能的測試結果，能顯示出安全氣囊氣體發(fā)生器性能的好壞和安全氣囊的打開質(zhì)量等內(nèi)容，這里不一一贅述。

4 結 語

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車擁有人數(shù)不斷地增加，同時，交通壓力、交通擁塞現(xiàn)狀愈加嚴重，存在著一定的安全隱患。在汽車的安全系統(tǒng)中，安全氣囊氣體發(fā)生器發(fā)揮著重要的作用。安全氣囊性能的提高有賴于氣囊的氣體發(fā)生器性能的提高，在汽車工業(yè)發(fā)展中，需要配備測試合格的安全氣囊氣體發(fā)生器，以保證汽車安全氣囊的質(zhì)量，提高汽車行駛的安全系數(shù)。

參考文獻

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