一种用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于汽车安全气囊的混合式气体燃烧发生器。本发明专利技术将微燃烧技术应用于气囊的气体燃烧发生器，与原有的固体燃料燃烧发生器共同作用，提高安全气囊点火、充气系统的可靠性。该装置包括气囊引爆装置和微燃烧系统；汽车发生事故时，能根据恶劣程度，触发相应的点火系统发生作用，控制气囊内部产生气体的速率，从而更好地保护驾乘人员，最大程度地降低事故的伤害率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器
本专利技术涉及一种用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器，具体涉及一种引入了微燃烧技术的用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器。
技术介绍
微尺度燃烧是预混气体在有限空间内进行燃烧反应发出光和热的剧烈反应，通常在立方厘米数量级的容积内发生。上世纪90年代中期MIT的Epstein教授最早开始了相关的研究，成功实现了微尺度下氢气和氧气的预混合稳定燃烧。近年来，随着微系统的发展和微加工技术的进步，微尺度燃烧技术获得迅速发展。基于微尺度燃烧技术的微燃烧器具有占用空间小，反应时间可控，能运用于对反应时间有严苛要求的汽车安全气囊气体发生器。安全气囊一般由传感器(sensor)、电控单元（EUC）、气体发生器(inflator)、气囊(bag)、续流器(clockspring)等组成。当汽车发生事故时，传感器感受汽车碰撞强度，并将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。据计算，正规的安全气囊必须在发生汽车碰撞后的0.01秒内微处理器开始工作，0.03秒内点火装置启动，0.05秒内高压气体进入气囊，0.08秒内气囊向外膨胀，0.11秒内气囊完全胀大，此刻之后，驾车者才会撞上气囊。目前，多采用的是单级点火系统，气体燃烧发生器中采取的是固体燃料氮化钠（NaN3）。这在应用中存在一些缺点：（1）NaN3接触到水分会失去活性，这样在事故发生时会阻碍其点火，达不到应有的作用；并且燃料反应后会产生一定的有害物质。（2）固体燃料引爆后给气囊充气的剧烈程度要高于气体燃料，这样在较轻事故场合，气囊膨胀的冲击力会对驾乘人员造成一定的伤害。（3）在发生严重事故的场合，单级气体发生器系统往往不能满足气囊应有的安全可靠性的要求。因此在现有技术的基础上，将微尺度燃烧技术应用于气体发生器系统，将有如下改进：（1）气体燃料保质期较长，不易失效；且有些气体燃料燃烧后不会产生有害物质。（2）引入微燃烧技术，采用双级气体燃烧发生器系统。可以根据事故的恶劣程度选择不同的气体发生方式。这样，在发生较轻的交通事故时，气体燃料燃烧，气体充满气囊会减小对驾乘人员的冲击力，防止造成事故外的伤害。（3）当事故较严重时，两级系统同时作用，相辅相成，使得点火、气体生成速率以及气体充满气囊过程这一系列的时间再进一步缩短更适用于严重的事故场合。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，解决固体燃料易失效，反应程度剧烈等问题，有效提高汽车安全气囊系统（SRS）的安全可靠性，本专利技术的目的是提供了一种用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器，在气体发生器中引入微燃烧技术，充分发挥微燃烧在小空间范围内的作用，实现了气体燃料燃烧在SRS系统中的应用。所述装置包括气囊引爆装置（a级系统）和微燃烧系统（b级系统），活塞5，高压气瓶瓶体6，能密封高压气瓶的瓶盖7，气囊引爆装置和微燃烧系统位于瓶体底部与活塞5之间，活塞5通过连杆与所述瓶盖7连接，所述高压气瓶瓶体6中有惰性气体N2。所述气囊引爆装置包括：点火装置，与点火装置相连接的传感器17，固体燃料产气室3，金属过滤网4。其中，点火装置位于固体燃料产气室3的一侧，且点火装置的第一点火管2与固体燃料产气室3相连，在固体燃料产气室3的另一侧设有金属过滤网4。所述微燃烧系统包括：预混有燃烧气体和氧气的预混瓶9、能够点燃预混瓶9内气体的点火装置、传感器设备14、气体预混瓶瓶盖8，气体预混瓶盖8设置在预混瓶9的瓶口上，点火装置与传感器设备14相连。燃烧气体是甲烷，甲烷与氧气的体积比控制为CH4/O2=1.46。微燃烧系统还包括：氧气高压气瓶11，氧气高压气瓶11上设有阀门12，氧气高压气瓶11通过连通管10和预混瓶9相连通；阀门12和传感器设备14相连。点火装置包括发火组件和点火管；其中发火组件与点火管固定连接。微燃烧系统的点火装置位于预混瓶9的一侧，且点火装置的第二点火管13与预混瓶9相连。燃烧器中的气体燃料选用甲烷，氧化剂选用氧气。依据是甲烷在常温下比较稳定，其与氧气的燃烧反应较活跃，且完全燃烧的产物只有二氧化碳和水，不会对环境造成污染。为了缩短反应时间，事先将一定比例的甲烷和氧气预混好，汽车发生事故时，点火系统引爆预混气体，瞬时产生CO2气体充入气囊中，使预混合气体混合比能够点燃。预混瓶（燃烧室）采用密封的钢瓶，当燃烧室内气体的温度和压力突然升高时，钢瓶瓶盖就会爆开。纯氧中，甲烷的爆炸极限是5%~60%，即甲烷和氧气的体积比为CH4/O2=0.057~1.451。因此，预混气体的体积比控制为CH4/O2=1.46，甲烷过量。根据经验，气囊的容积为50~90L不等。本设计中，气囊容积取56L。单级气体发生器系统中（只使用固体燃料），囊中气体压力约2.2MPa，温度300K，体积112L（标况下），需要NaN3140g。本专利技术使用的是双极气体发生器系统，因此要同时考虑各级系统的产气量。常温下，钢瓶中预混气体的压力应该满足稳定性要求，通过查找资料，取20MPa。通过计算，预混气体中，甲烷的质量至少40g，氧气48g。固体燃料NaN3取70g。预混瓶的体积为202cm3，壁厚0.4mm。本专利技术与的有益效果是：（1）气体燃料克服了固体燃料遇水失效的弱点，保质期长。（2）气体燃料的使用能够减少固体燃料的使用，降低成本（NaN3价格75元/100g，甲烷18元/kg），并且可以减少固体燃料燃烧产生的污染物。（3）增加了SRS系统的调节性能，会根据事故的恶劣情况选择不同的气体发生方式，减小气囊突然爆开时产生的冲击力对驾乘人员的伤害。附图说明图1是本专利技术所述气体燃烧发生器的结构示意图；图2是图1中A处放大图；附图标记说明如下：1-第一发火组件；2-第一点火管；3-固体燃料产气室；4-金属过滤网；5-活塞；6-高压气瓶瓶体；7-高压气瓶瓶盖；8-气体预混瓶瓶盖；9-预混瓶（燃烧室）；10-连通管；11-氧气高压气瓶；12-阀门；13-第二点火管；14-传感器设备；15-第二发火组件；16-金属导热板；17-传感器。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。当车辆发生紧急情况时，控制系统会根据事故的恶劣情况判断点火动作，通过传感器17控制点火装置。现有的气囊引爆装置即为a级系统，当汽车发生事故时，点火装置第一发火组件1、第一点火管2会点燃固体燃料，在固体燃料产气室3中迅速产生气体充满气囊。当汽车发生轻微事故时，只有b级微燃烧系统启动。传感器设备14控制点火装置，第二发火组件15收到发火信号后迅速点燃第二点火管13中的点火药剂，冲开点火管壳间接引燃预混瓶9中甲烷和氧气的预混气体，与此同时，传感设备14控制打开氧气高压气瓶11的阀门12，氧气通过连通管10注入预混气体中进行剧烈反应。高温高压的气体冲破气体预混瓶瓶盖8，推开活塞5，和瓶体6中少量惰性气体N2进入气囊，气囊膨胀，保护驾乘人员。需要注意的是预混瓶9中充入的是一定体积比的甲烷和氧气的预混气体，CH4/O2=1.46。氧气高压气瓶11中充入的是高压氧气，并通过连通管10与预混瓶9连通，，正常情况下，阀门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器，其特征在于，包括气囊引爆装置和微燃烧系统，活塞（5），高压气瓶瓶体（6），能密封高压气瓶的瓶盖（7），气囊引爆装置和微燃烧系统位于瓶体底部与活塞（5）之间，活塞（5）通过连杆与所述瓶盖（7）连接，所述高压气瓶瓶体（6）中有惰性气体N2。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车安全气囊的气体燃烧发生器，其特征在于，包括气囊引爆装置和微燃烧系统，活塞(5)，高压气瓶瓶体(6)，能密封高压气瓶的瓶盖(7)，气囊引爆装置和微燃烧系统位于瓶体底部与活塞(5)之间，活塞(5)通过连杆与所述瓶盖(7)连接，所述高压气瓶瓶体(6)中有惰性气体N2，所述气囊引爆装置包括：点火装置，与点火装置相连接的传感器(17)，固体燃料产气室(3)，金属过滤网(4)；其中，点火装置位于固体燃料产气室(3)的一侧，且点火装置的第一点火管(2)与固体燃料产气室(3)相连，在固体燃料产气室(3)的另一侧设有金属过滤网(4)；所述微燃烧系统包括：点火装置、预混有燃烧气体和氧气的预混瓶(9)、能够点燃预混瓶(9)内气体的点火装置、...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘剑锋，陈林林，潘振华，朱跃进，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32