传感器位置对Tank试验的影响研究.docx

传感器位置对Tank试验的影响研究

摘要：气体发生器是汽车安全气囊系统中的核心部件，其性能决定了安全气囊系统的应急使用性能。气体发生器的性能一般是通过气体发生器Tank试验(密闭容器试验)中P—t曲线(压力一时间曲线)表征。本文分析了P—t曲线上的一些特征点的意义；通过试验研究了发生器出气口和传感器相对位置变化，对P—t曲线中最大压力Pmax和压力起始时间TTFG的影响。

???????关键词：气体发生器，Tank试验，P—t曲线，传感器

???????0引言

???????作为乘员约束系统重要组成部分的汽车安全气囊系统，能够在汽车发生碰撞时有效地保护乘员[1,2]。汽车安全气囊系统由传感器、控制器、气体发生器、气囊等部分组成[3]。气体发生器是安全气囊系统的核心部件，它以适当的速度和质量流率，产生适量的气体充满气袋，从而保护驾乘人员[4]。气体发生器是气囊系统中非常重要而又复杂的组成部分，其性能好坏和可靠性直接关系到最终的保护效果[5]。

???????通常，气体发生器向安全气囊充气的特性采用Tank试验来评价。Tank试验系统主要由压力罐、传感器、点爆系统、数据采集系统和计算机组成。气体发生器密封固定于一定容积（一般为60L或23.8L）压力罐中[6]，通过点爆系统将气体发生器激活并释放气体，传感器采集压力罐内的压力变化，经过数据采集系统和计算机分析，输出为易识别的数据表格和曲线图。在AK-LV标准中，规定了测试传感器不能正对气体发生器的出气口[7]，但并未对气体发生器出气口和传感器的相对距离、传感器距压力罐内壁距离进行规定。本文主要研究气体发生器出气口和传感器的相对位置对Tank试验中P—t曲线的影响。

???????1实验方案设计

???????发生器和传感器的相对位置包括轴向和径向，通过设计传感器沿压力罐外壁排列位置和发生器固定位置，实现发生器出气口和传感器轴向位置相对变化。如图1所示，A、B、C、D分别为传感器安装在压力罐外壁的位置，1、2、3分别为固定在压力罐中的气体发生器出气口位置；A、C、D相对罐体中心对称分布；B和C处于同一水平线，成中心线对称分布；1、2、3从压力罐上沿以200mm等距分布。

?

???????图1发生器出气口和传感器相对位置示意图

???????Fig.1Theschematicdiagramoftherelativepositionbetweentheoutletofgasgeneratorandthesensors

???????通过设计传感器与压力罐内壁之间的距离变化，实现发生器出气口和传感器径向距离相对变化。如图2所示，B位置传感器直接与压力罐外壁通过螺纹相连，传感器测试端与压力罐内壁平齐。如图3所示，除B以外其它三个位置的传感器通过转接头和堵头连接到压力罐接通到内部，传感器测试端距压力罐内壁为150mm。

?

???????图2B位置传感器与压力罐相连示意图

???????Fig.2TheschematicdiagramofthesensorofBpositionattachedtopressuretank

?

???????图3A、C、D位置传感器与压力罐相连示意图

???????Fig.3TheschematicdiagramofthesensorofA、CandDpositionattachedtopressuretank

???????试验中有三个变量，分别是气体发生器固定位置、传感器沿压力罐轴向排列位置、传感器测试端距压力罐内壁距离。针对三个变量设计交叉试验，如表1所示。代号1A、1C、1D研究气体发生器位置不变时，传感器轴向位置不同对P—t曲线的影响；代号1D、2D、3D研究传感器位置不变时，气体发生器轴向位置不同对P—t曲线的影响；代号1B、1C研究发生器位置不变，传感器径向位置不同对P—t曲线的影响。

???????由于发生器自身具有一定波动性，因此采用同一批次发生器进行试验。为了提高试验准确性，对发生器位置固定，传感器位置不同的试验方案，代号1A、1B、1C、1D对同一发发生器，多路传感器同时采集。

???????表1实验安排表

???????Table1Thescheduleoftest

???????2结果与讨论

???????2.1典型P—t曲线分析

???????将计算机处理后的压力信号输出为曲线图，如图4所示，它是典型的Tank试验P—t曲线。

?

???????图4气体发生器Tank试验P—t曲线

???????Fig.4TheP-tcurveofgasgeneratortankte