CN1136512A - 多级水平流体燃料气包充气机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于机动车的、涉及一种多级水平流体燃料气包充气机的改进和操作方法。这种多级水平充气机包括：一气体贮存室；一燃烧室，在燃烧室中，一旦加以驱动，流体燃料和氧化剂便会燃烧；一用来打开气体贮存室的开启装置；以及用来点燃燃烧室内流体燃料和氧化剂的点火装置。通过对开启装置和点火装置进行适当选择的驱动和适当选择的驱动顺序，就可以得到多级水平的输出性能。

Description

多级水平流体燃料气包充气机
本发明是申请号08/339,603、申请日1994年11月15日的美国申请的部分续展申请，而这一在先申请则又是申请号08/252,036，申请日1994年5月31日的美国申请的部分续展申请。这两个尚未批准的申请均援引在此作为本申请的一部分加以描述，其中包括但并不限于下文将要描述的具体的内容。
本发明总的涉及通常被称作充气机的装置，更具体地说，涉及一种对可充气设备进行充气的装置，例如对一充气式的汽车乘员阻遏系统的充气式阻遏器进行充气的装置。
本技术领域中已有了多种不同的技术用于在汽车遭受碰撞时，利用例如一气包之类的充气式阻遏器来保护汽车乘员。此外，还提出了多种充气式阻遏系统，其中气包的充气是可以根据汽车的减速和乘员的安全带的使用情况之类的因素来加以调节的。
例如，美国专利5,323,243揭示了一种用于一乘员阻遏系统的乘员状况传感设备。所揭示的乘员状况传感设备监控着汽车座位，以探测出座位上目标的位置以及重量等。根据这些探测值，通过控制算法来控制气包的充气。
美国专利5,074,583揭示了一种汽车气包系统，它包括一监测乘员就座情况的就座情况传感器，所述情况包括座位的位置、倾斜的角度以及乘员的身材尺寸和姿势。根据乘员的就座情况来启动气包以使充气的气包和乘员形成最佳的接触。
此外，在本技术领域中已经有了多种充气机装置，它们用来为充气式阻遏系统的气包充气。有一种充气机装置采用一定数量的贮藏的压缩气体，该气体能有选择地释放，使气包充气。为了适当地以适合的速度使气包充气，这种类型的装置常常需要在较高压力下贮藏较大量的气体。使用高压的结果使得气体贮藏室的壁一般都较厚，以增强强度。大体积和厚壁的结合造成充气机结构较笨重。此外，还必须设计一种释放贮藏气体使之进入气包的技术。
另一种充气机装置使用可产生可燃气体的材料作为气体源。一旦点燃，该材料便产生一定量的足以使气包充气的气体。通常，这种产生气体的材料会产生多种不希望有的燃烧产物，如各种固体颗粒材料。去除这些固体颗粒材料，例如通过在充气机中或周围增加过滤装置，则会增加充气机在设计和加工上的复杂性，从而会增加与此相关的成本。
此外，这种充气机装置的排出气体的温度通常会随多种相关因素而在约500°F(260℃)和1200°F(649℃)之间变化，这些因素包括例如所期望的充气机性能的等级，以及其中所用的气体发生剂的类型和数量。因此，与这种充气机装置一起使用的气包通常由一种可耐这种高温的材料构成或涂覆。例如，为了防止暴露于如此高温而引起烧穿，就制备了例如由尼龙织物构成的气包，在尼龙织物气包材料上涂有氯丁橡胶或者将一个或多个涂有氯丁橡胶的尼龙贴片设置于气包中最先接触炽热气体的位置。可以理解，这种特殊构造或制备的气包的制造或生产的成本一般都是比较高的。
此外，尽管汽车充气式阻遏系统最好要设计得可以在广泛的条件下适当地工作，但是，这种充气机装置结构的性能对环境条件，尤其是温度的变化特别敏感。例如，在非常低的温度，如-40°F(一40℃)下的操作就会影响多种推进剂的性能，从而含有固定数量推进剂的充气机，就有可能造成气包压力过低的现象。
在第三种充气机装置中，用贮藏的压缩气体和能产生气体的材料的燃烧两者的结合来产生气包的充气气体。这种充气机装置通称为强化式或混合式充气机。迄今为止所提供的混合式充气机都具有某些缺点。例如，这种设计的充气机装置常会产生具有较高颗粒含量的气体。
在已有技术中已提出了多种充气机装置和组件。U.S.专利NO.5,263,740公开了一种组件，其中在单室内装有膨胀气体和第一可点燃材料，后者随后在单室中点燃。
将膨胀气体和可点燃材料同时装入单室会造成生产和贮藏方面的困难。例如这些组份的浓度梯度，无论是在开始时还是在装置等待启动的时间内，都会增加完全点燃前释放可点燃材料进入气包的可能性，以及增加释放入气包的不完全燃烧产物的相对量。
同样，在单室中贮藏有例如燃料和氧化剂的气体发生器在某些极端环境中会自动点火(即自我点火)，从而在制造和贮藏过程中引起由此带来的危险。
此外，因为来自这种单贮藏室组件的气体混合物一般地具有很高的温度，因此这种结构会有与上述联系高温排出物时所指出的相同或相似的缺点。
为了排除或减小这些弊端，提出了把燃料和氧化剂作为贫燃料混合物储存在这种单室气体发生器中。然而，使用贫燃料混合物时也易遇到种种不同的运行上的困难。例如，由于很难保证贫燃料混合物完全或充分均匀地可燃以避免性能出问题，这种用贫燃料混合的单室气体发生器就会发生点燃上的困难。再者，在单室设计中，特别是在使用贫燃料的设计中，极轻微的燃料泄漏也会立即使充气机组件的性能大大下降。
此外，由于装有氧化剂与可点燃物质的混合物的充气装置的压力和温度上升很快，对这种充气装置的适当和理想的控制与操作将是困难和/或复杂的。
另外，为了确保发生所希望的燃烧反应，已有技术的烟火型、混合型以及气体燃料型的充气机为了要使操作压力保持在某一特定范围之内，都使燃烧反应的速度或发生与向气包供给储存气体或所发生的气体的速度相匹配。这种匹配往往限制了使用所述已有技术的充气机的系统的响应范围。
因此，需要改进气包充气机以克服上述缺点。更具体地说，需要提供温度较低和不希望有的燃烧产物尤其是颗粒物质浓度较低的气包充气气体。另外，需要一种设计和结构简单的充气机装置，该装置能用多种不同燃料、氧化剂及贮存气体进行有效的工作。此外，还需要一种充气机设计，它能减少或消除充气气体/可点燃材料混合物自动点火的可能性。另外，还需要提供一种气包充气气体，它只含有少量的氧气和水份，从而减少或避免与此有关的问题。另外还需要一种充气装置，它能减少或避免充气时将可燃混合物引入气包。而且，需要提供一种多级水平气包式充气机，它能根据所选择的的操作条件来改变充气气体的参数，例如数量、供给量和供给速度等，性能较优于现有充气机装置。
本发明的一个总的目的在于，为可充气式装置如充气式机动车乘员防撞安全器的充气膨胀提供一种改进的设备和方法。
本发明另一个总的目的在于，提供一种多级水平气包充气机，它能根据所选择的操作条件，改变充气气体的参数，如数量、供给、供给速率等，性能优于现有充气装置。
本发明还有另一目的在于，为多级水平气充充气机提供一种改进的操作方法。
本发明的另一特定的目的在于克服上述的一个或多个存在的问题。
本发明的总的目的可以或至少部分地可以通过一用于机动车气包系统的多级水平的气包充气机来达到。实际应用中，这样一种系统最好包括至少一个包含着至少一个可充气气包的气包组件，以及诸用来传感至少一个气包系统的操作条件或情况的传感装置，所述操作条件或情况是从环境温度、乘员情况、安全带使用情况、机动车的负加速度大小等因素中进行选择的。
该多级水平气包充气机联接于至少一个气包组件以产生施加于气包组件的、多级水平的气体，该多级水平气包充气机包括第一和第二腔室。第一腔室包含着加压贮存的供给气体，并且具有至少一个气体出口和通常闭合该至少一个气体出口的密封装置。第二腔室中一旦加以驱动，至少一种流体燃料和至少一种氧化剂便会燃烧产生包括炽热燃烧气体的燃烧产物，所述第二腔室包括至少一个气体出口以及通常闭合该气体出口的密封装置。第二腔室的密封装置具有一邻近所述第一腔室的第一表面和一邻近所述第二腔室的第二表面，一旦打开了第二腔室的密封装置，所述第二腔室便和所述第一腔室流体连通。该第二腔室的密封装置适于在其第一第二表面的压力差足够大时打开，因而使所述第二腔室内至少一部分内含物进入所述第一腔室。
该多级水平气包充气机还包括：a)用来开启至少一个气体出口的开启装置，该装置使得所述第一腔室内的至少一部分内含物被排出所述第一腔室，b)用来将所述第一腔室排出的内含物引导至充气装置的引导装置，以及c)用来在所述第二腔室内点燃至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的点火装置。
在这样一种系统中，一旦组件从传感或探测装置接收到一第一级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物基本上由至少一部分贮存气体组成。
另外，在一实施例中，一旦组件从传感或探测装置接收到一第二级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物最初基本上由至少一部分贮存气体组成。然而，在从第一腔室排出最初的内含物之后，间隔一段预定的时间，由所述第一腔室排出的内含物便包括至少一部分从所述第二腔室流入第一腔室的第二腔室的内含物。
一旦组件从传感或探测装置接收到一第三级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物包括至少一部分贮存气体以及至少一部分至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在所述第二腔室燃烧的燃烧产物。
已有技术不能提供一种能根据适当选择的操作条件，从一单一源体能高效率而且有效地以一个从大的可能响应范围内选择的速率和或压力产生气包充气气体的气包充气系统。另外，已有技术不能提供能高效率地而且有效地脱开产生气体的燃烧反应速率和贮存或产生的气体供给速率之间的联系的多级水平气包充气机。
本发明进一步包括对用于机动车的气包系统的这样一种改进，该气包系统包括至少一个包含着至少一个可充气气包的气包组件以及用来探测至少一个气包系统的操作条件的传感装置，所述操作条件是从环境温度、乘员情况、安全带使用情况、机动车的负加速度大小所组成的组中进行选择的。本发明的这一项改进涉及一种联接于一气包组件的多级水平气包充气机，用它来产生多级水平的气体供给气包组件。
具体地说，该多级气包充气机包括第一和第二腔室。第一腔室包含着加压贮存的供给气体，并且具有至少一个气体出口和通常闭合该至少一个气体出口的密封装置。第二腔室包含着与至少一种氧化剂分开的至少一种供给的流体燃料，一旦加以驱动，至少一种流体燃料和至少一种氧化剂便会接触并燃烧以产生包括炽热燃烧气体的燃烧产物，所述第二腔室还包括至少一个气体出口以及通常闭合该至少一个气体出口的密封装置。第二腔室的密封装置具有一邻近所述第一腔室的第一表面和一邻近所述第二腔室的第二表面，一旦打开了第二腔室的密封装置，所述第二腔室便和所述第一腔室流体连通。另外，该第二腔室的密封装置适于在其第一和第二表面的压力差足够大时打开，因而使所述第二腔室内至少一部分内含物进入所述第一腔室。
该多级水平气包充气机还包括：a)用来开启至少一个气体出口的开启装置，该装置使得所述第一腔室内的至少一部分内含物被排出所述第一腔室，b)用来将所述第一腔室排出的内含物引导至充气装置的引导装置，以及c)用来在所述第二腔室内点燃至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的点火装置。
在这样一种系统中，一旦组件从传感或探测装置接收到一第一级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物基本上由至少一部分贮存气体组成。
一旦组件从传感或探测装置接收到一第二级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物最初基本上由至少一部分贮存气体组成，以及，在从第一腔室排出最初的基本上由贮存气体的一部分组成的内含物之后，间隔一段预定的时间，由第一腔室排出的内含物便包括至少一部分从所述第二腔室流入第一腔室的第二腔室的内含物。
一旦组件从传感或探测装置接收到一第三级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物包括至少一部分贮存气体以及至少一部分由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在所述第二腔室燃烧所产生的燃烧产物。
本发明还包括一种用于这种多级水平气包充气机的操作方法，根据这种方法，在连接到多级水平的气包充气机的气包组件从传感或探测装置接收到一第一级水平的输出信号时，所述方法包括如下响应步骤：a)打开第一腔室的至少一个气体出口，以及b)从第一腔室内排出基本上由至少一部分贮存气体组成的内含物。
在一实施例中，多级气包充气机在静态下以及第二腔室中，还包括一贮存着与至少一种氧化剂分开贮存的流体燃料的流体燃料容器，在组件从传感或探测装置接收到的一第二级的输出信号时，所述方法包括如下响应步骤：a)打开至少一个气体出口，b)从第一腔室内排出基本上由至少一部分贮存气体组成的内含物，c)打开第二腔室的密封装置，因而第二腔室的至少一部分内含物进入第一腔室，以及d)接着，从第一腔室内排出包括至少一部分由第二腔室流入第一腔室的第二腔室的内含物。
当组件从传感或探测装置接收到一第三级的输出信号时，所述方法包括如下响应步骤：a)在第二腔室内点燃或燃烧至少一种流体燃料如至少一种氧化剂，b)打开至少一个气体出口和第二腔室的密封装置，以及c)从第一腔室内排出包括至少一部分贮存气体和至少一部分由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在第二腔室内燃烧所产生的燃烧产物的内含物。
术语“当量比值”(Ф)通常用于燃烧过程。当量比值定义为燃料实际量与氧化剂之比(F/O)除以理想配比的燃料与氧化剂之比(F/O)s：
Ф＝(F/O)A/(F/O)S
理想配比反应是一种理想化的反应，定义为在反应中所有的反应物被消耗并转变成最稳定形式的产物。例如，在碳氢化合物燃料与氧气的燃烧中，理想配比反应就是其中的反应物完全被消耗并全部转化成二氧化碳(CO2)和水蒸汽(H2O)。反之，若反应产物中存在一氧化碳，含有同样反应物的反应就不是理想配比反应，由于一氧化碳能与氧反应而形成二氧化碳，而二氧化碳是一种比一氧化碳更稳定的产物)。一般来说，在给定温度和压强条件下，燃料和氧化剂混合物仅在一特定的当量比值范围内可燃。
文中所提到的探测或传感“乘员情况”应理解为探测或传感具体乘员的身材大小、重量/或位置等。
本技术领域的熟练人员将可从下文结合所附权利要求和附图所作的详细描述而更清楚地了解本发明的其他目的和优点。
图1是根据本发明的一个例子的多级水平流体燃料气包充气机的简化的、部分剖示的示意图。
图2是采用了图1的多级水平流体燃料气包充气机的气包系统的汽车的简化而且部分剖视的示意图；
图3是图2气包系统的方框示意图。
图4是从本发明所描述的例子1-7所获得的一试验型多级水平气体燃料气包式充气机的压力—时间的函数曲线。
先参见图1，其中示出了根据本发明一实施例的一乘员侧的多级水平流体燃料气包充气机10。应予理解的是，下文描述的本发明具有广泛的适应性，适合各种类型的气包组件，包括用于如运货车、轻型卡车以及尤其小汽车之类车辆的驾驶员侧、乘客侧和侧面冲撞的气包组件。
充气机组件10包括一个含有贮存腔室14的压力容器12，腔室14中加压地充满了惰性气体，如氩气或氮气，压力典型地为2000-4000psi。腔室14有时也被称作“气体贮存室”。
腔室14由狭长的、大体为圆筒形的筒体16所形成。筒体16分别具有一第一端部20和一第二端部22。第一端部20部分地由形成一体的肩部24所封闭。扩散器组件26通过周向焊缝27与筒体的第一端部密封地连接。燃烧室组件30通过周向焊缝31与筒体第二端部22密封地连接。
扩散器组件26包括一大体为圆筒形的筒体32。筒体32具有一帽部34和一基部36，两者形成了扩散室40。扩散器组件的帽部34和基部36分别包括第一端42a和42b以及开口的第二端44a和44b。帽部34的第一端42a内包括一开口45a，其中穿设了一将在下文详细描述的气体贮存室的开启装置，这一开启装置用诸如焊接之类的合适方法加以连接。
此外，扩散器组件的帽部34包括与封闭的帽部第一端42a相邻的多个开口46，用于将充气气体从充气机组件中导入气包组件(未画出)。扩散器组件的基部36还包括与封闭的基部第一端42b相邻的多个开口48，用来让来自贮存腔室14的充气气体通过而进入扩散室40。
扩散器组件的帽部34和基部36与各自的开口的第二端部44a和44b是对准的，并被一封闭装置例如紧抵着的安全隔膜50所封闭。扩散器组件的安全隔膜50通过隔膜50周边的周向焊缝51而与扩散器组件的帽部34和基部36密封连接。在静态下，隔膜50用来将贮存腔室14的内含物与气包分隔开。
燃烧室组件30包括一帽部54和一基部56以形成燃烧室60。在燃烧室60中贮存有一种或多种流体燃料和一种或多种氧化剂。更具体地说，在静态下，一种或多种流体燃料被贮存在燃烧室60内的一流体燃料容器61中，而一种或多种氧化剂则贮存在燃烧室60内流体燃料容器61的外侧。然而，如下文所详细描述的那样，一旦正确地驱动充气机组件10，这一种或多种流体燃料便和一种或多种氧化剂接触，形成可燃混合物。
燃烧室帽部54包括一筒体62，该筒体由侧壁64以及通过帽肩连部分68连接于侧壁64的半圆顶66构成。燃烧室半圆顶66有一小孔，在此称为气体出口70。气体出口70通常由封闭装置封闭，例如通过安全隔膜72，该隔膜通过其周边的周向焊缝73与燃烧室半圆顶66密封连接。隔膜72包括分别邻近贮存室14和燃烧室60的第一表面72a和第二表面72b。
燃烧室圆顶66通常被设计成能承受燃烧室60中可燃混合物的燃烧而产生的内压。在静态时，隔膜用于维持气体贮存腔室14处于封闭状态。然而，如同下文行将进一步描述的那样，当在第一表面72a上或沿着第一表面以及在第二表面上或沿着第二表面的压力差足够大时，隔膜72将破裂，或者说将允许燃烧室60内至少一部分内含物进入贮存室14。
燃烧室基部56包括一基环74，基帽76通过基部肩状连接部分78与之相连。基部肩状连接部分78作为一种方便的手段将燃烧室基部56与燃烧室筒体62相对定位，并且为周向焊缝79提供焊接的部位，以将燃烧室组件基部56密封地连于燃烧室帽部54。
基帽76中包括一开口80，点火器装置82通过开口80，用O形环83、卷边或其他合适的密封手段与燃烧室60密封地相连。在这样一种组件中，点火装置最好是烟火型的，这是因为烟火型的点火装置能：1)提供足够的能量输出以打开或破坏使燃料和氧化剂分隔开的分隔装置；2)使燃料在燃烧室中充分地扩散和挥发；以及3)提供足够的剩余热量以点燃最终形成的燃料和氧化剂的混合物。
如上所述，在静态下，有一种或多种流体燃料贮存在燃烧室60内的流体燃料容器61中，而一种或多种氧化剂则贮存在燃烧室60内流体燃料容器61的外侧。更具体地说，流体燃料容器61设置在邻近或靠近点火装置82的排出端86处，在驱动例如包含点火材料的点火装置82时，会产生足够的燃烧产物并且被导向流体燃料容器61，使流体燃料容器打开或破裂，因而使预先放置其中的一种或多种流体燃料被释放进燃烧室60和贮存在燃烧室60内的一种或多种氧化剂接触及混合。
共同转让并且前面已援引过的申请号为08/339,603，申请日1994年11月15日的母申请案(美国)中揭示了一种能有利地应用于充气机10的含流体燃料的点火装置。
应予理解，类似于点火装置82的气体贮存室的开启装置45b也可以是烟火型的。然而，在所述实施例中，气体贮存室的开启装置包括一射弹88。因而，一旦驱动开启装置45b，射弹88便向安全隔膜发射，或者说打开隔膜50以使气体从气体贮存室14内释放。
工作方式
如同下文将结合例子作详细的描述，例如，通过适当的时间和次序对气体贮存室的开启装置45b或燃烧室的点火装置82进行驱动或点燃，就可从使用以下将要描述的多级水平流体燃料气包充气机的气包系统中获得宽范围的响应。
A.工作方式1
下文将详细描述，在某些环境下，充气机10是这样操作的，即，只有气体贮存室的开启装置45b，而不是点火器82被驱动或点燃，这种操作使得充气机仅仅释放相对较冷的贮存在气体贮存室14内的惰性气体。
B.工作方式2
在不同的环境下，例如当高速碰撞时乘客坐在合适的位置上而且气包的位置也很合适的情况下，充气机10能有利地以这样的方式操作，即，只有点火器82被驱动或点燃，而气体贮存室的开启装置45b则不被驱动。在这种操作下，例如在至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在燃烧室60中燃烧之前不释放贮存的惰性气体。因而，这种操作一般会导致充气机内的充气气体的压力陡升，因而相应地提高了气包充满的速度。
在这种操作下，驱动点火装置82导致装置排出足够的燃烧产物，因而使得流体燃料容器61被打开或破裂。这样，预先贮存其中的一种或多种流体燃料便被释放入燃烧室60，和周围的、贮存在燃烧室60内的一种或多种氧化剂接触混合，而燃烧产物的排放流则进一步导致可燃混合物在燃烧室60内的燃烧。可燃混合物燃烧而产生的炽热气体导致燃烧室60中压力快速上升。当燃烧室60中的气体压力超过安全隔膜72的结构的承受能力时，隔膜便破裂，或者说让炽热气体通过气体出口70进入贮存腔室14。在其中，从燃烧室60排出的炽热燃烧气体与贮存在分开的贮存腔室14中的压缩气体混合，产生用于为充气式阻遏装置如气包充气的充气气体。较佳的是，与单独的燃烧气体相比，用贮存的惰性气体中加入燃烧气体所产生的充气气体具有较低的温度和较低的副产物浓度(如CO，NOx，H2O等)。
当贮存腔室14中的气体压力超过安全隔膜50的结构承受能力时，隔膜便破裂，或者说，让充气气体通过扩散器基部36进入扩散器帽部34，从而使该充气气体通过开口46排入气包组件。
C.其他工作方式
下在将详细描述，本发明还可以获得介于操作方式1和操作方式2之间的宽范围的多种响应。
例如，如果需要可以设计这样一种充气设备，它可以让燃烧室60的至少一部分的氧化剂进入气体贮存室14，而流体燃料则保持在流体燃料容器61内。这样，从贮存室14排出以及最后从充气机10排出的内含物中便包括至少一部分贮存气体和至少一部分从燃烧室60出来的氧化剂。
此外，介于工作方式1和工作方式2操作之间还可以获得这样一些响应，例如气体贮存室开启装置45b和燃烧室点火装置82都被驱动，而对这些装置驱动的间隔时间可以加以适当选择。
因而，在不同的环境下，例如，当探测到乘客离开它的位置上时，可以以一定的顺序和时间间隔对气体贮存室的开启装置45b和燃烧室的点火装置82进行驱动，以使充气机在释放在燃烧室60内由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的燃烧所产生的燃烧产物之前，先开始释放贮存室14内的贮存的、相对较冷的惰性气体。
燃料
可用于该设备的流体燃料包括多种气体、蒸气、细分的固体和液体，从而使得，当在选定条件下与一种或多种氧化剂以适当比例混合时(无论是单独，或是与一种或多种惰性气体一起)就可形成可燃性混合物。
这种流体燃料包括氢气以及烃基燃料，如烃或烃衍生燃料。例如，该烃燃料包括由环烷烃、烯烃和链烷烃构成的燃料，尤其是C1-C4链烷烃燃料。能用于实施本发明的合适的燃料包括例如汽油、煤油和辛烷。此外，烃类衍生物燃料如由各种醇、醚和酯构成的燃料，特别是那些含有四个或更少碳原子的那些，尤其是如乙醇和丙醇之类的醇能很好地用于本发明。
通常，用于本发明的细分的固体燃料必须具有足够的能含量和反应活性，从而能加热一定体积的贮存气体，使其按所需速度为充气式的阻遏装置充气，同时又不会使充气机装置的尺寸过大。此外，要求燃料产生不超过可接受量的那些在足够浓度下有害的燃烧产物，如，CO，NO，HCN或NH3。
能用于本发明的细分的固体燃料包括一种或多种粉末或粉剂，如：
(a)含碳材料，如煤或煤产品(例如带有各种挥发性内含物的无烟煤、烟煤、次烟煤等)、木炭、油页岩粉末和焦炭；
(b)棉花、木材和泥煤(如各种纤维素材料，包括例如醋酸纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和硝酸纤维素、以及木屑和纸屑)；
(c)食物或饲料(如面粉、淀粉和谷物粉末)；
(d)塑料、橡胶和树脂(如环氧树脂、聚酯和聚乙烯)；以及
(e)金属和金属合金材料(如以元素或化合物形式存在的铝、镁、钛等的粉末、金属屑和/或切屑)。
应予理解的是，如果需要，燃料可以与不同含量的液体、蒸气及其水组合物进行组合。
此外，应予理解的是，可用于本发明的细分固体燃料典型地包括不同大小和形状的固体颗粒。但通常情况下，这种细分固体燃料的颗粒大小典型地在约5-100微米之间，较佳为10-125微米，平均颗粒大小为10-40微米。在实际使用中，这种尺寸的细分固体燃料能合乎要求地导致快而充分的燃烧，从而可在相应的充气机组件设计中减少或甚至消除对颗粒进行过滤的要求。
使用细分的固体燃料会得到多种优点。例如，该固体燃料(至少与气态或液态燃料相比)能简化操作要求并有利于在适当的燃料贮存室中的贮存。这种操作上的方便反过来会降低生产成本。
较佳的是，燃料，尤其是诸如液态烃和液态烃衍生物(如醇)之类的燃料可以在其中含有有限比例的通常不认为是燃料的材料，如水。对于那些通常实践中不可能完全将水分开的燃料更是这样。此外，少量水的存在，例如小于约10体积％，典型地在约4-8体积％，能有益地降低对充气机组件的不利的自动点火的可能性，而不会显著影响组件在低温下的性能。
还应理解的是，如果需要，多种燃料可以混合使用。对于那些实际上通常不可能实现完全分离的燃料，如商品级的丁烷尤其如此。例如，可以使用的燃料混合物包括：a)含约80％乙醇、8-10％甲醇和4-8％水及其余为其他各种烃类的一种醇混合物和b)含90+％(如约95％)丁烷，2-6％(如约4％)丙烷及其余为甲烷、乙烷和其他各种痕量烃类的一种烷烃混合物。这种燃料的一个例子是变性乙醇“ANHYDROL SOLVENT SPECIAL，PM-4061，190 Proof”，由Union Carbide Chemicals and Plastics Company Inc.出售。
此外，燃料可以以不同状态(如气、液和固态)的两种或多种燃料的多相组合物形式使用。例如，使用的流体燃料可以是由位于液体燃料中的细分固体燃料组成的组合物或混合物，如乙醇中的淀粉。类似地，流体燃料可以是由与液态燃料紧密接触的气态燃料形成的组合物或混合物。例如，这种气态燃料可以在压力下保存于液体燃料中，其方式类似于装在容器中的充碳酸气的饮料。
此外，用本发明的多级水平气包充气机来进行操作时，在流体燃料燃烧或这种燃烧所产生的气体释放之前，可以先产生一部分或更多的加压贮存的气体的排放流，在本发明的实际应用中，能迅速燃烧和消耗的燃料是特别有利的。
有鉴于此，在本发明的实际应用中所用的燃料最好是气态或液态形式的。具体说来，用诸如氢、甲烷、乙烷，尤其是它们的同类形式能使燃烧加速和完全。另外，由于用来蒸发、扩散和雾化液体材料的能量被认为是一种损失，因为它必须使用更大、更贵、更笨重的点火器来补偿，因而用能量相对较高、低蒸发热和/或低表面张力和低粘度的液体形式的燃料是有利的，这是因为这样的材料进行蒸发、扩散和雾化所需要的能量通常较少。所以，可以使用碳原子不超过四个的如醇之类的液态燃料，包括变性乙醇之类的乙醇材料，以及C1-C4的链烷烃材料。尤其是，由于丁烷燃料具有相对较低的蒸发热和较高的热量密度，所以在本发明中使用丁烷(包括普通丁烷、异丁烷及其混合物)特别有利。
氧化剂及氧化剂混合物
可用于本发明的氧化剂包括各种含氧的气体，其中包括，例如纯氧气、空气、稀释空气以及与一种或多种气体稀释剂如氮气、二氧化碳和如氦、氩、氙之类的稀有气体混合的氧气。事实上，使用纯氧气(O2)会因种种原因而不利，其中包括：1)从生产角度看，使用纯氧会有操作困难，2)使用纯氧会增大自动点燃的可能性，3)与适量燃料混合时(化学计量或近化学计量值，0.8≤≤1.2)，会产生极高的火焰温度(尤其是这种充气都使用高压)和4)当当量比小于0.8时，过量氧气和CO会造成麻烦。
有鉴于此，氩气和氧气的混合物是比较好的。氩气的优点在于：(1)惰性，(2)价廉，(3)安全，和(4)易操作。这种混合物的组份的相对量通常取决于诸如充气机形状以及其中使用的特定燃料等因素。例如，由50-65体积％氧气和其余为氩气组成的氧化剂混合物可以有利地与含乙醇燃料的组件一起使用。
还有，这种氧化剂混合物可以与少量空气一起使用，如在加入氧化剂之前早已存在于行将被注入氧化剂的腔室中的空气。
此外，至于和细分固体燃料一起使用的氧化剂，尽管上述氧化剂都可使用，但是高压下的富含氧气的混合物被认为比较好的。
应予理解的是，这里的所谓“富氧”是相对于具有与空气相似的氧气浓度的混合物而言的。因此，含量大于约21％氧气的混合物在此就被认为是“富含氧气”的混合物。
实施本发明时，这种富含氧气的氧化剂混合物通常压力为约500-约3000psi(3.45-约20.7MPa)，较佳为约1000-2000psi(约6.9-13.8MPa)。另外，如上所述，氧气可以与惰性气体混合。此外，使用含约35-65％氧气，约2-15％氦和其余为一种或多种惰性气体(如氦、氩和氮气)，无论单独使用还是以各种相对量使用都是有益的。例如，由约60％氧气，约32％氩气和约8％氦气组成的混合物会导致更好的高温、低温和/或点火延迟性能，并且在生产过程中有助于对装置的泄漏的检测。
因此，本发明允许使用多种形式(包括气态，液态，固态，及其混合物，包括两种或多种燃料的多相组合)的多种燃料，允许使用多种氧化剂，以及范围宽广的燃料和氧化剂的相对含量。
参见图2，其中示出了一和汽车一同使用的气包系统90，它和在1995年5月2日颁给Smith等人的美国专利5,411,289中揭示的气包系统相类似，该专利的内容也被援引在此以供参考。
气包系统90包括一在乘客侧的、包括一气包101和一多级水平流体燃料气包充气机的气包组件100，以及在驾驶员一侧的、包括一气包103和一用于驾驶员一侧的本发明的多级水平流体燃料气包充气机10’。
在该车辆中示出了一电子控制单元(ECU)200以及多个传感器204、206、208、210、212、214、216和218。
Allard等人于1992年8月7日提交的法国申请9209829(相应于共同转让的美国专利5,346,249)中揭示了一种用于驾驶员侧气包组件的气包附件，它能应用于用在气包组件100中的本发明的多级水平流体燃料气包充气机。由Lauritzen等人共同转让的美国专利5,407,226中揭示了一种用于乘客侧气包组件102的气包组件。上述这些共同转让的美国专利被援引在此以作参考。
所述的诸传感器包括一加速传感器(ACCS)204；一驾驶员侧温度传感器(TSD)206；一乘客侧温度传感器(TSP)212；一驾驶员侧搭扣开关(BSD)208；一乘客侧搭扣开关(BSP)214；一驾驶员离位传感器(OOPD)210；一乘客离位传感器(OOPP)216以及一可选用的乘客座位占有率情况传感器(SOSP)218。温度传感器206和212中可以使用热电偶或负温度系数的电阻(NTC)。搭扣开关传感器208和214中可以使用具有并联或串联电阻的安全带锁触头，用来进行模拟评估和探测失误的可能性，离位传感器210和216中可以使用一微波雷达传感器或类似的装置。座位占有情况传感器218中可以使用用来测量靠背或座位构件之间的杂散电容的电容—电极型电容传感器。如果需要，在用了OOPP216的情况下，可以不用SOSP218。
另外，将类似于上述的电容—传感系统用于探测乘员的尺寸大小或重量也是较佳的。因而，在乘员座位或乘客车厢内安置一系列的传感器可以用来对诸如座位靠背和所选座位构件之间的距离及两者接触的可能性之类的参数进行测量，这样便能准确地估算出乘员的尺寸大小和重量。例如，该控制机构可以用来对传感或探测到的已知的座位构件(如选定的座位表面)相对另一构件的偏斜程度进行分析，从而得出乘员的大小和重量。
将ECU200装在车辆内部是较为有利的，因为这可以避免外界恶劣环境的影响。实际上，ECU200可以位于驾驶员附近，或者在车辆的后方，最好是对称地设置。应予理解的是，ECU200或加速传感器204的实际位置一般是根据不同车辆场合的较合适的信号位置而定的。ECU200可以包括一双加速测量仪、压电型或硅微加工型的ACCS204，用来测量冲撞过程中的负加速度。
联接于ECU200的一电源或储能器202包括一12伏的直流电池和一在普通的撞击期内(如大约150毫秒)能为机构提供能量的电容器。联接于ECU200的多级电源220、222和224能为驱动或点燃市售的、诸如用于燃烧室的点火装置和气体贮存室的开启装置的烟火型点火器供给能量。
因而，从各个传感器而来的信号通过一微控制器或电子控制单元(ECU)200加以处理，以分别对每个组件100和102的气包101和103进行所希望的充气操作，例如，对驾驶员侧以输出水平226、227和228中的一个，对乘客侧以输出水平230、231和232中的一个进行充气。控制机构基于传感给它的输入信号来选择最佳的气体产生水平，以及燃烧室点火装置和贮存室开启装置驱动的时间和顺序，以使系统的性能符合不同撞击情况的需求。
因而，一旦一相应的气包组件接到传感装置送来的一第一级水平的输出信号，从气体贮存室14排出的排出物就基本由贮存在贮存室内的惰性气体的至少一部分所组成。
一旦一相应的气包组件接到传感装置送来的一第三级水平的输出信号，由气体贮存室排出的排出物就包括至少一部分贮存室内的贮存气体，以及至少一部分由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在燃烧室内燃烧所产生的燃烧产物。
同样应予理解的是，一旦一相应的气包组件接到传感装置送来的一相应适当的输出时，还可能有介于上述两者之间的较大范围的响应，例如，一旦一气包组件接到传感装置送来的一第二级水平的输出信号(这种第二水平的输出是一般介于所述的第一和第三水平输出之间的一种响应)，这时，由气体贮存室排出的排出物最初基本上由至少一部分贮存气体组成，在这一最初基本上由至少一部分贮存气体构成的排出物排出后的一预定时间间隔之后，从气体贮存室排出的排出物包括至少一部分从燃烧室流出的内含物。
在一特定实施例中，流入气体贮存室的燃烧室内含物中没有流体燃料，也就是说，主要是贮存在燃烧室内的氧化剂或氧化剂的混合物。例如，从流体燃料容器内不释放流体燃料，并且在没有引燃至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的情况下，即没有驱动点火装置82的情况下操作充气机。
在另一实施例中，气体贮存室的开启装置和燃烧室的点火装置的驱动顺序和时间是这样的：充气机先从气体贮存室释放相对较冷的惰性气体，而后再从中释放至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在燃烧室内的燃烧产物。
下面将结合以下的例子来对本发明作进一步的描述，这些例子阐述/模拟了本发明在实际应用中的各个方面的问题。应予理解的是本发明并不限于这些例子，在本发明的精神范围内所作的任何变动都应落入所附权利要求所阐述的保护范围之内。例子
在以下这些例子中，均是在一体积为100升的刚性箱体内点燃一重量级的、可重复使用的、乘客侧的测试用充气机(它具有一30立方英寸的惰性气体贮存室)，并且对箱内的压力随时间变化的函数加以监测。然而，该测试用充气机是以燃料—氧化剂预先混合的方式加以操作，燃料和氧化剂是在燃烧室内作为的直接混合物贮存的。
在每个例子中，测试用充气机尽可能接近地充满下述燃料、氧化剂和惰性气体。
惰性气体贮存室充满了100％的氩气，其压力为4000psia(27.6Mpa)。燃烧室内放置了6.3克由Union Carbide Chemicals andPlastics Company Inc.出售的变性乙醇“ANHYDROL SOLVENTSPECIAL，PM-4083，200 Proof，”，燃烧室内随即被充满压力为1850psia(12.8Mpa)的65％氧气和35％氩气的混合物。
测试用充气机用了一位于燃烧室壁上的烟火型点火器作为点火装置。如上所述，可燃的燃料一氧化剂混合物燃烧所产生的炽热气体导致燃烧室内的压力迅速上升。当燃烧室内的气体压力超过了将燃烧室和气体贮存室分隔开的安全隔膜的结构承受能力时，隔膜破裂或者说允许炽热气体进入贮存室。在贮存室中，由燃烧室排出的炽热燃烧气体和压力贮存的气体相混合，产生了充气气体。当贮存室中的压力超过了密封着从贮存室排出充气机之通道的安全隔膜50的结构承受能力时，隔膜破裂或者说允许充气气体排出充气机。
测试用充气机还包括作为气体贮存室的开启装置的一第二烟火型点火器，它类似于上面所提到的位于燃烧室壁上的烟火型点火器。该烟火型的气体贮存室的开启装置被设置在一定位置上，以使得驱动该装置所获得的燃烧产物直接撞击到安全隔膜上，该安全隔膜通常密封着从气体贮存室经扩散组件排出到充气机外的气体通道。因而，这种撞击便导致隔膜破裂，使气体被排出充气机。
例子1
上述的测试用充气机是以只驱动燃烧室点火器，而不驱动气体贮存室的开启装置的“标准方式”进行操作的。
例子2-6
上述的充气机在驱动了气体贮存室的开启装置后，再经一选定的时间间隔后驱动燃烧室的点火装置。在例子2-6中，燃烧室的点火装置分别是在驱动了气体贮存室的开启装置后间隔5，10，15，25和40毫秒才驱动的。
例子7
上述的测试用充气机只驱动了气体贮存室的开启装置，而没有驱动燃烧室的点火装置。
结果讨论
图4示出了由例子1-7所获得的箱内的压力—时间的函数曲线。
例子1示出了只驱动了燃烧室点火室，而没有驱动气体贮存室的开启装置的标准驱动方式。如所预料的那样，从例子1中压力—时间的函数曲线可以看出，箱内的压力上升速率最初是相对较低的，但很快迅速上升，在箱内获得一较高的压力上升速率。充气机的这种能导致一快速的压力上升速率的特性和操作特别适用于那种乘员位于正确位置时的高速碰撞的情况。
例子2的箱内压力—时间的函数曲线示出了有—些充气气体比例子1更早或更快释放的情况，但这两条曲线还是非常相似的。
例子3和4的箱内压力—时间的函数曲线和例子1和2的曲线大为不同。其不同在于，例子3，尤其是例子4的曲线示出了通过较早的释放贮存气体(这是通过顺序地驱动，即，先驱动气体贮存室的打开装置，隔一段时间后再驱动燃烧室的点火装置而达成的)，来实现较为平缓和渐进的压力上升速率。这种方式下充气机的性能和操作将可使连接于这样一种充气机的气包更为平缓地工作，这对探测到乘员在碰撞时相对于气包不在理想位置上的情况特别有利。
例子3和4的曲线之间的细微差别是由试验用充气机装料过程中的试验误差造成的。
例子5和6的箱内压力—时间的函数曲线表明，对这样一种多级水平流体燃料气包充气机而言，如果需要，可以改变箱内压力—时间的最快变化周期(即，压力上升速率的最快部分)。
例子7的箱内压力—时间的函数曲线表明，在只释放相对较冷的贮存气体的情况下可达到的最大压力可以低得多，这就避免了贮存燃料燃烧所造成的快速的压力上升率。这样方式下的充气机性能和操作有利于在特殊环境下保护机动车中的乘员。例如，一个乘员，特别是一个身材较小、体重较轻、坐在机动车仪表盘附近的座位前部而且没有系安全带的乘员将在此操作方式下获得有利的保护。
因而，这些例子说明了本发明的一个基本的方面，例如，对从多级水平流体燃料气包充气机中释放气体的顺序加以选择即可改变由此获得的压力上升特性以及与之连接的气包所实现的压力上升特性。另外，这样一种结合了一合适的传感系统的多级水平流体燃料气包充气机可以在诸如环境温度、乘员情况(包括乘员大小、重量和/位置)之类参数的基础上，来相应调整气包的充气特性。
此外，尽管本发明在很大方面并不局限于用某种具体材料制成的多级水平充气机，但实践中由于考虑到承压能力和成本之类的问题，本发明的充气机最好是用金属，例如钢或铝制成。
因而，本发明提供了一种气包充气系统，它根据所选择的操作条件，能从一单一源体，高效率而且有效地产生可从一很大的可能响应范围内加以选择的气包充气气体的速率和压力。另外，本发明提供的多级水平气包充气机能高效而且有效地把产生气体的燃烧反应速率和贮存或产生的气体供给速率之间的联系脱开。
至此本发明即可完全被实施，没有任何一构件、部分、步骤、部件是本文所没有具体揭示或交待的。
以上的详细描述的目的只是为了清楚地说明和理解本发明，本发明的并不限于以上所述的实施例，因为对于熟悉此技术领域的人来说，通过以上的描述，在本发明范围内，对本发明作出这样或那样的改变完全是显而易见的事。

Claims (28)

1.一种用于机动车的气包系统，该系统包括至少一个包含着至少一个可充气气包的气包组件，以及诸用来传感至少一个气包系统的操作条件或情况的传感装置，所述操作条件或情况是从环境温度、乘员情况、安全带使用情况、机动车的负加速度大小所组成的组中加以选择的，其特征在于，该系统包括以下改进之处：
一联接至少一个气包组件的多级水平气包充气机，用来产生施加于气包组件的、多级水平的气体，所述多级水平气包充气机包括：
一包含着加压贮存的供给气体的第一腔室，所述第一腔室包括至少一个气体出口，并且具有通常闭合至少一个气体出口的密封装置；
用来开启至少一个气体出口的开启装置，该装置使得所述第一腔室内的至少一部分内含物被排出所述第一腔室；
用来将所述第一腔室排出的内含物引导至充气装置的引导装置；
一第二腔室，其中，一旦加以驱动，至少一种流体燃料和至少一种氧化剂便会燃烧以产生包括炽热燃烧气体的燃烧产物，所述第二腔室包括至少一个气体出口以及通常闭合至少一个气体出口的密封装置，所述第二腔室的密封装置具有一邻近所述第一腔室的第一表面和一邻近所述第二腔室的第二表面，一旦打开了第二腔室的密封装置，所述第二腔室便和所述第一腔室流体连通，该第二腔室的密封装置适于在其第一和第二表面的压力差足够大时打开，因而使所述第二腔室内至少一部分内含物进入所述第一腔室；以及
用来在所述第二腔室内点燃至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的点火装置；
其中，一旦组件从传感装置接收到一第一级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物基本上由至少一部分贮存气体组成，以及
其中，一旦组件从传感装置接收到一第三级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物基本上包括至少一部分贮存气体以及至少一部分由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在所述第二腔室内燃烧所所产生的燃烧产物。
2.如权利要求1所述的改进，其特征在于，一旦组件从传感装置接收到一第二级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内的最初基本上由至少一部分贮存气体组成，在从所述第一腔室排出最初基本上由至少一部分贮存气体组成的内含物之后，间隔一段时间，由所述第一腔室排出的内含物便包括至少一部分从所述第二腔室流入其中的所述第二腔室的内含物。
3.如权利要求2所述的改进，其特征在于，在静态时，所述第二腔室包括一流体燃料容器，其中贮存了与至少一种氧化剂分开贮存的至少一种流体燃料。
4.如权利要求3所述的改进，其特征在于，一旦组件从传感装置接收到第二级水平的输出信号时，至少一部分所述第二腔室的内含物流入所述第一腔室，继而作为一部分从所述第一腔室排出的内含物，其中没有至少一种流体燃料。
5.如权利要求3所述的改进，其特征在于，一旦组件从传感装置接收到第二级水平的输出信号时，至少一部分所述第二腔室的内含物流入所述第一腔室，继而作为一部分从所述第一腔室排出的内含物，其中包括至少一部分燃烧产物。
6.如权利要求1所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括一种气态形式。
7.舅权利要求1所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括一种液态形式。
8.如权利要求1所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括C1-C4的烷烃。
9.如权利要求1所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括丁烷。
10.如权利要求1所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括碳原子数不超过四个的醇。
11.如权利要求1所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括乙醇。
12.一种用于机动车的气包系统，该系统包括至少一个包含着至少一个可充气气包的气包组件，以及诸用来探测至少一个气包系统的操作条件或情况的传感装置，所述操作条件或情况是从环境温度、乘员情况、安全带使用情况、机动车的负加速度大小所组成的组中加以选择的，其特征在于，该系统的改进之处包括：
一联接于至少一个气包组件的多级水平气包充气机，用来产生施加于气包组件的、多级水平的气体，所述多级输出水平气包充气机包括：
一包含着加压贮存的供给气体的第一腔室，所述第一腔室包括至少一个气体出口，并且具有通常闭合至少一个气体出口的密封装置；
用来开启该至少一个气体出口的开启装置，该装置使得所述第一腔室内的至少一部分内含物被排出所述第一腔室；
用来将所述第一腔室排出的内含物引导至充气装置的引导装置；
一第二腔室，其中包含着与至少一种氧化剂分开贮存的至少一种流体燃料，一旦加以驱动，该至少一种流体燃料和该至少一种氧化剂便会接触并燃烧以产生包括炽热燃烧气体的燃烧产物，所述第二腔室包括至少一个气体出口以及通常闭合至少一个气体出口的密封装置，所述第二腔室的密封装置具有一邻近所述第一腔室的第一表面和一邻近所述第二腔室的第二表面，一旦打开了第二腔室的密封装置，所述第二腔室便和所述第一腔室流体连通，该第二腔室的密封装置适于在其第一和第二表面的压力差足够大时打开，因而使所述第二腔室内至少一部分内含物进入所述第一腔室；以及
用来在所述第二腔室内点燃至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的点火装置；
其中，一旦组件从传感装置接收到一第一级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物基本上由至少一部分贮存气体组成，
其中，一旦组件从传感装置接收到一第二级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物最初基本上由至少一部分贮存气体组成，在从所述第一腔室排出最初基本上有至少一部分贮存气体组成的内含物之后，间隔一段时间，由所述第一腔室排出的内含物便包括至少一部分从所述第二腔室流入第一腔室的所述第二腔室的内含物，
其中，一旦组件从传感装置接收到一第三级水平的输出信号时，由所述第一腔室排出的内含物基本上包括至少一部分贮存气体以及至少一部分由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在所述第二腔室内燃烧所产生的燃烧产物。
13.如权利要求12所述的改进，其特征在于，一旦组件从传感装置接收到一第二级水平的输出信号时，至少一部分所述第二腔室的内含物流入所述第一腔室，继而作为一部分从所述第一腔室排出的内含物，其中没有至少一种流体燃料。
14.如权利要求12所述的改进，其特征在于，一旦组件从传感装置接收到一第二级水平的输出信号时，至少一部分所述第二腔室的内含物流入所述第一腔室，继而作一部分从所述第一腔室排出的内含物，其中包括至少一部分燃烧产物。
15.如权利要求12所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括一种气态形式的燃料。
16.如权利要求12所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括从C1-C4的烷烃以及碳原子数不超过四个的醇所构成的组中选择的一种液态形式。
17.如权利要求12所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括丁烷。
18.如权利要求16所述的改进，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括乙醇。
19.一种用于机动车的气包系统中的多级水平气包充气机的操作方法，该系统包括至少一个包含着至少一个可充气气包的气包组件，以及诸用来探测至少一个气包系统的操作条件或情况的传感装置，所述操作条件是从环境温度、乘员情况、安全带使用情况、机动车的负加速度大小所组成的组中加以选择的，其特征在于，该气包充气机具有：
a)一包含着加压贮存的供给气体的第一腔室，所述第一腔室包括至少一个气体出口，并且具有通常闭合该至少一个气体出口的密封装置；
b)用来开启至少一个气体出口的开启装置，该装置使得所述第一腔室内的至少一部分内含物被排出所述第一腔室；
c)用来将所述第一腔室排出的内含物引导至充气装置的引导装置；
d)一第二腔室，其中，一旦加以驱动，至少一种流体燃料和至少一种氧化剂便会燃烧产生包括炽热燃烧气体的燃烧产物，所述第二腔室包括至少一个气体出口以及通常闭合该至少一个气体出口的密封装置，所述第二腔室的密封装置具有一邻近所述第一腔室的第一表面和一邻近所述第二腔室的第二表面，一旦打开了第二腔室的密封装置，所述第二腔室便和所述第一腔室流体连通，该第二腔室的密封装置适于在其第一和第二表面的压力差足够大时打开，因而使所述第二腔室内至少一部分内含物进入所述第一腔室；以及
e)用来在所述第二腔室内点燃至少一种流体燃料和至少一种氧化剂的点火装置；
其中，
1)组件从传感装置接收到一第一级水平的输出信号时，所述方法包括如下响应步骤：
打开至少一个气体出口，以及
从第一腔室内排出基本上由至少一部分贮存气体组成的内含物；以及
2)组件从传感装置接收到一第三水平的输出时，所述方法包括如下响应步骤：
在第二腔室内点燃和燃烧至少一种流体燃料和至少一种氧化剂，
打开该至少一个气体出口和第二腔室的密封装置，以及
从第一腔室内排出包括至少一部分贮存气体和至少一部分由至少一种流体燃料和至少一种氧化剂在第二腔室内燃烧所产生的燃烧产物的内含物。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，当多级水平气包充气机在静态下及第二腔室内还包括与至少一种氧化剂分开贮存的至少一种流体燃料时，在组件从传感装置接收到的一第二级水平的输出信号时，所述方法包括如下响应步骤：
打开至少一个气体出口，
从第一腔室内排出基本上由至少一部分贮存气体组成的内含物，
打开第二腔室的密封装置，因而使第二腔室的至少一部分内含物进入第一腔室，以及
接着，从第一腔室内排出包括至少一部分由第二腔室流入第一腔室的第二腔室的内含物。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二腔室的流入第一腔室的内含物基本上由至少一种氧化剂组成。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，在打开所述第二腔室的密封装置之前，所述方法包括如下步骤：
打开流体燃料容器，从而使至少一种流体燃料和至少一种氧化剂相接触，
引燃或点燃至少一种流体燃料和与之相接触的至少一种氧化剂，从而产生包括炽热气体的燃烧产物，因而提高了第二腔室内的压力，
当第二腔室的密封装置的第一和和二表面的压力差足够大时，打开该密封装置，从而使包括至少一部分热燃烧气体的至少一部分第二腔室的内含物进入第一腔室并进而从中排出。
23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括一种气态形式。
24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括一种液态形式。
25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括C1-C4的烷烃。
26.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括丁烷。
27.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括碳原子数不超过四个的醇。
28.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述多级水平气包充气机的流体燃料包括乙醇。
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