CN115683663A - 基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 - Google Patents
基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115683663A CN115683663A CN202211713626.8A CN202211713626A CN115683663A CN 115683663 A CN115683663 A CN 115683663A CN 202211713626 A CN202211713626 A CN 202211713626A CN 115683663 A CN115683663 A CN 115683663A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- piston
- gas generator
- air bag
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 238000011056 performance test Methods 0.000 title claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 40
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 368
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 18
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 16
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 7
- 241000135164 Timea Species 0.000 claims description 6
- 238000012067 mathematical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims 2
- 238000012863 analytical testing Methods 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012827 research and development Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 44
- 239000000306 component Substances 0.000 description 12
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
本发明公开一种基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,利用刚性容器、活塞、高速摄像机、制冷型红外热像仪、压力传感器、数据记录装置;通过活塞的线性运动,间接测量出气囊气体发生器燃烧转化为气体动能的能量,通过气体和气囊气体发生器金属壳的温度变化,间接测量气囊气体发生器燃烧转化为气体内能的能量和转化为气囊气体发生器金属壳内能的能量,并得到有效功占比,并可监测测试过程是否产生明火和气囊气体发生器充气孔周围的最高气体温度。本发明有可靠的理论依据,操作方便,测量结果精确,提供了多维度的气囊气体发生器性能评价指标的测试和求解方法,为实际研发和生产提供一定的技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及汽车被动安全领域,特别涉及一种基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法。
背景技术
随着各国汽车行业的高速发展,市场上的车型及汽车数量也越来越多。基于道路安全及消费者对安全重视度的提高,中国新车评价规程(C-NCAP)和中国保险汽车安全指数(C-IASI)测评也逐年调整汽车被动碰撞测试的工况,提高碰撞性能的评价标准。例如近年来增加了正面50%重叠车-车对撞(MPDB),右侧25%重叠小偏置碰撞(SORB),侧面柱碰(SidePole),提高了碰撞壁障质量和碰撞速度等。对汽车安全气囊保护的区域及其性能提出了越来越高的要求。
汽车安全气囊主要是由气体发生器、气袋组成;作为汽车安全气囊核心组件之一的气体发生器,主要包括:点火药剂、产气药剂、金属滤网;点火器引燃点火药剂,点火药剂放热,产气药剂发生剧烈的化学反应,产生氮气等气体,金属滤网过滤药剂残渣,气体经充气孔进入气袋。气体发生器很大程度上决定了气囊性能是否满足碰撞后保护乘员避免与车体结构硬接触的性能要求。所以在零部件开发阶段,气囊气体发生器的性能设计及测试至关重要。
现有技术的气体发生器测试及性能评价方法,是对气体发生器进行密闭燃烧室试验(Tank测试),在密闭刚性容器内点爆安全气囊气体发生器,通过压力传感器得出压力-时间(p-t)曲线;从而得到该气体发生器点火后释放气体的最大压力值和从点火达到最大压力所需的时间。但这种传统的Tank测试仅能提取p-t曲线信息,应对日趋严格的汽车碰撞安全标准仍存在一定的局限性。
申请号为200520104200.8的专利公开一种安全气囊气体发生器性能测试装置,能够测试气体发生器点火后所产生气体的压力-时间曲线、温度、成分和浓度、燃烧后固体残渣的成分和含量。该技术方案使用温度传感器来进行整个测试过程的温度数据采集,其灵敏度、采样频率难以达到毫秒级,测试结果会存在较大误差;且所测得的性能参数有限,难以全面评估气囊气体发生器的性能。
申请号为201610586401.9的专利公开一种安全气囊气体发生器性能检测装置,可实现检测装置罐盖的快速开合,对现有测试装置的便利性做了改善,但其本质还是基于现有测试评价方法及装置。
申请号为202021296314.8的专利公开一种安全气囊气体发生器测试压力装置,解决了现有安全气囊气体发生器测试装置不能够有效地固定被测产品的问题,以及安全气囊气体发生器测试装置移动不方便的问题;但也仅是对现有测试装置的操作便利性做了改善。
发明内容
发明目的:为解决现有技术缺陷,本发明提供一种基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,能够测量出气囊气体发生器点火后将化学能转化成的动能、内能、总能量、气体压力及其动态变化,推导出有效功的占比,并且可以记录测试过程是否产生明火和气囊气体发生器充气孔周围的最高气体温度等指标,为实际气囊气体发生器的研发和生产提供一种测评方法。
技术方案:本发明的一种基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,包括以下步骤:
步骤S1、布置测试装置;测试装置包括刚性容器、活塞、高速摄像机和制冷型红外热像仪;刚性容器呈透明中空圆柱体状,刚性容器内底部固定有气囊气体发生器,活塞位于刚性容器内,活塞整体呈开口朝下的半球壳状,活塞内顶端中心处设置压力传感器,所述高速摄像机和制冷型红外热像仪分别垂直于刚性容器中轴线放置;刚性容器上方固定悬臂,活塞上顶端安装有定位柱,定位柱与悬臂的正方形定位孔适配固定,使得活塞无法转动;
步骤S2、激发刚性容器内的点火装置,并同步启动高速摄像机、制冷型红外热像仪和数据记录装置;点火后活塞在刚性容器内部做竖直方向线性运动;高速摄像机采集活塞在刚性容器的运动轨迹和是否产生明火的图像信息,制冷型红外热像仪采集整个测试过程的温度分布云图随时间的动态变化过程和气囊气体发生器充气孔周围的最高气体温度;压力传感器记录单位面积的气体压力值的动态信息;
步骤S3、依据高速摄像机、制冷型红外热像仪和压力传感器采集的实时数据,来对气囊气体发生器进行性能分析测试;
气囊气体发生器点火剧烈燃烧释放的总能量包括气体动能、气体内能
以及气囊气体发生器金属壳内能;分别求解气体动能及其随时间的动态变化、气体内
能及其随时间的动态变化、气囊气体发生器金属壳内能及其随时间的动态变化、单位
面积的气体压力值及其随时间的变化关系,以及气囊气体发生器对外做功过程有效功占
比及其动态变化;
步骤S4、在活塞停止运动后,关闭所有设备,所有数据及图像信息由数据记录装置记录。
高速摄像机拍摄刚性容器中活塞的线性运动轨迹,采集活塞线性运动位移与所对应的时刻,利用数学方法拟合其多项式方程:
式(14)中混合气体压强,由活塞顶部内侧的压力传感器提取单位面积的气体压力值与时间的动态关系得到:
由于气体比热容会随温度的变化而变化,先查询得到单一气体组分的定压比热容
在不同温度下的值;然后分别拟合出种单一气体组分的定压比热容随温度的动态变化方程,结合式(9)气体平均温度与时间的函
数关系,将种单一气体组分定压比热容与温度的关系转化为与时间函数关系:
(4)、气囊气体发生器金属壳的内能求解过程同上,查得金属壳材质的比热容常数;通过测量燃烧后的气囊气体发生器金属壳或空的气囊气体发生器壳得到其质量,将
上述参数和温度动态变化方程式(10)代入式(8),得气囊气体发生器金属壳内能增加吸收
的能量为:
根据式(7)求解气囊气体发生器点火剧烈燃烧释放的能量转化成气体动能的能量及其随时间的动态变化;根据式(20)(21)分别求解出转化为气体内能的能量和转化
为气囊气体发生器金属壳内能的能量及其随时间的动态变化;式(22)三部分能量之和为
气囊气体发生器释放的总能量及其随燃烧时间的动态变化。根据式(15)可得单位
面积的气体压力值及其随时间的变化关系,根据式(23)可求解气囊气体发生器对外做功
过程有效功占比及其动态变化。
进一步地,所述刚性容器和活塞均采用光滑刚性材质制成,活塞与刚性容器相接处的部分涂覆有润滑层,这样可以忽略摩擦力的影响。
进一步地,所述刚性容器底部固定有底座,气囊气体发生器通过螺栓固定于底座,气囊气体发生器的点爆线束穿过底座上的线束孔,点爆线束与点火装置连接;所述刚性容器上方固定悬臂。
进一步地,所述刚性容器外壁设有垂直方向的刻度线;未点火测试时,活塞位于刚性容器内底部的刻度线起始位置处,所述压力传感器的中轴线与中空圆柱体状的刚性容器中轴线重合;激发点火装置后,点火装置的点火器引爆点火药剂,点火药剂引燃产气药剂,迅速放出大量气体,气体推动活塞在刚性容器内部竖直线性运动。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)、本发明最终中空圆柱体刚性容器为透明材质,便于高速摄像机记录整个测试过程中活塞的运动轨迹和是否产生明火;定位柱横截面与定位孔形状、尺寸相匹配,有效限制活塞的转动,使气囊气体发生器点火剧烈燃烧过程的气体动能仅转化为活塞的线性运动动能和势能;活塞与膨胀气体接触部分为半球壳结构,使其与所述中空圆柱体刚性容器柱体接触位置过渡平缓,防止出现应力集中,使活塞受力均匀,线性运动过程更加稳定
(2)本发明可以通过测量活塞的线性运动过程,间接测量出气囊气体发生器燃烧转化为气体动能的能量;通过测量气体和气囊气体发生器金属壳的温度变化,间接测量气囊气体发生器燃烧转化为气体内能的能量和转化为气囊气体发生器金属壳内能的能量,并推导出有效功的占比;气体动能,气体内能,气囊气体发生器金属壳内能,单位面积气体的压力,有效功占比及其随时间的变化关系,测试过程是否产生明火,气囊气体发生器充气孔周围的最高气体温度均可纳入气囊气体发生器性能评价的指标。
(3)本发明有可靠的理论依据,操作方便,测量结果精确,提供了多维度的气囊气体发生器性能评价指标的测试和求解方法,为实际研发和生产提供一定的技术支持。
附图说明
图1是本发明一实施例中刚性容器结构示意图;
图2是本发明一实施例中活塞结构示意图;
图3是本发明一实施例中刚性容器和活塞组合示意图;
图4是本发明测试示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
由于气囊气体发生器8点火剧烈燃烧后释放的能量一部分转化为气体的动能,一部分转化为气体和气囊气体发生器8金属壳的内能,使气体、气囊气体发生器8金属壳及周边件温度升高。
为精确测试气囊气体发生器8的性能,本发明采用的技术方案是:常压环境下设置一个竖直放置的透明中空圆柱体刚性容器1,其中设置一个与气囊气体发生器8接触的活塞4,并限制活塞4的转动;通过记录气囊气体发生器8点火剧烈燃烧过程活塞4在刚性容器1内的竖直运动轨迹,简化成物理模型,测量并计算活塞4的线性运动的能量。
由于已通过方形定位孔和定位柱5限制活塞4的转动,故整个过程不会产生转动能量;活塞4的线性运动动能和增加的势能即为气囊气体发生器8燃烧转化为气体动能部分的能量。内能包括:转化为气体内能的部分,转化为气囊气体发生器8金属壳内能的部分和转化为周边件内能的部分,这部分能量使气体、气囊气体发生器8金属壳及周边件温度升高。
本发明测试装置周边件均采用热导率很低的材质,且气囊气体发生器8点火燃烧
放热的整个历程一般在100以内,可简化成物理模型,忽略周边件的热传导和内能增加,
仅考虑转化为气体内能的部分和转化为气囊气体发生器8金属壳内能的部分。其中,气体内
能增加主要是通过气体分子间热对流、热传导两种方式;气囊气体发生器8金属壳内能增加
主要是以固体间热传导的方式。整个测试历程为毫秒级,且基于热传导及热对流的速率,常
用的热电阻式、热电偶式温度传感器难以达到测试所需的采样频率及灵敏度,需要使用高
采样频率红外测温设备分别测量气囊气体发生器8和气囊气体发生器8充气孔到活塞4之间
的气体温度,求解转化为气体内能的部分和转化为气囊气体发生器8金属壳内能的部分。所
述气体动能和内能总和为所测气囊气体发生器8点火燃烧过程的总能量;活塞4顶部设压力
传感器6,气体压力可通过该压力传感器6测得。
本实施例的基于高速摄像机9的汽车安全气囊气体发生器8性能测试方法,包括以下步骤:
步骤S1、布置测试装置
测试装置包括刚性容器1、活塞4、高速摄像机9和制冷型红外热像仪10;刚性容器1呈透明中空圆柱体状,刚性容器1内底部固定有气囊气体发生器8,活塞4位于刚性容器1内,活塞4整体呈开口朝下的半球壳状,活塞4内顶端中心处设置压力传感器6,所述高速摄像机9和制冷型红外热像仪10分别垂直于刚性容器1中轴线放置;刚性容器1上方固定悬臂,活塞4上顶端安装有定位柱5,定位柱5与悬臂的正方形定位孔3适配固定,使得活塞4无法转动;
步骤S2、激发刚性容器1内的点火装置,并同步启动高速摄像机9、制冷型红外热像仪10和数据记录装置(例如可以采用U盘或者其他现有设备来记录分析测试过程的所有数据);点火后活塞4在刚性容器1内部做竖直方向线性运动;高速摄像机9采集活塞4在刚性容器1的运动轨迹和是否产生明火的图像信息,制冷型红外热像仪10采集整个测试过程的温度分布云图随时间的动态变化过程和气囊气体发生器8充气孔周围的最高气体温度;压力传感器6记录单位面积的气体压力值的动态信息;
步骤S3、依据高速摄像机9、制冷型红外热像仪10和压力传感器6采集的实时数据,来对气囊气体发生器8进行性能分析测试;
气囊气体发生器8点火剧烈燃烧释放的总能量包括气体动能、气体内能以及气囊气体发生器8金属壳内能;分别求解气体动能及其随时间的动态变化、气
体内能及其随时间的动态变化、气囊气体发生器8金属壳内能及其随时间的动态变
化、单位面积的气体压力值及其随时间的变化关系,以及气囊气体发生器8对外做功过程
有效功占比及其动态变化;
步骤S4、在活塞4停止运动后,关闭所有设备,所有数据及图像信息由数据记录装置记录。
实施例1
中空圆柱体刚性容器1为透明材质,其上有等间距刻度,刚性容器1的内径为2R、刚
性容器1的壁厚为h;活塞4为半球壳状,活塞4的质量m、活塞4的内径为2r、厚h;刚性容器1与
活塞4均采用光滑刚性材质,二者接触部分涂润滑涂层,忽略摩擦力的影响;上述质量单位
千克(,尺寸单位毫米。活塞4半球壳顶端中心设置压力传感器6,压力传感器6的
中轴线与刚性容器1中轴线重合。
先将气囊气体发生器8的点爆线束穿过中空圆柱体刚性容器1的底座2线束孔,密封底座2的线束孔;气囊气体发生器8通过底座2螺栓固定在底座2上。在活塞4的半球壳顶端中心设置压力传感器6,将活塞4置于刚性容器1的柱体内,定位柱5穿过悬臂结构的定位孔33,接触部分涂润滑涂层,将活塞4置于刚性容器1柱体外侧的刻度线起始位置,并将底座2与刚性容器1密封连接;通过底座2外圈设置的固定螺栓孔与固定基座相连接,用于固定整个测试系统。高速摄像机9、制冷型红外热像仪10垂直于中空圆柱体刚性容器1中轴线放置。气囊气体发生器8的点爆线束与点火装置连接,高速摄像机9、制冷型红外热像仪10、压力传感器6与数据记录装置连接,点火装置与数据记录装置连接。
激发点火装置,高速摄像机9、制冷型红外热像仪10和数据记录装置同步启动;点火器引爆点火药剂,点火药剂引燃产气药剂,迅速放出大量气体,气体推动活塞4在刚性容器1内部线性运动。高速摄像机9采集活塞4的运动轨迹和是否产生明火的图像信息,制冷型红外热像仪10采集整个测试过程的温度分布云图随时间的动态变化过程和气囊气体发生器8充气孔周围的最高气体温度等指标;活塞4顶部内侧的压力传感器6记录单位面积的气体压力值的动态信息。活塞4停止后关闭所有设备,所有数据及图像信息由数据记录装置记录。
结合上述理论推导,通过测得的活塞4线性运动过程,得出气囊气体发生器8燃烧转化为气体动能的能量;通过测得的气体和气囊气体发生器8金属壳的温度变化,得出气囊气体发生器8燃烧转化为气体内能的能量和转化为气囊气体发生器8金属壳内能的能量,并推导出有效功的占比。通过高速摄像机9记录的图像,判定测试过程是否产生明火;通过制冷型红外热像仪10得到整个测试过程中气囊气体发生器8充气孔周围的最高气体温度。
如图1所示,本实施例的刚性容器1及其底座2和悬臂均采用透明钢化玻璃材质,钢
化度为2~4,可承受应力95,且表面光滑、摩擦系数小,导热系数1.0仅为
金属铜的1/400,导热性能差。刚性容器1长450,内径26,壁厚3,设计可测气体
容量约为200升();其上设有量程为400的刻度线,相邻刻度值为1;所述底座2与中
空圆柱体刚性容器1柱体可拆卸密封连接,悬臂对应刚性容器1的中轴线位置设边长1
正方形定位孔33。
如图2所示,本实施例活塞41的主体为半球壳,外表面直径26,壁厚2,其顶
部外侧设定位柱55,长460,横截面为边长1的正方形;半球壳状活塞4顶端中心设置
压力传感器6,所述压力传感器6设于半球壳内表面。活塞4整体采用深色钢化玻璃材质,钢
化度为2~4,可承受应力95,且表面光滑、摩擦系数小,导热系数1.0。
实施例2
本实施例的测试装置同实施例1.
由于整个测试装置周边件均采用热导率很低的材质,且气囊气体发生器8点火燃
烧放热的整个历程一般在100以内,可简化成物理模型,忽略周边件的热传导和内能增
加,仅考虑转化为气体内能的部分和转化为气囊气体发生器8金属壳内能的部分。气体内能
增加主要是通过气体分子间热对流、热传导两种方式;气囊气体发生器8金属壳内能增加主
要是以固体间热传导的方式。整个测试历程为毫秒级,且基于热传导及热对流的速率,常用
的热电阻式、热电偶式温度传感器难以达到测试所需的采样频率及灵敏度,需要使用高采
样频率红外测温设备分别测量气囊气体发生器8和气囊气体发生器8充气孔到活塞4之间的
气体温度,求解转化为气体内能的部分和转化为气囊气体发生器8金属壳内能的部分。气体
动能和内能总和为所测气囊气体发生器8点火燃烧过程的总能量。
由于已限制活塞4的转动,测试过程中活塞4受到释放的气体膨胀冲击,沿着刚性容器1中轴线从低处向高处线性运动;气体动能仅转化为活塞4的线性运动动能和势能。活塞4沿中空圆柱体刚性容器1中轴线竖直方向的线性运动过程描述如下:
高速摄像机9拍摄刚性容器1中活塞4的线性运动轨迹,采集所述活塞4线性运动位移与所对应的时刻,利用数学方法拟合其多项式方程:
由于本实施例的活塞4、中空圆柱体刚性容器1、周边件均选用导热不良的材质,且
气囊气体发生器8点火燃烧放热的整个历程一般在100以内,可简化成物理模型,忽略周
边件的热传导和内能增加,仅考虑转化为气体内能的部分和转化为气囊气体发生器8金属
壳内能的部分。气体内能增加主要是通过气体分子间热对流、热传导两种方式;气囊气体发
生器8金属壳内能增加主要是以固体间热传导的方式。气囊气体发生器8充气孔处气体温度
最高,随着释放的气体量增加、膨胀,温度随距离的增加而递减,越靠近活塞4的气体温度越
低。
气体比热容会随温度的变化而变化,查询相关理化参数手册可得到单一气体组分
的定压比热容在不同温度下的值由上述数据分别拟合出种单一气体组分的定压比热容随温度的动态变化方程,结合式(9)气体平均温度与时间的函
数关系,将种单一气体组分定压比热容与温度的关系转化为与时间函数关系:
(5)、转化为气囊气体发生器8金属壳的内能求解同理,先查得金属壳材质的比热
容常数;通过测量燃烧后的气囊气体发生器8金属壳或空的气囊气体发生器8壳得到其质
量,将上述参数和温度动态变化方程式(10)代入式(8),得气囊气体发生器8金属壳内能
增加吸收的能量为:
Claims (8)
1.一种基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤S1、布置测试装置;测试装置包括刚性容器、活塞、高速摄像机和制冷型红外热像仪;刚性容器呈透明中空圆柱体状,刚性容器内底部固定有气囊气体发生器,活塞位于刚性容器内,活塞整体呈开口朝下的半球壳状,活塞内顶端中心处设置压力传感器,所述高速摄像机和制冷型红外热像仪分别垂直于刚性容器中轴线放置;刚性容器上方固定悬臂,活塞上顶端安装有定位柱,定位柱与悬臂的正方形定位孔适配固定,使得活塞无法转动;
步骤S2、激发刚性容器内的点火装置,并同步启动高速摄像机、制冷型红外热像仪和数据记录装置;点火后活塞在刚性容器内部做竖直方向线性运动;高速摄像机采集活塞在刚性容器的运动轨迹和是否产生明火的图像信息,制冷型红外热像仪采集整个测试过程的温度分布云图随时间的动态变化过程和气囊气体发生器充气孔周围的最高气体温度;压力传感器记录单位面积的气体压力值的动态信息;
步骤S3、依据高速摄像机、制冷型红外热像仪和压力传感器采集的实时数据,来对气囊气体发生器进行性能分析测试;气囊气体发生器点火剧烈燃烧释放的总能量包括气体动能、气体内能以及气囊气体发生器金属壳内能;分别求解气体动能及其随时间的动态变化、气体内能及其随时间的动态变化、气囊气体发生器金属壳内能及其随时间的动态变化、单位面积的气体压力值及其随时间的变化关系,以及气囊气体发生器对外做功过程有效功占比及其动态变化;
步骤S4、在活塞停止运动后,关闭所有设备,所有数据及图像信息由数据记录装置记录。
2.根据权利要求1所述的基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,其特征在于:所述步骤S3.1中分析测试气体动能过程中,由于活塞无法转动,受到燃烧释放的气体膨胀冲击后,活塞沿着刚性容器中轴线从低处向高处线性运动;气体动能仅转化为活塞的线性运动动能和势能;
高速摄像机拍摄刚性容器中活塞的线性运动轨迹,采集活塞线性运动位移与所对应的时刻,利用数学方法拟合其多项式方程:
6)、最后进行分别进行多项式拟合得到式(9)(10)。
5.根据权利要求3所述的基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,其特征在于:所述步骤S3中气囊点爆后对外充气做功整个过程中只有转化为气体动能的能量是有效部分,由式(7)(22)推导有效功占比为:
6.根据权利要求1所述的基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,其特征在于:所述刚性容器和活塞均采用光滑刚性材质制成,活塞与刚性容器相接处的部分涂覆有润滑层。
7.根据权利要求1所述的基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,其特征在于:所述刚性容器底部固定有底座,气囊气体发生器通过螺栓固定于底座,气囊气体发生器的点爆线束穿过底座上的线束孔,点爆线束与点火装置连接。
8.根据权利要求1所述的基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法,其特征在于:所述刚性容器外壁设有垂直方向的刻度线;未点火测试时,活塞位于刚性容器内底部的刻度线起始位置处,所述压力传感器的中轴线与中空圆柱体状的刚性容器中轴线重合;激发点火装置后,点火装置的点火器引爆点火药剂,点火药剂引燃产气药剂,迅速放出大量气体,气体推动活塞在刚性容器内部竖直线性运动。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211713626.8A CN115683663B (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211713626.8A CN115683663B (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115683663A true CN115683663A (zh) | 2023-02-03 |
CN115683663B CN115683663B (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=85056284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211713626.8A Active CN115683663B (zh) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | 基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115683663B (zh) |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0664245A2 (de) * | 1994-01-25 | 1995-07-26 | Althammer GmbH u. Co KG Edelstahlbau | Vorrichtung zum Testen von Airbags |
EP0795441A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-17 | TAKATA (EUROPE) VEHICLE SAFETY TECHNOLOGY GmbH | Verfahren zum Zusammenbau eines Airbag-Generatorträgers mit einem zugehörigen Gassack und Halterung für den Generatorträger während des Zusammenbaus |
CN102768118A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-11-07 | 吉林大学 | 汽车安全气囊静态展开综合性能测试方法 |
CN102788705A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-11-21 | 吉林大学 | 汽车安全气囊综合测试试验台 |
CN202710330U (zh) * | 2012-08-08 | 2013-01-30 | 吉林大学 | 汽车安全气囊综合测试试验台 |
CN105004502A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-10-28 | 重庆理工大学 | 安全气囊线性冲击试验平台及试验方法 |
CN106226091A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-14 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种安全气囊气体发生器性能检测装置 |
CN205910011U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-01-25 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种汽车安全气囊气体发生器的点爆试验装置 |
CN207319566U (zh) * | 2017-07-13 | 2018-05-04 | 烟台工程职业技术学院 | 一种汽车安全气囊一体化教学实验台 |
CN108145671A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-06-12 | 高田(长兴)汽车安全装置有限公司 | 一种安全气囊气体发生器短路端子防错装检测工装 |
CN109297722A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种安全气囊气体发生器试验用的安装装置 |
DE102020004920A1 (de) * | 2020-08-13 | 2020-10-08 | Daimler Ag | Seitenairbagvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Betreiben einer Seitenairbagvorrichtung |
CN112722721A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 湖北航鹏化学动力科技有限责任公司 | 一种新型安全气囊气体发生器短路插座上料机构 |
-
2022
- 2022-12-30 CN CN202211713626.8A patent/CN115683663B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0664245A2 (de) * | 1994-01-25 | 1995-07-26 | Althammer GmbH u. Co KG Edelstahlbau | Vorrichtung zum Testen von Airbags |
EP0795441A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-17 | TAKATA (EUROPE) VEHICLE SAFETY TECHNOLOGY GmbH | Verfahren zum Zusammenbau eines Airbag-Generatorträgers mit einem zugehörigen Gassack und Halterung für den Generatorträger während des Zusammenbaus |
CN102768118A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-11-07 | 吉林大学 | 汽车安全气囊静态展开综合性能测试方法 |
CN102788705A (zh) * | 2012-08-08 | 2012-11-21 | 吉林大学 | 汽车安全气囊综合测试试验台 |
CN202710330U (zh) * | 2012-08-08 | 2013-01-30 | 吉林大学 | 汽车安全气囊综合测试试验台 |
CN105004502A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-10-28 | 重庆理工大学 | 安全气囊线性冲击试验平台及试验方法 |
CN205910011U (zh) * | 2016-07-20 | 2017-01-25 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种汽车安全气囊气体发生器的点爆试验装置 |
CN106226091A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-12-14 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种安全气囊气体发生器性能检测装置 |
CN207319566U (zh) * | 2017-07-13 | 2018-05-04 | 烟台工程职业技术学院 | 一种汽车安全气囊一体化教学实验台 |
CN108145671A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-06-12 | 高田(长兴)汽车安全装置有限公司 | 一种安全气囊气体发生器短路端子防错装检测工装 |
CN109297722A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-02-01 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种安全气囊气体发生器试验用的安装装置 |
DE102020004920A1 (de) * | 2020-08-13 | 2020-10-08 | Daimler Ag | Seitenairbagvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Betreiben einer Seitenairbagvorrichtung |
CN112722721A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 湖北航鹏化学动力科技有限责任公司 | 一种新型安全气囊气体发生器短路插座上料机构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115683663B (zh) | 2023-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7225691B2 (en) | Airbag inflator performance test system | |
US6773674B2 (en) | Thermal analysis for detection and identification of explosives and other controlled substances | |
CN102721516B (zh) | 一种使用气密性检测仪利用放气过程测试容器内容积的方法 | |
CN107656031A (zh) | 用于含能材料的高压气体冲击加载安全性能测试方法 | |
CN103091325A (zh) | 一种火工药剂环境温度安定性试验方法 | |
CN201156037Y (zh) | 烟火药燃爆性能检测仪 | |
CN112798049B (zh) | 一种锂离子电池热失控产气速率与产气量测量装置及方法 | |
CN115683663B (zh) | 基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 | |
CN201497642U (zh) | 防爆安全阀型式试验装置 | |
CN110687456A (zh) | 一种模拟锂电池外短路诱发热失控实验系统及实验步骤 | |
Li et al. | Investigation on the thermal stability of nitroguanidine by TG/DSC-MS-FTIR and multivariate non-linear regression | |
CN109438150A (zh) | 一种自动点火药剂组合物、制备方法、应用及气体发生器 | |
CN116147930A (zh) | 基于加速度传感器的汽车安全气囊气体发生器性能测试方法 | |
CN106093298B (zh) | 一种火药燃烧气体成分测试方法 | |
CN115791208A (zh) | 一种基于加速度传感器的汽车安全气囊气体发生器质量流测试方法 | |
CN115791209B (zh) | 基于加速度传感器的汽车安全气囊气体发生器产气量及产气速率测试方法 | |
CN116223057A (zh) | 一种基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器质量流测试方法 | |
CN110553780B (zh) | 一种单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置和诊断方法 | |
CN116448813B (zh) | 含能结构材料释能特性的温压同步测试方法及测试系统 | |
CN116086825A (zh) | 基于高速摄像机的汽车安全气囊气体发生器产气量及产气速率测试方法 | |
CN207319566U (zh) | 一种汽车安全气囊一体化教学实验台 | |
CN103398930B (zh) | 一种安全气囊用气体发生器过滤网透气性测试系统及方法 | |
CN110631841B (zh) | 一种汽车正面气囊动态压力测试方法 | |
CN114088873A (zh) | 一种轮胎防火性能的测试装置及测试方法 | |
Lakshminarayan et al. | Finite element simulation of driver folded air bag deployment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |