摘要：本文介绍了气袋气体发生器的用于气袋模拟计算的理论模型，阐述了气体发生器TANK 试验SAE 推荐规范（SAE J2238 MAR95）。并按照中国压力容器设计标准，参照SAE 规范，设计了一个60 升的容器。同时搭建了整套试验装置，包括容器密封固定装置、点火装置、数据采集记录系统和相关的安全保护设备等。并对某一国产气体发生器进行了TANK 试验，采集了点火脉冲和容器内压力变化曲线，计算出气体发生器的描述参数。试验的成功对容器的设计进行了验证，同时也为今后气袋的计算和试验奠定了基础。
关键词：气袋 气体发生器 容器试验
Studies on Tank Test Design for Airbag Inflator
Zhang Jinhuan, Bai Yuanli, Shen Ming, Huang Shilin
State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy, Tsinghua University
[Abstract] In the paper the theoretic model of airbag inflator and the SAE specification on inflator’s tank test (SAE J2238 MAR95) were introduced. A 60 litres tank was designed, according to the Chinese specification on pressure vessel design and the SAE specification. The necessary setups, including the inflator fixing setup, the fire device, the data acquisition system and the safety equipment etc, were built. A tank test on a certain domestic airbag inflator was done. The describe parameters about the inflator were calculated based on the acquired fire impulse signal and the tank pressure curve. The success of the test proved the tank design, and became the important base of further studies on airbag.
Key words: airbag inflator tank test
1 概述
安全气袋已经成为现在汽车中重要的被动安全措施之一，气袋的匹配研究也是目前汽车被动安全研究的重点之一[1]，气袋的充气元件就是气体发生器，如何描述和标定气体发生器就成为气袋匹配的基础，它也是进行气袋模拟计算最重要的输入参数。
1.1 气袋模拟计算的理论模型
目前气袋模拟计算常使用的是均匀压力计算模型，这个模型是目前广泛使用的气袋展开模型，Madymo、Dyna3d、Pam-Crash 等软件中均用此模型计算气袋的展开过程[2]。气袋的模型如图1 所示。将气袋看成是不断扩大的控制容积(Control Volume)，气体的流入和流出以质量流量计算。假设控制容积内部的气体是理想气体且热容量系数为常数，与外界没有热量交换。进一步假设在控制容积内部温度和压力都是均匀的。在模型中还考虑了由气袋节流排气孔和其他原因泄漏出气袋的气体质量流量[2] [3]。
1.2 TANK 试验的理论模型
作为这个模型的输入是气体发生器的描述参数，主要是气体发生器容器试验（TANK TEST）得到的质量流量曲线和温度曲线，如果要准确描述气袋展开过程，还要求考虑气体发生器喷射特性，这个参数是通过气体发生器喷射（JET）试验得到的[4]。
图1 气袋模拟计算的理论模型
由于气体发生器起作用的时间很短暂，一般是100ms 左右，如果直接测量它的温度变化是很困难的，而只测量容器试验中的容器压力是不足以描述气体发生器的，因此产生了几种气体发生器参数的测量方法，常用的有压力－温度法、双压法、开孔容器试验法和比对方法[5]，气体发生器容器试验的理论模型如图2。
图2 气体发生器容器试验的理论模型
以双压法为例，如果在气体发生器点爆充气过程中，测量下气体发生器内部压力P1 和容器内部压力PT变化，那么可以换算出气袋模拟计算所需的参数，即质量流量曲线和温度曲线。
其中，Coa=C1tA1t
2 TANK 试验的规范
在SAE 中对气体发生器的标定试验有相应的推荐标准，即气袋气体发生器弹道容器试验程序（SAEJ2238 MAR95），里面针对压力容器的设计和试验程序都给出了具体的规定，还包括压力传感器的选用，电测量系统的性能和气体发生器描述参数等。其中对容器容积的规定如下：
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