一种烟火式气体发生器的制作方法

本发明属于气体发生器，特别涉及一种烟火式气体发生器，主要应用于汽车安全气囊系统，用于在车辆发生碰撞时快速产生足量气体并维持气囊内稳定压力，为驾乘人员提供可靠的缓冲保护，降低碰撞过程中的伤亡风险。

背景技术：

1、汽车安全气囊系统是汽车被动安全的核心组成部分，而气体发生器作为该系统的“动力源”，其性能直接决定了安全气囊的保护效果。气体发生器的核心作用是在车辆发生碰撞的瞬间（通常≤30ms）快速产生大量洁净气体，推动安全气囊迅速膨胀至额定体积，缓冲驾乘人员与车身内饰的剧烈撞击，同时需维持气囊内稳定压力一段时间，避免气囊快速泄压导致保护失效。目前，汽车安全气囊系统中常用的气体发生器主要分为混合式气体发生器和单一烟火式气体发生器两大类，两类产品均存在明显的技术缺陷，难以满足汽车安全领域日益提升的保护需求。

2、混合式气体发生器通常结合高压压缩气体（如氩气、氮气）和烟火药剂，其工作原理是利用烟火药剂燃烧快速破片释放压缩气体以实现安全气囊的初步快速充气，并维持气囊内的稳定压力。该类发生器的核心缺陷在于结构极其复杂，需设置高压储气罐、密封机构、药剂燃烧室等多个零部件，不仅制造成本居高不下，且对密封性能的要求极高，长期使用过程中，高压储气罐易出现密封老化、气体泄漏等问题，导致碰撞时产气不足，直接影响安全气囊的膨胀效果，存在严重的安全隐患。此外，混合式气体发生器的体积和重量较大，难以适配小型化、轻量化的汽车设计趋势。

3、单一烟火式气体发生器仅依靠烟火产气药的燃烧反应产生气体，其结构简单、零部件少、制造成本低，且无高压气体泄漏隐患，是目前气体发生器的研发热点，但现有单一烟火式气体发生器存在无法同时兼顾“快速产气”和“稳定保压”的固有缺陷，具体表现为：

4、若采用单一硝酸胍类产气药：硝酸胍类产气药的氮含量高、产气速度快（常规燃速≥50mm/s）、产气量足，能够在10-20ms内推动安全气囊膨胀至额定体积，满足快速充气需求，但该类产气药的燃烧速度过快，通常20-30ms内即可燃尽，燃尽后无持续产气能力，导致气囊内压力快速下降（通常30ms后压力降至额定压力的50%以下），无法对驾乘人员形成持续缓冲保护，尤其在高速碰撞（碰撞速度≥60km/h）场景下，驾乘人员身体仍处于惯性运动状态，气囊泄压后易与车身发生二次撞击，保护效果大打折扣。

5、若采用单一叠氮化钠类产气药：叠氮化钠类产气药的燃烧速度平缓（常规燃速≤30mm/s），燃尽时间长（通常≥60ms），能够维持气囊内的稳定压力，但该类产气药的产气速度较慢，通常需要30-40ms才能推动安全气囊膨胀至额定体积，无法满足安全气囊“瞬间膨胀”的核心需求，可能导致驾乘人员在气囊完全膨胀前就与车身发生撞击，失去安全保护的意义。

6、现有技术中，部分专利尝试优化单一烟火式气体发生器的性能，但均未解决上述核心缺陷：例如中国专利cn119462312a公开了 “一种产生气体的烟火固体物质、烟火药剂和气体发生器”，采用硝酸胍、碱式硝酸铜等组分组成的复合药剂，重点优化了产气效率和气体纯度，但本质上仍为单一类型的复合产气药，无法突破“快速产气”与“稳定保压”的性能矛盾，仍存在燃速与保压时间无法兼顾的问题；中国专利cn110753643b公开了“用于安全气囊的烟火式气体发生器”，重点优化了壳体结构和气体喷射方式，旨在提升气体喷射的均匀性，未对产气药的组合搭配和装填结构进行创新设计，无法从根本上解决单一产气药的性能缺陷，仍无法兼顾快速充气和持续保压的双重需求。

7、此外，目前现有技术中尚未出现将硝酸胍类产气药与叠氮化钠类产气药按“前半段快速产气、后半段稳定保压”的功能分区进行装填的设计思路，无法通过简单的结构优化，实现对现有混合式气体发生器的替代，同时规避混合式发生器结构复杂、易泄漏、成本高的缺陷。因此，研发一种结构简单、成本低廉、体积小巧，能够同时实现快速产气和稳定保压，且可直接替代现有混合式气体发生器的烟火式气体发生器，成为目前本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种烟火式气体发生器，通过创新的分区装填结构和产气药组合设计，实现“快速产气膨胀+稳定保压”的双重功能，解决现有单一烟火式气体发生器的性能矛盾，同时规避混合式气体发生器的结构缺陷；该烟火式气体发生器结构简单、成本低廉、安全可靠，可直接替代现有混合式气体发生器，提升汽车安全气囊的保护可靠性。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、一种烟火式气体发生器，包括发生器壳体、点火组件、快速产气单元、保压产气单元、隔板、过滤网和排气端盖；所述发生器壳体为两端开口的圆柱形结构，其内部沿轴向通过固定连接的隔板分为前腔室和后腔室，前腔室与后腔室通过隔板上均匀分布的连通孔相互连通；所述点火组件固定安装于发生器壳体的前端，其点火端延伸至前腔室内；所述快速产气单元紧密装填于前腔室内、点火组件的后方，且与点火组件的点火端对应设置；所述保压产气单元紧密装填于后腔室内，与快速产气单元相邻设置，并通过连通孔与前腔室连通；所述排气端盖固定安装于发生器壳体的尾部，且气体喷射孔沿周向均匀排布在排气端盖的外侧，气体喷射孔与汽车安全气囊连通；所述过滤网固定安装于保压产气单元与排气端盖之间；

4、所述快速产气单元为硝酸胍类产气药压制成的药片；

5、所述保压产气单元为叠氮化钠类产气药压制成的药柱；

6、所述点火组件接收汽车安全气囊控制器的触发信号后，引燃快速产气单元；快速产气单元燃烧产气，推动安全气囊快速膨胀，同时其燃烧产生的火焰通过连通孔引燃保压产气单元，保压产气单元持续产气以维持安全气囊内的稳定压力，且保压时间≥50ms。

7、根据本发明提供的一种烟火式气体发生器，具有以下有益效果：

8、（1）突破现有技术瓶颈，解决核心性能矛盾：本发明创新采用“前腔室快速产气+后腔室稳定保压”的分区装填结构，将硝酸胍类产气药与叠氮化钠类产气药有机结合，硝酸胍类产气药实现安全气囊的快速膨胀（膨胀时间≤25ms），叠氮化钠类产气药实现气囊内的稳定保压（保压时间≥50ms），彻底解决了现有单一烟火式气体发生器无法同时兼顾“快速产气”和“稳定保压”的技术难题。经实际测试，本发明的保护效果完全达到甚至优于现有混合式气体发生器（与现有混合式发生器相比，产气速度提升15%-20%，保压稳定性提升30%以上），能够直接取代现有汽车安全气囊内的混合式发生器，同时规避了混合式发生器结构复杂、零部件多、易泄漏、成本高、体积大的缺陷。

9、（2）点火可靠，产气平稳，保护安全性高：本发明通过隔板和连通孔的精准设计，将两种产气药物理分隔，避免混合导致的燃烧不稳定、燃速异常等问题，同时确保火焰能够顺畅传递，实现两种产气药的协同点火（点火成功率100%）；两种产气药的燃速和产气压力经过精准匹配，产气过程平稳，无瞬时高压冲击，避免出现气囊过度膨胀破裂或膨胀不足的情况，显著提升了安全气囊的保护可靠性和使用安全性。

10、（3）药剂配方优化，性能更优，符合安全标准：本发明针对性优化了两种产气药的配方比例，硝酸胍类产气药中添加适量氧化剂、燃速调节剂和粘结剂，既保证了快速产气能力，又提升了燃烧稳定性和气体纯度（气体纯度≥95%）；叠氮化钠类产气药中添加催化剂和稳定剂，降低了点火温度，提升了燃烧稳定性和长期储存安全性（储存期≥5年无分解）；两种产气药的燃烧产物均以氮气为主，气体毒性低、无腐蚀性，无有害杂质，完全符合汽车安全气囊的国家使用标准（gb 19239-2013），对驾乘人员和环境无危害。

11、（4）结构简单，成本低廉，便于工业化推广：本发明的结构简单，仅包括发生器壳体、点火组件、快速产气单元、保压产气单元、隔板、过滤网和排气端盖等零部件，装配过程无需使用特殊气体充装专用设备（例如生产混合式发生器使用的气体增压机和充气焊接机等），制造成本降低30%-50%；同时，本发明的密封要求低于混合式气体发生器，长期使用后无高压气体泄漏隐患，使用寿命较混合式发生器长，适合大规模工业化生产和推广应用，能够适配小型化、轻量化的汽车设计趋势。