Tác dụng của túi khí và nguyên lý hoạt động

Thứ Sáu, 29/12/2023 - 15:45

Túi khí là một hệ thống an toàn hạn chế bổ sung trên xe tác động đến hành khách bên trong nhằm bảo vệ khỏi những chấn thương nghiêm trọng khi có va chạm. Túi khí được thiết kế để phồng lên cực kỳ nhanh, sau đó nhanh chóng xẹp xuống khi va chạm.

Túi khí ô tô là gì

Ý tưởng ban đầu về hệ thống túi khí có thể bắt nguồn từ những năm 1960. Khi đó, một trở ngại lớn là thời gian túi khí có thể bung. Người ta đã cố gắng giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng khí nén, nhưng giải pháp này không thành công. Những thành công đầu tiên được ghi nhận vào đầu những năm 1970 với việc sử dụng thuốc phóng để làm phồng túi khí trong thời gian quy định.

Xem thêm: Túi khi hoạt động như thế nào?

Túi khí là biện pháp bảo vệ bổ sung và được thiết kế để hoạt động tốt nhất khi kết hợp với dây an toàn. Cả túi khí phía trước và bên hông thường được thiết kế để bung trong các vụ va chạm từ trung bình đến nghiêm trọng và có thể bung ngay cả trong một vụ va chạm nhỏ.

Túi khí giúp giảm khả năng phần thân trên hoặc đầu của bạn đập vào bên trong xe khi va chạm. Để tránh chấn thương liên quan đến túi khí, hãy đảm bảo rằng bạn đã ngồi đúng cách và nhớ rằng túi khí được thiết kế để hoạt động cùng với dây an toàn chứ không phải để thay thế chúng. Còn trẻ em dưới 13 tuổi nên ngồi ghế sau. (Xem thêm: Hướng dẫn An toàn túi khí)

Xe có thể được trang bị cả túi khí phía trước và bên hông (SAB). Túi khí phía trước là trang bị tiêu chuẩn trên tất cả các xe ô tô chở khách kể từ mẫu xe năm 1998 và trên tất cả xe SUV, xe bán tải và xe tải kể từ mẫu xe năm 1999. SABs đang được cung cấp dưới dạng trang bị tiêu chuẩn hoặc tùy chọn trên nhiều loại xe chở khách mới.

Các thành phần chức năng túi khí

Bộ điều khiển túi khí

Bộ điều khiển là trái tim của hệ thống túi khí và được lắp đặt tập trung trên xe. Bạn thường có thể tìm thấy nó trong khu vực bảng điều khiển, trên đường hầm trung tâm.

Bộ điều khiển túi khí chịu trách nhiệm cho những việc sau:

  • Phát hiện tai nạn.
  • Phát hiện các tín hiệu được gửi bởi các cảm biến một cách kịp thời.
  • Kích hoạt các mạch bắn cần thiết một cách kịp thời.
  • Cung cấp nguồn điện cho mạch kích hoạt bằng tụ điện, độc lập với ắc quy xe.
  • Chạy tự chẩn đoán trên toàn bộ hệ thống.
  • Lưu trữ các lỗi trong bộ nhớ lỗi.
  • Kích hoạt đèn báo túi khí nếu hệ thống bị lỗi.
  • Kết nối với các bộ điều khiển khác thông qua CAN bus.

Thông tin thu được từ một loạt các thử nghiệm va chạm được lưu trong các thiết bị điều khiển hiện đại. Thông tin này cho phép phân loại một vụ tai nạn theo “mức độ nghiêm trọng của vụ tai nạn”. Các mức độ tai nạn (mức độ nghiêm trọng của sự cố) được phân ra theo các cấp:

  • Mức độ tai nạn 0 (Crash severity 0) = tai nạn nhỏ; không có túi khí nào được bung ra
  • Mức độ tai nạn 1 (Crash severity 1) = tai nạn vừa phải; túi khí có thể được triển khai trong giai đoạn đầu tiên
  • Mức độ tai nạn 2 (Crash severity 2) = tai nạn nghiêm trọng; túi khí được triển khai ở giai đoạn đầu
  • Mức độ tai nạn 3 (Crash severity 3) = tai nạn rất nghiêm trọng; túi khí được triển khai trong giai đoạn đầu tiên và thứ hai

Bên cạnh mức độ nghiêm trọng của sự cố, bộ điều khiển cũng tính đến thông tin về hướng xảy ra sự cố (tác dụng lực), ví dụ 0° hoặc 30° và loại sự cố để xác định chiến lược triển khai. Ngoài ra, nó còn xem xét liệu người ngồi trên xe có thắt dây an toàn hay không.

Hoạt động:

Khi có tín hiệu va chạm, bộ điều khiển sẽ diễn giải đầu vào điện và đo mức độ va chạm để xác định việc bung túi khí. Trong trường hợp một cảm biến tác động và an toàn, cảm biến được đóng lại, một dòng điện được truyền đến mô-đun túi khí chứa cụm túi khí và bộ bơm hơi. Việc kích hoạt túi khí dẫn đến đánh lửa tạo ra sự truyền điện giữa một cặp chốt kim loại.

Hồ quang điện được tạo ra giữa cả hai chân cực sẽ kích hoạt một chất đẩy (được tạo thành từ natri azide) bắt đầu cháy khi hợp chất này phân hủy để tạo ra khí nitơ lấp đầy túi khí. Mẫu Volvo V40 đưa công nghệ túi khí lên một tầm cao mới bằng cách triển khai túi khí cho người đi bộ khi va chạm vào thanh cản của chiếc xe này.

  • Tăng độ nhạy của phương tiện đang di chuyển bằng cách đặt mô-đun điều khiển tích hợp vào trọng tâm của phương tiện
  • Cảm biến va chạm tích hợp đa dạng hóa chẩn đoán khi va chạm
  • Tăng độ chính xác của công nghệ cảm biến tích hợp để đảm bảo an toàn tốt hơn
  • Tiết kiệm chi phí nếu tất cả các hệ thống cảm biến va chạm được tích hợp vào một mô-đun

Cảm biến va chạm

Tùy thuộc vào hệ thống túi khí và số lượng túi khí được lắp đặt, cảm biến va chạm hoặc cảm biến gia tốc được lắp trực tiếp trong bộ điều khiển hoặc dưới dạng vệ tinh ở phần đầu xe hoặc bên hông xe.

Cảm biến phía trước luôn được cung cấp trùng lặp. Các cảm biến này thường hoạt động theo hệ thống lò xo-khối lượng. Với hệ thống này, cảm biến chứa một con lăn có trọng lượng tiêu chuẩn. Một bản lề lò xo bằng đồng được quấn quanh con lăn có trọng lượng và các đầu của nó được gắn vào con lăn có trọng lượng và vỏ cảm biến. Do đó, con lăn có trọng lượng chỉ có thể di chuyển nếu lực tác dụng từ một hướng nhất định. Nếu có lực tác dụng, con lăn có trọng lượng sẽ lăn theo lực lò xo bằng đồng và đóng mạch vào bộ điều khiển bằng tiếp điểm. Cảm biến này cũng chứa một điện trở trở kháng cao để chạy tự chẩn đoán.

Cảm biến loại khối lượng

Cảm biến va chạm thường được lắp ở phía trước xe vì đây là nơi dễ xảy ra va chạm. Cảm biến được bố trí bên trong động cơ và một cảm biến an toàn tương tự được bố trí bên trong khu vực hành khách của xe. Cảm biến an toàn này được yêu cầu để đo cường độ của va chạm nhằm xác định xem va chạm có vượt quá ngưỡng nhất định để kích hoạt túi khí hay không.

Cả hai loại cảm biến (được gọi là cảm biến quán tính) đều hoạt động trên nguyên tắc phát hiện sự giảm gia tốc của phương tiện đang di chuyển và tạo ra xung điện.

Cảm biến va chạm loại quán tính

Khi va chạm với một phương tiện đang di chuyển khác hoặc một vật thể nào đó, cảm ứng khối lượng bị đẩy về phía trước vào các điểm tiếp xúc mạ vàng do sự thay đổi trạng thái chuyển động. Theo chuyển động của quả cầu kim loại này vào các tiếp điểm, khối kim loại này tiếp xúc với các cực điện ở hai bên của quả cầu kim loại để cảnh báo cho bộ phận trung tâm về sự va chạm (mạch điện được nối kín).

Cảm biến kiểu con lăn

Cảm biến kiểu con lăn bao gồm một quả nặng được nối với một bộ phận lò xo cuộn. Giống như cảm biến loại khối lượng, trong quá trình va chạm với phương tiện đang chạy tới, trọng lượng kim loại bị ép về phía trước làm thay đổi lực căng trên lò xo cuộn để điều khiển mạch điện đóng tiếp điểm cảm biến. Điều quan trọng cần lưu ý là các cảm biến va chạm và cảm biến an toàn phải kích hoạt và tắt đồng thời để cho phép bung túi khí.

Cảm biến va chạm kiểu con lăn

Một tùy chọn mở rộng khác cho cảm biến chuyển động là sử dụng khối silicon. Nếu có lực tác dụng, khối silicon trong cảm biến sẽ di chuyển. Do cách thức mà khối lượng được treo trong cảm biến, điều này làm thay đổi điện dung, đóng vai trò là thông tin cho bộ điều khiển.

Nhờ tốc độ mà chúng có thể ghi lại thông tin, các cảm biến này được sử dụng để cung cấp thông tin cho thiết bị điều khiển càng nhanh càng tốt trong trường hợp có tác động phụ.

Khi lắp cảm biến va chạm, luôn quan sát hướng lắp đặt, hướng này được biểu thị bằng mũi tên trên cảm biến. Ngưỡng triển khai là khả năng tăng tốc của khoảng 3 – 5 g (g=9.81m/s2). Vì lý do an toàn, để tránh (các) túi khí bung ra ngoài ý muốn, hai cảm biến hoạt động độc lập với nhau phải luôn gửi thông tin để bung (các) túi khí.

Cảm biến an toàn

Cảm biến an toàn có nhiệm vụ ngăn túi khí bung ra ngoài ý muốn.

Cảm biến an toàn được kết nối nối tiếp với các cảm biến phía trước. Cảm biến an toàn được tích hợp vào bộ điều khiển túi khí. Nó bao gồm một tiếp điểm lưỡi gà trong một ống chứa đầy nhựa và một nam châm hình vòng. Tiếp điểm lưỡi gà mở được đặt trong một ống chứa đầy nhựa, trên đó đặt nam châm hình vòng. Nam châm được giữ bằng một lò xo ở phần cuối của vỏ. Nếu có lực tác dụng, nam châm sẽ trượt trên ống chứa đầy nhựa chống lại lực lò xo và đóng tiếp điểm lưỡi gà. Thao tác này sẽ đóng tiếp điểm kích hoạt túi khí.

Các hệ thống túi khí truyền thống đã sử dụng các cảm biến túi khí cơ học, chẳng hạn như cảm biến loại con lăn và khối lượng. Kể từ khi giới thiệu công nghệ này, đã có những ứng dụng của các hệ thống cảm biến tinh vi hơn như cảm biến va chạm điện tử và hệ thống vi cảm biến. Radar, tia hồng ngoại và xử lý hình ảnh hiện đang được triển khai để hoạt động với bộ phận điều khiển phương tiện nhằm dự đoán không gian và thời gian liên quan đến một vụ va chạm có thể xảy ra.

Thiết kế túi khí

Túi khí được làm từ vải polyamide có độ bền cao, chống lão hóa. Nó có hệ số ma sát thấp để đảm bảo nó dễ dàng mở ra và tiếp xúc nhẹ nhàng với da. Túi khí được phủ một lớp bột talc để bảo vệ và chống dính. Khi túi khí bung ra, có thể nhìn thấy lớp bột này dưới dạng một đám mây trắng. Có các dải giữ ở bên trong giúp duy trì hình dạng của túi khí khi nó được bơm căng. Có các lỗ thoát khí ở phía sau cho phép khí thoát ra ngoài.

Có 2 cách gấp túi khí khác nhau: Gấp tiêu chuẩn và gấp hình sao. Với kiểu gấp hình sao, túi khí bung ít về phía người lái hơn. Việc gấp này có lợi nếu người ngồi không ngồi đúng vị trí của họ (“lệch vị trí”).

Lò xo xoắn

Lò xo xoắn thiết lập kết nối giữa cột lái cứng và vô lăng chuyển động. Nó cũng đảm bảo sự liên kết giữa bộ phận điều khiển túi khí và bộ tạo khí khi vô lăng quay. Lá dẫn điện được quấn sao cho nó có thể chuyển động quay 2,5 vòng mỗi chiều.

Đặc biệt thận trọng khi tháo và lắp lò xo xoắn. Bạn phải đảm bảo rằng tay lái được căn giữa và các bánh xe ở vị trí thẳng về phía trước. Không vặn lò xo xoắn khi nó đã được tháo ra.

Phát hiện chiếm dụng chỗ ngồi

Chức năng phát hiện chiếm dụng ghế được sử dụng để kiểm soát việc bung túi khí chính xác hơn và ngăn không cho túi khí bung ra một cách không cần thiết. Có nhiều cách khác nhau để kiểm tra xem ghế có người hay không. Thảm cảm biến bao gồm các cảm biến áp suất và một đơn vị đánh giá điện tử được sử dụng. Thảm cảm biến chỉ được tích hợp vào ghế hành khách phía trước. Tuy nhiên, các hệ thống hiện đại cũng có thể được tích hợp vào ghế lái và ghế sau. Có thể sử dụng cả cảm biến hồng ngoại và siêu âm. Chúng được lắp ở khu vực đèn nội thất/gương chiếu hậu và giám sát không chỉ ghế có người ngồi hay không mà còn giám sát hành khách phía trước ngồi như thế nào. Bằng cách này, hệ thống sẽ phát hiện xem người ngồi có “ra khỏi vị trí” hay không, điều này sẽ gây ra vấn đề.

Thông tin từ hệ thống phát hiện chỗ ngồi ảnh hưởng đến việc triển khai các túi khí và kích hoạt bộ căng đai an toàn và tựa đầu chủ động. Hệ thống túi khí sẽ phát hiện nếu các ghế riêng lẻ không có người ngồi và các hệ thống bảo vệ tương ứng không được kích hoạt trong trường hợp xảy ra tai nạn.

Túi khí

Túi khí vô lăng bao gồm một túi khí có thể tích khoảng 67 lít, giá đỡ túi khí, bộ kích hoạt và nắp túi khí (vỏ vô lăng). Trong trường hợp xảy ra tai nạn, bộ điều khiển sẽ kích hoạt bộ kích hoạt túi khí. Trong quá trình này, một dòng điện kích hoạt làm nóng một sợi dây mỏng để đốt cháy thuốc phóng.

Khi có sự va chạm đủ lớn, nhiên liệu đẩy bị đốt cháy. Chất đẩy này được làm từ natri azide. Khí được tạo ra trong khi nhiên liệu đẩy cháy sẽ nở ra và phản ứng với chất oxy hóa (một chất giải phóng oxy, chẳng hạn như oxit đồng hoặc oxit sắt) để tạo thành nitơ gần như tinh khiết lấp đầy túi khí. Do độc tính của natri azide, các loại nhiên liệu rắn không chứa azide khác cũng được sử dụng làm nhiên liệu đẩy. Chúng không chỉ tạo thành nitơ khi chúng phản ứng mà còn tạo thành carbon dioxide (khoảng 20%) và hơi nước (khoảng 25%). Chất đẩy thường được cung cấp ở dạng viên nén, được đóng gói kín khí trong buồng đốt.

Loại nhiên liệu đẩy nào được sử dụng phụ thuộc vào kích thước của túi khí và tốc độ mở yêu cầu. Phản ứng hóa học diễn ra sau khi đốt cháy gây ra nhiệt độ 700°C trong buồng đốt. Khí thu được chảy qua màn lọc ở áp suất xấp xỉ 120 bar. Trong quá trình này, nó được làm mát để giảm nhiệt độ ở đầu ra xuống dưới 80°C nhằm bảo vệ người ngồi trong xe. Tiếng ồn được tạo ra tương tự như tiếng súng nổ. Mất khoảng 30 mili giây để túi khí bung ra hoàn toàn. Các hệ thống mới hơn sử dụng bộ tạo khí hai giai đoạn. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của vụ tai nạn, bộ phận điều khiển sẽ kích hoạt lần lượt 2 giai đoạn tạo khí. Khoảng thời gian giữa các lần kích hoạt càng ngắn thì túi khí sẽ bung càng nhanh. Trong mọi trường hợp, cả hai bộ tạo khí luôn được kích hoạt để giải cứu an toàn những người ngồi trong xe.

Bộ tạo khí hybrid được sử dụng cho túi khí hành khách phía trước hoặc túi khí bên. Các loại bộ tạo khí này cũng sử dụng nguồn khí thứ hai ngoài khí đốt. Một bình áp suất chứa hỗn hợp khí gồm 96% argon và 4% heli ở áp suất xấp xỉ 220 bar. Bình áp suất được làm kín bằng màng ngăn. Nếu túi khí được bung ra, chất đẩy sẽ di chuyển một pít-tông làm thủng màng và cho phép khí thoát ra ngoài. Khí được tạo ra khi nhiên liệu đốt cháy trộn với khí trong bình chịu áp lực. Nhiệt độ đầu ra trong trường hợp này là khoảng 56°C. Túi khí hành khách phía trước có thể tích khoảng 140 l và bung ra hoàn toàn trong khoảng 35 mili giây.

Quá trình này cũng tương tự đối với túi khí bên (túi khí ngực). Tuy nhiên, do không có vùng biến dạng (vùng co rúm) khi va chạm, nên cần phải kích hoạt bộ tạo khí và làm phồng túi khí nhanh hơn nhiều. Trong trường hợp xảy ra va chạm bên ở tốc độ khoảng 50 km/h, bộ tạo khí phải kích hoạt sau khoảng 7 ms và túi khí phải được bung hoàn toàn sau 22 ms. Các túi khí bên hông được lắp ở ốp cửa hoặc tựa lưng ghế. Khi nói đến túi khí đầu, người ta phân biệt giữa cấu trúc ống bơm hơi và rèm bơm hơi. Cấu trúc ống bơm hơi là thiết kế đầu tiên cho túi khí đầu. Nó giống như một chiếc xúc xích mở ra từ tấm lợp phía trên cửa trước. Cấu trúc rèm bơm hơi kéo dài toàn bộ thành xe ở phía trên. Nó được lắp vào khung nóc, phía trên cửa xe.

EnterKnow

Series Navigation

Chia sẻ

Tin cũ hơn

Lịch sử các đời xe Toyota Vios ở Việt Nam và thế giới

Toyota Vios là dòng xe sedan được ra mắt lần đầu tiên vào năm 2002 tại Thái Lan. Sau hơn 20 năm có mặt trên thị trường, Vios đã trải qua 4 thế hệ nâng cấp và phát triển.

So sánh Toyota Vios 2020 và 2021

Vios là mẫu xe ăn khách của hãng xe Nhật, đặc biệt là ở các đời xe gần nhất. Cùng Anycar so sánh Toyota Vios 2020 và 2021 để có được lựa choj tốt nhất nhé !

Những mẫu xe có động cơ Hybrid tốt nhất hiện nay

xe ô tô hybrid có ưu điểm lớn ở khả năng tiết kiệm nhiên liệu và động cơ vận hành mạnh mẽ. Cùng điểm qua một số mẫu xe hybrid đáng mua nhất hiện nay nhé!

Ô tô có tính năng dừng xe tạm tắt máy, người dùng cần chú ý đến bộ phận này

Công nghệ ngắt động cơ tạm thời (dừng xe tạm tắt máy) giúp xe không nổ máy khi dừng nhưng vẫn sẽ duy trì các thiết bị điện khác. Điều này khiến tuổi thọ ắc quy giảm nhanh.

Các đời xe Hyundai SantaFe: lịch sử hình thành, các thế hệ

Hyundai SantaFe là mẫu xe SUV hạng D phát triển dựa trên nền tảng của Hyundai Sonata, được đặt tên dựa theo thành phố SantaFe ở tiểu bang New Mexico, Hoa Kỳ. Hyundai SantaFe được giới thiệu lần đầu tiên là vào năm 2001, tính đến nay đã trải qua 4 thế hệ nâng cấp và phát triển. Đây cũng là mẫu SUV đầu tiên của nhà Hyundai.

Có thể bạn quan tâm

  • Xe hybrid là gì và cách hoạt động của xe hybrid
    Xe hybrid là gì và cách hoạt động của xe hybrid

    Xe ô tô hybrid đang dần trở nên phổ biến với khách hàng Việt, tuy nhiên nhiều người vẫn chưa biết và thắc mắc dòng xe này hoạt động như thế nào?

  • Logo ô tô xe MM là của hãng nào?
    Logo ô tô xe MM là của hãng nào?

    Đây là câu truyện thú vị xoay quanh logo ô tô xe MM nổi tiếng hàng đầu trên thế giới, biểu tượng quyền lực không thay đổi từ 1909

  • Các đời xe Ford Transit: lịch sử hình thành, các thế hệ
    Các đời xe Ford Transit: lịch sử hình thành, các thế hệ

    Ford Transit là thành quả kết tinh từ hơn 50 năm kinh nghiệm thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn chất lượng toàn cầu. Tính đến năm 2013, hơn 7 triệu chiếc đã xuất xưởng, đưa Transit dẫn đầu giữa những thương hiệu xe thương mại bán chạy nhất thế giới.

  • Cảm biến OXY - Oxygen Sensor: Cấu tạo, thông số và nguyên lý
    Cảm biến OXY - Oxygen Sensor: Cấu tạo, thông số và nguyên lý

    Đây là bài viết thứ 10 về những cảm biến quan trọng trên ô tô quyết định đến sự hoạt động ổn định, công suất định mức và sự an toàn của động cơ ô tô.

  • Rocker arm – Cò mổ xu páp
    Rocker arm – Cò mổ xu páp
    Rocker arm - Cò mổ là một thiết bị đòn bẩy trong cơ cấu phân phối khí của động cơ đốt trong, có nhiệm vụ truyền chuyển động hướng tâm từ cam thành chuyển động thẳng tại xupap để mở xupap. Một đầu của cò mổ được nâng lên – hạ xuống bởi vấu cam