Có hai yêu cầu an toàn đối với ô tô. Thứ nhất là an toàn chủ động liên quan đến việc ngăn ngừa tai nạn xảy ra- thứ hai là an toàn thụ động liên quan đến việc bảo vệ người và hành lý trên xe tại thời điểm va đập. Điều quan trọng là phải giữ cho ca bin bị hư hỏng ít nhất, đồng thời phải giảm thiểu sự xuất hiện các va đập thứ cấp gây ra bởi sự dịch chuyển của người lái và hành lý trong ca bin. Để thực hiện được điều này người ta sử dụng khung xe có cấu trúc hấp thụ được tác động của lực va đập, đai an toàn, túi khí SRS.v.v
Sự hấp thụ và phân tán lực va đập thông qua biến dạng các phần đằng trước và đằng sau của thân xe sẽ làm giảm lực va đập tới người lái và hành khách. Cấu trúc ca bin chắc chắn cũng giúp giảm thiểu được biến dạng của nó.
Đai an toàn là một trong những phương tiện cơ bản bảo vệ người lái và hành khách. Đeo đai an toàn sẽ giúp cho người lái và hành khách không bị văng ra khỏi xe trong quá trình va đập, đồng thời giảm thiểu sự xuất hiện va đập thứ cấp trong ca bin.
Túi khí SRS được trang bị để bảo vệ bổ sung cho người lái và hành khách khi họ đã được bảo vệ bằng đai an toàn. Đối với những va đập nghiêm trọng ở phía trước hoặc sườn xe, túi khí SRS cùng với đai an toàn sẽ ngăn ngừa hoặc giảm thiểu chấn thương.
Sự cần thiết phải có đai an toàn và túi khí SRS
Khi xe đâm vào xe khác hoặc vật thể cố định, nó dừng lại rất nhanh nhưng không phải ngay lập tức. Ví dụ nếu khi xe đâm vào Barie cố định với vận tốc 50 km/h, bị đâm ở phía đầu xe, thì xe chỉ dừng lại hoàn toàn sau khoảng 0,1 giây hoặc hơn một chút.
Ở thời điểm va đập, ba đờ sốc trước ngừng dịch chuyển nhưng phần còn lại của xe vẫn dịch chuyển với vận tốc 50 km/h. Xe bắt đầu hấp thụ năng lượng va đập và giảm tốc độ vì phần trước của xe bị ép lại.
Trong quá trình va đập, khoang hành khách bắt đầu chuyển động chậm lại hoặc giảm tốc, nhưng hành khách vẫn tiếp tục chuyển động lao về phía trước với vận tốc như vận tốc ban đầu trong khoang xe.
Nếu người lái và hành khách không đeo dây an toàn, họ sẽ tiếp tục chuyển động với vận tốc 50 km/h cho đến khi họ va vào các vật thể trong xe. Trong ví dụ cụ thể này hành khách và người lái dịch chuyển nhanh như khi họ rơi từ tầng 3 xuống.
Nếu người lái và hành khách đeo dây an toàn thì tốc độ dịch chuyển của họ sẽ giảm dần và do đó giảm được lực va đập tác động lên cơ thể họ. Tuy nhiên, với các va đập mạnh họ có thể vẫn va đập vào các vật thể trong xe nhưng với một lực nhỏ hơn nhiều so với những người không đeo dây an toàn.
Túi khí SRS giúp giảm hơn nữa khả năng va đập của mặt và đầu với các vật thể trong xe và hấp thụ một phần lực va đập lên người lái và hành khách.
Nguyên lý hoạt động
Khi va chạm, cảm biến túi khí xác định mức độ va chạm và khi mức độ này vượt quá giá trị qui định của cụm cảm biến túi khí trung tâm, thì ngòi nổ nằm trong bộ thổi túi khí sẽ bị đánh lửa.
Ngòi nổ đốt chất mồi lửa và hạt tạo khí và tạo ra một lượng khí lớn trong thời gian ngắn. Khí này bơm căng túi khí để giảm tác động lên người trên xe đồng thời ngay lập tức thoát ra ở các lỗ xả phía sau túi khí. Điều này làm giảm lực tác động lên túi khí và cũng đảm bảo cho người lái có một không gian cần thiết để quan sát.
Hệ thống túi khí SRS phía trước được thiết kế để kích hoạt ngay nhằm đáp ứng với những va đập nghiêm trọng phía trước trong khu vực mầu tối giới hạn bởi các mũi tên như trong hình vẽ.
Túi khí SRS phía trước sẽ nổ nếu mức độ va đập phía trước vượt quá giới hạn thiết kế. Tương đương với vận tốc va đập khoảng 20 - 25 km/h khi va đập trực diện vào vật thể cố định không biến dạng.
Nếu mức độ va đập thấp hơn giới hạn thiết kế thì các túi khí SRS phía trước có thể không nổ.
Tuy nhiên, tốc độ ngưỡng này sẽ cao hơn đáng kể nếu xe đâm vào vật thể như xe đang đỗ, cột mốc tức là những vật thể có thể dịch chuyển hoặc biến dạng khi va đập hoặc khi xe va đập vào những vật thể nằm dưới mũi xe và sàn xe hoặc khi xe đâm vào gầm xe tải.
Túi khí SRS phía trước sẽ không nổ, nếu xe va đập ở bên sườn hoặc phía sau, hoặc xe bị lật, hoặc va đập phía trước với tốc độ thấp.
Túi khí SRS phía trước có thể nổ nếu xảy ra va đập nghiêm trọng ở phía gầm dưới xe như được chỉ ra trên hình vẽ.
Các túi khí SRS và túi khí bên phía trên được thiết kế để hoạt động khi phần khoang xe bị đâm từ bên sườn xe hoặc tai sau của xe. Khi xe bị va đập trực diện hoặc chéo vào thành bên như được chỉ ra ở hình vẽ bên trái nhưng không thuộc khu vực khoang hành khách, thì túi khí bên và túi khí bên phía trên có thể không nổ. Túi khí bên và túi khí bên phía trên sẽ không nổ, khi va đập từ phía trước hoặc phía sau, hoặc bị lật,hoặc va đập bên với tốc độ thấp.
Giảm va đập cho trẻ nhỏ
Không bao giờ được lắp hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ quay về phía sau trên ghế khách phía trước vì lực bung rất nhanh của túi khí hành khách phía trước có thể làm cho trẻ nhỏ bị chết hoặc bị thương nặng.
Khi không thể bố trí khác được, thì phải bố trí hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ hướng ra phía trước trên ghế hành khách trước. Luôn luôn phải dịch ghế sát về phía sau vì lực bung ra của túi khí hành khách phía trước có thể làm cho trẻ con bị chết hoặc bị thương nặng.
Trên các xe có túi khí bên và túi khí bên phía trên không được để cho trẻ tựa vào cửa hoặc gần cửa thậm chí ngay cả khi trẻ được đặt trong hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ. Sẽ là rất nguy hiểm khi túi khí bên và túi khí bên phía trên bung ra có thể làm cho trẻ bị chết hoặc bị thương nặng.
Để bảo vệ người và hành lý trên xe khi va đập, điều quan trọng là phải giữ cho ca bin bị hư hỏng ít nhất đồng thời phải giảm thiểu sự xuất hiện các va đập thứ cấp gây ra bởi sự dịch chuyển của người lái và hành lý trong ca bin. Để thực hiện được điều này người ta sử dụng khung xe có cấu trúc hấp thụ được tác động của lực va đập, đai an toàn, túi khí SRS, ...
Túi khí của ôtô được làm từ một loại màng nylông mỏng, bền và có khả năng co giãn để khi được bơm phồng lên lúc xe có va chạm, nó trở thành một tấm đệm êm bảo vệ cho phần đầu và cơ thể của hành khách trên xe. Có một số thuật ngữ được dùng cho hệ thống túi khí an toàn như hệ thống hạn chế va đập (SIR) hay hệ thống túi khí bổ sung (SRS). Vào năm 1951, ông John W. Hetrick, một thủy thủ sau khi về hưu đã phát minh ra hệ thống túi khí. Công nghệ túi khí an toàn lúc đầu được sử dụng trên ôtô lấy từ hệ thống trên máy bay vào thập kỷ 40 của thế kỷ 20. Ý tưởng của những chiếc túi khí lấy từ ruột của những quả bóng đá, sau đó bơm đầy khí nén vào bên trong. Hệ thống sơ khai này khá lớn được xem là tương đương với hệ thống túi khí hiện đại ngày nay.
Túi khí phía trước người lái
Những túi khí mang tính thương mại đầu tiên được bán ra thị trường vào những năm 1970. Vào thời kỳ này, người điều khiển xe không bị bắt buộc phải thắt dây an toàn và túi khí được coi là bộ phận thay thế cho dây an toàn. Vào năm 1971, hãng Ford đã giới thiệu một hệ thống túi khí thực nghiệm và sau đó trở thành hãng xe đầu tiên sử dụng rộng rãi hệ thống này trên các sản phẩm của mình. Năm 1973 đến lượt General Motors cho ra đời hệ thống túi khí mới, hệ thống túi khí hai giai đoạn được lắp trên các dòng xe Chevrolet của hãng này. Lúc đó hệ thống này được hiểu như là một hệ thống làm giảm nhẹ các va đập khi xảy ra va chạm. Có một điểm khác điểm quan trọng giữa hệ thống túi khí sơ khai và hệ thống túi khí ngày nay đó là cụm túi khí dành cho hành khách phía trước được lắp ở đáy táplô để bảo vệ đầu gối thay vì được lắp trong khoang để găng tay để bảo vệ toàn bộ cơ thể.
Hệ thống túi khí ban đầu này sau đó được được tăng cường và được thay thế bởi hệ thống túi khí SRS. Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1980 trên dòng xe S-Class của hãng Mercedes-Benz. Dây an toàn cũng được lắp vào để tạo lực kéo lúc tai nạn xảy ra và hỗ trợ tối đa, giảm lực va đập cùng với túi khí. Năm 1987 hãng Porsche đã lần đầu tiên giới thiệu ra thị trường dòng xe có lắp túi khí dành cho hành khách phía trước.
Cụm túi khí chính được lắp dưới đệm vô lăng bao gồm túi khí bằng nylông, bộ thổi khí và đệm vô lăng. Trong trường hợp có va đập mạnh hay tai nạn xảy ra, cảm biến túi khí được kích hoạt do sự giảm tốc đột ngột. Một dòng điện đi vào ngòi nổ nằm trong bộ thổi khí để kích nổ túi khí. Tia lửa lan nhanh ngay lập tức tới các hạt tạo khí và tạo ra một lượng lớn khí Nitơ. Khí này đi qua bộ lọc và được làm mát trước khi sang túi khí. Sau đó vì khí giãn nở làm xé rách lớp ngoài của mặt vô lăng và túi khí tiếp tục bung ra để làm giảm va đập tác dụng vào đầu nguời lái.
Túi khí bố trí trên vô lăng.
Cụm túi khí dành cho hành khách phía trước cũng gồm túi khí, bộ tạo khí và cuộn dây cảm biến. Túi khí được bơm căng bởi khí có áp suất cao từ bộ tạo khí. Bộ thổi khí và túi được đặt trong một vỏ và đặt ở trong bảng táp lô phía hành khách. Nếu cảm biến túi khí được bật lên do giảm tốc khi xe bị va đập từ phía trước, dòng điện đi vào ngòi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ. Đầu phóng bị đốt bởi ngòi nổ phóng qua đĩa chắn và đập vào piston động làm khởi động ngòi nổ mồi. Tia lửa của ngòi nổ này lan nhanh tới bộ kích thích nổ và các hạt tạo khí. Khí được tạo thành từ các hạt tạo khí bị đốt nở ra và đi vào túi khí qua các lỗ xả khí và làm cho túi khí bung ra. Túi khí đẩy cửa mở ra tiếp tục bung ra giúp giảm va đập tác dụng lên đầu, ngực hành khách phía trước.
Hoạt động của túi khí hành khách phía trước.
Với hai loại túi khí trên vô lăng và túi khí hành khách phía trước sẽ không bảo vệ được hành khách khi có va chạm từ bên hông hoặc từ phía sau xe. Sau này, túi khí bên hông được lắp vào xe để khắc phục vấn đề này. Chúng được lắp ở bên đặt trong hộp và bố trí ở phía ngoài của lưng ghế. Một vài loại túi khí còn được bố trí ở trên nóc xe, mặt cạnh ghế hoặc cạnh cửa xe. Ở các trụ cửa xe gần bản lề cửa bố trí các cảm biến va chạm bên hông, chúng gửi tín hiệu đến các bộ thổi khí vào các túi khí bên hông khi có va chạm.
Công nghệ túi khí đã liên tục có những cải tiến lớn kể từ khi nó ra đời. Việc điều khiển sự bung ra của túi khí đã được cải thiện không ngừng và ngày càng tinh vi hơn nhằm giúp cho con người tránh khỏi các chấn thương hoặc tử vong. Các yếu tố như khoảng cách va chạm, vị trí của hành khách, cường độ va chạm, sử dụng đai an toàn đều được tính toán rất kỹ lưỡng trước khi SRS hoạt động. Để giảm các lực va chạm của túi khí, bộ thổi khí loại kép được lắp đặt vào hệ thống để điều khiển các túi khí nhiều tầng trong nhiều trường hợp khác nhau như khi có va chạm cực mạnh hay va chạm nhẹ. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng khi túi khí được kết hợp với dây an toàn sẽ giảm khoảng 8% số lượng tử vong do tai nạn ô tô.
Túi khí nhiều tầng
Ngay cả trong các trường hợp xe bị chết máy hoặc mất điện hệ thống, cụm cảm biến và phân tích vẫn có thể hoạt động, cung cấp tín hiệu đến điều khiển hệ thống túi khí. Cụm cảm biến và phân tích tình trạng xe này luôn luôn bật. Nếu có sự cố, đèn cảnh bảo phanh ABS sẽ nhấp nháy hoặc sáng liên tục để cảnh báo cho người điều khiển.
Hãy đặc biệt chú ý cẩn thận trong trường hợp ngắt kết nối với hệ thống chống trộm và ắc quy của xe vì chúng có ảnh hưởng đến chức năng của hệ thống túi khí.
Phải tắt máy hoàn toàn và các bánh xe phải quay về vị trí thẳng.
Khi tháo ắc quy phải cẩn thận tháo cực âm ra trước sau đó mới tháo cực dương.
Khi sửa chữa hệ thống túi khí, không được để mặt hoặc cơ thể hướng vào vị trí túi khí để tránh bị chấn thương khi túi khí bất chợt nổ.
Bộ thổi khí ở đệm vô lăng
Nó gồm có bộ thổi khí, túi và đệm vô lăng. Khi cảm biến túi khí được kích hoạt do sự giảm tốc đột ngột khi có va đập mạnh từ phía trước. Dòng điện đi vào ngòi nổ nằm trong bộ thổi khí để kích nổ túi khí. Tia lửa lan nhanh ngay lập tức tới các hạt tạo khí và tạo ra một lượng lớn khí Nitơ. Khí này đi qua bộ lọc và được làm mát trước khi sang túi khí. Sau đó vì khí giãn nở làm xé rách lớp ngoài của mặt vô lăng và túi khí tiếp tục bung ra để làm giảm va đập tác dụng vào đầu nguời lái.
Bộ thổi khí loại đơn
Ngoài ra, còn có bộ thổi khí loại kép để điều khiển quá trình bung ra của túi khí theo hai cấp. Theo vị trí trượt của ghế, đai an toàn có được thắt chặt hay không và mức độ va đập, thiết bị này điều khiển tối ưu sự bung ra của túi khí.
Bộ thổi khí loại kép
Túi khí được bơm căng bởi khí có áp suất cao từ bộ tạo khí. Bộ thổi khí và túi được đặt trong một vỏ và đặt ở trong bảng táp lô phía hành khách. Khi xe bị va đập từ phía trước, tốc độ xe bị giảm đột ngột, cảm biến túi khí được bật lên, dòng điện đi vào ngòi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ. Đầu phóng bị đốt bởi ngòi nổ phóng qua đĩa chắn và đập vào piston động làm khởi động ngòi nổ mồi. Tia lửa của ngòi nổ này lan nhanh tới bộ kích thích nổ và các hạt tạo khí. Khí được tạo thành từ các hạt tạo khí bị đốt nở ra và đi vào túi khí qua các lỗ xả khí và làm cho túi khí bung ra. Túi khí đẩy cửa mở ra tiếp tục bung ra giúp giảm va đập tác dụng lên đầu, ngực hành khách phía trước.
Bộ thổi khí loại đơn
Bên cạnh đó đối với túi khí dành cho hành khách phía trước cũng có bộ thổi khí loại kép để điều khiển sự bung ra của túi khí theo hai cấp. Và mỗi cấp đều có ngòi nổ và hạt tạo khí tuỳ theo mức độ va đập sẽ có tốc độ bung ra tối ưu của túi khí. Mức độ va đập được xác định bởi hệ thống cảm biến túi khí, khi mức độ va đập lớn thì cả hai ngòi nổ A và B đều được đánh lửa đồng thời. Khi va đập nhỏ, thời điểm đánh lửa ngòi nổ B được làm chậm lại và túi khí được bung ra với vận tốc chậm hơn so với bộ thổi khí loại đơn.
Bộ thổi khí loại kép
Túi khí bên cạnh
Về cơ bản cấu tạo của túi khí bên giống như túi khí hành khách phía trước. Cụm túi khí bên được đặt trong hộp và bố trí ở phía ngoài của lưng ghế. Cụm túi khí bên gồm có ngòi nổ, hạt tạo khí, khí áp suất cao và vách ngăn.
Túi khí bên cạnh
Nếu cảm biến túi khí được kích hoạt do giảm tốc đột ngột khi xe bị va đập từ bên hông xe, dòng điện từ bộ cảm biến đi vào ngòi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ. Khí cháy được tạo ra do các hạt tạo khí bị đốt làm rách buồng ngăn làm cho khí cháy tiếp tục giãn nở với áp suất cao sau đó khí này làm rách đĩa chạy để khí có áp suất cao đi vào túi khí và làm cho túi khí bung ra.
Cảm biến túi khí phía trước
Các cảm biến túi khí phía trước được lắp ở dầm dọc phía trước bên trái và bên phải. Đây là loại cảm biến không thể tháo rời ra được. Nó phát hiện ra các va đập từ phía trước và gửi tín hiệu giảm tốc tới cụm cảm biến túi khí trung tâm. Cụm cảm biến túi khí trung tâm được lắp ở sàn giữa dưới bảng táp lô và gồm có mạch chuẩn đoán, mạch điều khiển kích nổ, cảm biến giảm tốc, cảm biến an toàn..v.v. Mạch chuẩn đoán sẽ chuẩn đoán một cách thường xuyên hư hỏng của hệ thống. Khi phát hiện sự cố nó bật sáng hoặc nhấp nháy đèn cảnh báo SRS để thông báo cho người lái biết. Mạch điều khiển kích nổ thực hiện việc tính toán được mô tả ở trên dựa trên tín hiệu được phát ra từ cảm biến giảm tốc của của cụm cảm biến túi khí và cụm cảm biến túi khí phía trước. Nếu giá trị tính toán này lớn hơn giá trị đã định thì nó sẽ kích hoạt sự hoạt động kích nổ.
Cảm biến túi khí phía trước
Cảm biến giảm tốc được đặt trong cảm biến túi khí trước. Có hai loại cảm biến giảm tốc: Loại làm từ chất bán dẫn và loại cơ khí có rôto lệch tâm.
Cảm biến túi khí bên
Các cảm biến túi khí bên gồm cảm biến túi khí bên và cảm biến túi khí bên phía trên. Các cảm biến túi khí bên được lắp ở các trụ giữa bên trái và bên phải và các cảm biến túi khí bên phía trên được lắp ở trụ xe phía sau bên trái và bên phải.
Cảm biến túi khí bên
Cảm biến cửa bên
Cảm biến cửa bên chỉ được đặt ở các xe 2 cửa hoặc 3 cửa có cửa hậu được trang bị túi khí bên. Các cảm biến này được lắp bên trong các cửa trước.
Hoạt động của cảm biến cửa bên
Cảm biến cửa bên phát hiện va đập bên sườn xe và gửi tín hiệu giảm tốc tới cụm cảm biến túi khí trung tâm. Dựa trên tín hiệu này, cụm cảm biến túi khí trung tâm sẽ kích hoạt túi khí bên và túi khí bên phía trên.
Cảm biến túi khí theo vị trí ghế
Cảm biến túi khí theo vị trí ghế ngồi được sử dụng vì người ta thường dùng bộ thổi khí loại 2 giai đoạn ở túi khí người lái. Cảm biến túi khí theo vị trí ghế ngồi được lắp ở ray trượt ghế phía dưới ghế của lái xe. Nó xác định tư thế người lái theo vị trí trượt của ghế và gửi tín hiệu này tới cụm cảm biến túi khí trung tâm. Cụm cảm biến túi khí trung tâm sẽ điều khiển túi khí bung ra một cách nhẹ nhàng khi vị trí ghế ở về phía trước và tốc độ giảm tốc thấp.
Theo Caronline
http://bimbim.vn/tin-tuc/...RS-cua-Toyota-104.aspx
