Túi khí ô tô đã trở thành một tiêu chuẩn an toàn cơ bản và bắt buộc trang bị trên các dòng xe. Vậy túi khí ô tô là gì? Và có tác dụng bảo vệ thực sự khi tai nạn?
Túi khí ban đầu được thiết kế bởi hai nha sĩ người Anh là Harold Round và Arthur Parrott vào năm 1919. Tuy nhiên, túi khí sơ khai chưa được ứng dụng trên xe ô tô mà được dùng trên phi cơ và những phương tiện khác. Mãi đến năm 1952, kỹ sư kiêm lính hải quân người Mỹ, John W. Hetrick, mới tiến hành một số điều chỉnh về cơ cấu hoạt động để túi khí có thể hoạt động trên ô tô.
Tuy nhiên, sáng chế của John W. Hetrick dù được Văn phòng Sáng chế Hoa Kỳ công nhận vào tháng 8/1953, nhưng không được ứng dụng trên bất kỳ dòng xe thương mại nào cho đến khi nó hết hạn vào năm 1971, ngoại trừ một số dòng xe thử nghiệm.
Trong cùng thời điểm với John W. Hetrick, cũng có một kỹ sư người Đức, Walter Linderer cũng được công nhận sáng chế túi khí ô tô vào tháng 11/1953, chỉ sau kỹ sư người Mỹ 3 tháng. Mặc dù vậy cả hai ông đều không phải là người sở hữu công nghệ túi khí hiện đại ngày nay. Người được ghi nhận có đóng góp to lớn chính là ông Yasuzaburou Kobori, một kỹ sư người Nhật Bản với sáng chế thổi phồng túi khí bằng cách tạo ra một vụ nổ vào năm 1964. Bằng sáng chế của ông được công nhận tại 14 quốc gia, nhưng ông đã mất vào năm 1975 trước khi túi khí ô tô được phổ biến rộng rãi.
Mặc dù vậy, túi khí ô tô còn bước thêm một nấc thang mới vào năm 1967 khi Allen K. Breed phát minh ra cơ chế phát hiện va chạm bằng các cảm ứng điện cơ. Ngoài ra, hỗn hợp Sodium Azide NaN3 được thay thế cho khí nén thông thường giúp túi khí ô tô có thể thổi phồng trong 30 mili-giây.
Ngày nay, túi khí ô tô là trang bị tiêu chuẩn trên mọi loại ô tô bán ra tại Mỹ. Theo báo cáo của Cục An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia Mỹ (NHTSA), từ năm 1999 đến năm 2000, có hơn 3,3 triệu túi khí đã bung sau các vụ tại nạn, hơn 6.377 người được cứu sống và số lượng các chấn thương được ngăn chặn thì không thể đếm được. Tuy nhiên, cũng có 175 tai nạn do túi khí gây ra mà đối tượng ảnh hưởng phần lớn là trẻ em.
Túi khí ô tô cơ bản được cấu tạo từ 3 bộ phận chính:
Video thử nghiệm va chạm Toyota Vios 2018 thực hiện bởi ASEAN NCAP
Khi lực va chạm đủ mạnh và vượt ngưỡng thiết kế, hệ thống điều khiển ECU sẽ truyền tín hiệu đến hệ thống kích nổ túi khí, nhanh chóng giải phóng khí Hidro, oxy hoặc ni-tơ và bơm phồng túi khí chỉ trong 0,04 giây. Tốc độ này vào khoảng 320 km/h và nhanh hơn tốc độ chớp mắt đến 5 lần.
Tuy nhiên, ngay sau khi bơm căng thì túi khí cũng nhanh chóng xẹp xuống thông qua các lỗ thoát nhỏ li ti phía sau. Thiết kế này nhằm giảm lực tác động lên cơ thể của người lái và hành khách. Nếu túi khí vẫn căng cứng thì tác dụng bạo vệ sẽ không còn và hành khách trong xe có thể chấn thương nặng hơn. Ngoài ra, túi khí xẹp nhanh chóng cũng sẽ giúp hành khách không bị mắt kẹt và có thể nhanh chóng thoát ra khỏi xe.
Về hình dáng, túi khí dành cho người lái thường có hình tròn, khi bung ra sẽ bao phủ toàn bộ vô lăng phía trước, ngăn chặn ngực và đầu của người lái va chạm với vô lăng. Trong khi đó túi khí dành cho hành khách thường có hình chiếc gối, kích thước lớn hơn đáng kể, nhằm hạn chế hành khách va chạm với bảng táp lô và kính chắn gió phía trước.
Dung tích tối đa của túi khí dành cho người lái khoảng 55 lít và chứa từ 50 – 80 g hợp chất NaN3. Trong khi đó, dung tích tối đa của túi khí hành khách phía trước khoảng 120 lít, chứa khoảng 250 g hợp chất NaH3.
Túi khí phía trước sẽ được kích hoạt khi xảy ra va chạm ở phía trước xe trong phạm vi 30 độ tính từ tâm sang hai bên đầu xe. Tuy nhiên, túi khí phía trước sẽ không kích hoạt va chạm với vỉa hè, rơi vào hay vượt qua hố sâu, rơi mạnh xuống nền đất. Ngoài ra, va chạm lộn vòng cũng sẽ không kích hoạt túi khí phía trước.
Ngày nay, hầu hết các loại xe ô tô tại Việt Nam đều được trang bị tiêu chuẩn hai túi khí trước. Tuy nhiên một số dòng xe giá rẻ như Hyundai Grand i10 hay Kia Morning vẫn bán ra những phiên bản giá rẻ không có túi khí hoặc chỉ trang bị một túi khí dành cho người lái.
Trong khi đó túi khí rèm khi bung ra sẽ bao phủ toàn bộ phần khung và kính cửa sổ, giúp ngăn chặn phần đầu của người lái và hành khách khi có những va chạm từ bên hông. Ngoài ra, trên một số dòng xe SUV và xe bán tải có thêm túi khí rèm chống lật, sẽ duy trì thời gian căng phồng lâu hơn thay vì xẹp ngay khi kích nổ, nhằm ngăn chặn hành khách có thể văng ra khỏi xe khi xe bị lật.
Tương tự túi khí phía trước, túi khí bên cũng có những trường hợp ngoại lệ không nổ. Theo hầu hết các nhà sản xuất giải thích, túi khí bên chỉ thực sự được kích hoạt khi bị lật hoặc có tác động trực tiếp vào khoang hành khách. Trong khi những va chạm xéo vào sườn xe hay va chạm trực diện nhưng không vào khoang hành khách sẽ không kích hoạt túi khí bên.
Túi khí đầu gối cũng được Toyota sử dụng trên dòng xe Caldina dành riêng cho thị trường Nhật Bản vào năm 2002. Hãng xe Nhật Bản tiếp tục sử dụng trên mẫu Avensis vào năm 2003 tại thị trường Châu Âu, và nhận được đánh giá tích cực bởi EuroNCAP. Kể từ đó, túi khí đầu gối được sử dụng như một tùy chọn hệ thống túi khí ô tô cao cấp.
Mặc dù vậy, gần đây đang có những đánh giá lại về hiệu quả thực sự của túi khí đầu gối. Trong năm 2019, Ủy ban an toàn giao thông đường bộ Mỹ (IIHS) nhận xét túi khí đầu gối không an toàn như ta vẫn tưởng. Tổ chức này nghiên cứu hơn 400 vụ tai nạn tại 14 bang của Mỹ. Kết quả là tài xế va chạm ở những khu vực lắp đặt túi khí đầu gối rất ít. Khả năng bảo vệ thương vong nghiêm trọng giảm từ 7,9% xuống 7,4%, một con số không đáng để ghi nhận vào thống kê.
Tuy nhiên cũng cần lưu ý là nghiên cứu của IIHS áp dụng với trường hợp hành khách có đeo dây an toàn. Trong khi đó các hãng xe tại Mỹ cho rằng túi khí đầu gối thực sự hiệu quả với các trường hợp hành khách không đeo dây an toàn.
Tại Việt Nam, Toyota là hãng xe tích cực nhất trong việc trang bị túi khí đầu gối dành cho người lái. Bao gồm các mẫu xe Toyota Vios, Toyota Camry, Toyota Corolla Altis, Toyota Corolla Cross, Toyota Innova, Toyota Fortuner, Toyota Hilux…
Túi khí này được đặt giữa hàng ghế thứ hai để ngăn chặn hai hành khách phía sau va chạm vào nhau khi có va chạm từ bên hông. Toyota là hãng xe trang bị túi khí trung tâm đầu tiên trên thế giới vào năm 2009 và trên mẫu sedan đầu bảng Crown Majesta. Theo sau là GM ra mắt túi khí trung tâm dành cho hàng ghế trước vào năm 2013.
Túi khí hông ghế sẽ bảo vệ phần đùi của người lái và hành khách khi có va chạm bên thân xe. Và khác túi khí bên, túi khi hông ghế bảo vệ phần thân dưới nhiều hơn, trong khi túi khí bên chủ yếu bảo vệ phần hông và thân trên của hành khách.
Đây là loại túi khí được lắp đặt ngay trên cạnh nối giữa kính lái và nắp capo nhằm bảo vệ người đi bộ khi gặp tai nạn với xe ô tô. Volvo là hãng xe tiên phong trang bị túi khí bảo vệ người đi bộ trên dòng xe V40. Land Rover Discovery 2014 cũng bắt đầu trang bị túi khí bảo vệ người đi bộ. Ngoài ra, Subaru cũng là hãng xe trang bị túi khí bảo vệ cho khách bộ hành.
Thay vào đó, túi khí ô tô chỉ kích nổ khi các cảm biến phản hồi lực va chạm đủ lớn và đúng phương va chạm. Ngoài ra, trên một số xe trang bị bộ căng đai khẩn cấp, dây đai an toàn còn được kích hoạt để tăng lực siết, giữ chặt người lái và hành khách.
Tuy nhiên, vấn đề xâu xa của quan điểm trên lại nằm ở thiết kế của nhà sản xuất. Theo thiết kế thông thường, túi khí ô tô sẽ bung bất kể có người ngồi tại vị trí bên phụ hay hành khách phía sau. Tuy nhiên một số nhà sản xuất sử dụng cảm biến trọng lượng đặt trên ghế xe nhằm xác định có hành khách trên đó hay không. Nếu không, hệ thống điều khiển ECU sẽ không kích nổ túi khí nhằm tiết kiệm chi phí cho khách hàng.
Ngoài sử dụng cảm biến trọng lượng, một số dòng xe nhận biết người ngồi trên xe thông qua hành động cài dây an toàn để kích hoạt hoặc vô hiệu hóa hệ thống túi khí. Chính điều này dẫn đến những lầm tưởng về quan hệ giữa túi khí ô tô và dây đai an toàn.
>>Xem thêm
Túi khí ô tô là gì?
Túi khí ô tô là một trang bị an toàn hiện đại, được thiết kế như một túi co giãn có thể cất gọn bên dưới bề mặt vô lăng, bảng táp lô hay rèm cửa xe ô tô. Túi khi sẽ được bơm căng ngay lập tức khi có tai nạn, nhưng đồng thời cũng thoát hơi ngay tức thì nhằm tạo nên một đệm khí, giúp người lái cũng như hành khách hạn chế va đập vào các trang bị trên xe.Túi khí ban đầu được thiết kế bởi hai nha sĩ người Anh là Harold Round và Arthur Parrott vào năm 1919. Tuy nhiên, túi khí sơ khai chưa được ứng dụng trên xe ô tô mà được dùng trên phi cơ và những phương tiện khác. Mãi đến năm 1952, kỹ sư kiêm lính hải quân người Mỹ, John W. Hetrick, mới tiến hành một số điều chỉnh về cơ cấu hoạt động để túi khí có thể hoạt động trên ô tô.
Tuy nhiên, sáng chế của John W. Hetrick dù được Văn phòng Sáng chế Hoa Kỳ công nhận vào tháng 8/1953, nhưng không được ứng dụng trên bất kỳ dòng xe thương mại nào cho đến khi nó hết hạn vào năm 1971, ngoại trừ một số dòng xe thử nghiệm.
Trong cùng thời điểm với John W. Hetrick, cũng có một kỹ sư người Đức, Walter Linderer cũng được công nhận sáng chế túi khí ô tô vào tháng 11/1953, chỉ sau kỹ sư người Mỹ 3 tháng. Mặc dù vậy cả hai ông đều không phải là người sở hữu công nghệ túi khí hiện đại ngày nay. Người được ghi nhận có đóng góp to lớn chính là ông Yasuzaburou Kobori, một kỹ sư người Nhật Bản với sáng chế thổi phồng túi khí bằng cách tạo ra một vụ nổ vào năm 1964. Bằng sáng chế của ông được công nhận tại 14 quốc gia, nhưng ông đã mất vào năm 1975 trước khi túi khí ô tô được phổ biến rộng rãi.
Mặc dù vậy, túi khí ô tô còn bước thêm một nấc thang mới vào năm 1967 khi Allen K. Breed phát minh ra cơ chế phát hiện va chạm bằng các cảm ứng điện cơ. Ngoài ra, hỗn hợp Sodium Azide NaN3 được thay thế cho khí nén thông thường giúp túi khí ô tô có thể thổi phồng trong 30 mili-giây.
Ngày nay, túi khí ô tô là trang bị tiêu chuẩn trên mọi loại ô tô bán ra tại Mỹ. Theo báo cáo của Cục An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia Mỹ (NHTSA), từ năm 1999 đến năm 2000, có hơn 3,3 triệu túi khí đã bung sau các vụ tại nạn, hơn 6.377 người được cứu sống và số lượng các chấn thương được ngăn chặn thì không thể đếm được. Tuy nhiên, cũng có 175 tai nạn do túi khí gây ra mà đối tượng ảnh hưởng phần lớn là trẻ em.
Túi khí ô tô cấu tạo thế nào
- Hệ thống cảm biến: cảm biến gia tốc, cảm biến va chạm, cảm biến tốc độ… điều khiển qua hệ thống ECU
- Hệ thống kích nổ hay bơm khí
- Túi khí
Túi khí ô tô bung khi nào?
Nguyên lý hoạt động của túi khí ô tô là kích nổ khi xảy ra va chạm. Lúc này các cảm biến sẽ truyền các tín hiệu đến hệ thống điều khiển ECU được nhà sản xuất thiết lập sẵn các giá trị.Khi lực va chạm đủ mạnh và vượt ngưỡng thiết kế, hệ thống điều khiển ECU sẽ truyền tín hiệu đến hệ thống kích nổ túi khí, nhanh chóng giải phóng khí Hidro, oxy hoặc ni-tơ và bơm phồng túi khí chỉ trong 0,04 giây. Tốc độ này vào khoảng 320 km/h và nhanh hơn tốc độ chớp mắt đến 5 lần.
Tuy nhiên, ngay sau khi bơm căng thì túi khí cũng nhanh chóng xẹp xuống thông qua các lỗ thoát nhỏ li ti phía sau. Thiết kế này nhằm giảm lực tác động lên cơ thể của người lái và hành khách. Nếu túi khí vẫn căng cứng thì tác dụng bạo vệ sẽ không còn và hành khách trong xe có thể chấn thương nặng hơn. Ngoài ra, túi khí xẹp nhanh chóng cũng sẽ giúp hành khách không bị mắt kẹt và có thể nhanh chóng thoát ra khỏi xe.
Các loại túi khí trên ô tô
Túi khí ô tô ngày nay được chia làm khá nhiều loại phổ biến nhất là túi khí trước, túi khí bên và túi khí đầu gối.Túi khí trước
Túi khí phía trước được đặt trên vô lăng bên phía người lái và trên bảng táp lô, ngay phía trước hành khách. Mặc dù cũng đặt ở phía trước nhưng túi khí dành cho người lái và hành khách lại có thiết kế khác nhau.
Về hình dáng, túi khí dành cho người lái thường có hình tròn, khi bung ra sẽ bao phủ toàn bộ vô lăng phía trước, ngăn chặn ngực và đầu của người lái va chạm với vô lăng. Trong khi đó túi khí dành cho hành khách thường có hình chiếc gối, kích thước lớn hơn đáng kể, nhằm hạn chế hành khách va chạm với bảng táp lô và kính chắn gió phía trước.
Dung tích tối đa của túi khí dành cho người lái khoảng 55 lít và chứa từ 50 – 80 g hợp chất NaN3. Trong khi đó, dung tích tối đa của túi khí hành khách phía trước khoảng 120 lít, chứa khoảng 250 g hợp chất NaH3.
Túi khí phía trước sẽ được kích hoạt khi xảy ra va chạm ở phía trước xe trong phạm vi 30 độ tính từ tâm sang hai bên đầu xe. Tuy nhiên, túi khí phía trước sẽ không kích hoạt va chạm với vỉa hè, rơi vào hay vượt qua hố sâu, rơi mạnh xuống nền đất. Ngoài ra, va chạm lộn vòng cũng sẽ không kích hoạt túi khí phía trước.
Ngày nay, hầu hết các loại xe ô tô tại Việt Nam đều được trang bị tiêu chuẩn hai túi khí trước. Tuy nhiên một số dòng xe giá rẻ như Hyundai Grand i10 hay Kia Morning vẫn bán ra những phiên bản giá rẻ không có túi khí hoặc chỉ trang bị một túi khí dành cho người lái.
Túi khí bên
Có 2 loại túi khí bên gồm túi khí bên ghế ngồi và túi khí rèm. Túi khí bên ghế ngồi được thiết kế ngay cạnh bên của ghế ngồi, thường được trang bị để bảo vệ phần thân và cánh tay của hành khách phía khỏi những va chạm bên. Trên một số dòng xe cao cấp, túi khí bên không chỉ trang bị cho hàng ghế trước mà còn trang bị cho ghế hành khách phía sau.
Trong khi đó túi khí rèm khi bung ra sẽ bao phủ toàn bộ phần khung và kính cửa sổ, giúp ngăn chặn phần đầu của người lái và hành khách khi có những va chạm từ bên hông. Ngoài ra, trên một số dòng xe SUV và xe bán tải có thêm túi khí rèm chống lật, sẽ duy trì thời gian căng phồng lâu hơn thay vì xẹp ngay khi kích nổ, nhằm ngăn chặn hành khách có thể văng ra khỏi xe khi xe bị lật.
Tương tự túi khí phía trước, túi khí bên cũng có những trường hợp ngoại lệ không nổ. Theo hầu hết các nhà sản xuất giải thích, túi khí bên chỉ thực sự được kích hoạt khi bị lật hoặc có tác động trực tiếp vào khoang hành khách. Trong khi những va chạm xéo vào sườn xe hay va chạm trực diện nhưng không vào khoang hành khách sẽ không kích hoạt túi khí bên.
Túi khí đầu gối
Kia là hãng xe tiên phong trang bị cho túi khí đầu gối dành cho người lái và hành khách phía trước khi ra mắt Kia Sportage thế hệ I vào năm 1993. Túi khí này được đặt bên dưới vô lăng hoặc bảng táp lô, khu vực được cho là sẽ va chạm với đầu gối của người lái và hành khách phía trước khi xảy ra tai nạn.
Túi khí đầu gối cũng được Toyota sử dụng trên dòng xe Caldina dành riêng cho thị trường Nhật Bản vào năm 2002. Hãng xe Nhật Bản tiếp tục sử dụng trên mẫu Avensis vào năm 2003 tại thị trường Châu Âu, và nhận được đánh giá tích cực bởi EuroNCAP. Kể từ đó, túi khí đầu gối được sử dụng như một tùy chọn hệ thống túi khí ô tô cao cấp.
Mặc dù vậy, gần đây đang có những đánh giá lại về hiệu quả thực sự của túi khí đầu gối. Trong năm 2019, Ủy ban an toàn giao thông đường bộ Mỹ (IIHS) nhận xét túi khí đầu gối không an toàn như ta vẫn tưởng. Tổ chức này nghiên cứu hơn 400 vụ tai nạn tại 14 bang của Mỹ. Kết quả là tài xế va chạm ở những khu vực lắp đặt túi khí đầu gối rất ít. Khả năng bảo vệ thương vong nghiêm trọng giảm từ 7,9% xuống 7,4%, một con số không đáng để ghi nhận vào thống kê.
Tuy nhiên cũng cần lưu ý là nghiên cứu của IIHS áp dụng với trường hợp hành khách có đeo dây an toàn. Trong khi đó các hãng xe tại Mỹ cho rằng túi khí đầu gối thực sự hiệu quả với các trường hợp hành khách không đeo dây an toàn.
Tại Việt Nam, Toyota là hãng xe tích cực nhất trong việc trang bị túi khí đầu gối dành cho người lái. Bao gồm các mẫu xe Toyota Vios, Toyota Camry, Toyota Corolla Altis, Toyota Corolla Cross, Toyota Innova, Toyota Fortuner, Toyota Hilux…
Một số loại túi khí ô tô đặc biệt
Túi khí dây an toàn
Túi khí này được tích hợp bên trong dây an toàn nhằm tăng tiết diện của dây khi xảy ra va chạm, phân phối lực hãm tốt hơn, giảm chấn thương cho khu vực xương sườn và ngực của người thắt dây an toàn.Túi khí trung tâm
Túi khí này được đặt giữa hàng ghế thứ hai để ngăn chặn hai hành khách phía sau va chạm vào nhau khi có va chạm từ bên hông. Toyota là hãng xe trang bị túi khí trung tâm đầu tiên trên thế giới vào năm 2009 và trên mẫu sedan đầu bảng Crown Majesta. Theo sau là GM ra mắt túi khí trung tâm dành cho hàng ghế trước vào năm 2013.
Túi khí rèm phía sau và túi khí hông ghế
Toyota một lần nữa lại là hãng xe sáng chế ra nhiều loại túi khí đặc biệt. Vào năm 2008, Toyota iQ được trang bị 2 loại túi khí rèm phía sau và túi khí hông ghế. Túi khí rèm phía sau nhằm bảo vệ đầu của hành khách phía sau với phần kính hậu khi có va chạm từ đằng sau.Túi khí hông ghế sẽ bảo vệ phần đùi của người lái và hành khách khi có va chạm bên thân xe. Và khác túi khí bên, túi khi hông ghế bảo vệ phần thân dưới nhiều hơn, trong khi túi khí bên chủ yếu bảo vệ phần hông và thân trên của hành khách.
Túi khí bảo vệ người đi bộ
Đây là loại túi khí được lắp đặt ngay trên cạnh nối giữa kính lái và nắp capo nhằm bảo vệ người đi bộ khi gặp tai nạn với xe ô tô. Volvo là hãng xe tiên phong trang bị túi khí bảo vệ người đi bộ trên dòng xe V40. Land Rover Discovery 2014 cũng bắt đầu trang bị túi khí bảo vệ người đi bộ. Ngoài ra, Subaru cũng là hãng xe trang bị túi khí bảo vệ cho khách bộ hành.
Mối quan hệ giữa túi khí ô tô và dây đai an toàn
Ngày nay vẫn còn những quan điểm túi khí ô tô không nổ khi không thắt dây an toàn và ngược lại. Tuy nhiên điều này không đúng trong tất cả trường hợp. Quay trở lại với cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống túi khí ở bên trên, hầu như không có bất kỳ yêu cầu kích hoạt nào của hệ thống dây đai an toàn trên ô tô.Thay vào đó, túi khí ô tô chỉ kích nổ khi các cảm biến phản hồi lực va chạm đủ lớn và đúng phương va chạm. Ngoài ra, trên một số xe trang bị bộ căng đai khẩn cấp, dây đai an toàn còn được kích hoạt để tăng lực siết, giữ chặt người lái và hành khách.
Tuy nhiên, vấn đề xâu xa của quan điểm trên lại nằm ở thiết kế của nhà sản xuất. Theo thiết kế thông thường, túi khí ô tô sẽ bung bất kể có người ngồi tại vị trí bên phụ hay hành khách phía sau. Tuy nhiên một số nhà sản xuất sử dụng cảm biến trọng lượng đặt trên ghế xe nhằm xác định có hành khách trên đó hay không. Nếu không, hệ thống điều khiển ECU sẽ không kích nổ túi khí nhằm tiết kiệm chi phí cho khách hàng.
Ngoài sử dụng cảm biến trọng lượng, một số dòng xe nhận biết người ngồi trên xe thông qua hành động cài dây an toàn để kích hoạt hoặc vô hiệu hóa hệ thống túi khí. Chính điều này dẫn đến những lầm tưởng về quan hệ giữa túi khí ô tô và dây đai an toàn.
>>Xem thêm
Last edited by a moderator:
