NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐH SPKT VINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP Vinh, ngày tháng năm 2018 BỘ LAO ĐỘNG – TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Hồ Hữu Thành Hệ đào tạo Đại học chính quy Lớp ĐHCNOTO K9B Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Khoa Cơ khí động lực 1 Tên đề tài Tìm hiểu về hệ thống túi khí trên ô tô 2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán Nội.
Trang 1
TP Vinh, ngày tháng năm 2018
BỘ LAO ĐỘNG – TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2Khoa: Cơ khí động lực
1 Tên đề tài: Tìm hiểu về hệ thống túi khí trên ô tô
2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
01 Bản vẽ A3 sơ đồ nguyên lý của bộ thổi khí
4 Giáo viên hướng dẫn từng phần:
Trang 33 năm 2018
Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp
(Ký và ghi rõ họ tên)
Hồ Hữu Thành
Trang 4MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN Ô TÔ 2
1.1 Tổng quan về hệ thống túi khí trên ô tô 2
1.1.1 Khái quát lịch sử và quá trình phát triển của hệ thống túi khí 2
1.1.2 Những cách lắp đặt túi khí 4
1.1.3 Nhiệm vụ của túi khí 5
1.2 Tổng quan về hệ thống đai an toàn 6
1.2.1 Khái quát lịch sử phát triển của hệ thống đai an toàn 6
1.2.2 Nhiệm vụ của đai an toàn 7
1.3 Sự cần thiết phải sử dụng túi khí và đai an toàn 8
CHƯƠNG 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN Ô TÔ 10
2.1 Hệ thống túi khí 10
2.1.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống túi khí 10
2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các chi tiêt chức năng 20
2.1.3 Các trạng thái va chạm và đánh giá việc kích nổ túi khí 36
2.2 Hệ thống đai an toàn 37
2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đai an toàn kiểu thường 37
2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đai an toàn có sử dụng bộ căng đai khẩn cấp 39
CHƯƠNG 3 KIỂM TRA VÀ CHẨN ĐOÁN CÁC HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN Ô TÔ 43
3.1 Lý thuyết chẩn đoán 43
3.2 Phương pháp kiểm tra và chẩn đoán các hư hỏng của hệ thống túi khí 43
3.2.1 Kiểm tra sơ bộ 43
3.2.2 Kiểm tra thường xuyên 43
3.2.3 Kiểm tra mã chẩn đoán bằng máy quét mã lỗi 43
3.2.4 Một số phương pháp xóa mã chẩn đoán 44
3.3 Kiểm tra sửa chữa đai an toàn có sử dụng bộ căng đai khẩn cấp 46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47
1 Kết luận 47
2 Đề xuất ý kiến 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO 48
DANH MỤC HÌNH
Trang 5Hình 1.1 Túi khí bung ra 2
Hình 1.2 Túi khí ở vô lăng lái của hãng xe Hyundai 3
Hình 1.3 Một số vị trí lắp đặt túi khí trên xe ô tô 4
Hình 1.4 Túi khí hoạt động bảo vệ người ngồi trong xe 5
Hình 1.5 Vùng bảo vệ hành khách khi xe đươc trang bị túi khí và đai an toàn 6
Hình 1.6 Đai an toàn được bố trí trên xe 7
Hình 1.7 Sự kết hợp giữa túi khí và đai an toàn bảo vệ người ngồi trong xe 9
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống túi khí loại E 10
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống túi khí loại M 10
Hình 2.3 Các bộ phận của hệ thống túi khí 12
Hình 2.4 Quá trình hoạt động của túi khí 13
Hình 2.5 Các giai đoạn hoạt động của túi khí 13
Hình 2.6 Giới hạn hoạt động của túi khí phía trước 14
Hình 2.7 Mô tả hoạt động của túi khí phía trước 15
Hình 2.8 Hướng va đập làm túi khí phía trước không nổ 16
Hình 2.9 Hướng va đập làm túi khí phía trước sẽ nổ 16
Hình 2.10 Hướng va đập làm kích nổ túi khí bên và túi khí bên phía trên với loại chỉ có phía trước 17
Hình 2.11 Hướng va đập làm kích nổ túi khí bên và bên phía trên với loại cả phía trước và sau 17
Hình 2.12 Vị trí lắp đặt các thiết bị của hệ thống túi khí 18
Hình 2.13 Vị trí lắp đặt túi khí phía trước người lái 18
Hình 2.14 Cảnh báo tránh tác động vào túi khí cho hành khách phía trước 19
Hình 2.15 Cần tránh những tác động mạnh vào cửa xe 19
Hình 2.16 Bố trí giảm va đập cho trẻ nhỏ 20
Hình 2.17 Cấu tạo và hoạt động của bộ thổi khí 21
Hình 2.18 Cấu tạo bộ thổi khí của túi khí cho hành khách phía trước 22
Hình 2.19 Cấu tạo bộ thổi khí của túi khí bên 23
Hình 2.20 Cấu tạo bộ thổi khí của túi khí bên phía trên 24
Hình 2.21 Sơ đồ mạch điện của cảm biến túi khí trước và bộ căng đai khẩn cấp .25
Hình 2.22 Sơ đồ mạch điện của cảm biến túi khí bên và túi khí bên phía trên 26
Hình 2.23 Cấu tạo của cảm biến dự phòng 27
Hình 2.24 Cấu tạo của cảm biến giảm tốc và cảm biến an toàn 27
Hình 2.25 Cấu tạo của cảm biến của bên 28
Hình 2.26 Cấu tạo cảm biến túi khí trước 29
Hình 2.27 Mô tả hoạt động của cảm biến túi khí trước 30
Hình 2.28 Vị trí lắp đặt của cảm biến theo vị trí ghế 30
Trang 6Hình 2.29 Cấu tạo cảm biến phát hiện người ngồi lên ghế 31
Hình 2.30 Đèn cảnh báo SRS và cấu tạo của cáp xoắn 32
Hình 2.31 Sơ đồ giắc nối các bộ phận của hệ thống điều khiển an toàn 33
Hình 2.32 Cấu tạo cơ cấu khóa cực kép 33
Hình 2.33 Cấu tạo của cơ cấu kiểm tra sự nối điện 34
Hình 2.34 Cấu tạo của cơ cấu khóa giắc nối kép 35
Hình 2.35 Cấu tạo của cơ cấu ngăn nối nửa chừng 35
Hình 2.36 Mô tả kích nổ túi khí khi có va chạm phía trước 36
Hình 2.37 Mô tả kích nổ túi khí bên và túi khí bên phía trên 37
Hình 2.38 Các bộ phận của đai an toàn 38
Hình 2.39 Lò xo xoắn ốc tác động lực vào lõi cuốn để giữ cho đai khỏi bị trùng .38
Hình 2.40 Cấu tạo khóa hãm theo chuyển động của xe 39
Hình 2.41 Cấu tạo các bộ phận của hệ thống đai an toàn 40
Hình 2.42 Cấu tạo của cơ cấu căng đai khẩn cấp 41
Hình 2.43 Mô tả hoạt động của cơ cấu căng đai khẩn cấp 41
Hình 2.44 Cấu tạo của cơ cấu hạn chế lực 42
Hình 2.45 Cấu tạo của bộ tạo khí 42
Hình 3.1 Cấu tạo giắc kiểm tra 44
Hình 3.2 Quá trình xóa mã chẩn đoán đối với xe sử dụng cực AB và TC 45
Hình 3.3 Quá trình xóa mã chẩn đoán đối với xe chỉ dùng cực TC 45
Trang 7LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với xu hướng phát triển mạnh mẽ của thế giới thì ngành côngnghiệp ô tô cũng có nhiều bước phát triển vượt bậc Sống trong nền kinh tế hiệnđại như ngày nay thì nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng cao về tính thẩm
mỹ, chất lượng và đặc biệt là khả năng đảm bảo an toàn của các dòng xe khi xảy
ra va chạm Nắm bắt được nhu cầu của người tiêu dùng nên ngày nay nghànhcông nghiệp xe hơi đang rất chú trọng trang bị "hệ thống túi khí" trên các dòng
xe Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học đã giúpnghành công nghiệp ô tô chế tạo ra các thiết bị của hệ thống túi khí nhỏ gọn,chính xác và hiệu quả vừa đảm bảo tính an toàn vừa thỏa mãn kiểu dáng thẩm
mỹ Nó đã góp phần cứu sống hàng triệu người trong các vụ tai nạn
Với mục đích củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn đồng thời làm quenvới công tác nghiên cứu khoa học, góp phần nâng cao hiểu biết và hiệu quả sửdụng hệ thống túi khí trên ô tô Em được giao thực hiện luận văn tốt nghiệp với
đề tài: "Tìm hiểu về thống túi khí trên ô tô" Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo
Nguyễn Ngọc Tú Sau một thời gian thực hiện, với sự nỗ lực cố gắng của bảnthân cùng sự chỉ dẫn nhiệt tình của các thầy giáo hướng dẫn đến nay đề tài của
em đã được hoàn thành Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng do kiến thức và thờigian còn hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp
ý kiến của quý thầy cô giáo và các bạn đọc để luận văn của em ngày càng đượchoàn thiện hơn
Qua đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Tú cùng toàn thể cácthầy giáo bộ môn khoa Cơ Khí Động Lực đã giúp đỡ em trong quá trình thựchiện đề tài này
Vinh, ngày 3 tháng 2 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Hồ Hữu Thành
Trang 8
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN Ô TÔ
1.1 Tổng quan về hệ thống túi khí trên ô tô
1.1.1 Khái quát lịch sử và quá trình phát triển của hệ thống túi khí
Để bảo vệ người và hành lý trên xe khi va đập, điều quan trọng là phải giữcho ca bin bị hư hỏng ít nhất đồng thời phải giảm thiểu sự xuất hiện các va đậpthứ 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 thụđược tác động của lực va đập, đai an toàn, túi khí SRS,
Hình 1.1 Túi khí bung ra
Túi khí của ôtô được làm từ một loại màng nylông mỏng, bền và có khảnăng co giãn để khi được bơm phồng lên lúc xe có va chạm, nó trở thành mộttấm đệm êm bảo vệ cho phần đầu và cơ thể của hành khách trên xe Có một sốthuật 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 phátminh ra hệ thống túi khí Công nghệ túi khí an toàn lúc đầu được sử dụng trên ôtôlấy từ hệ thống trên máy bay vào thập kỷ 40 của thế kỷ 20 Ý tưởng của nhữngchiếc túi khí lấy từ ruột của những quả bóng đá, sau đó bơm đầy khí nén vào bêntrong Hệ thống sơ khai này khá lớn được xem là tương đương với hệ thống túikhí hiện đại ngày nay
Trang 9Hình 1.2 Túi khí ở vô lăng lái của hãng xe Hyundai
Những túi khí mang tính thương mại đầu tiên được bán ra thị trường vàonhững năm 1970 Vào thời kỳ này, người điều khiển xe không bị bắt buộc phảithắt 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 sảnphẩm của mình
Năm 1973 đến lượt General Motors cho ra đời hệ thống túi khí mới, hệthống 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 khixảy 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 trướcđược 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 thaythế bởi hệ thống túi khí SRS Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1980 trêndòng xe S-Class của hãng Mercedes-Benz Dây an toàn cũng được lắp vào để tạolực 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 khídành 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,
Trang 10cảm biến túi khí được kích hoạt do sự giảm tốc đột ngột Một dòng điện đi vàongòi nổ nằm trong bộ thổi khí để kích nổ túi khí Tia lửa lan nhanh ngay lập tứctới các hạt tạo khí và tạo ra một lượng lớn khí Nitơ Khí này đi qua bộ lọc vàđược làm mát trước khi sang túi khí Sau đó vì khí giãn nở làm xé rách lớp ngoàicủa mặt vô lăng và túi khí tiếp tục bung ra để làm giảm va đập tác dụng vào đầunguời lái.
1.1.2 Những cách lắp đặt túi khí
Lần đầu tiên túi khí bên thành xe và túi khí bảo vệ vai được vào danh mụctuỳ chọn là vào năm 1995 ở mẫu Volvo 850 Ba năm sau đó, chính phủ liên cầutrang bị túi khí kép phía trước bảo vệ hai người ngồi hàng ghế đầu cho tất cả cácdòng xe ôtô chở người
Nói về cách lắp đặt túi khí, việc lắp túi khí phía trước là cách phổ biến nhất.Túi khí có thể căng phồng trong khoảng thời gian rất nhỏ để ngăn ngừa hànhkhách va đập vào các chi tiết của nội thất khi xảy ra va chạm từ những vụ vachạm có tính chất vừa phải cho tới nghiêm trọng Ở những va chạm chính diệntốc độ thấp, hệ thống túi khí tiên tiến cung cấp những mức độ bảo vệ khác nhaubằng cách bơm phồng túi khí với áp suất ít hơn hoặc không kích hoạt túi khí phíatrước
Hình 1.3 Một số vị trí lắp đặt túi khí trên xe ô tô
Loại túi khí phổ biến thứ hai là túi khí gắn bên sườn xe – side airbag (SAB)hiển nhiên chỉ hoạt động khi có va chạm ở bên sườn thân xe, khi đó SAB sẽ bảo
vệ đầu và vai tránh được chấn thương SAB có tất cả ba loại chính: túi khí bảo vệkhu vực ngang ngực, túi khí bảo vệ khu vực ngang đầu và loại cuối cùng là kếthợp bảo vệ hai khu vực trên Cục an toàn giao thông đường bộ Mỹ NHTSA ước
Trang 11tính trong những va chạm bên sườn có ít nhất một người tử vong và 60% nhữngnạn nhân đó mất mạng do bị chấn sọ não Khi so sánh những chiếc xe khôngtrang bị SAB với những chiếc xe có trang bị, NHTSA cũng ước tính rằng mỗinăm có tới 976 người được cứu sống nếu có túi khí sườn và 932 người sẽ gặp tainạn nghiêm trọng nếu thiếu đi túi khí này.
Ngoài túi khí trước và túi khí sườn, một vài loại túi khí khác ít được biết đếnnhư túi khí đầu gối mà Mercedes-Benz trang bị cho mẫu SLR McLaren hay túikhí mành phía sau được Toyota giới thiệu trong mẫu iQ vào năm 2008 Ngoài raToyota cũng giới thiệu túi khí trung tâm phía sau vào năm 2009 để bảo vệ ngườingồi sau trong trường hợp gặp phải các va chạm bên sườn xe
1.1.3 Nhiệm vụ của túi khí
Hệ thống túi khí thường được coi là một phương tiện an toàn của xe hơi.Túi khí có nhiệm vụ ngăn không cho người ngồi trong xe va chạm vào các vậttrong nội thất và nhờ đó giảm được mức độ chấn thương cho người ngồi trong xekhi túi khí hoạt động
Tác dụng nổi bật của túi khí:
- Giảm thiểu các rủi ro tai nạn liên quan đến con người
- Giảm các chấn thương ở vùng đầu, cổ, ngực và mặt của người lái, kháchngồi kế bên khi xe bị va chạm từ phía trước
Hình 1.4 Túi khí hoạt động bảo vệ người ngồi trong xe
Trong trường hợp tai nạn, một dòng điện được gởi tới hệ thống sau đó sẽsản sinh ra khí gas thông qua một lỗ đặt đằng sau cụm bơm túi khí, ngay lập tức
Trang 12bơm phồng túi khí lên Lúc đó túi khí sẽ bảo vệ người ngồi trong xe tránh các vachạm vào các vật trong cabin.
Nhưng các túi khí bên tài và bên phụ thì không thể nào ngăn chặn được các
va đập đồng thời ở bên hông xe và phía sau
Hình 1.5 Vùng bảo vệ hành khách khi xe đươc trang bị túi khí và đai an toàn
1.2 Tổng quan về hệ thống đai an toàn
1.2.1 Khái quát lịch sử phát triển của hệ thống đai an toàn
Vào năm 1930: Một số bác sĩ Mỹ trang bị cho chiếc xe của mình với thắt
lưng đùi và bắt đầu thúc giục nhà sản xuất để cung cấp cho họ trong tất cả các xemới
1954: Xe thể thao Câu lạc bộ của Mỹ yêu cầu trình điều khiển cạnh tranh để
đeo dây an lòng
1955: Hội Kỹ sư Ôtô (SAE) bổ nhiệm Ủy ban đai ghế xe ô tô.
1956: Volvo đưa ra thị trường 2 điểm chéo ngực dây chéo như một phụ
kiện Ford và Chrysler cung cấp thắt lưng đùi trước như tùy chọn trên một số môhình Chiến dịch quảng cáo của Ford tập trung trên thắt lưng
1957: Volvo cung cấp neo cho băng chéo 2 điểm ở phía trước.
1959: Volvo giới thiệu vành đai 3 điểm trước như là tiêu chuẩn ở Thụy
Điển
1962: Nhà sản xuất Mỹ cung cấp neo dây an toàn ở phía ngoài phía trước
như là tiêu chuẩn Họ tiết lộ rằng một cuộc khảo sát đầu tiên của hiệu quả của họ
Trang 13ở Anh cho thấy họ sẽ làm giảm khả năng tử vong và thương tích nghiêm trọnggiảm 60%.
1963: Volvo giới thiệu vành đai 3 điểm trước như là tiêu chuẩn tại Mỹ
1964: Hầu hết các nhà sản xuất Mỹ cung cấp thắt lưng đùi tại các vị trí ghếtrước
1965: Nó sẽ trở thành bắt buộc để phù hợp với dây an toàn ở phía trước củachiếc xe được xây dựng ở châu Âu
1987: Dây an toàn phía sau cần phải được trang bị cho chiếc xe mới
1989: Đeo dây an toàn phía sau trở thành bắt buộc đối với trẻ em dưới 14tuổi
1.2.2 Nhiệm vụ của đai an toàn
Đai an toàn là một trong những phương tiện cơ bản bảo vệ người lái vàhành khách ngồi trong xe Đeo dây an toàn sẽ giúp cho người lái và hành kháchkhông bị văng ra khỏi xe trong quá trình va đập đồng thời cũng giảm thiểu sựxuất hiện va đập thứ cấp trong cabin
Nếu xét về giá trị thì đai an toàn chỉ là thiêt bị có giá trị rất nhỏ nhưng xét
về tầm quan trọng để bảo vệ tính mạng của người ngồi trong xe thì đai an toànlại có giá trị đứng vào hàng đầu Một dây an toàn có hiệu quả kiểm soát sự dichuyển của những người cư ngụ trong không gian cabin và được thiết kế để giảmthiểu tác động trên ngực Dây an toàn được thiết kế để duy trì sự thoải mái trongmột ổ đĩa bình thường, nhưng họ sẽ chắc chắn hạn chế người cư ngụ trong một
vụ va chạm
Hình 1.6 Đai an toàn được bố trí trên xe
Phần lớn người Việt Nam không có thói quen thắt đai an toàn khi ngồi trên
xe hơi mặc dù chỉ cần ấn hai đầu khoá vào với nhau, một thao tác rất nhỏ Nhưng
Trang 14quan niệm này sẽ thay đổi nếu người ta được biết rằng, theo các tính toán đai antoàn giúp giảm nguy cơ dẫn đến tử vong cho người ngồi ở hàng ghế phía trướctới 50% Chỉ riêng ở Mỹ, báo cáo của Uỷ ban an toàn giao thông quốc gia chobiết, mỗi năm dây an toàn cứu sống khoảng 13.000 người tại nước này Ngoài ra,khoảng 7.000 ca chấn thương có thể không xảy ra nếu nạn nhân chịu khó sử dụngdây an toàn.
Dây an toàn được sinh ra với chỉ một tác dụng: giữ cho hành khách không
bị văng khỏi ghế, lao về phía trước khi xe bị dừng lại đột ngột Nói ngắn gọn, nó
có nhiệm vụ làm triệt tiêu quán tính Khi xe dần tăng tốc, vận tốc chuyển độngcủa người ngồi trên xe cũng tăng lên Trong điều kiện bình thường, người và xe
có tốc độ gần như tương đương nên có cảm giác cả hai chuyển động như một thểthống nhất
Giả sử xe đang chạy ở tốc độ 60 km/h, bất thình lình va phải một vật chắn,chẳng hạn một gốc cây hay cột điện, chiếc xe sẽ bị chặn lại Lúc đó bạn sẽ nhậnthấy rằng mọi vật trên xe chuyển động với vận tốc riêng của nó Chẳng hạn nhưchính bạn, không bị cản bởi bất kỳ vật gì, sẽ tiếp tục di chuyển về phía trước vớitốc độ khoảng 60 km/h trong khi chiếc xe đã dừng Nếu không được giữ bởi đai
an toàn, sẽ có nguy cơ va ngực vào vô-lăng (nguyên nhân gây ra cái chết chophần lớn lái xe) ở tốc độ 100 km/h, hoặc sẽ lao vào kính chắn gió (nếu ngồi ghếtrước) cùng tốc độ tương đương, và kết quả là sẽ bắn ra phía trước xe Cũnggiống như cột điện đã làm dừng chiếc xe, những vật bạn va phải trong khi văng
về phía trước, như kính chắn gió hay mặt đường, sẽ làm giảm tốc độ của bạn.Tuỳtheo đó là vật gì, cách thức mà nó tác động và ở điểm nào trên cơ thể mà bạn cóthể lập tức tử vong hay vẫn còn sống sót Thông thường, khi lao về phía trước,đầu là phần cơ thể của bạn tiếp xúc với kính chắn gió trước tiên Do kính là mộtchất liệu cứng, nó sẽ làm giảm tốc độ lao về trước của bạn rất nhanh Trong khi
đó, đầu lại là một trong những khu vực dễ tổn thương nhất, nên nguy cơ gặp chấnthương nghiêm trọng là khó tránh khỏi
1.3 Sự cần thiết phải sử dụng túi khí và đai an toàn
Khi xe đâm vào xe khác hoặc vật thể cố định, nó dừng lại rất nhanh nhưngkhông phải ngay lập tức Ví dụ nếu khi xe đâm vào Barie cố định với vận tốc 50km/h, bị đâm ở phía đầu xe, thì xe chỉ dừng lại hoàn toàn sau khoảng 0,1 giâyhoặc hơn một chút Ở thời điểm va đập, ba đờ sốc trước ngừng dịch chuyểnnhưng phần còn lại của xe vẫn dịch chuyển với vận tốc 50 km/h Xe bắt đầu hấpthụ năng lượng va đập và giảm tốc độ vì phần trước của xe bị ép lại.Trong quátrình va đập, khoang hành khách bắt đầu chuyển động chậm lại hoặc giảm tốc,
Trang 15nhưng hành khách vẫn tiếp tục chuyển động lao về phía trước với vận tốc nhưvận tốc ban đầu trong khoang xe.
Nếu người lái và hành khách không đeo dây an toàn, họ sẽ tiếp tục chuyểnđộng 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 3xuống Điều này sẽ là nguyên nhân dẫn đến các chấn thương nghiêm trọng ởvùng đầu và vùng ngực của lái xe và hành khách phía trước Trong trường hợp vađập mạnh có thể dẫn đến nguy cơ tử vong rất lớn
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 mộtlực nhỏ hơn nhiều so với những người không đeo dây an toàn
Hình 1.7 Sự kết hợp giữa túi khí và đai an toàn bảo vệ người ngồi trong xe
Trang 16Chương 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG
HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN Ô TÔ 2.1 Hệ thống túi khí
2.1.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống túi khí
2.1.1.1 Sơ đồ hệ thống túi khí
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống túi khí loại E
Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống túi khí loại M
Trang 172.1.1.2 Phân loại túi khí
a Phân loại dựa trên hệ thống kích nổ bộ thổi khí, số lượng túi khí, sốlượng cảm biến túi khí
* Hệ thống kích nổ bộ thổi khí
- Loại điện tử (loại E)
Loại cơ khí hoàn toàn (loại M)
* Số lượng túi khí
- Một túi khí: cho lái xe (loại E hay M)
- Hai túi khí: cho lái xe và hành khách phía trước (chỉ loại E)
* Số lượng cảm biến túi khí (chỉ loại E)
- Một cảm biến: cảm biến túi khí
- Ba cảm biến: cảm biến túi khí trung tâm và hai cảm biến trước
b Phân loại túi khí theo vị trí lắp đặt
Túi khí phía trước cho người lái
- Loại một giai đoạn
- Loại hai giai đoạn
Túi khí cho hành khách phía trước
- Loại một giai đoạn
- Loại hai giai đoạn
Túi khí bên
Túi khí bên phía trên
- Chỉ ở phía trước
- Cả phía trước và phía sau
c Các loại cảm biến túi khí
- Cảm biến túi khí phía trước
- Cụm cảm biến túi khí trung tâm
- Cảm biến túi khí bên
- Cảm biến túi khí phía trên
- Cảm biến cửa bên đối với xe 2 cửa và 3 cửa có trang bị túi khí bên
- Cảm biến túi khí theo vị trí ghế ngồi (ở túi khí loại 2 giai đoạn)
2.1.1.3 Cấu tạo của hệ thống túi khí
Túi khí có 3 phần chính bao gồm: túi chứa khí, bộ cảm biến va chạm và hệthống tạo khí
Trang 18- Cái túi (Bag) được đặc chế bằng một chất liệu nylon mỏng và dai, bìnhthường thì nằm gói gọn trong tay lái, hoặc Dashboard (bảng điều khiển) để khigặp phải va chạm trong điều kiện giới hạn sẽ bung ra căng phồng để bảo vệngười ngồi trong xe Chỉ một giây đồng hồ sau khi bật ra khỏi vị trí, thi hànhnhiệm vụ “cứu chúa” trong tích tắc, chiếc túi mau chóng xả hơi qua những lỗ nhỏchung quanh, và xẹp xuống, nhường lại không gian sinh hoạt cho con người
- Bộ cảm biến hay máy cảm ứng (Sensor) ghi nhận sự bất thường trongchuyển động của xe, để ra lệnh cho túi nạp hơi và bung ra khi “đánh hơi” đượcsức va chạm, như ví dụ: giữa một vật thể đang chuyển động ở vận tốc ít nhất 10tới 15 dặm với một bức tường gạch
- Sau cùng, đó là hơi và cơ chế bơm (Inflation System) Hai loại hơi đượcchứa sẵn trong túi đó là: Sodium Azide (NaN3) và Potassium Nitrate (KNO3) –
có tính phản ứng cực kỳ nhậm lẹ Nhận lệnh từ máy cảm ứng thì bộ phận tạo khíhoạt động theo cơ chế của máy đẩy hỏa tiễn (rocket booster) ngay lập tức hòa 2loại hơi nói trên vào với nhau để tạo thành một hỗn hợp khí Nitrogen nóng đểbơm căng túi và đẩy túi ra khỏi khung chứa từ tay lái hoặc táp lô, làm chỗ hạcánh an toàn cho bộ ngực hoặc cơ thể con người trong lúc xe va chạm mạnh.Tại thời điểm va chạm, bộ cảm biến có gắn máy đo gia tốc sẽ nhận biết mức
độ tác động để kịp thời phản ứng (hoặc không phản ứng), sau khi kích hoạt hệthống bơm đầy khí nitrogen vào trong chiếc túi đang được gấp gọn gàng tronghộp chứa, túi khí căng phồng lập tức bung ra
Hình 2.3 Các bộ phận của hệ thống túi khí
Trang 192.1.1.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống túi khí
Khi xảy ra 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 nổnằm trong bộ thổi túi khí sẽ bị đánh lửa Ngòi nổ đốt chất mồi lửa và hạt tạo khí
sẽ tạo ra một lượng khí lớn trong thời gian ngắn Khí này bơm căng túi khí đểgiảm tác động lên người ngồi trên xe đồng thời ngay lập tức thoát ra ở các lỗ xảphía sau túi khí Điều này làm giảm lực tác động lên túi khí và cũng đảm bảo chongười lái có một không gian cần thiết để quan sát Tốc độ nổ túi khí là rất nhanh(khoảng từ 10 đến 40 phần nghìn giây) nên sẽ tạo ra một túi đệm khí tránh chophần đầu và ngực cửa hành khách va đập trực tiếp vào các phần cứng của xe
Hình 2.4 Quá trình hoạt động của túi khí
Hình 2.5 Các giai đoạn hoạt động của túi khí
Sự kích nổ túi khí phụ thuộc vào 2 yếu tố cơ bản sau:
- Lực va đập của xe (gây nên gia tốc giảm dần của xe)
- Vùng và hướng va đập (điểm và hướng va chạm xuất phát đầu tiên)
Trên hầu hết xe Ford và một số hãng xe khác, túi khí sẽ được kích nổ khigia tốc giảm dần tối thiểu là 2 G (G: gia tốc trọng trường) hoặc lực va đập tối
Trang 20thiểu tương đương với trường hợp xe đạt tốc độ khoảng 25 Km/h va chạm trựcdiện vào bức tường bê tông cố định.
Trong một số trường hợp sau khi bị tai nạn, vẻ ngoài xe trông bị hư hỏng rấtnhiều nhưng túi khí không nổ vì gia tốc giảm dần của xe chưa đạt giới hạn chophép để kích nổ túi khí Với những trường hợp này, hệ thống dây đai an toàn đã
đủ để giữ hành khách tránh khỏi những chấn thương nghiêm trọng
Có một lưu ý: Nếu một đèn cảnh báo túi khí được sáng lên trong lúc lái xeđiều đó có nghĩa hệ thống túi khí an toàn đã bị hỏng và sẽ không hoạt động trong
lúc tai nạn
a Hoạt động của túi khí phía trước
Hệ thống túi khí SRS phía trước được thiết kế để kích hoạt ngay nhằm đáp ứngvới những va đập nghiêm trọng phía trước trong khu vực màu tối giới hạn bởicác mũi tên như trong hình vẽ
Túi khí SRS phía trước sẽ nổ nếu mức độ va đập phía trước vượt quá giới hạnthiết kế Tương đương với vận tốc va đập khoảng 20 - 25 km/h khi va đập trựcdiện 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 cóthể không nổ
Tuy nhiên, tốc độ ngưỡng này sẽ cao hơn đáng kể nếu xe đâm vào vật thểnhư 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 xeđâm vào gầm xe tải
Hình 2.6 Giới hạn hoạt động của túi khí phía trước
Trang 21Hình 2.7 Mô tả hoạt động của túi khí phía trước
Theo hình vẽ mô tả ở trên hình 2.7
(1) Khi va chạm, cảm biến túi khí xác định mức độ va chạm và khi mức độ nàyvượt quá giá trị qui định của cụm cảm biến túi khí trung tâm (cụm cảm biến túi khí),thì ngòi nổ nằm trong bộ thổi túi khí sẽ bị đánh lửa
(2) Ngòi nổ đốt chất mồi lửa và hạt tạo khí và tạo ra một lượng khí lớn trongthời gian ngắn
(3) Khí này bơm căng túi khí để giảm tác động lên người trên xe đồng thời ngaylập tức thoát ra ở các lỗ xả phía sau túi khí Điều này làm giảm lực tác động lên túikhí và cũng đảm bảo cho người lái có một thị trường cần thiết để quan sát
Các trường hợp hoạt động của túi khí phía trước
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
Trang 22Hình 2.8 Hướng va đập làm túi khí phía trước không nổ
Túi khí SRS phía trước có thể nổ nếu xẩy ra va đập nghiêm trọng ở phía gầm dưới xe như được chỉ ra trên hình vẽ:
Hình 2.9 Hướng va đập làm túi khí phía trước sẽ nổ
b Hoạt động của túi khí bên và túi khí phía trên
Túi khí bên và túi khí bên phía trên chỉ ở phía trước
(1) Các túi khí bên và túi khí bên phía trên được thiết kế để hoạt động khi xe bị đâm mạnh từ bên sườn.
(2) Khi xe bị va đập chéo hoặc trực diện ở bên sườn xe như được chỉ ra ở hình vẽ bên trái nhưng không ở khu vực khoang hành khách, thì túi
khí bên và túi khí bên phía trên có thể không nổ.
Trang 23Hình 2.10 Hướng va đập làm kích nổ túi khí bên và túi khí bên phía trên với loại chỉ có
phía trước
Túi khí bên và túi khí bên phía trên ở cả phía trước và sau
(1) 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.
(2) Khi xe bị va đập trực diện vào 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.
Hình 2.11 Hướng va đập làm kích nổ túi khí bên và bên phía trên với loại cả phía
trước và sau
Trang 242.1.1.5 Vị trí lắp đặt các thiết bị của hệ thống túi khí trên ô tô
Hình 2.12 Vị trí lắp đặt các thiết bị của hệ thống túi khí 2.1.1.6 Một số vị trí lắp đặt túi khí trên xe và những lưu ý khi tác động vào chúng
Túi khí phía trước người lái
Hình 2.13 Vị trí lắp đặt túi khí phía trước người lái
Túi khí phía trước người lái được lắp ở ngay trong vô lăng lái, các thiết bị
Trang 25vành ngoài của tay lái Hành khách nên luôn để hai chân trên sàn Hành kháchnên chỉnh ghế ngồi xa khỏi túi khí càng xa càng tốt và luôn ngồi ngay trên ghế,tựa lưng vào lưng ghế và thắt dây đai an toàn một cách ngay ngắn.
Ghế hành khách phía trước
Hình 2.14 Cảnh báo tránh tác động vào túi khí cho hành khách phía trước
Ngồi quá gần túi khí hoặc đặt tay hoặc chân lên túi khí thì đặc biệt nguy hiểm.Túi khí nổ với tốc độ cực nhanh với lực rất mạnh Chấn thương nghiêm trọng cóthể xảy ra nếu có ai đó quá gần với túi khí khi nổ
Cửa xe (với túi khí bên và túi khí bên phía trên )
Hình 2.15 Cần tránh những tác động mạnh vào cửa xe
Với những xe được trang bị túi khí bên và túi khí bên phía trên thì ngườingồi trên xe cần tuân thủ đúng quy tắc, ngồi đúng tư thế và đặc biệt không nên đểtrẻ nhỏ chơi đùa gần khu vực này
Trang 26Giảm va đập cho trẻ nhỏ
Hình 2.16 Bố trí giảm va đập cho trẻ nhỏ
(1) Không bao giờ lắp hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ quay về phía sautrên ghế khách phía trước vì lực bụng rất nhanh của túi khí hành khách phía trước
có thể làm cho trẻ nhỏ bị chết hoặc bị thương nặng
(2) Không thẻ bố trí khác được,thì phải bố trí hệ thống giảm va đập cho trẻnhỏ hướng ra phía trước luôn luôn phải dịch ghế sát phía sau vì lực bung ra củatúi khí có thể làm cho trẻ con bị chết hoặc bị thương
Trên các xe có túi khí bên và phía không được để cho trẻ tựa vào cửa thậmchí ngay cả khi trẻ được đặt trong hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ.sẽ là rất nguyhiểm khi túi khí bên và túi khí phía trên bung ra có thể làm cho trẻ bị chết hoặc bịthương nặng
2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các chi tiêt chức năng
Nguyên lý hoạt động
Trang 27Cảm biến túi khí được kích hoạt do sự giảm tốc đột ngột khi có va đậpmạnh từ phía trước Dòng điện đi vào ngòi nổ nằm trong bộ thổi khí Tia lửa lannhanh 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 giảm va đập tác dụng vào đầu người lái
Hình 2.17 Cấu tạo và hoạt động của bộ thổi khí
Ngoài ra, còn có bộ thổi khí loại kép để điều khiển quá trình bung ra của túikhí theo hai cấp Theo vị trí trượt của ghế, đai an toàn có được thắt chặt haykhông và mức độ va đập, thiết bị này điều khiển tối ưu sự bung ra của túi khí
b Đối với túi khí dành cho hành khách phía trước ở bảng táp lô