thuyết trình đề tài hê thống túi khí oto

Phân loại túi khí: Các túi khí được phân loại dựa trên kiểu hệ thống kích nổ bộ thổi khí, số lượng túi khí và số lượng cảm biến túi khí.. Túi khí SRS loại M là túi khí bên của người lái

TRỪỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

HỆ THỐNG TÚI KHÍ (AIR BAG)

Nghành: Cơ Khí

Chuyên ngành: Cơ khí ô tô

Giảng viên hướng dẫn: - NGUYỄN VĂN GIAO

NHÓM

- LÊ VĂN MINH

- LÊ VĂN THẮNG

Mục lục

I/ Lịch sử của túi khí:

II/ Nguyên lý tổng quát.

1Nhiệm vụ của túi

2 Phân loại túi khí

 Năm 1971 hãng Ford ứng dụng vào trong sản phẩm oto của mình

 Năm 1993 Clinton làm tổng thống Mĩ thì túi túi trở thành tiêu chuẩn bắt buộc

II/ Nhiệm vụ và phân loại túi khí (air bag):

1. Nhiệm vụ:

Công dụng của túi khí như là một hệ thống kèm giữ bổ sung (SRS) kết quả là làm giảm những chấn thương do mảnh kính vỡ , do lực va đập với các bộ phận bên trong xe và giảm các chấn thương vùng đầu, cổ và bả vai

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

và sườn xe, túi khí SRS cùng với đai an toàn sẽ ngăn ngừa hoặc giảm thiểu chấn thương.

2. Phân loại túi khí:

Các túi khí được phân loại dựa trên kiểu hệ thống kích nổ bộ thổi khí, số lượng túi khí và số lượng cảm biến túi khí

a Hệ thống kích nổ bộ thổi khí:

- Loại điện tử (loại E)

- Loại cơ khí hoàn toàn (loại M)

b Số lượng túi khí:

- Một túi khí: cho lái xe (loại E hay M)

- Hai túi khí: cho lái xe và hành khách trước (chỉ loại E)

c 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

 Hệ thống túi khí loại E bao gồm các phần tử sau:

 1 Cảm biến túi khí trước (Trái, phải)

 2 Cụm cảm biến túi khí trung tâm (cụm cảm biến túi khí)

 3 Cụm túi khí người lái

 4 Cụm túi khí hành khách phía trước

 5 Cáp xoắn

 6 Cụm túi khí bên (trái, phải)

 7 Cụm túi khí bên phía trên ( Trái, phải)

 8 Bộ căng đai khẩn cấp (Trái, phải)

 9 Cảm biến túi khí bên (Trái, phải cảm biến túi khí bên và túi khí bên phía trên)

 10 Cảm biến túi khí bên phía trên (Trái, phải)

 11 Cảm biến túi khí theo vị trí ghế (với túi khí loại 2 giai đoạn)

 12 Đèn cảnh báo SRS

 13 DLC3

Túi khí SRS loại M là túi khí bên của người lái kiểu gọn, tất cả các cảm biếntúi khí, bộ thổi khí và túi khí đều được đặt mặt vô lăng

Bu lông hoặc cần nhả khoá cảm biến ở bên trái của vô lăng Đây là một thiết

bị an toàn để ngăn không cho túi khí bị kích hoạt Túi khí sẽ không bị kích hoạt ngay cả khi xe va đập mà khi đó bu lông mở khoá cảm biến bị nới lỏng hoặc cần bị kéo ra

4. Nguyên lý hoạt động :

- Nguyên lý hoạt động của túi khí về cơ bản khá đơn giản: Bộ điều khiển điện tử sẽnhận tín hiệu từ các cảm biến để xác định gia tốc giảm dần của xe Khi bộ điềukhiển nhận được tín hiệu gia tốc giảm dần đủ lớn (bị va chạm) sẽ cung cấp dòngđiện kích nổ túi khí tương ứng Tốc độ nổ túi khí là rất nhanh (khoảng từ 10 đến 40phần nghìn giây) nên sẽ tạo ra một túi đệm khí tránh cho phần đầu và ngực cửahành khách va đập trực tiếp vào các phần cứng của xe Sau khi đã đỡ được hànhkhách khỏi va chạm, túi khí sẽ tự động xả hơi nhanh chóng để không làm kẹt hànhkhách trong xe

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)

- Khi va chạm, cảm biến túi khí xác định mức độ va chạm và khi mức độ này vượtquá giá trị qui định của cụm cảm biến túi khí trung tâm, thì ngòi nổ nằm trong bộ thổitúi khí sẽ bị đánh lửa

- Ngòi nổ đốt chất mồi lửa và hạt tạo khí và tạo ra một lượng khí lớn trong thờigian ngắn Khí này bơm căng túi khí để giảm tác động lên người trên xe đồng thờingay lập tức thoát ra ở các lỗ xả phía sau túi khí Điều này làm giảm lực tác động lêntúi 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 ứngvới những va đập nghiêm trọng phía trước trong khu vực mầu đỏ giới hạn bởi các mũitên như trong hình vẽ.

Hình 1.3 : Cung tác dụng phía trước của hệ thống SRS

- 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 trực diệnvào 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 thể như xeđang đỗ, cột mốc tức là những vật thể có thể dịch chuyển hoặc biến dạng khi va đậphoặc khi xe va đập vào những vật thể nằm dưới mũi xe và sàn xe hoặc khi xe đâm vàogầm 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 Trường hợp (1) hình 1.4

- Túi khí SRS phía trước có thể nổ nếu xảy ra va đập nghiêm trọng ở phía gầmdưới xe như được chỉ ra trên hình vẽ Trường hợp (2) hình 1.4

Hình 1 4 : Sự hoạt động của hệ thống SRS khi va chạm (1): Túi khí SRS phía

trước sẽ không nổ; (2): Túi khí SRS phía trước có thể nổ

Các túi khí SRS và túi khí bên phía trên được thiết kế để hoạt động khi phầnkhoang xe bị đâm từ bên sườn xe hoặc tai sau của xe Khi xe bị va đập trực diện hoặcchéo vào thành bên như được chỉ ra ở hình vẽ bên trái nhưng không thuộc khu vựckhoang hành khách, thì túi khí bên và túi khí bên phía trên có thể không nổ Túi khíbên 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

III/Cấu tạo các chi tiết và hoạt động

1.Thành phần cấu tạo:

 - Hệ thống có cấu tạo chung gồm:

- Túi hơi: (air bag) làm từ sợi ny lon mỏng gấp gọn trong vô lăng.

- Cảm biến: (sensor) cảm biến này "cảm nhận" được va chạm khi xe đụng

vào vật cản

- Hệ thống bơm túi hơi: tạo phản ứng hóa học giữa NaN3, KNO3 và SiO2

tạo khí ni tơ bơm căng các túi khí túi khí bung ra với vận tốc 322km/h (nhanh hơn một cái chớp mắt) Một giây sau khi bung ra, túi khí bắt đầu xẹp xuống (để người lái thóat ra khỏi xe dễ dàng)

Trong hệ thống bơm khí:

-phản ứng hóa học xảy ra:

 NaN3 => Na + 3/2 N2

 2Na + 2KNO3 => K20 +Na2O +2O2 +N2

 K2O +SiO2 => K2SiO3.Na2O +SiO2 + Na2Si03

- Túi khí được làm bằng vật liệu sợi tổng hợp được phủ lớp silicon để chịu đượckhí nóng Sau túi có nhiều lỗ cho phép khí thoát ra sau khi được bơm đầy Túi đượcgấp thật chặt trong một hộp và bao lại

- Phần lớn các túi khí được giấu dưới một panel với những đường cắt định trước,cho phép các túi khí bung xuyên qua trong quá trình bơm căng mà không làm vỡkhu vực khác

Hình 2.1: Túi khí được giấu dưới một panel

- Nắp che túi khí nhìn bên khó phát hiện vì có dạng giống như bề ngoài chụptrên vành tay lái hay bề ngoài của panel trước mặt hành khách và được nhậndiện nhờ vào kí hiệu “airbag” hay là “SRS” được đúc nổi trên nắp (Hình 2.1)

Hình 2.2: Hình các loại túi khí

- Hệ thống túi khí gồm các bộ phận sau đây:

2 - Bộ thổi khí và túi khí:

- Bộ sinh khí là hộp thép được nạp đầy nhiên liệu rắn là hỗn hợp sodiumazide(NaNO3) và Potassium Nitrate (KNO3) được lắp với bộ kích hỏa Khi nhiên liệuđược kích hỏa sản sinh lượng khí (Nitrogen và Cacbonic), khí này đi qua lưới lọc vàbơm căng túi khí

- Bộ phận kích hỏa thông thường được kích hoạt bằng tín hiệu điện từ modun điềukhiển nhưng vẫn còn một số ít xe sử dụng túi khí cơ được kích hoạt bằng cơ khí

Hình 2.3: Cấu tạo bộ sinh khí và đánh lửa

Hình 2.4: Nguyên lí hoạt động của bộ sinh khí và đánh lửa

- Đối với người lái (ở đệm vô lăng):

- * Cấu tạo:

- Cụm túi khí SRS cho ghế người lái được đặt trong đệm vô lăng Cụm túi khí SRS không thể tháo rời ra được

- * Nguyên lý hoạt động

- 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 người lái

- Túi khí bên được lắp bên cạnh phần tựa lưng của ghế ngồi và túi khí cửa được lắpsau tấm ốp cửa Do khoảng cách giữa người ngồi và vách xe rất hạn chế nên thời gian

từ khi bắt đầu kích hoạt đến khi túi khí bơm căng rất ngắn (khoảng 10ms)

- Túi khí bên được kích hoạt đồng thời với túi khí đầu hay túi khí rèm

Hình 2.7: Túi khí bên.

- Túi khí đầu và túi khí rèm có chức năng như nhau, chỉ khác nhau về kích thước.Túi khí đầu chỉ bao phủ một khu vực hẹp hơn trong khi đó túi khí rèm thông thườngkéo dài từ khung kính chắn gió đến hết cửa sau

- Túi khí rèm trải xuống che phủ hết phần kính của cửa

- Túi khí này được kích hoạt bởi các cảm biến va chạm được đặt bên hông xe

- Túi khí bảo vệ đầu và túi khí rèm có thời gian giữ hơi lâu hơn các túi khí khác vìcác túi khí này có tác dụng bảo vệ trong trường hợp xe lật ngang nhiều vòng

Hình 2.8: Túi khí rèm

- Cảm biến va chạm có thể được lắp trong modun điều khiển hay được lắp riêng lẻ Cảm biến được lắp nối tiếp với một cảm biến an toàn để ngăn ngừa việc vô tình kích hoạt hệ thống.

- Cảm biến va chạm rất nhạy cảm với một sự kết hợp giữa lực G và thời gian Điều này giúp tránh kích hoạt không mong muốn, chẳng hạn như một lực va đập trực tiếp vào cảm biến hay modun điều khiển hay chấn động nhẹ do va chạm khi dừng đỗ xe…

- Một số kiểu xe có cảm biến riêng biệt cho túi khí và bộ căng đai trước.

Cảm biến va chạm chỉ cảm ứng theo một hướng nhất định và chỉ hoạt động khi đúng hướng va chạm.

Hình 2.10: Cảm biến va chạm bên phía trước của xe.

Bộ căng đai trước

Bộ căng đai trước nhằm khắc phục độ chùng của dây đai an toàn và xiết chặt thân người đeo vào thành ghế.

Trên bộ căng đai trước kiểu cơ học, việc xiết chặt được thực hiện do một lực kéo phụ tác dụng vào đầu móc của dây đai.

Bộ căng đai trước hoạt động đồng thời với các túi khí trước.

Bộ căng đai trước có thể không được tác động nhờ vào các cảm biến áp lực ghế ngồi hay công tắc quán tính Khi không có người ngồi trên ghế thì không có tín hiệu đến modun điều khiển do đó bộ căng đai trước không hoạt động.

Bộ căng đai trước có nhiều loại khác nhau:

- Căng đai trước loại cơ học.

Căng đai trước loại cơ học gồm một lò xo nén trước một đầu cố định , một đầu được nối với cáp nối, đầu kia của cáp liên kết với một đầu móc của dây đai Lò xo được giữ ở vị trí nén trước nhờ vào một bộ móc khóa Khi có va chạm mạnh cơ cấu hãm của móc tách ra, móc khóa bị đẩy xuống làm lò xo bung ra kéo cáp làm căng đai.

- Căng đai trước loại hỏa pháo kiểu thanh răng.

Khi chưa kích hoạt, khớp nối một chiều tách ra vì vậy ống bạc và trục cuốn đai quay tự do.

Khi có va chạm từ phía trước, nhờ các cảm biến va chạm bộ điều khiển SRS kích hoạt bộ sinh khí, áp suất sinh ra tác dụng lên piston và đẩy thanh răng đi lên ăn khớp với bánh răng Lúc này khớp nối một chiều đóng, bánh răng sẽ làm quay khớp nối và ống cuốn đai, đai xiết chặt người ngồi vào ghế.

Hình 2.11: Căng đai trước loại hỏa pháo kiểu thanh răng (1): Bánh răng; (2): Thanh răng;

(3): Bộ sinh khí.

- Căng đai trước loại hỏa pháo kiểu bi.

Bộ căng đai loại hỏa pháo kiểu bi có chứa một bộ phận sinh khí, bộ sinh khí tác động lên piston làm đẩy các bi thép chuyển động đi xuống, các bi này xẽ quay một bánh răng, trục bánh răng làm xoay ống cuốn đai vì thế dây đai xiết chặt.

Hình 2.12: Căng đai trước loại hỏa pháo kiểu bi.

Cảm biến áp lực ghế ngồi- Cảm biến trọng lượng người ngồi

Cảm biến áp lực ghế ngồi có nhiệm vụ phát hiện ghế có người hay không.

Cảm biến có thể là một bản mạch trên đó chứa những phần tử cảm biến với áp suất và được lắp dưới đệm ghế Một số kiểu xe, cảm biến được lắp tại các ray trượt của ghế còn được gọi là cảm biến trọng lượng người ngồi Nếu như trọng lượng người ngồi thấp hơn 30

kg thì hệ thống túi khí tại vị trí ghế đó sẽ không làm việc.

Hình 2.13: Cấu tạo của cảm biến áp lực ghế ngồi.

Công tấc ngắt hoạt động túi khí hành khách

Do túi khí không phù hợp với ghế an toàn của trẻ em nên trên một số xe được trang bị thêm một công tắc ngắt hoạt động của túi khí hành khách Người lái có thể ngắt hoạt động

của túi khí hành khách nhờ công tắc này Trên một số xe không trang bị công tắc này nhưng nhờ cảm biến áp lực ghế hay cảm biến trọng lượng túi khí được ngắt tự động Tuy nhiên cảnh báo lưu ý không để trẻ em ở ghế trước vì hệ thống túi khí có thể gây nguy hiểm cho trẻ em.

Một đèn báo riêng biệt có thể được trang bị để cho biết túi khí trước đã bị khóa.

Hình 2.14: Đèn báo túi khí hành khách

Nguồn điện dự phòng

Nguồn điện cung cấp từ bình accu có thể bị ngắt do va chạm mạnh, do đó cần một nguồn

dự phòng cho việc kích hoạt của hệ thống SRS Nguồn này có thể cung cấp bởi một hay nhiều tụ điện được lắp cho hệ thống ( thường được tích hợp chung trong modun điều khiển) Nhờ những tụ điện này khi accu bị ngắt điện thì hệ thống vẫn có thể hoạt động an toàn thêm một thới gian ngắn nữa theo thông số của một số nhà sản xuất thời gian này kéo dài hơn 30 phút.

2.Một loại xe khác:

Hình 3.2: Sơ đồ tổng quát hệ thống SRS.

Hình 3.3: Bố trí chung hệ thống SRS trên xe Toyota Land Cruiser 1.Cảm biến va chạm trước.

Hình 3.4: Bố trí chung hệ thống SRS trên xe Ford Focus 1.Cảm biến va chạm trước.

2.Công tắc ngắt hoạt động của túi khí hành khách.

3.Modun điều khiển SRS.

4,6.Bộ căng đai trước.

Hình 3.5: Bố trí chung hệ thống SRS trên xe Toyota Yaris 1.Cảm biến va chạm trước.

2.Cảm biến va chạm bên.

3.Bộ căng đai trước.

4.Modun điều khiển SRS.

5.Túi khí hành khách.

6.Túi khí lái xe.

7.Cảm biến vị trí ghế ngồi.

8.Túi khí bên.