ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TÚI KHÍ AN TOÀN TRÊN XE TOYOTA LAND CRUISER 2012

- KÈM BẢN VẼ CAD (nếu giao dịch qua zalo 0985655837) ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HỆ THỐNG TÚI KHÍ AN TOÀN TRÊN XE TOYOTA LAND CRUISER 2012Thông qua đề tài giúp sinh viên nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc củahệ thống an toàn trên xe ô tô, phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống túi khían toàn trên xe Toyota Land Cruiser 2012.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ Ô TÔ

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HỆ THỐNG TÚI KHÍ AN TOÀN TRÊN XE TOYOTA LAND CRUISER 2012

Sinh viên : Nguyễn Đình Thái

Mã số sinh viên : 2017603487

Lớp : ĐH OTO4 – Khóa: 12

Hà Nội - 2021

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Thái Mã SV: 2017603487 Lớp: 2017DHKTOT04 Ngành: CNKT Ô Tô Khóa:12

Tên đề tài: Nghiên cứu hệ thống túi khí an toàn trên xe Toyota Land Rruiser 2012

Mục tiêu đề tài:

Thông qua đề tài giúp sinh viên nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc của

hệ thống an toàn trên xe ô tô, phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống túi khí

an toàn trên xe Toyota Land Cruiser 2012

Kết quả dự kiến

1 Phần thuyết minh:

- Tổng quan về hệ thống an toàn trên xe ô tô

- Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí an toàn trên xe ô tô

- Đặc điểm kết cấu hệ thống túi khí an toàn trên xe Toyota Land Cruiser 2012

- Những hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp sửa chữa hệ thống túi khí an toàn

trên xe ô tô

2 Bản vẽ: (3 bản vẽ A0)

- 01 bản vẽ: Tổng quan hệ thống túi khí an toàn trên xe Toyota Land Cruiser

2012

- 01 bản vẽ: Kết cấu hệ thống túi khí an toàn trên xe Toyota Land Cruiser 2012

- 01 bản vẽ: Quy trình thay thế túi khí đã nổ

Thời gian thực hiện: từ: 22/03/2021 đến 08/05/2021

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

ThS Ngô Quang Tạo

TRƯỞNG KHOA

TS Nguyễn Anh Ngọc TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀNỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

Hà Nội, Ngày……tháng……năm 2021

Người xác nhận

(Ký, ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội, Ngày……tháng……năm 2021

Giáo viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH 7

LỜI MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG AN TOÀN TRÊN XE Ô TÔ 10 1.1 Lịch sử ra đời của túi khí trên ô tô 10

1.2 Các hệ thống an toàn trên xe ô tô 13

1.2.1 Hệ thống an toàn chủ động 13

1.2.2 Hệ thống an toàn bị động 19

CHƯƠNG II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG TÚI KHÍ AN TOÀN TRÊN XE Ô TÔ 29

2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí 29

2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí 33

2.2.1 Nguyên lý làm việc 33

2.2.2 Phản ứng hóa học xảy ra với túi khí khi xe bị tai nạn 36

2.3 Hệ thống dây đai an toàn và ảnh hưởng dây đai an toàn đối với túi khí……… 37

2.3.1 Nhiệm vụ của dây đai an toàn 37

2.3.2 Cấu tạo dây đai an toàn 38

2.3.3 Ảnh hưởng của dây đai an toàn đối với túi khí 39

CHƯƠNG III ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU TÚI KHÍ TRÊN XE TOYO TA LAND CRUISER 2012 43

3.1 Giới thiệu chung về xe toyota land cruiser 2012 43

3.2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động hệ thống túi khí trên xe toyota land cruiser 45

3.2.1 Sơ đồ nguyên lý 45

3.2.2 Nguyên lý làm việc 50

3.2.3 Những lưu ý về túi khí trên ô tô 51

3.3 Phân bố túi khí trên xe toyota land cruiser 54

3.3.1 Túi khí người lái và hành khách phía trước 55

3.3.2 Túi khí bên 56

3.3.3 Túi khí rèm 58

3.3.4 Túi khí đầu gối 60

CHƯƠNG IV NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, BIỆN PHÁP SỬA CHỮA HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN XE Ô TÔ 62

4.1 Thông tin bảng mã lỗi ô tô trên hệ thống túi khí AIR BAG (SRS)62 4.2 Những hư hỏng, nguyên nhân, biện pháp sửa chữa hệ thống túi khí trên xe ô tô 67

4.2.1 Bình ác quy cần xạc 67

4.2.2 Đèn túi khí nhấp nháy 68

4.2.3 Giắc cắm bị lỏng hoặc oxy hóa 69

4.2.4 Túi khí ô tô tự bung ra 70

4.2.5 Đèn túi khi liên tục cảnh bảo 70

4.2.6 Hệ thống cảm biến túi khi bị lỗi hư hỏng 71

4.2.7 Cuộn dây túi khí bị lỗi 72

4.2.8 Module túi khí bị hỏng 73

4.3 Quy trình thay thế túi khí đã nổ 74

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Thử nghiệm túi khí trên mẫu xe W126 10

Hình 1.2 Ford đã thực hiện các thí nghiệm với xe hơi có lắp túi khí vào năm 1971 11

Hình 1.3 Cục Quản Lý An Toàn Giao Thông Đường Bộ Hoa Kỳ NHTSA vẫn đề xuất lắp đặt túi khí trên tất cả các xe hơi 12

Hình 1.4 Túi khí đã trở nên rất phổ biến vào những năm 80 12

Hình 1.5 Hệ thống đèn chiếu sáng cơ bản trên ô tô 13

Hình 1.6 Khi có và không có hệ thống phanh ABS 14

Hình 1.7 Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD 15

Hình 1.8 Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA 16

Hình 1.9 Mô phỏng tình huống vào cua khi có và không có ESC 16

Hình 1.10 Ghế ngồi trang bị Isofix được gắn chặt vào thân xe, làm cho ghế ổn định hơn trong quá trình va chạm 17

Hình 1.11 Bản lề Isofix được hàn với thân xe 18

Hình 1.12 Hệ thống dây đai an toàn 20

Hình 1.13 Hệ thống túi khí 21

Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống túi khí loại E 21

Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống túi khí loại M 22

Hình 1.16 Cấu tạo túi khí ô tô 22

Hình 1.17 Túi khí sau khi nổ 23

Hình 1.18 Túi khí phía trước giúp bảo vệ phần đầu và phần ngực người ngồi khi xe va chạm trực diện 25

Hình 1.19 Túi khí hông giúp bảo vệ phần ngang đầu và phần ngang ngực người ngồi khi va chạm từ bên hông 25

Hình 1.20 Túi khí đầu gối giúp bảo vệ phần khớp gối của người ngồi 26

Hình 1.21 Túi khí trần xe giúp bảo vệ phần đầu của người ngồi 27

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống túi khí 29

Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện của cảm biến khí trung tâm 30

Hình 2.3 Cấu tạo của cảm biến dự phòng 31

Hình 2.4 Cấu tạo của cảm biến dự phòng 32

Hình 2.5 Cung tác dụng phía trước của hệ thống SRS 34

Hình 2.6 Sự hoạt động của hệ thống SRS khi va chạm 35

Hình 2.7 Dây đai an toàn trên Toyota Land Cruiser 38

Hình 2.8 Kết cấu hệ thống điều khiển dây đai an toàn 38

Hình 2.9 Túi khí sẽ bung nếu thắt dây an toàn 40

Hình 3.1 Xe toyota land cruiser 2012 43

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý trên xe toyota 45

Hình 3.3 Cấu tạo của cảm biến dự phòng 46

Hình 3.4 Cảm biến túi khí phía trước 47

Hình 3.5 Cấu tạo cảm biến túi khí bên 48

Hình 3.6 Cảm biến túi khí theo ghế 49

Hình 3.7 Cảm biến phát hiện người ngồi trên ghế 50

Hình 3.8 Túi khí bung ra với lực lớn và tốc độc cực nhanh 51

Hình 3.9 Tài xế không nên để bất cứ vật dụng gì phía trước túi khí 52

Hình 3.10 Tư thế ngồi đúng cách của tài xế 52

Hình 3.11 Túi khí chỉ phát huy tác dụng "cứu người" tốt nhất khi người ngồi trên xe đeo dây 53

Hình 3.12 Không để ghế trẻ em quay về phía trước vị trí ghế ngồi có túi khí

54

Hình 3.13 Phân bố túi khí trên ô tô 54

Hình 3.14 Cấu tạo bộ thổi khí phía trước 55

Hình III.15 Khí phía trước kích hoạt sau khi giảm tốc đột ngột 56

Hình 3.16 Cấu tạo túi khí bên 57

Hình 3.17 Túi khí bên hông kích hoạt sau khi va chạm bên thân xe 58

Hình 3.18 Cấu tạo túi khí rèm 59

Hình 3.19 Túi khí rèm kích hoạt sau va chạm 60

Hình 3.20 Túi khí đầu gối kích hoạt khi có va chạm 60

Hình 4.1 Màn hình DVD Android cho xe Toyota Land Cruiser 62

Hình 4.2 Sạc bình ắc quy để loại bỏ vấn đề 68

Hình 4.3 Cáp túi khí được lắp bên dưới túi khí vô lăng 68

Hình 4.4 Sửa chữa cáp túi khí bị hư hỏng 69

Hình 4.5 Giắc cắm bị lỏng hay oxy hóa cũng có thể gây ra vấn đề 69

Hình 4.6 Túi khí ô tô tự bung ra 70

Hình 4.7 Đèn cảnh bảo túi khí sáng liên tục 71

Hình 4.8 Sửa chữa bộ điều khiển hệ thống túi khí của ô tô 72

Hình 4.9 Cuộn dây túi khí trên Toyota Land Cruiser 73

Hình 4.10 Module túi khí 74

Hình 4.11 Cần kiểm tra và tắt động cơ trước khi thay túi khí 75

Hình 4.12 Thay thế túi khí mới trên xe ô tô 76

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG AN TOÀN TRÊN XE Ô TÔ 1.1 Lịch sử ra đời của túi khí trên ô tô

Túi khí hay một thứ gì đó tương tự đã được sử dụng lần đầu tiên trên máy bay vào những năm 1940 Và các bằng sáng chế đầu tiên cho túi khí cũng được

cấp vào những năm 1950

Nhà sáng chế người Mỹ, ông Allen Breed đã tạo ra các thành phần chính của hệ thống túi khí trên ô tô, đó là các cảm biến nhận diện va chạm Ông đã giới thiệu phát minh này với công ty Chrysler vào năm 1967 Vào thời gian này người dân Mỹ rất ít khi sử dụng dây đai an toàn cũng như các công cụ an toàn khác để bảo vệ họ khỏi các vụ va chạm trước

Hình 1.1 Thử nghiệm túi khí trên mẫu xe W126 Vào năm 1971, hãng xe nổi tiếng Ford đã thực hiện các thí nghiệm với xe hơi có lắp túi khí Vào năm 1974, túi khí đôi đã trở thành tùy chọn trên các dòng xe có kích thước lớn, được sản xuất bởi các thương hiệu như Buick,

Cadillac và Oldsmobile Vào lúc đó các thiết bị như túi khí vẫn chưa phổ biến trên thị trường

Hình 1.2 Ford đã thực hiện các thí nghiệm với xe hơi có lắp túi khí vào

năm 1971 Vào những năm 1970, có tới 10.000 xe hơi được sản xuất bởi General Motors đều được trang bị túi khí Công ty đã phải đối mặt với các sự cố khi có tới 7 người chết do nổ túi khí Mặc dù lực tạo ra do túi khí nổ không lớn nhưng

có thể do nạn nhân bị đau tim Tuy nhiên, Cục Quản Lý An Toàn Giao Thông Đường Bộ Hoa Kỳ NHTSA vẫn đề xuất lắp đặt túi khí trên tất cả các xe hơi Sau đó, vào năm 1983, Mercedes-Benz giới thiệu lại túi khí như là một tùy chọn trên mẫu xe W126 mới nhất Túi khí không còn là phương tiện để thay thế dây đai an toàn, mà là một cách để bảo vệ hành khách hiệu quả

Túi khí đã trở nên rất phổ biến vào những năm 80, khi các công ty như Ford

và General Motors đã lắp đặt túi khí như một thiết bị tiêu chuẩn Công ty

Autoliv – chuyên phát triển các hệ thống an toàn trên ô tô, đã được cấp bằng sáng chế túi khí vào giữa những năm 90

Hình 1.3 Cục Quản Lý An Toàn Giao Thông Đường Bộ Hoa Kỳ NHTSA

vẫn đề xuất lắp đặt túi khí trên tất cả các xe hơi

Hình 1.4 Túi khí đã trở nên rất phổ biến vào những năm 80

1.2 Các hệ thống an toàn trên xe ô tô

Đèn xi-nhan: Giúp người lái báo hiệu hướng di chuyển tiếp theo của chiếc

xe cho các phương tiện và người tham gia giao thông khác qua việc bật/tắt đèn theo hướng muốn đi Ngoài ra, loại đèn này còn có nhiệm vụ cảnh báo nguy hiểm khi đồng thời cùng bật/tắt liên tục thông quan nút bấm hình tam giác trên bảng điều khiển

Đèn sương mù: Giúp tăng khả năng nhận biết các phương tiện phía trước

và sau trong điều kiện thời tiết nhiều sương hoặc đường xá nhiều bụi làm giảm khả năng quan sát của người lái Vị trí đèn sương mù thường đặt thấp ở phần đầu xe

Đèn hậu: Đặt ở đuôi xe, được quy định sử dụng màu đỏ, làm nhiệm vụ tăng

khả năng nhận biết cho các phương tiện đi phía sau và cảnh báo mỗi khi người lái đạp phanh, giúp giảm thiểu va chạm từ phía sau

b Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System)

Là một tính năng an toàn quan trọng được trang bị khá phổ biến trên các mẫu xe hiện nay

Hình 1.6 Khi có và không có hệ thống phanh ABS

Hệ thống này sẽ hỗ trợ quá trình phanh xe được an toàn và chính xác hơn, đặc biệt trong trường hợp phanh gấp Lý giải một cách đơn giản, đây là hệ thống bóp nhả phanh liên tục khi người lái đạp phanh gấp, giúp bánh xe không bị bó cứng mà vẫn đảm bảo độ bám đường, ngăn ngừa tình trạng bánh dẫn hướng bị cứng gây mất lái ABS chỉ kích hoạt trong những tình huống phanh khẩn cấp

và chân phanh sẽ rung giật để báo cho tài xế biết Ngày nay, hệ thống này đã trở thành tính năng tiêu chuẩn trên cả xe trang bị phanh tang trống lẫn phanh đĩa

c Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD (Electronic Brakeforce Distribution):

Phần lớn ô tô sử dụng cho mục đích đi lại thông thường có động cơ đặt phía trước nên tải trọng tác dụng lên bánh trước lớn hơn bánh sau Đồng thời, trong quá trình phanh, do lực quán tính nên tải trọng càng tăng lên bánh trước và giảm đi ở bánh sau Ngoài ra, khi xe vào cua, tải trọng sẽ tăng ở hai bánh phía ngoài, còn giảm ở phía trọng Tất cả các trường hợp này đều cần phân phối lại lực phanh một cách hợp lý để đảm bảo hiệu quả phanh Bằng cách tính toán tốc

độ, tải trọng cũng như độ bám đường của các bánh, hệ thống EBD sẽ điều chỉnh

và cân bằng lực phanh giúp quá trình phanh trở nên tối ưu hơn

Hình 1.7 Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD

d Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist)

Khi phát hiện ra tài xế có hành động phanh gấp, hệ thống BA sẽ tự động trợ giúp để quá trình diễn ra nhanh hơn

Hình 1.8 Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA Chẳng hạn như trường hợp xe đang lưu thông trên đường bỗng nhiên gặp chướng ngại vật, người lái sẽ đạp phanh theo phản xạ, nhưng do bất ngờ nên lực đạp phanh không đủ mạnh để chiếc xe dừng lại, khi đó hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA sẽ tự động bù thêm lực phanh đủ mạnh và kịp thời giúp xe dừng lại, tránh xảy ra va chạm Hệ thống này thường đi cùng với hệ thống ABS

và EBD, hỗ trợ cho nhau đảm bảo hiệu quả phanh gấp tối ưu ngay cả trên những

bề mặt trơn trượt

e Hệ thống cân bằng điện tử ESC (ESP, VSC, VSA )

Hình 1.9 Mô phỏng tình huống vào cua khi có và không có ESC

Trong trường hợp ngưới lái đánh lái quá nhanh để tránh chướng ngại vật hoặc vào cua ở tốc độ cao trên đường trơn trợt dẫn đến tình trạng xe bị mất điều khiển và trượt sang hai bên, ESC sẽ tác động lên hệ thống phanh giúp điều chỉnh lại hướng lái, đồng thời tự động giảm công suất động cơ giúp người lái có thời gian giành lại quyền kiểm soát xe ESC không chỉ làm việc khi xe vận hành trên đường ẩm ướt hay băng giá mà còn hoạt động tốt khi xe tăng tốc hay vào cua Yếu tố cốt lõi là ESC giúp phát hiện nguy cơ trượt bánh xe trước khi điều này trở thành mối de dọa thực sự

f Hệ thống khóa an toàn trẻ em ISOFIX

Hình 1.10 Ghế ngồi trang bị Isofix được gắn chặt vào thân xe, làm cho ghế

ổn định hơn trong quá trình va chạm

ISOFIX (Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (FIX)) là một hệ thống bắt buộc được

Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (ISO) đưa ra Mục tiêu của tiêu chuẩn này là làm cho việc lắp đặt chỗ ngồi cho trẻ em nhanh chóng, đơn giản và đáng tin cậy

Các tính năng chính của hệ thống ISOFIX là bạn không cần phải sử dụng dây

an toàn xe hơi để cài đặt một chỗ ngồi cho trẻ em xe Ghế, với một cặp khóa đặc biệt gắn trên các thanh trượt trượt, được gắn với các bản lề bằng kim loại (neo) nằm trong ghế xe và được kết nối cứng với cơ thể

Mục tiêu của các nhà phát triển hệ thống Isofix là cung cấp một kết nối phổ quát cho tất cả các phương tiện và sử dụng đơn giản Và quan trọng nhất - giảm thiểu khả năng sai lầm khi cài đặt chỗ ngồi cho xe hơi Xét cho cùng, nếu cố định được thực hiện bằng cách sử dụng dây an toàn, nó vô tình, bạn có thể xoay, bỏ qua không thông qua khe cắm, thắt chặt một chút và do đó làm giảm đáng kể các chức năng bảo vệ của ghế hoặc, thậm chí, sẽ giảm bớt chúng bằng không Các số liệu thống kê của châu Âu cho thấy 70-80% bậc cha mẹ không sửa đúng chỗ ngồi cho trẻ em bằng một đai ba điểm! Hệ thống isophyx là không có những hạn chế Và đó là lý do tại sao tính năng chính của ghế ô tô có gắn chặt như vậy là chúng có thể được cố định một cách chính xác hoặc bằng bất kỳ cách nào

Hình 1.11 Bản lề Isofix được hàn với thân xe

Có một ý kiến sai lầm rằng việc buộc chặt như vậy là nguy hiểm cho đứa trẻ

Và, rõ ràng, ghế bành với một dây đai cố định ít bị chấn thương, do tự do bánh xe lên đến sự căng thẳng đầy đủ của các dây an toàn xe Nhiều thí nghiệm bác bỏ lý thuyết này Đặc biệt, các cuộc thử nghiệm sụp đổ với người giả Hybrid III thế hệ mới đã chỉ ra rằng ghế với Isofix cung cấp tải cổ ít hơn đáng kể Đây là một hệ quả của các quy tắc, từ lâu được biết đến trong kỹ trong lĩnh vực an toàn thụ động: ghế

ổn định trong suốt một vụ va chạm hơn trở thành hệ thống kiềm chế có hiệu quả nhanh hơn, bảo vệ tốt hơn các hành khách Bên cạnh đó, dây an toàn xe hơi nội bộ (trong đó giữ em bé) thiết kế theo cách như vậy mà sự chuyển động của các quán tính của em bé được hấp thụ do biến dạng đàn hồi của họ, và do đó, nói chung, tất

cả các hệ thống an toàn trẻ em là khá kiên cường

1.2.2 Hệ thống an toàn bị động

a Hệ thống dây đai an toàn

Ở thời điểm hiện tại, hệ thống dây đai an toàn trên xe ô-tô là bộ phận tối thiểu nhất trong cơ chế an toàn bị động và chắc chắn không thể thiếu ở trên bất cứ xe ô-tô nào Có lẽ không ít lần bạn đã tự nghĩ trong đầu rằng làm sao chỉ với một mảnh vải như vậy là có thể cứ mạng mình trong một tai nạn ô-tô?

Và nguyên lý hoạt động của nó sao? Bài viết này sẽ cung cấp cho các bạn những thông tin trên để các bạn có thể hiểu rõ nguyên lý hoạt động và công dụng của dây an toàn trên xe ô tô

Nguyên tắt vận hành đơn giản của dây an toàn vô cùng đơn giản: nó giúp giữ chặt bạn và không cho để bạn bay về phía trước theo quán tính và va đập với kinh xe hoặc bảng đồng hồ trong trường hợp xe đột ngột dừng lại hoặc khi xảy ra tai nạn Do có quán tính như vậy, nếu không có dây an toàn giữ lại, bạn

sẽ bị lực quán tính đó làm bạn lao đến phía trước và va đập vào cửa kính hoặc tay lái với một lực vô cùng lớn và sẽ khiến bạn cũng như những người ngồi trên xe bị tổn thương do va đập như vậy

Hình 1.12 Hệ thống dây đai an toàn

Nhiệm vụ và nguyên tắc hoạt động của dây an toàn:

Đối với những kiểu dây an toàn truyền thống như lapbelt hoặc shoulder belt (kéo qua vai hoặc hông), hai loại dây an toàn này đều được gắn chặt với thân xe để giữ thân người ngồi trên xe gắn chặt vào ghế Khi dây an toàn được cài chính xác, chúng sẽ cung cấp toàn bộ lực giữ vào lồng ngực hoặc khu vực xương chậu, những vùng chịu lực khỏe trên cơ thể Ngoài ra cấu tạo của dây

an toàn cũng là một dãy dài và rộng với vật liệu mềm dẻo, nên lực cũng được phân tán và không gây nguy hiểm lớn Các loại dây an toàn thường khả năng

co giãn vô cùng tốt, bạn vẫn có thể nhoài người về phía trước trong khi dây vẫn căng thế nhưng nếu có va chạm, dây sẽ giữ chặt bạn hơn

b Hệ thống túi khí

Túi khí ô tô (tiếng Anh là Supplemental Restraint System – viết tắt SRS) là một hệ thống an toàn hạn chế va đập bổ sung, giúp bảo vệ người lái và hành khách, giảm thiểu các chấn thương khi xe xảy ra va chạm mạnh Túi khí được

lắp đặt ẩn ở một số vị trí bên trong xe Khi xe xảy ra va chạm, ngay lập tức túi khí sẽ được kích hoạt căng phồng để bảo vệ người lái và hành khách

Hình 1.13 Hệ thống túi khí Túi khí ô tô là một hệ thống an toàn hạn chế va đập bổ sung, giúp giảm thiểu các chấn thương

- Phân loại:

 Hệ thống kích nổ bộ thổi khí:

Loại điện tử (loại E)

Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống túi khí loại E

1 – Tai nạn, 2 – va đập, 3 – Cảm biến túi khí trung tâm và ECU, 4 – Cảm biến dự phòng, 5 – Cảm biến túi khí phía trước, 6 – Chất tạo khí

Loại cơ khí hoàn toàn (loại M):

Hình 1.15 Sơ đồ hệ thống túi khí loại M

1 – Tai nạn, 2 – Va đập, 3 – Cảm biến, 4 – Bộ thổi khí, 5 – Ngòi nổ, 6 – Chất tạo khí, 7 – Khí nitơ

 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)

 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

- Cấu tạo túi khí ô tô bao gồm:

Hình 1.16 Cấu tạo túi khí ô tô

Nguyên lý hoạt động của túi khí như sau:

Khi xe va chạm, các cảm biến sẽ truyền tín hiệu tới ECU Nếu va chạm vượt quá giá trị quy định, ECU sẽ truyền tín hiệu cho phép bộ phận kích nổ túi khí hoạt động Khi này ngòi nổ sẽ được đánh lửa đốt chất mồi lửa, tạo ra một lượng khí lớn làm căng phồng túi khí

Hình 1.17 Túi khí sau khi nổ Trước đây, túi khí ô tô từng được bơm bằng khí nén Tuy nhiên, các nhà sản xuất nhận thấy nó hoạt động không được hiệu quả Vì thế, sau đó đã thay bằng phản ứng hóa học Natri, nghĩa là khi được tích điện nó sẽ bơm phồng túi khí trong thời gian rất ngắn (khoảng 30 ml/s)

Khi nhận được lệnh kích hoạt từ bộ điều khiển ECU, chất mồi lửa được đốt cháy, sản sinh ra khí Hydro, Oxy Lúc này lượng khí được sinh ra lớn trong một diện tích chật hẹp nên ép túi khí căng phồng

Nếu va chạm vượt quá giá trị quy định, ECU sẽ truyền tín hiệu cho kích nổ túi khí ô tô

Khi diễn giải bạn có thể cảm thấy là nó chậm nhưng thực tế rất nhanh Người ta ví quá trình này còn nhanh hơn 5 lần tốc độ chớp mắt thông thường của con người Toàn bộ quá trình bung túi khí được diễn ra với vận tốc 320 km/h, chỉ trong 0,04 giây tất cả các túi khí đều được căng phòng

Ngay sau khi căng phồng, khí trong túi khí sẽ lập tức thoát ra qua các lỗ xả phía sau khiến túi khí tự xep đi nhanh chóng Điều này giúp làm giảm lực tác động lên túi khí, đồng thời giúp người lái dễ quan sát phía trước, dễ cử động để thoát ra khỏi xe

- Các loại túi khí trên ô tô:

Có nhiều loại túi khí được bố trí ở nhiều vị trí khác nhau trên xe ô tô như:

Túi khí phía trước:

Đây là loại túi khí phổ biến nhất Túi khí này có nhiệm vụ bảo vệ phần đầu

và phần ngực người ngồi khi xe va chạm trực diện Túi khí sẽ được kích hoạt trong phạm vi góc đâm thường từ 30 độ tính về cả hai bên đầu xe Thiết bị được kích nổ nếu mức độ va đập ở phía trước vượt quá giới hạn khi va chạm vào các vật thể cố định và không biến dạng Trong trường hợp va chạm với các vật có thể dịch chuyển như các xe đang đậu đỗ… thì giới hạn vận tốc để kích nổ sẽ lớn hơn

Hình 1.18 Túi khí phía trước giúp bảo vệ phần đầu và phần ngực người

ngồi khi xe va chạm trực diện Túi khí sườn (hông, rèm):

Hình 1.19 Túi khí hông giúp bảo vệ phần ngang đầu và phần ngang ngực

người ngồi khi va chạm từ bên hông

Túi khí này có nhiệm vụ bảo vệ phần ngang đầu và phần ngang ngực người ngồi khi va chạm từ bên hông Túi khí hông được kích hoạt khi chịu tác động

từ hai bên thân xe hoặc khi nhiệt độ trong xe đạt ngưỡng trên 150 độ C (trường hợp tự hủy của túi khí khi xe bị cháy) Túi khí sườn có 3 loại hình chính là túi khí bảo vệ ngang ngực (túi khí hông), bảo vệ ngang đầu (túi khí rèm) và túi khí kết hợp cả hai

Túi khí đầu gối: Túi khí này có nhiệm vụ bảo vệ phần khớp gối của người ngồi khi xe va chạm trực diện

Hình 1.20 Túi khí đầu gối giúp bảo vệ phần khớp gối của người ngồi Túi khí trần xe: Túi khí này có nhiệm vụ bảo vệ phần đầu của người ngồi Trên các dòng xe ô tô hiện đại ngày nay, số túi khí tối thiểu thường là 2, gồm túi khí phía trước cho ghế lái & ghế hành khách phía trước Những dòng xe hatchback cỡ nhỏ giá rẻ như xe Hyundai i10, Toyota Wigo, Kia Morning… thường có 2 túi khí

Một số xe như Toyota Vios bản thấp có 3 túi khí gồm 2 túi phía trước cho ghế lái & ghế hành khách phía trước cùng 1 túi khí đầu gối người lái

Hình 1.21 Túi khí trần xe giúp bảo vệ phần đầu của người ngồi

Đa phần các dòng xe phổ thông còn lại như Hyundai Accent bản cao, Mazda 2, Mazda CX-5, Hyundai Elantra, Hyundai Kona, Hyundai SantaFe, VinFast LUX A2.0… có 6 túi khí gồm: 2 túi khí phía trước cho ghế lái & ghế hành khách phía trước, 2 túi khí bên hông phía trước, 2 túi khí rèm Một số mẫu xe phổ thông cao cấp được nhà sản xuất đầu tư hơn như Mazda

3, Toyota Camry, Toyota Innova, Ford Everest, Ford Ranger… hay các dòng

xe hạng sang như Mercedes C200, C300… có 7 túi khí gồm: 2 túi phía trước cho ghế lái & ghế hành khách phía trước, 2 túi khí bên hông phía trước, 2 túi khí rèm và 1 túi khí đầu gối ghế lái

Hệ thống an toàn chủ động bao gồm: hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống

bó cứng phanh ABS, hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD, hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA, hệ thống cân bằng điện tử ESC, Hệ thống khóa an toàn trẻ

em ISOFIX

Hệ thống an toàn bị động bao gồm: hệ thống túi khí an toàn, hệ thống dây đai an toàn

CHƯƠNG II SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA

HỆ THỐNG TÚI KHÍ AN TOÀN TRÊN XE Ô TÔ

2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí

Cảm biến dự phòng, ngòi nổ và cảm biến túi khí trung tâm được mắc nối tiếp

Cảm biến túi khí trước và cảm biến túi khí trung tâm được mắc song song Các ngòi nổ được mắc song song

- Có 2 loại cảm biến túi khí trung tâm: loại bán dẫn dùng thước thẳng và

loại cơ khí

+ Loại bán dẫn: cảm biến này phát hiện mức giảm tốc Một mạch điều khiển

kích nổ và dẫn động đánh giá xem có cần kích hoạt túi khí hay không và kích hoạt túi khí dựa trên tín hiệu của cảm biến túi khí trung tâm

Cảm biến túi khí loại bán dẫn gồm một thước thẳng và một mạch tích hợp Cảm biến này đo và chuyển đổi lực giảm tốc thanh tín hiệu điện Điện áp tín hiệu phát ra thay đổi tuyến tính theo mức độ giảm tốc Tín hiệu này sau đó được gửi đến mạch điều khiển kích nổ và được dùng để đánh giá xem có cần kích hoạt túi khí hay không

+ Loại cơ khí: cảm biến này kích hoạt bằng cách phát hiện mức độ giảm tốc

Các tiếp điểm của cảm biến tiếp xúc và kích hoạt túi khí cảm biến chịu một lực giảm tốc lớn hơn mức xác định do bị đâm từ phía trước

Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện của cảm biến khí trung tâm

- Cảm biến dự phòng: có một số loại cảm biến dự phòng, như loại cơ khí có

các tiếp điểm đóng bằng vật nặng, loại công tắc thủy ngân…loại cảm biến này được chế tạo sao cho túi khí không bị kích hoạt nhầm khí không cần thiết Cảm biến này bị kích hoạt bởi lực giảm tốc nhỏ hơn một chút so với lực kích hoạt túi khí

Hình 2.3 Cấu tạo của cảm biến dự phòng

1 – Cả hai tiếp điểm đều chạm

- Mạch dẫn động và điều khiển kích nổ: cho cảm biến trung tâm loại bán

dẫn: Mạch dẫn động và điều khiển kích nổ tính toán tín hiệu từ cảm biến túi khí trung tâm Nếu giá trị tính toán được lớn hơn một giá trị nhất định, nó kích hoạt ngòi nổ và làm nổ túi khí

- Nguồn dự phòng: bao gồm một tụ điện dự phòng và bộ chuyển đổi

DC-DC Trong trường hợp hệ thống nguồn bị hỏng do tai nạn, tuj dự phòng sẽ phóng điện và cấp nguồn cho hệ thống Bộ chuyển đổi DC-DClà một bộ truyền tang cường dòng điện khi điện áp ắc qui thấp hơn mức nhất định.3

- Mạch nhớ: khi mạch chẩn đoán phát hiện thấy hư hỏng, nó đánh mã và

lưu vào mạch nhớ này Sau đó có thể đọc được các mã này để xác định vị trí của hư hỏng nhằm khắc phục sự cố nhanh hơn Tùy theo kiểu xe, mạch nhớ này hoặc là loại bị xóa khi mất nguồn điện hoặc là loại vẫn lưu lại được thậm chí khi ngắt nguồn điện

- Bộ thổi khí

Hình 2.4 Cấu tạo của cảm biến dự phòng

1 – Cáp xoắn, 2 – Bộ thổi khí, 3 – Bộ tạo khí, 4 – Ngòi nổ, 5 – Mặt vành tay lái, 6 – Túi, 7 – Lưới lọc, 8 – Nắp bộ thổi khí, 9 – Vành tay lái, 10 – Cửa túi khí, 11 – vỏ, 12 – Các lôc thoát khí, 13 – Chất tạo khí, 14 – Chốt thổi khí

Cho lái xe: bộ thổi khí và túi khí được đặt trong vành tay lái và không thể tháo rời Bộ thổi khí chứa ngòi nổ, chất cháy mồi, chất tạo khí,… và thổi căng túi khí khi xe bị đâm mạnh từ phía trước túi khí có hai lỗ thoát khí ở bên dưới

để nhanh chóng xả khí Nitơ sau khi túi khí đã bị nổ

Cho hành khác phía trước: Bộ túi khí bao gồm ngòi nổ, chất cháy mồi và chất tạo khí Các chi tiết này được bọc kín hoàn toàn trong hộp kim loại.Túi khí được làm từ vải ny long bề và sẽ được thổi lên bằng khí nitơ do bộ thổi khí sinh

ra Bộ thổi khí và túi khí được gắn bên trong vỏ và cửa túi khí, rồi đặt vào trong bảng taplo phía hành khách Thể tích của túi khí phía hành khách lớn gấp đôi

so với túi khí cho lái xe

2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí

2.2.1 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý hoạt động của túi khí về cơ bản khá đơn giản: Bộ điều khiển điện

tử sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến để xác định gia tốc giảm dần của xe Khi bộ điều khiển nhận được tín hiệu gia tốc giảm dần đủ lớn (bị va chạm) sẽ cung cấp dòng điện kích nổ túi khí tương ứng 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 cho phần đầu

và ngực cửa hành khách va đập trực tiếp vào các phần cứng của xe Sau khi đã đỡ được hành khách khỏi va chạm, túi khí sẽ tự động xả hơi nhanh chóng để không làm kẹt hành khách 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 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 đỏ giới hạn bởi các mũi tên như trong hình vẽ

Hình 2.5 Cung tác dụng phía trước của hệ thống SRS

- 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 Trường hợp (1) hình bên dưới

- 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

Trường hợp (2) hình bên dưới

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

Hình 2.6 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

f, Rơi mạnh xuống dưới đất

2.2.2 Phản ứng hóa học xảy ra với túi khí khi xe bị tai nạn

Khi xe bị tai nạn, những va chạm đột ngột sẽ được ghi nhận bởi 1 bộ cảm ứng, từ đó kích hoạt loạt phản ứng hóa học cực nhanh trong túi khí (car

airbag) Túi khí bung ra sẽ tránh cho người lái xe những va chạm trực tiếp vào các bộ phận phía trước xe và hầu hết các trường hợp là giúp họ tránh khỏi những chấn thương mạnh, thậm chí là cái chết thảm khốc

Trong thiết bị car airbag hóa chất được dùng là NaN3 KNO3 và SiO2

Trong quá trình túi khí bung ra (detonation) thì hàng loạt các phản ứng đã diễn ra một cách cực kỳ nhanh chóng Ban đầu, bộ cảm ứng kích thích bằng nhiệt được khơi mào khi có va chạm, NaN3 phân hủy cực nhanh tạo khí N2 Tiếp đó, như đã biết Na là kim loại hoạt động mạnh và có khả năng nổ, người

ta sử dụng KNO3 và SiO2 như là chất để ngăn cản sự gây hại từ Na bằng cách tạo thành Na2O rồi tạo thành thủy tinh silicate và cả khí N2 Toàn bộ phản ứng tạo khí N2 làm căng đầy túi khí diễn ra 1 cách rất nhanh có thể mô tả bằng 3 giai đoạn:

1 NaN3 > Na + 3/2N2

2 2Na + 2KNO3 -> K2O + Na2O + 2O2 + N2

3 K2O + SiO2 -> K2SiO3 Na2O + SiO2 -> Na2SiO3

2.3 Hệ thống dây đai an toàn và ảnh hưởng dây đai an toàn đối với túi khí

2.3.1 Nhiệm vụ của dây đai an toàn

Công việc của dây an toàn là phân phối lực dừng đó vào phần khoẻ mạnh của cơ thể để giảm tối thiểu nguy hiểm

Kiểu dây an toàn truyền thống là dây đai kéo qua hông hoặc kéo qua vai Hai loại dây an toàn này được buộc chặt với thân xe để giữ thân người cột chặt vào ghế của họ

Khi dây an toàn được thắt chính xác, chúng sẽ cung cấp toàn bộ lực dừng vào lồng ngực hoặc vùng xương chậu, là những vùng chịu lực khoẻ nhất của

cơ thể Bởi vì dây an toàn tác dụng lên một dải rộng ngang theo cơ thể con người nên lực dừng không tập trung vào một vùng nhỏ mà được phân tán, vì vậy không gây nguy hiểm lớn Hơn nữa, dây an toàn được chế tạo bằng vật liệu mềm dẻo hơn so với bảng đồng hồ và kính chắn gió Chúng có thể kéo căng được một chút, nghĩa là sự dừng sẽ không quá đột ngột Vì vậy nếu xảy ra va chạm bạn chỉ có thể dịch chuyển được một chút, và đương nhiên là vẫn không rời chiếc ghế của chúng ta

Ngoài hệ thống dây an toàn, người ta còn để cho chiếc xe có những vùng hấp thụ năng lượng va chạm Những vùng này rất “mềm”, nằm ở phía trước và sau xe Khi bị đâm từ phía trước hoặc sau đến, đầu xe hoặc đuôi xe sẽ bị dúm lại Thay cho việc toàn bộ chiếc xe bị dừng lại đột ngột khi đâm vào một chướng ngại vật, nó hấp thụ một phần lực va chạm vào chính phần bị bẹp ở vùng bị va đập Ca-bin chiếc xe cứng vững hơn, không bị bẹp lại Nếu khi đó, chiếc xe vẫn chưa dừng lại thì chính phần đầu xe bị vò nát sẽ là trở ngại đối với chướng ngại vật Tuy nhiên, những vùng vò nát sẽ chỉ bảo vệ chúng ta khi chúng ta đang ở trong ca-bin xe, và đương nhiên nếu chúng ta thắt dây an toàn

Hình 2.7 Dây đai an toàn trên Toyota Land Cruiser Các dây an toàn của xe có khả năng co giãn rất tốt Người sử dụng có thể thể ngả người về trước trong khi sợi dây vẫn đang ở trạng thái căng Nhưng nếu

có va chạm, dây an toàn sẽ đột ngột giữ chúng ta chặt hơn vào ghế

2.3.2 Cấu tạo dây đai an toàn

Hình 2.8 Kết cấu hệ thống điều khiển dây đai an toàn

1 – Cơ cấu quấn dây đai

2 – Cơ cấu căng đai khẩn cấp

3 – Cơ cấu khóa ELG

4 – Thiết bị an toàn ( chỉ loại M)

5 – Cảm biến bộ căng đai ( chỉ loại M)

6 – Bộ tạo ngòi nổ

7 – Bên phả

Măc dù cơ cấu căng dây đai khẩn cấp khác nhau tùy theo nhà sảng xuất, cấu trúc cơ bản của chúng giống nhau đối với cả loại M và loại E, chỉ khác nhau ở cách kích nổ chất tạo khí Loại M được lắp một cảm biến căng đai khẩn cấp, nó kích nổ chất tạo khí dựa trên lực giảm tốc và một thiết bị an toàn để khóa cảm biến

Cấu trúc cơ bản của dây đai an toàn: cơ cấu căng đai khẩn cấp, cơ cấu cuốn,

cơ cấu khóa ELG

2.3.3 Ảnh hưởng của dây đai an toàn đối với túi khí

Một tranh cãi khác là túi khí có bung không nếu không thắt dây an toàn Câu trả lời chính xác là tùy xe của từng hãng Hầu hết xe Nhật, ví dụ Toyota thiết kế hệ thống túi khí và dây an toàn độc lập nhau Nếu ECU tính toán vụ va chạm đủ nguy hiểm để bung túi khí thì túi khí sẽ bung mà không cần quan tâm tới dây an toàn có cài hay không

Một số hãng xe Đức như Volkswagen, BMW cũng thiết kế hai công nghệ này độc lập Thậm chí với BMW, nếu người ngồi trên xe không thắt dây an toàn, túi khí còn bung sớm và nhạy hơn trong trường hợp va chạm xét thấy đủ nguy hiểm