Túi khí SRS và bộ căng đai khẩn cấp

Hệ thống túi khí và căng đai khẩn cấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC.

-o0o -BÁO CÁO MÔN HỌC

HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

VÀ THIẾT BỊ TIỆN NGHI TRÊN Ô TÔ

HỆ THỐNG TÚI KHÍ SRS

GVHD: Nguyễn Văn Thình SVTH: Nguyễn Ngọc Hoài Ân MSSV:10305004

Nguyễn Thanh Duy MSSV:10305017 Nguyễn Hải Thuận MSSV:10305074

TP.HCM, 7 tháng 11 năm 2011

Túi khí SRS

Hệ thống túi khí SRS

Để bảo vệ người và hành lý trên xe khi va đập, điều quan trọng là phải giữ cho

ca bin bị hư hỏng ít nhất đồng thời phải giảm thiểu sự xuất hiện các va đập thứ cấp gây ra bởi sự dịch chuyển của người lái và hành lý trong ca bin

Để thực hiện được điều này người ta sử dụng khung xe có cấu trúc hấp thụ được tác động của lực va đập, đai an toàn, túi khí SRS,

Túi khí của ôtô được làm từ một loại màng nylông mỏng, bền và có khả năng co giãn để khi được bơm phồng lên lúc xe có va chạm, nó trở thành một tấm đệm

êm bảo vệ cho phần đầu và cơ thể của hành khách trên xe Có một số thuật ngữ được dùng cho hệ thống túi khí an toàn như hệ thống hạn chế va đập (SIR) hay

hệ thống túi khí bổ sung (SRS)

Vào năm 1951, ông John W Hetrick, một thủy thủ sau khi về hưu đã phát minh

ra hệ thống túi khí Công nghệ túi khí an toàn lúc đầu được sử dụng trên ôtô lấy

từ hệ thống trên máy bay vào thập kỷ 40 của thế kỷ 20 Ý tưởng của những chiếc túi khí lấy từ ruột của những quả bóng đá, sau đó bơm đầy khí nén vào bên trong Hệ thống sơ khai này khá lớn được xem là tương đương với hệ thống túi khí hiện đại ngày nay

Túi khí phía trước người lái

Những túi khí mang tính thương mại đầu tiên được bán ra thị trường vào những năm 1970 Vào thời kỳ này, người điều khiển xe không bị bắt buộc phải thắt dây

an toàn và túi khí được coi là bộ phận thay thế cho dây an toàn

Vào năm 1971, hãng Ford đã giới thiệu một hệ thống túi khí thực nghiệm và sau

đó trở thành hãng xe đầu tiên sử dụng rộng rãi hệ thống này trên các sản phẩm của mình

Năm 1973 đến lượt General Motors cho ra đời hệ thống túi khí mới, hệ thống túi khí hai giai đoạn được lắp trên các dòng xe Chevrolet của hãng này Lúc đó

hệ thống này được hiểu như là một hệ thống làm giảm nhẹ các va đập khi xảy ra

va chạm Có một điểm khác điểm quan trọng giữa hệ thống túi khí sơ khai và hệ thống túi khí ngày nay đó là cụm túi khí dành cho hành khách phía trước được lắp ở đáy táplô để bảo vệ đầu gối thay vì được lắp trong khoang để găng tay để bảo vệ toàn bộ cơ thể

Hệ thống túi khí ban đầu này sau đó được được tăng cường và được thay thế bởi hệ thống túi khí SRS Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1980 trên dòng xe S-Class của hãng Mercedes-Benz Dây an toàn cũng được lắp vào để tạo lực kéo lúc tai nạn xảy ra và hỗ trợ tối đa, giảm lực va đập cùng với túi khí Năm 1987 hãng Porsche đã lần đầu tiên giới thiệu ra thị trường dòng xe có lắp túi khí dành cho hành khách phía trước

Cụm túi khí chính được lắp dưới đệm vô lăng bao gồm túi khí bằng nylông, bộ thổi khí và đệm vô lăng Trong trường hợp có va đập mạnh hay tai nạn xảy ra, cảm biến túi khí được kích hoạt do sự giảm tốc đột ngột Một dòng điện đi vào ngòi nổ nằm trong bộ thổi khí để kích nổ túi khí Tia lửa lan nhanh ngay lập tức tới các hạt tạo khí và tạo ra một lượng lớn khí Nitơ Khí này đi qua bộ lọc và được làm mát trước khi sang túi khí Sau đó vì khí giãn nở làm xé rách lớp ngoài của mặt vô lăng và túi khí tiếp tục bung ra để làm giảm va đập tác dụng vào đầu nguời lái.

Cụm túi khí dành cho hành khách phía trước cũng gồm túi khí, bộ tạo khí và cuộn dây cảm biến Túi khí được bơm căng bởi khí có áp suất cao từ bộ tạo khí

Bộ thổi khí và túi được đặt trong một vỏ và đặt ở trong bảng táp lô phía hành khách Nếu cảm biến túi khí được bật lên do giảm tốc khi xe bị va đập từ phía trước, dòng điện đi vào ngòi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ Đầu phóng bị đốt bởi ngòi nổ phóng qua đĩa chắn và đập vào piston động làm khởi động ngòi

nổ mồi Tia lửa của ngòi nổ này lan nhanh tới bộ kích thích nổ và các hạt tạo khí Khí được tạo thành từ các hạt tạo khí bị đốt nở ra và đi vào túi khí qua các

lỗ xả khí và làm cho túi khí bung ra Túi khí đẩy cửa mở ra tiếp tục bung ra giúp giảm va đập tác dụng lên đầu, ngực hành khách phía trước

Hoạt động của túi khí hành khách phía trước.

Với hai loại túi khí trên vô lăng và túi khí hành khách phía trước sẽ không bảo

vệ được hành khách khi có va chạm từ bên hông hoặc từ phía sau xe Sau này, túi khí bên hông được lắp vào xe để khắc phục vấn đề này Chúng được lắp ở bên đặt trong hộp và bố trí ở phía ngoài của lưng ghế Một vài loại túi khí còn được bố trí ở trên nóc xe, mặt cạnh ghế hoặc cạnh cửa xe Ở các trụ cửa xe gần bản lề cửa bố trí các cảm biến va chạm bên hông, chúng gửi tín hiệu đến các bộ thổi khí vào các túi khí bên hông khi có va chạm

Công nghệ túi khí đã liên tục có những cải tiến lớn kể từ khi nó ra đời Việc điều khiển sự bung ra của túi khí đã được cải thiện không ngừng và ngày càng tinh vi hơn nhằm giúp cho con người tránh khỏi các chấn thương hoặc tử vong Các yếu tố như khoảng cách va chạm, vị trí của hành khách, cường độ va chạm, sử dụng đai an toàn đều được tính toán rất kỹ lưỡng trước khi SRS hoạt động Để giảm các lực va chạm của túi khí, bộ thổi khí loại kép được lắp đặt vào hệ thống

để điều khiển các túi khí nhiều tầng trong nhiều trường hợp khác nhau như khi

có va chạm cực mạnh hay va chạm nhẹ Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra

rằng khi túi khí được kết hợp với dây an toàn sẽ giảm khoảng 8% số lượng tử vong do tai nạn ô tô

Túi khí nhiều tầng

Ngay cả trong các trường hợp xe bị chết máy hoặc mất điện hệ thống, cụm cảm biến và phân tích vẫn có thể hoạt động, cung cấp tín hiệu đến điều khiển hệ thống túi khí Cụm cảm biến và phân tích tình trạng xe này luôn luôn bật Nếu

có sự cố, đèn cảnh bảo phanh ABS sẽ nhấp nháy hoặc sáng liên tục để cảnh báo cho người điều khiển Hãy đặc biệt chú ý cẩn thận trong trường hợp ngắt kết nối với hệ thống chống trộm và ắc quy của xe vì chúng có ảnh hưởng đến chức năng của hệ thống túi khí

Phải tắt máy hoàn toàn và các bánh xe phải quay về vị trí thẳng Khi tháo ắc quy phải cẩn thận tháo cực âm ra trước sau đó mới tháo cực dương Khi sửa chữa hệ thống túi khí, không được để mặt hoặc cơ thể hướng vào vị trí túi khí để tránh bị chấn thương khi túi khí bất chợt nổ

Túi khí SRS và bộ căng đai khẩn cấp

lý trên xe khi va đập Điều quan trọng là phải giữ cho ca bin bị hư hỏng ít nhất đồng thời phải giảm thiểu sự xuất hiện các va đập thứ cấp gây ra bởi sự dịch chuyển của người lái và hành lý trong ca bin Để thực hiện được điều này người

ta sử dụng khung xe có cấu trúc hấp thụ được tác động của lực va đập, đai an toàn, túi khí SRS.v.v

2 Thân xe có cấu trúc hấp thụ được tác động của lực va đập (CIAS)

Sự hấp thụ và phân tán lực va đập thông qua biến dạng các phần đằng trước

và đằng sau của thân xe sẽ làm giảm lực va đập tới người lái và hành khách Cấu trúc ca bin cứng vững cũng giúp giảm thiểu được biến dạng của nó

3 Đai an toàn

Đai an toàn là một trong những phương tiện cơ bản bảo vệ người lái và hành khách Đeo đai an toàn sẽ giúp cho người lái và hành khách không bị văng ra khỏi xe trong quá trình va đập đồng thời cũng giảm thiểu sự xuất hiện va đập thứ cấp trong ca bin

4 Túi khí SRS (hệ thống giảm va đập bổ sung)

Túi khí SRS được trang bị để bảo vệ bổ sung cho người lái và hành khách khi họ

đã được bảo vệ bằng đai an toàn Đối với những va đập nghiêm trọng ở phía trước hoặc sườn xe, túi khí SRS cùng với đai an toàn sẽ ngăn ngừa hoặc giảm thiểu chấn thương

Sự cần thiết

1 Sự cần thiết phải có đai an toàn và túi khí SRS

Khi xe đâm vào xe khác hoặc vật thể cố định, nó dừng lại rất nhanh nhưng không phải ngay lập tức Ví dụ nếu khi xe đâm vào Barie cố định với vận tốc 50 km/h,

bị đâm ở phía đầu xe, thì xe chỉ dừng lại hoàn toàn sau khoảng 0,1 giây hoặc hơn một chút

ở thời điểm va đập, ba đờ sốc trước ngừng dịch chuyển nhưng phần còn lại của

xe vẫn dịch chuyển với vận tốc 50 km/h Xe bắt đầu hấp thụ năng lượng va đập

và giảm tốc độ vì phần trước của xe bị ép lại Trong quá trình va đập, khoang hành khách bắt đầu chuyển động chậm lại hoặc giảm tốc, nhưng hành khách vẫn tiếp tục chuyển động lao về phía trước với vận tốc như vận tốc ban đầu trong khoang xe Nếu người lái và hành khách không đeo dây an toàn, họ sẽ tiếp tục chuyển động với vận tốc 50 km/h cho đến khi họ va vào các vật thể trong xe Trong ví dụ cụ thể này hành khách và người lái dịch chuyển nhanh như khi họ rơi từ tầng 3 xuống

Nếu người lái và hành khách đeo dây an toàn thì tốc độ dịch chuyển của họ sẽ

giảm dần và do đó giảm được lực va đập tác động lên cơ thể họ Tuy nhiên, với các va đập mạnh họ có thể vẫn va đập vào các vật thể trong xe nhưng với một lực nhỏ hơn nhiều so với những người không đeo dây an toàn.

Túi khí SRS giúp giảm hơn nữa khả năng va đập của mặt và đầu với các vật thể trong xe và hấp thụ một phần lực va đập lên người lái và hành khách

Hoạt động của túi khí trước.

Hoạt động của túi khí bên.

Nguyên lý hoạt động

1 Nguyên lý hoạt động

(1) 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

(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 trong thời gian ngắn

(3) 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 thị trường cần thiết để quan sát

Chú ý:

2 Túi khí SRS nổ (người lái và hành khách)

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 màu

tối giới hạn bởi các mũi tên như trong hình vẽ

Túi khí SRS phía trước sẽ nổ nếu mức độ va đập phía trước vượt quá giới hạn thiết kế Tương đương với vận tốc va đập khoảng 20 - 25 km/h khi va đập trực diện vào vật thể cố định không biến dạng

Nếu mức độ va đập thấp hơn giới hạn thiết kế thì các túi khí SRS phía trước có thể không nổ

Tuy nhiên, tốc độ ngưỡng này sẽ cao hơn đáng kể nếu xe đâm vào vật thể như

xe đang đỗ, cột mốc tức là những vật thể có thể dịch chuyển hoặc biến dạng khi

va đập hoặc khi xe va đập vào những vật thể nằm dưới mũi xe và sàn xe hoặc khi

xe đâm vào gầm xe tải

3 Túi khí SRS sẽ không nổ (người lái và hành khách)

(1) 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

(2) 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

4 Túi khí SRS sẽ nổ (Túi khí bên, túi khí bên phía trên)

(1) Túi khí bên + túi khí bên phía trên (chỉ ở phía trước)

(2) <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

(2) Túi khí bên + túi khí bên phía trên (Trước + 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

5 Túi khí SRS sẽ không nổ ( Túi khí bên, túi khí bên phía trên)

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

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 Cấu trúc cơ bản

- Cảm biến túi khí trung tâm - Bộ thổi khí - Túi khí

Sơ đồ hệ thống túi khí loại M

Sơ đồ hệ thống túi khí loại E

1. Các loại túi khí SRS

• Túi khí phía trước cho người lái (loại một gai đoạn và loại 2 giai đoạn)

• Túi khí phía cho hành khách phía trước (loại một gai đoạn và loại 2 giai đoạn)

• Túi khí bên

• Túi khí bên phía trên (chỉ ở phía trước, Phía trước + phía sau)

2 Các loại cảm biến túi khí

• Cảm biến túi khí phía trước

• Cụm cảm biến túi khí trung tâm (Cụm cảm biến túi khí)

• Cảm biến túi khí bên (cảm biên túi khí bên và cảm biến túi khí bên phía trên)

• Cảm biến túi khí bên phía trên (chỉ khi túi khí bên phía trên được lắp đặt cả ở phía trước và phía sau)

• Cảm biến cửa bên (Chỉ đối với xe 2 cửa và 3 cửa có trang bị túi khí bên)

• Cảm biến túi khí theo vị trí ghế (chỉ có ở túi khí loại 2 giai đoạn)

• Cảm biến xác định người trên xe

Chú ý

1. Giảm va đập cho trẻ nhỏ

(1) Không bao giờ được lắp hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ quay về phía sau trên ghế khách phía trước vì lực bung rất nhanh của túi khí hành khách phía trước có thể làm cho trẻ nhỏ bị chết hoặc bị thương nặng.(2) Khi không thể bố trí khác được, thì phải

bố trí hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ hướng ra phía trước trên ghế hành khách trước Luôn luôn phải dịch ghế sát về phía sau vì lực bung

ra của túi khí hành khách phía trước có thể làm cho trẻ con bị chết hoặc bị thương nặng

Trên các xe có túi khí bên và túi khí bên phía trên không được để cho trẻ tựa vào cửa hoặc gần cửa thậm chí ngay cả khi trẻ được đặt trong hệ thống giảm va đập cho trẻ nhỏ Sẽ là rất nguy hiểm khi túi khí bên và túi khí bên phía trên bung ra có thể làm cho trẻ bị chết hoặc bị thương nặng

Khu vực đặt túi khí (túi khí phía trước)

Chú ý các trường hợp không bố trí túi khí sẽ rất nguy hiểm:

1.Ghế hành khách (túi khí trước)

2.Cửa xe (túi khí bên và túi khí bên phía trên)

Túi khí SRS loại E

1.Vị trí của các bộ phận

Hệ thống túi khí SRS gồm có các bộ phận sau đây:

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

2.Cấu tạo và hoạt động của các chi tiết chức năng

Gợi ý

Ngoài ra, còn có bộ thổi khí loại kép để điều khiển quá trình bung ra của túi khí theo hai cấp Theo vị trí trượt của ghế, đai an toàn có được thắt chặt hay không và mức độ va đập, thiết bị này điều khiển tối ưu sự bung ra của túi khí

(2) Đối với hành khách phía trước (ở bảng táp lô)

<1> Cấu tạo.

Bơm gồm có bộ phận ngòi nổ, đầu phóng, đĩa chắn, hạt tạo khí, khí áp suất cao v.v Túi khí được bơm căng bởi khí có áp suất cao từ bộ tạo khí Bộ thổi khí và túi được đặt trong một vỏ và đặt ở trong bảng táp lô phía hành khách

<2> Nguyên lý hoạt động

Nếu cảm biến túi khí được bật lên do giảm tốc khi xe bị va đập từ phía trước, dòng điện đi vào ngòi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ Đầu phóng bị đốt bởi ngòi nổ phóng qua đĩa chắn và đập vào piston động làm khởi động ngòi nổ mồi Tia lửa của ngòi nổ này lan nhanh tới bộ kích thích nổ và các hạt tạo khí Khí được tạo thành

từ các hạt tạo khí bị đốt nở ra và đi vào túi khí qua các lỗ xả khí và làm cho túi khí bung ra Túi khí đẩy cửa mở ra tiếp tục bung ra giúp giảm va đập tác dụng lên đầu, ngực hành khách phía trước

Gợi ý:

Có bội thổi khí loại kép để điều khiển sự bung ra của túi khí theo hai cấp Và mỗi cấp đều có ngòi nổ và hạt tạo khí tuỳ theo mức độ va đập sẽ có tốc độ bung ra tối ưu của túi khí Mức độ va đập được xác định bởi hệ thống cảm biến túi khí, khi mức độ va đập lớn thì cả hai ngòi nổ A và B đều được đánh lửa đồng thời Khi va đập nhỏ, thời điểm đánh lửa ngòi nổ B được làm chậm lại và túi khí được bung ra với vận tốc chậm hơn so với bộ thổi khí loại đơn

(3) Đối với túi khí bên

<1> Cấu tạo

Về cơ bản cấu tạo của túi khí bên giống như túi khí hành khách phía trước Cụm túi khí bên được đặt trong hộp và bố trí ở phía ngoài của lưng ghế Cụm túi khí bên gồm có ngòi nổ, hạt tạo khí, khí áp suất cao và vách ngăn

<2> Nguyên lý hoạt động.

Nếu cảm biến túi khí được kích hoạt do giảm tốc đột ngột khi xe bị va đập bên hông xe, dòng điện đi vào ngòi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ Khí cháy được tạo ra do các hạt tạo khí bị đốt làm rách buồng ngăn làm cho khí cháy tiếp tục giãn nở với áp suất cao sau đó khí này làm rách đĩa chạy để khí có áp suất cao đi vào túi khí và làm cho túi khí bung ra

(4) Túi khí bên phía trên (rèm bảo vệ)

<1> Cấu tạo

Bộ thổi khí của cụm túi khí bên phía trên được lắp ở trụ xe phía trước và phía sau Túi khí nén của cụm túi khí bên phía trên được đặt trên trần xe Cụm túi khí bên phía trên gồm có bộ đánh lửa, giá đỡ, đinh ghim, đệm, túi.v.v

<2> Nguyên lý hoạt động

Theo tín hiệu đánh lửa được truyền đến từ cụm cảm biến túi khí trung tâm, dòng điện đi vào ngòi nổ và bộ đánh lửa hoạt động Tia lửa điện đốt cháy hạt tạo khí và nhiệt phá vỡ đệm chặn Sau khi khí có áp suất cao đi qua cửa ra được thổi vào túi khí nhờ vậy túi khí được thổi phồng lên ngay lập tức

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

a) Cụm cảm biến túi khí trung tâm được lắp ở sàn giữa dưới bảng táp lô và gồm

có mạch chuẩn đoán, mạch điều khiển kích nổ, cảm biến giảm tốc, cảm biến an toàn.v.v