2.1. Hệ thống túi khí
2.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các chi tiêt chức năng
2.1.2.1. Bộ thổi khí
a. Đối với túi khí dành cho 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. Nó gồm có các bộ phận bộ thổi khí, túi và đệm vô lăng.
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. 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 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 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.
b. Đối với túi khí dành cho hành khách phía trước ở bảng táp lô
Cấu tạo
Bộ phận thổi khí gồm có bộ phận ngòi nổ, đầu phóng, đĩa chặn, hạt tạo khí, khí áp suất cao,…Túi khí được bơm căng bởi khí có áp suất cao từ bộ thổi khí. Bộ thổi khí và túi được đặt trong một vỏ và đặt ở trong bảng táp lô phía hành khách.
Nguyên lý hoạt động
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.
Ngoài ra có bộ 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 tùy 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.
Hình 2.18. Cấu tạo bộ thổi khí của túi khí cho hành khách phía trước
c. Đối với túi khí bên
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.
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 đi vào túi khí và làm cho túi khí bung ra.
Hình 2.19. Cấu tạo bộ thổi khí của túi khí bên
d. Đối với túi khí bên phía trên (hay rèm bảo vệ )
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…
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.
Hình 2.20. Cấu tạo bộ thổi khí của túi khí bên phía trên2.1.2.2. Cụm cảm biến túi khí trung tâm 2.1.2.2. Cụm cảm biến túi khí trung tâm
Cụm cảm biến túi khí trung tâm được lắp ở sàn giữa dưới bảng tap lô và gồm có mạch chuẩn đoán, mạch điều khiển kích nổ, cảm biến giảm tốc, cảm biến an toàn.
Hình 2.21. Sơ đồ mạch điện của cảm biến túi khí trước và bộ căng đai khẩn cấp
Hình 2.22. Sơ đồ mạch điện của cảm biến túi khí bên và túi khí bên phía trên
a. Cảm biến túi khí trung tâm
Có hai loại cảm biến túi khí trung tâm đó là: loại bán dẫn dùng thước thẳng và loại cơ khí.
- Loại bán dẫn: trong loại bán dẫn, cảm biến này phát hiện mức độ 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.
- Loại cơ khí: cảm biến này kích hoạt túi khí bằng cách xác định mức độ giảm tốc. Các tiếp điểm của cảm biến tiếp xúc và kích hoạt túi khí khi cảm biến chịu một lực giảm tốc lớn hơn mức xác định do bị đâm từ phía trước.
b. 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 khi 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 2.23. Cấu tạo của cảm biến dự phòng
c. Cảm biến giảm tốc
Dựa trên sự giảm tốc của xe trong quá trình va chạm từ phía trước, sự biến dạng của cảm biến được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này tỷ lệ tuyến tính với tỷ lệ giảm tốc.
Hình 2.24. Cấu tạo của cảm biến giảm tốc và cảm biến an toàn
d. Cảm biến an toàn
biến an toàn bật ON nếu lực giảm tốc tác dụng lên cảm biến lớn hơn giá trị đặt trước.
e. Nguồn dự phòng
Nguồn dự phòng gồm có tụ cấp điện và bộ chuyển đổi DC–DC. Trong trường hợp hệ thống cấp điện bị hỏng do va đập, thì tụ điện sẽ phóng điện và cấp điện cho hệ thống. Bộ chuyển đổi DC–DC là một biến áp tăng cường khi điện áp của ắc quy tụt xuống dưới mức độ nhất định.
f. Mạch bộ nhớ
Khi mạch chẩn đoán phát hiện thấy hư hỏng, nó được mã hóa và được lưu trữ vào mạch bộ nhớ này. Các mã này có thể được phục hồi sau đó để xác định vị trí hư hỏng và giúp tìm nguyên nhân một cách nhanh chóng. Tùy từng loại xe, mạch bộ nhớ này có thể là loại có thể xóa được nội dung nhớ khi mất điện hoặc loại mà nội dung nhớ không bị xóa khi mất điện.
g. Mạch dẫn động và điều khiển kích nổ (dùng cho cảm biến trung tâm loại bán dẫn)
Mạch dẫn động và điều khiển kích nổ tính toán tín hiệu điện từ cảm biến túi khí trung tâm. Nếu giá trị tính toán được lớn hơn một giá trị nhất định thì nó sẽ kích hoạt ngòi nổ làm nổ túi khí.
h. Cảm biến cửa bên
Hình 2.25. Cấu tạo của cảm biến của bên
Cảm biến cửa bên gồm có các bộ phận: trục, rôto, tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm động.
Trong tình trạng bình thường rôto không quay nên tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh không tiếp xúc với nhau. Khi có va chạm xảy ra trong giới han nhất định thì rôto quay theo chiều như hình vẽ 2.26 lúc này tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh sẽ tiếp xúc với nhau tạo ra tín hiệu điện. Tín hiệu này được gửi đến cơ cấu chấp hành của túi khí bên.
y. Cảm biến túi khí trước
Cảm biến túi khí trước được lắp bên trong của hai sườn trước (tùy thuộc vào từng loại xe). Bộ cảm biến này là loại cơ khí, khi cảm biến phát hiện lực giảm tốc vượt quá giới hạn nhất định đối với xe bị đâm từ phía trước, các tiếp điểm trong cảm biến tiếp xúc với nhau và gửi một tín hiệu điện đến cảm biến trung tâm. Cảm biến này không thể tháo rời ra.
Cấu tạo
Cảm biến bao gồm vỏ, rôto lệch tâm, khối lượng lệch tâm, tiếp điểm cố định và tiếp điểm quay. Một điện trở được lắp bên ngoài của bộ cảm biến, nó được dùng để chẩn đoán hở mạch hay ngắn mạch trong mạch cảm biến túi khí trước.
Hình 2.26. Cấu tạo cảm biến túi khí trước
Nguyên lý hoạt động
Thông thường rôto lệch tâm ở trạng thái như hình vẽ bên dưới (trạng thái bình thường) do lực của lò xo lá. Do vậy tiếp điểm cố định và tiếp điểm quay không tiếp xúc nhau. Khi có tai nan, và nếu mức độ giảm tốc tác dụng lên khối lượng lệch tâm vượt quá một giá trị xác định thì lúc đó khối lượng lệch tâm, rôto lệch tâm và tiếp điểm động sẽ quay sang bên trái tạo nên trạng thái như hình vẽ bên dưới (trạng thái kích hoạt). Nó làm cho tiếp điểm cố định và tiếp điểm quay sẽ tiếp xúc với nhau lúc đó cảm biến túi khí được bật.
Hình 2.27. Mô tả hoạt động của cảm biến túi khí trước
g. Cảm biến túi khí theo vị trí ghế
Cảm biến túi khí theo vị trí ghế ngồi được sử dụng vì người ta thường dùng bộ thổi khí loại 2 giai đoạn ở túi khí người lái. Cảm biến túi khí theo vị trí ghế ngồi được lắp ở ray trượt ghế phía dưới ghế của lái xe. Nó xác định tư thế người lái theo vị trí trượt của ghế và gửi tín hiệu này tới cảm biến túi khí trung tâm. Cụm cảm biến túi khí trung tâm sẽ điều khiển túi khí bung ra một cách nhẹ nhàng khi vị trí ghế ở về phía trước và tốc độ giảm tốc thấp.
Cảm biến túi khí theo vị tri ghế được xác định hai cấp vị trí, ở đó đường sức từ bị cắt khi ghế lùi về phía sau và đường sức từ không bị cắt khi ghế ở phía trước bằng một tấm cắt được lắp ở phía sau của ray trượt ghế.
h. Cảm biến phát hiện người ngồi trên ghế
Cảm biến phát hiện người ngồi trên ghế được lắp đặt ở đệm ghế của hành khách trước và được dùng để xác định xem có hành khách nào ngồi ở ghế hay không. Cảm biến được chỉ ra ở hình vẽ dưới có cấu tạo gồm hai tấm điện cực, có đệm ở giữa. Khi có người ngồi lên ghế các tấm điện cực tiếp xúc nhau qua lỗ trên tấm đệm do đó có dòng điện đi qua. Kết quả cụm cảm biến túi khí trung tâm xác định có người ngồi lên ghế.
Dùng tín hiệu này một số loại xe không điều khiển được khi không có người ngồi ở ghế trước. Tín hiệu này cũng được sử dụng để điều khiển đèn báo thắt đai an toàn hành khách phía trước. Nếu phía trước không có ai ngồi thì đèn cảnh báo này sẽ không sáng.
Hình 2.29. Cấu tạo cảm biến phát hiện người ngồi lên ghế
Ngoài ra ở một số loại xe có sử dụng công tắc đóng mở túi khí bằng tay theo tiêu chuẩn Bắc Mỹ. Công tắc đóng mở túi khí bằng tay có thể ngăn sự hoạt động của túi khí nếu người sử dụng muốn.
2.1.2.3. Đèn cảnh báo SRS
Đèn cảnh báo SRS được lắp trên bảng đồng hồ tap lô. Khi cụm cảm biến túi khí trung tâm phát hiện thấy sự cố trong hệ thống túi khí, nó sẽ bật sáng đèn cảnh báo SRS để thông báo cho người lái biết. Trong điều kiện hoạt động bình thường khi công tắc khởi động được bật về vị trí ON, thì đèn này sẽ sáng khoảng 6 giây và sau đó sẽ tắt.
Hình 2.30. Đèn cảnh báo SRS và cấu tạo của cáp xoắn2.1.2.4. Cáp xoắn 2.1.2.4. Cáp xoắn
Cáp xoắn được sử dụng như là dây nối điện từ thân xe tới vô lăng. Cáp xoắn gồm có bộ phân quay, vỏ, cáp, cam ngắt. Vỏ được lắp cùng với cụm công tắc tổ hợp, cơ cấu quay được quay cùng vô lăng. Cáp dài 4,8 m và được đặt trong vỏ có một độ chùng nhất định. Đầu kia được cố định vào cơ cấu quay. Khi vô lăng được xoay sang phải hoặc xoay sang trái nó có thể quay nhờ độ chùng của cáp.
2.1.2.5. Các giắc nối
Tất cả các giắc nối trong túi khí SRS đều có màu vàng để phân biệt với các loại giắc nối khác. Các giắc nối có chức năng đặc biệt và được chế tạo riêng cho túi khí SRS được sử dụng ở các vị trí như dưới hình vẽ. Các cực của giắc nối này đều được mạ vàng để nâng cao tuổi thọ.
Hình 2.31. Sơ đồ giắc nối các bộ phận của hệ thống điều khiển an toàn
a. Cơ cấu khóa cực kép
Mỗi giắc nối có hai bộ phận đó là vỏ và khóa cài. Kết cấu này đảm bảo khóa chắc cực bằng hai thiết bị khóa để ngăn không cho các cực bị tụt ra.
b. Cơ cấu chống kích hoạt túi khí
Mỗi giắc nối có một lá lò xo nối tắt. Khi giắc nối bị ngắt, lá lò xo nối tắt này nối cực dương với cực âm của ngòi nổ một cách tự động.
Cơ cấu kiểm tra sự nối điện
Cơ cấu này kiểm tra xem các giắc nối đã được nối đúng và chắc chẵn chưa, cơ cấu kiểm tra sự nối điện được thiết kế sao cho chốt phát hiện ngắt điện nối với các cực chẩn đoán khi khóa của vỏ giắc nối đã được khóa.
Hình 2.33. Cấu tạo của cơ cấu kiểm tra sự nối điện
Cơ cấu khóa giắc nối kép
Kết cấu này giúp các giắc nối được khóa bằng 2 cơ cấu khóa, để tăng độ tin cậy của kết nối. Nếu khóa thứ nhất không đúng thì các gờ sẽ cản trở ngăn không cho sự khóa thứ 2 được thực hiện.
Hình 2.34. Cấu tạo của cơ cấu khóa giắc nối kép
Cơ cấu ngăn nối nửa chừng
Nếu các giắc nối không được nối hoàn toàn, thì giắc nối sẽ bị ngắt do các lò xo đẩy ra và do đó mạch bị hở.
Hình 2.35. Cấu tạo của cơ cấu ngăn nối nửa chừng
Cơ cấu khóa giắc nối
ra như trên hình vẽ.