thuyết trình đề tài hê thống túi khí oto

TRỪỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI
TP. HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ
BÁO CÁO ĐỀ TÀI
HỆ THỐNG TÚI KHÍ
(AIR BAG)

Nghành: Cơ Khí
Chun ngành: Cơ khí ơ tơ
Giảng viên hướng dẫn: - NGUYỄN VĂN GIAO
NHÓM
-

HUỲNH GIA KHANG
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
3. Cấu trúc cơ bản
4. Nguyên lý hoạt động
III/ Cấu tạo các chi tiết và hoạt động
1.Thành phần cấu tạo:
2. - Bộ thổi khí và túi khí:
3. Cụm cảm biến trung tâm:
IV/ Vị trí lắp
1.Bố trí chung hệ thống SRS trên xe Toyaota-Yaris (2006)
2.Một loại xe khác

I/ Lịch sử của túi khí:


Túi khí phát minh vào năm 1952, do John.W. Hetrick một kỹ sư ngành hải
quân thiết kế để phục vụ trong gia đình.



Năm 1967 Allen Breed đã cải tiến thêm thiết bị để phù hợp hơn. Túi khí giúp
giảm được 30% số ca tử vong do tai nạn giao thông.



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:

Cơng 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 hồn tồn (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.


3.

Cấu trúc cơ bản

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

- Túi khí
Loại E

Loại M




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 biến

túi khí, bộ thổi khí và túi khí đều được đặt mặt vơ lăng.
Bu lơng hoặc cần nhả khố cảm biến ở bên trái của vô lăng. Đây là một thiết
bị an tồn để ngăn khơng cho túi khí bị kích hoạt. Túi khí sẽ khơng bị kích
hoạt ngay cả khi xe va đập mà khi đó bu lơng mở khố 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 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 dịng
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 khơng 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 ngịi 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 thốt 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 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 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 khơng 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.
- Túi khí SRS phía trước sẽ khơng 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 gầm
dưới 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 khơng 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 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 khơng thuộc khu vực
khoang hành khách, thì túi khí bên và túi khí bên phía trên có thể khơng nổ. Túi khí
bên và túi khí bên phía trên sẽ khơng 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 được
khí nóng. Sau túi có nhiều lỗ cho phép khí thốt ra sau khi được bơm đầy. Túi được
gấp 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 xun qua trong q trình bơm căng mà khơng làm vỡ
khu 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 ngồi chụp
trên vành tay lái hay bề ngoài của panel trước mặt hành khách và được nhận
diện 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 sodium
azide(NaNO3) và Potassium Nitrate (KNO3) được lắp với bộ kích hỏa. Khi nhiên liệu

được kích hỏa sản sinh lượng khí (Nitrogen và Cacbonic), khí này đi qua lưới lọc và
bơm căng túi khí.
- Bộ phận kích hỏa thơng thường được kích hoạt bằng tín hiệu điện từ modun điều
khiển nhưng vẫn cịn 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: Ngun 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 vơ lăng. Cụm túi khí
SRS khơng 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. Dịng điện đi vào ngịi 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 ngồi của mặt vơ lăng và túi khí tiếp
tục bung ra để làm giảm va đập tác dụng vào đầu người lái


Vị trí hành khách phía trước:
*Cấu tạo:
Bơm gồm có bộ phận ngịi nổ, đầu phóng, đĩa chắn, hạt tạo khí, khí áp suất cao
.v.v.
*Nguyên lý hoạt động:
Nếu cảm biến túi khí được bật lên do giảm tốc khi xe bị va đập từ phía trước, dịng
điện đi qua ngịi nổ đặt trong bộ thổi khí và kích nổ. Đầu phóng bị đốt bởi ngịi nổ
phóng qua đĩa chắn và đập vào piston động làm khởi động ngòi nổ mồi. Tia lửa của
ngịi nổ này lan nhanh tới bộ kích thích nổ và các hạt tạo khí. Khí được tạo thành
bởi các hạt tạo khí bị đốt nở ra và đi vào túi khí qua các lổ 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.

- Túi khí bên được lắp bên cạnh phần tựa lưng của ghế ngồi và túi khí cửa được lắp
sau 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 thơng thường
kéo 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 vì
các túi khí này có tác dụng bảo vệ trong trường hợp xe lật ngang nhiều vịng.

Hình 2.8: Túi khí rèm.
3. Cụm cảm biến trung tâm:


- 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 vơ 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.
Cảm biến an tồn.
Cảm biến an tồn có thể là một cơng tắc thủy ngân hay G sensor được nối tiếp với cảm
biến va chạm để đảm bảo hệ thống được hoạt động khi thật sự cần thiết.
Khi cả hai cảm biến va chạm và cảm biến an toàn phát hiện việc giảm tốc vượt q giới
hạn định trước thì hệ thống mới được kích hoạt.
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 khơng được tác động nhờ vào các cảm biến áp lực ghế ngồi hay
công tắc qn tính. Khi khơng có người ngồi trên ghế thì khơng 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. Lị 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 lị 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 khơng.
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 khơng 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 khơng 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 cơng 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 khơng 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 phịng.
Nguồn điện cung cấp từ bình accu có thể bị ngắt do va chạm mạnh, do đó cần một nguồn
dự phịng 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.
Đèn cảnh báo SRS.
- Đèn cảnh báo báo hiệu cho tài xế biết được có bất kỳ một sai hỏng của hệ thống. Trong
một số trường hợp đèn còn cho biết mã sai hỏng của hệ thống.
- Nếu đèn cảnh báo không cháy sáng, sáng liên tục hay nhấp nháy điều này chứng tỏ hệ
thống có sai hỏng và trong trường hợp có va chạm túi khí và bộ căng đai trước có thể hoạt
động khơng chính xác.


Hình 2.15: Đèn cảnh báo SRS.
IV/ VỊ TRÍ LẮP RÁP
1.Bố trí chung hệ thống SRS trên xe Toyaota-Yaris (2006).


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.
2.Cảm biến vị trí ghế ngồi.
3.Bộ căng đai trước.
4.Cảm biến va chạm bên.
5.Modun điều khiển SRS.
6.Túi khí hành khách.
7.Túi khí lái xe.
8.Túi khí rèm.

9.Bộ kích hỏa.
10.Túi khí bên.


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.
5.Cảm biến va chạm bên.
7.Túi khí bên.
8.Túi khí rèm.
9.Túi khí lái xe.
10.Túi khí hành khách.