Túi khí trong xe ô tô và nguyên lý hoạt động

14:1019/08/2019

(ĐTTD) Vụ chiếc VinFast Fadil gặp tại Bình Dương nhưng không bung hệ thống túi khí không phải là hiếm. Vậy nguyên nhân do đâu và hệ thống túi khí hoạt động như thế nào?

Bên cạnh hệ thống đai an toàn, hệ thống túi khí được các nhà sản xuất ô tô trang bị với mục đích hạn chế tối đa những chấn thương cho tài xế cũng như hành khách khi xe gặp tại nạn. Tuy nhiên, không phải lúc nào hệ thống túi khí cũng hoạt động hiệu quả. Và đã có gặp ý vụ tại nạn ô tô nghiêm trọng nhưng hệ thống túi khí vẫn không bung. Mới đây nhất là vụ tai nạn của ô tô VinFast Fadil xảy ra ở Bình Dương.

Lịch sử hình thành và phát triển

Vậy hệ thống túi khí hoạt động như thế nào? Trước hết, chúng ta cùng tìm hiểu về lịch sử hình thành và các loại túi khí.

Hệ thống túi khí đầu tiên được trang bị trên xe ô tô là vào năm 1973 khi chúng được hãng General Motors trang bị cho đội xe Chevrolet Impalas của Chính Phủ. Oldsmobile Toronado đời năm 1973 là chiếc ô tô dân dụng đầu tiên được trang bị hệ thống túi khí hành khách.Vào năm 1974, 3 hãng sản xuất ô tô Buick, Cadillac và Oldsmobile đã đưa hệ thống túi khí kép vào danh mục tuỳ chọn cho hầu hết những mẫu xe full-size. Hãng Mercedes-Benz cũng đã đưa hệ thống túi khí vào tùy chọn cho dòng S-Class.

Tuy nhiên, hệ thống túi khí điện cơ được cấp bằng sáng chế đầu tiên vào năm 1951 cho hai kỹ sư Walter Linderer (Đức) và John Hetrick (Mỹ). Hệ thống túi khí của Linderer (bằng sáng chế của Đức # 896312) và của Hetrick (được cấp bằng sáng chế của Hoa Kỳ # 2.649.311) đều dựa trên khí nén, túi khí sẽ bung ra khi có va đập mạnh hoặc do người dùng kích hoạt. Hai hệ thống túi khí này đã chứng minh rằng khí nén không có khả năng bơm phồng túi khí đủ nhanh để có hiệu quả như mong đợi. Đến năm 1964, kỹ sư ô tô Nhật Bản Yasuzaburou Kobori đã phát triển một hệ thống túi khí sử dụng một thiết bị nổ để kích hoạt. Phát minh của ông đã được cấp bằng sáng chế tại 14 quốc gia và được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay.

Tuy nhiên, việc trang bị hệ thống túi khí trên ô tô như một tùy chọn bắt buộc đã gặp phải nhiều sự phản đối của các hãng sản xuất ô tô vì họ cho rằng chúng không khả thi. Tuy nhiên, sau khi hãng Ford bắt đầu trang bị trở lại túi khí trên dòng xe Tampo đời 1984, hãng Chrysler trang bị hệ thống túi khí cho hầu hết các dòng xe tại Mỹ từ năm 1990 và phải đến năm 1998, hệ thống túi khí mới trở thành thành phần bắt buộc phải có trong tất cả các xe mới.

Nguyên lý hoạt động

Một hệ thống túi khí sẽ bao gồm bộ điều khiển túi khí ACU và các túi khí được trang bị ở ghế lái và các ghế hành khách (tùy chọn). Cùng với các cảm biến gia tốc, cảm biến va chạm, cảm biến áp suất phanh, cảm biếm áp suất sườn, cảm biến trên ghế, con quay hồi chuyển... túi khí sẽ tự động bung ra khi có những va chạm mạnh, giúp bảo vệ người lái cũng như hành khách ngồi trong xe.

Về phương pháp hoạt động, mỗi túi khí sẽ được kết hợp với một thiết bị kích nổ do hệ thống điện tử điều khiển nằm trong hỗn hợp khí Natri và Kali Nitrate dễ cháy. Bộ điều khiển sẽ làm cháy hợp chất khí bên trong, tạo thành chuỗi phản ứng hóa học chuyển hoas thành các chất khí Oxy, Natri và Hydro và làm căng túi khí nhanh chóng. Nhớ đó, giúp hạn chế những chấn thương cho người lái và hành khách bên trong xe. 

Lượng khí gas lớn bị nén trong thể tích nhỏ sẽ buộc túi khí bung ra khỏi các vị trí lắp đặt với vận tốc 320 km/h. Toàn bộ quá trình này chỉ diễn ra trong khoảng thời gian 0,04 giây, nhanh hơn gấp 5 lần tốc độ chớp mắt trung bình của con người. Nhớ đó, túi khí sẽ giúp hạn chế những chấn thương nghiêm trọng cho người lái và hành khách trong những vụ tai nạn nghiêm trọng. Tuy nhiên, trong một số trường hợp nhất định, túi khí lại là nguyên nhân gây chân thương nặng cho người ngồi bên trong xe.

Xẹp hơi là giai đoạn cuối cùng của túi khí sau khi bung. Quá trình xẹp cũng diễn ra ngay lập tức sau khi quá trình bơm phồng hoàn tất. Thông qua các lỗ thông hơi trên bề mặt túi khí, lượng khí ga sẽ thoát ra ngoài. Điều này cũng giúp người bị tai nạn tránh được các chấn thương gây ra do tác động lớn. Việc xẹp cũng tạo ra một hiệu ứng khác là xuất hiện các hạt bụi, chủ yếu là … bột ngô và bột tan có tác dụng bôi trơn túi khí. Thời gian đầu, các hoá chất sử dụng trong túi khí bị nghi ngờ gây ảnh hưởng tới sức khoẻ. Nhưng ngày nay nghi ngờ đó đã biết mất, hệ thống túi hiện tại chỉ gây ra vài kích ứng nhẹ ở mắt và cổ họng.

Khi nào túi khí được kích hoạt?

Qui định hoạt động của túi khí sẽ khác nhau tùy vào các quốc gia và vùng lãnh thổ. Ví dụ, Mỹ có yêu cầu túi khí phải bung ra khi một chiếc ô tô va chạm với vật cản nào đó ở tốc độ khoảng 23 km/h hoặc đâm trực diện vào một chiếc ô tô khác có cùng kích thước ở tốc độ 46 km/h. Không giống như các thử nghiệm va chạm vào các rào chắn, các vụ va chạm trong thực tế thường xảy ra ở các góc, ngoài việc đâm trực tiếp vào phía trước xe; các lực va chạm thường không được phân bổ đều trên mặt trước của xe. Do đó, tốc độ tương đối của xe khi xảy ra va chạm để túi khí có thể kích hoạt trong một vụ tai nạn có thể cao hơn nhiều.

Ngoài ra, các chỉ số mà những cảm biến được trang bị trên xe không phải là một chỉ số tốt để quyết định túi khí có “bung” hay không. Và gần như tất cả các túi khí đều được thiết kế để tự động kích hoạt trong trường hợp cháy xe khi nhiệt độ lên tới 150 đến 200 độ. Tính năng an toàn này giúp đảm bảo nhiệt độ như vậy sẽ không gây nổ cho toàn bộ mô-đun túi khí.

Bên cạnh đó, một số nhà sản xuất ô tô cũng đã phát triển những thuật toán để điều chỉnh tốc độ bơm phòng túi khí, tốc độ bung túi khí cũng hạn chế việc kích hoạt túi khí ngoài ý muốn và không cần thiết. Các thuật toán này có thể đến các yếu tố như trọng lượng của người ngồi, vị trí ghế ngồi, sử dụng dây an toàn và thậm chí cố gắng xác định xem có ghế trẻ em hay không.

Việc kích nổ túi khí còn phụ thuộc 2 yếu tố cơ bản là lực va đập của xe (gây nên gia tốc giảm dần của xe) và vùng, hướng va đập (điểm và hướng va chạm xuất phát đầu tiên). Trên hầu hết các ô tô hiện nay, túi khí sẽ được kích nổ khi gia tốc giảm dần tối thiểu là 2 G (G: gia tốc trọng trường) hoặc lực va đập tối thiểu tương đương với trường hợp xe đạt tốc độ khoảng 25 km/giờ va chạm trực diện vào bức tường bê tông cố định. Và đây cũng chính là một trong những nguyên do mà hệ thống túi khí không bung dù xe bị va chạm mạnh và hư hại nặng nề. Và rất có thể, chiếc VinFast Fadil dù va chạm trực diện vào gốc cây nhưng lực va chạm ở dưới mức tối thiểu 2 G để kích hoạt hệ thống túi khí.

Tuy nhiên, nguyên nhân vì sao hệ thống túi khí không hoạt động được phải được nhà sản xuất kiểm tra và công bố chính thức. Bởi trước đó, không ít các trường hợp được ghi nhận là dù chỉ va chạm nhẹ nhưng hệ thống túi khí cũng đã bung ra gây chấn thương cho người lái. Và cũng không ít trường hợp các vụ va chạm nghiêm trọng nhưng hệ thống túi khí không hoạt động.

Hà Nguyễn 

(Tổng hợp)





Gửi nhận xét về bài viết:
Họ tên:    Email:
Nội dung:
  • DTTD