Cảm biến túi khí ô tô là một thành phần quan trọng trong hệ thống an toàn, giúp bảo vệ người lái và hành khách khi xảy ra va chạm. Thế nhưng, nhiều người vẫn chưa hiểu rõ tầm quan trọng của cảm biến này trong việc giảm thiểu nguy cơ chấn thương. Hệ thống túi khí trên ô tô là một trong những hệ thống an toàn cơ bản trên mỗi chiếc xe hơi. Cấu tạo hệ thống túi khí gồm ba bộ phận chính là túi chứa khí, hệ thống tạo khí và bộ cảm biến va chạm.
Đinh nghĩa
Nhiều người nghĩ rằng, túi khí xe hơi được phồng lên nhờ một nguồn khí nén ở đâu đó trong ô tô. Nhưng không, nó là kết quả một một phản ứng hóa học. Natri Azua là chất hóa học chính của phản ứng học này, có công thứ hóa học là NaN3. Joseph S. Merola, giáo sư hóa học, phó khoa của Đại học Nghệ thuật và Khoa học tại Virginia Tech, đã đưa ra lời giải thích trên. Trong trường hợp bình thường, phân tử NaN3 này khá ổn định. Nếu nóng liên kết trong phân tử sẽ đứt gãy.
Đây là phương trình hóa học thể hiện rõ điều trên:
2 NaN3 -> 2 Na + 3 N2
Lưu ý rằng sản phẩm thứ hai sinh ra từ phản ứng trên là N2, còn được gọi là khí nitơ. Haiphân tử NaN3 (130 gram) sẽ tạo ra 67 lít khí nitơ – đủ để làm phồng túi khí thông thường.
Đó không phải là phản ứng hóa học duy nhất liên quan. Lưu ý rằng sản phẩm từ quá tình phân tử Natri azide bị đứt gãy là Na hoặc Nito. Natri là một kim loại phản ứng nhanh với nước, sẽtạo thành Natri hydroxit (NaOH – có tính kiềm cao, dễ ăn da). Rủi ro của nó sẽ là có hại nếu xâm nhập vào mắt, mũi hoặc miệng của bạn. Vì vậy, để giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm, các nhà sản xuất túi khí trộn Natri azide với các hóa chất khác sẽ phản ứng với Natri và từ đó tạo ra các hợp chất ít độc hơn.
Vậy điều gì khiến túi khí xe hơi sẽ phồng lên thông qua phản ứng hóa học trên? Câu trả lời chính là các cảm biến ở phía ngoài xe để nhận biết va chạm. Các cảm biến này gửi tín hiệu điện đến hộp chứa Natri azide và tín hiệu điện kích nổ một lượng nhỏ hợp chất đánh lửa. Nhiệt từ đánh lửa này bắt đầu quá trình phân hủy Natri azide và tạo ra khí nitơ để làm đầy túi khí. Điều đặc biệt đáng kinh ngạc là từ thời điểm cảm biến phát hiện va chạm cho đến khi túi khí được bơm căng hoàn toàn chỉ vỏn vẹn trong vòng 0,03 giây. Khoảng 0,05 giây sau một tai nạn (vụ va chạm), người ngồi trong xe sẽ được bảo vệ bởi túi khí và hấp thụ năng lượng chuyển động về phía trước của người ngồi trong xe.
Cảm biến va chạm trong hệ thống túi khí ô tô là một thiết bị cực kỳ nhạy, được kích hoạt khi đầu xe chịu một lực va chạm đủ mạnh. Ngay khi phát hiện va chạm, cảm biến lập tức truyền tín hiệu kích nổ túi khí, giúp giảm thiểu chấn thương cho hành khách bên trong xe.. Do được tính toán hết sức chính xác và được kiểm nghiệm thực tế nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho người ngồi trên xe, cảm biến chỉ kích nổ túi khí trong những tình huống thực sự cần thiết. Vì khi túi khí bung ra cũng có thể gây ra một số chấn thường, nên hệ thống không phải lúc nào cũng kích nổ túi khí sau mỗi va chạm. Cấu tạo của hệ thống túi khí
Bộ điều khiển túi khí
Bộ điều khiển túi khí, còn được gọi là mô-đun điều khiển túi khí (airbag control module), là trung tâm quản lý và kiểm soát hoạt động của hệ thống túi khí. Nó nhận tín hiệu từ cảm biến va chạm và quyết định khi nào kích hoạt túi khí. Bộ điều khiển túi khí cũng có khả năng ghi lại dữ liệu về sự va chạm để phục vụ cho các quá trình phân tích sau tai nạn.
Cảm biến va chạm
Cảm biến va chạm (crash sensor) là thành phần quan trọng trong hệ thống túi khí ô tô. Chúng có nhiệm vụ phát hiện sự tác động và đo lực tác động gây ra bởi va chạm. Cảm biến va chạm thường được đặt ở các vị trí trọng yếu trong ô tô, chẳng hạn như phía trước, phía sau và hai bên xe. Khi cảm biến nhận được tín hiệu tác động vượt quá ngưỡng an toàn, nó gửi thông tin tới bộ điều khiển túi khí để kích hoạt túi khí tương ứng.
Túi khí người lái và túi khí hành khách
Túi khí người lái (driver-side airbag) và túi khí hành khách (passenger-side airbag) là hai túi khí chính trong hệ thống. Túi khí người lái thường được đặt trong vô lăng và khi kích hoạt, nó bung ra từ vị trí vô lăng để bảo vệ người lái khỏi va chạm với các bộ phận nội thất. Túi khí hành khách được đặt trong vị trí ghế trước phía đối diện với người lái và cũng có tác dụng bảo vệ hành khách trước va chạm.
Hệ thống dẫn đường khí và van xả khí
Hệ thống dẫn đường khí (airbag inflator system) là thành phần giúp bơm khí nhanh chóng vào túi khí khi hệ thống được kích hoạt. Nó bao gồm một bình khí (airbag inflator) và các ống dẫn khí (airbag inflator hose). Van xả khí (airbag vent) được thiết kế để giảm áp suất bên trong túi khí sau khi nó đã bung ra, để tránh tạo ra một áp lực quá lớn và giữ cho túi khí không bị phình to quá mức.
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến va chạm thường được đặt bên trong Mô-đun điều khiển hệ thống hạn chế bổ sung (SRSCM) nhưng có thể có các cảm biến bổ sung để phát hiện tình trạng va chạm. Các cảm biến thường được kích hoạt bởi các lực tạo ra trong các vụ va chạm trực diện hoặc gần trực diện. Cảm biến đo tốc độ giảm tốc, là tốc độ xe giảm tốc độ.
Do đó, tốc độ xe mà các cảm biến kích hoạt túi khí thay đổi theo bản chất của vụ va chạm. Túi khí không được thiết kế để kích hoạt khi phanh gấp hoặc khi lái xe trên mặt đường gồ ghề hoặc không bằng phẳng. Trên thực tế, sự giảm tốc tối đa được tạo ra khi phanh gấp chỉ là một phần nhỏ cần thiết để kích hoạt hệ thống túi khí. Bộ phận chẩn đoán giám sát mức độ sẵn sàng của hệ thống túi khí. Bộ phận này được kích hoạt khi bật tính năng đánh lửa của xe. Nếu thiết bị xác định có vấn đề, đèn cảnh báo sẽ cảnh báo người lái xe đưa xe đến bộ phận dịch vụ được ủy quyền để kiểm tra hệ thống túi khí.
Hầu hết các thiết bị chẩn đoán đều có một thiết bị lưu trữ đủ năng lượng điện để triển khai túi khí nếu pin của xe bị phá hủy rất sớm trong một chuỗi va chạm. Chức năng của Túi khí có thể được hỗ trợ bởi Dụng cụ mở rộng đai an toàn và / hoặc Dụng cụ kéo khóa thắt lưng. Ngoài ra, Túi khí bên và rèm có thể được lắp đặt trên xe để bảo vệ người ngồi trong xe trong trường hợp va chạm bên hông.
Cảm biến va chạm thường được đặt bên trong mô đun điều khiển, nhưng cũng có thể được đặt ở nhiều vị trí khác trong xe để cảm nhận các chấn động trong qua trình và chạm và gửi thông tin về mô đun điều khiển. Mô đun điều khiển thực chất là một máy tính nhỏ, nó sẽ xử lý các thông tin từ các cảm biến và các thông tin về tình trạng hoạt động của xe từ các mô đun điều khiển các cung cấp, từ đó đưa ra quyết định có kích nổ túi khí hay không. Nếu có kích nổ thì sẽ cấp tín hiệu để kích nổ túi khí. Hệ thống túi khí trên ô tô là một sự kết hợp hài hòa của các bộ phận quan trọng, với mục tiêu chính là bảo vệ người lái và hành khách khi xảy ra va chạm.
Dấu hiệu túi khí bị lỗi
Mạch cảm biến túi khí sẽ vận hành ngay khi xe được khởi động. Khi có những dấu hiệu sau thì đèn báo túi khí trên ô tô sáng lên, cụ thể như sau:
Pin túi khí hết điện: Pin túi khí hết điện là dấu hiệu chính của xe ô tô báo lỗi túi khí. Pin túi khí hết điện khi pin của xe hết điện, lúc này đèn cảm biến sẽ báo sáng nhấp nháy.
Cuộn dây túi khí bị lỗi: Cuộn dây túi khí kết nối túi khí và vô lăng, có nhiệm vụ kiểm soát nguồn điện cả 2 bộ phận này. Khi cuộn dây liên tục co giãn sẽ ăn mòn theo thời gian, điều này khiến cho đèn báo túi khí trên ô tô phát sáng trên bảng điều khiển.
Chốt đa an toàn bị lỗi: Đèn cảm biến túi khí ô tô khi chốt đai an toàn bị lỗi sẽ báo sáng. Kể cả chốt đai an toàn không được cài đúng thì đèn cảm biến vẫn sáng. Do đó, khi thấy đèn báo túi khí ô tô sáng thì chủ xe cần kiểm tra lại chốt đai an toàn xem có gặp vấn đề không.
Bị va chạm: Một va chạm nhỏ cũng có thể kích hoạt bung túi khí ô tô, thậm chí túi khí không mở hoặc mở ra mà cảm biến vẫn thể hiện trên bảng điều khiển.
