Những điều cần biết về túi khí xe hơi

Túi khí trên xe hơi là trang bị an toàn quan trọng giúp hạn chế tối đa chấn thương cho người ngồi trong xe

0
751
Những điều cần biết về túi khí xe hơi
Những điều cần biết về túi khí xe hơi

Túi khí trên xe hơi là trang bị an toàn quan trọng giúp hạn chế tối đa chấn thương cho người ngồi trong xe. Túi khí có thể được cứu sống được người ngồi trong xe. Nhưng cũng có một số thiếu may mắn không được cứu nguy. Túi khí được trang bị trên mọi chiếc xe và xe nào không có túi khí có lẽ là từ “kỉ băng hà”.

Vậy bạn đã hiểu hết tác dụng cũng như cơ chế hoạt động của túi khí chưa? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hình dung được phần nào quá trình hình thành, phát triển, cơ chế lắp đặt và hoạt động của thiết bị này.

Lịch sử hình thành túi khí xe ô tô

Ông John W. Hetrick, một kĩ sư công nghiệp đã về hưu từ những năm 50 là người dẫn dắt bước tiến đầu tiên cho túi khí ngày nay.

Vào năm 1953, ông nhận bằng sáng chế với một thiết bị được gọi là “đệm an toàn sản xuất cho xe”. Cũng vào khoảng thời gian này, ông Walter Linderer – một nhà phát minh người Đức cũng nhận bằng sáng chế cho mẫu thiết kế tương tự. Sản phẩm của ông Linderer sử dụng hệ thống khí nén ở cản trước ô tô, được kích hoạt bởi chính người lái khi xảy ra va chạm.

Tiền thân của túi khí là "đệm an toàn sản xuất cho xe"
Tiền thân của túi khí là “đệm an toàn sản xuất cho xe”

Từ vụ tai nạn của vợ chồng Hetrick và con gái đã khiến ông đã nghĩ tới một thiết bị có thể ngăn ngừa va đập giữa hành khách với chiếc xe khi xảy ra va chạm.
Hãng Ford và GM kết hợp hai sáng chế trên với một chiếc túi có thể bơm phồng nhưng họ bắt đầu gặp phải hai vấn đề lớn. Thứ nhất là việc làm thế nào để hệ thống trên phát hiện ra va chạm và bơm phồng túi khí trong khoảng thời gian chớp nhoáng. Thứ hai là bản thân túi khí cũng là tác nhân gây thương tích thứ cấp cho lái xe.

Phải đến cuối những năm 1960, khi việc phát triển túi khí thực sự có những tiến bộ thì hai vấn đề trên mới được giải quyết. Một kĩ sư cơ khí ở Mỹ có tên Allen K. Breed là người có trách nhiệm phát triển hệ thống túi khí. Ông đã phát minh ra hệ thống túi khí có sử dụng các cảm biến nhận biết va chạm. Nó được coi như túi khí cơ-điện đầu tiên của ngành công nghiệp xe hơi. Không lâu sau, ông lại có thêm một phát triển quan trọng nữa, đó là: Khi bơm căng, túi khí sẽ xuất hiện các lỗ hở với mục đích giảm sự căng cứng, đồng nghĩa với giảm nguy cơ chấn thương thứ cấp.

Vào năm 1971, Ford xây dựng một loạt các thí nghiệm túi khí. Đến năm 1973, General Motors đưa ra các thử nghiệm túi khí cho những mẫu xe Chevrolet nhưng những mẫu xe này chỉ được chính phủ sử dụng. Cho đến khi mẫu Toronado 1973 của hãng Oldsmobile ra đời mới thực sự đánh dấu son cho mẫu xe dân dụng chở khách đầu tiên có trang bị túi khí. Vào năm 1974, Buick, Cadillac và Oldsmobile đưa hệ thống túi khí kép vào danh mục tuỳ chọn cho hầu hết những mẫu xe full-size của họ. Tại châu Âu, dòng S-Class của hãng Mercedes-Benz cũng lần đầu tiên đưa túi khí vào trong danh mục trang bị tuỳ chọn.

Nhưng tại Đức và Mỹ, quan niệm và cách ứng dụng túi khí của các hãng xe lại có đôi chút khác biệt. Trong khi Ford và GM sử dụng túi khí thay thế đai an toàn thì Mercedes-Benz lại tích hợp cả hai vào xe nhằm ngăn ngừa chấn thương hiệu quả hơn.

Cách hoạt động của túi khí trên xe ô tô
Cách hoạt động của túi khí trên xe ô tô

Cách hoạt động của túi khí trên xe ô tô

Về phương pháp hoạt động, khi hệ thống khí nén dùng làm căng phồng túi khí tỏ ra không thực tế và không hiệu quả, các kĩ sư đã nảy ra ý tưởng khá hay là dựa trên nguyên tắc làm việc của tên lửa đẩy để thiết kế hệ thống làm phồng túi khí. Mỗi túi khí kết hợp với một “thiết bị phóng” do hệ thống điện tử điều khiển nằm trong một lớp hỗn hợp gồm Natri và Kali Nitrate dễ cháy. Bộ điều khiển sẽ làm cháy các hợp chất trên khi được kích hoạt. Việc đốt cháy sẽ tạo ra các phản ứng hoá học chuyển hoá hợp chất thành khí Oxy, Natri và Hydro, lấp đầy phần túi khí nylon.

Khi hoạt động, túi khí sẽ tự làm hỏng chính nó vì túi khí chỉ được thiết kế để sử dụng một lần. Khi xảy ra va chạm, dù là chính diện hay bên sườn cũng đều kích hoạt hàng loạt các cảm biến của xe gồm: Cảm biến gia tốc, cảm biến va chạm, cảm biến áp suất phanh, cảm biết áp suất sườn, cảm biến trên ghế, con quay hồi chuyển… Những cảm biến này cùng kết nối chặt chẽ tới bộ não đặc biệt của hệ thống túi khí – bộ điều khiển túi khí ACU. ACU sẽ quyết định triển khai hoạt động túi khí khi nhận ra thời điểm hợp lý. Lúc đó, các túi khí sẽ được ACU bơm phồng.

Khi 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.

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.

Những cách lắp đặt túi khí trên xe ô tô
Những cách lắp đặt túi khí trên xe ô tô

Những cách lắp đặt túi khí trên xe ô tô

Về lắp đặt, phổ biến nhất là lắp túi khí phía trước. Khi xảy ra va chạm, từ va chạm có tính chất vừa phải cho tới nghiêm trọng, túi khí đều có thể căng phồng trong khoảng thời gian rất nhỏ để ngăn ngừa hành khách va đập vào các chi tiết của nội thất. Đối với va chạm chính diện tốc độ thấp, hệ thống túi khí tiên tiến cung cấp những mức độ bảo vệ khác nhau bằng cách bơm phồng túi khí với áp suất ít hơn hoặc không kích hoạt túi khí.

Phổ biến thứ hai là loại túi khí gắn bên sườn xe – side airbag (SAB). Nó chỉ hoạt động khi có va chạm ở bên sườn thân xe, đầu và vai sẽ được SAB bảo vệ để tránh chấn thương. Có ba loại SAB: túi khí bảo vệ khu vực ngang ngực, túi khí bảo vệ khu vực ngang đầu và loại kết hợp bảo vệ hai khu vực trên. Theo ước tính của Cục an toàn giao thông đường bộ Mỹ NHTSA, trong những va chạm bên sườn có ít nhất một người tử vong và 60% trong số họ mất mạng vì chấn thương sọ não. NHTSA cũng ước tính rằng mỗi năm có tới 976 người sống sót nhờ có túi khí sườn và 932 người sẽ gặp tai nạn nghiêm trọng nếu không trang bị túi khí này.

Ngoài hai loại túi khí phổ biến trên còn một vài loại túi khí khác ít được biết đến như túi khí đầu gối mà Mercedes-Benz trang bị cho mẫu SLR McLaren hay túi khí mành phía sau được Toyota giới thiệu trong mẫu iQ vào năm 2008. Năm 2009, Toyota cũng giới thiệu túi khí trung tâm phía sau để bảo vệ người ngồi sau khi xảy ra các va chạm bên sườn xe.

Vào năm 1995, ở mẫu Volvo 850, lần đầu tiên túi khí bên thành xe và túi khí bảo vệ vai được đưa vào danh mục tuỳ chọn. Năm 1998, chính phủ liên bang Mỹ yêu cầu tất cả các dòng xe ô tô chở người đều phải trang bị túi khí kép phía trước bảo vệ hai người ngồi hàng ghế đầu.