Túi khí ô tô có thể phồng căng chỉ trong khoảng 30 mili giây, tương đương 0,03 giây. Tốc độ này nhanh đến mức người ngồi trong xe thường chỉ nhận ra túi khí sau khi nó đã bung, thậm chí bắt đầu xẹp xuống. Để hoàn thành quá trình trong khoảng thời gian cực ngắn, hệ thống phải phối hợp chính xác giữa cảm biến va chạm, bộ điều khiển điện tử và bộ tạo khí, đồng thời tính toán thời điểm kích hoạt sao cho phù hợp với từng tình huống.

Theo Bosch, túi khí có thể được bơm căng trong khoảng 30 mili giây. Trong khi đó, Cơ quan An toàn giao thông đường bộ Mỹ (NHTSA) cho biết quá trình này có thể diễn ra trong chưa đầy 1/20 giây, tức dưới 50 mili giây. Đây là khoảng thời gian mang tính sống còn, bởi ngay khi ô tô giảm tốc đột ngột do va chạm, cơ thể người ngồi bên trong vẫn tiếp tục lao về phía trước theo quán tính.

Cuộc chạy đua với chuyển động của cơ thể

Khi xe đâm vào chướng ngại vật, phần thân xe có thể giảm tốc rất nhanh nhưng đầu, ngực và các bộ phận khác của người ngồi bên trong vẫn tiếp tục chuyển động. Nếu không được giữ lại đúng cách, người ngồi có nguy cơ va vào vô lăng, bảng táp-lô hoặc những bề mặt cứng trong khoang cabin, dẫn đến chấn thương nghiêm trọng.

Túi khí được thiết kế để tạo ra một lớp đệm giữa cơ thể và nội thất xe trước khi va chạm thứ cấp xảy ra. Khi kết hợp với dây an toàn, hệ thống giúp phân tán lực tác động, kéo dài thời gian giảm tốc của cơ thể và hạn chế nguy cơ chấn thương ở vùng đầu, ngực. Vì vậy, túi khí không đơn thuần cần bung nhanh mà còn phải bung đúng thời điểm, đúng vị trí và với mức độ phù hợp.

Tùy loại túi khí và thiết kế của từng mẫu xe, thời gian kích hoạt có thể khác nhau. Túi khí bên hông thường phải phản ứng đặc biệt nhanh do khoảng cách giữa người ngồi và cửa xe nhỏ hơn so với khoảng cách từ người lái đến vô lăng hoặc bảng táp-lô. Theo NHTSA, một số túi khí bên có thể triển khai trong khoảng 10-20 mili giây đầu của vụ va chạm, giúp tạo lớp bảo vệ khi không gian phản ứng rất hạn chế.

Làm sao xe phân biệt phanh gấp với một vụ tai nạn?

Nếu túi khí đều bung khi xe phanh mạnh, đi qua ổ gà hoặc va quệt nhẹ, hệ thống sẽ gây nguy hiểm và tốn kém không cần thiết. Bởi vậy, thách thức lớn không chỉ nằm ở tốc độ bơm căng mà còn ở khả năng xác định chính xác tình huống cần kích hoạt.

Các hệ thống túi khí hiện đại sử dụng cảm biến để ghi nhận chuyển động và những thay đổi xảy ra khi xe va chạm. Bộ điều khiển điện tử phân tích dữ liệu này, đánh giá mức độ nghiêm trọng và xác định liệu có cần triển khai túi khí hay không. Tùy cấu hình, hệ thống có thể sử dụng dữ liệu từ cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất và các cảm biến liên quan đến chuyển động của xe.

Theo Bosch, một số hệ thống có thể xử lý dữ liệu trong khoảng 10 mili giây để phân biệt những tình huống như phanh xe, va vào ô tô đang đỗ hoặc leo lên lề đường với các vụ va chạm nghiêm trọng hay nguy cơ lật. Khi xác định cần thiết, bộ điều khiển sẽ gửi tín hiệu kích hoạt túi khí và bộ căng đai an toàn tương ứng.

Không phải mọi túi khí đều bung cùng lúc trong một vụ tai nạn. Hệ thống sẽ lựa chọn những thiết bị bảo vệ cần thiết dựa trên hướng va chạm, mức độ tác động và thiết kế của xe. Vì vậy, việc thân xe bị móp méo nặng cũng chưa đủ để kết luận túi khí đáng lẽ phải bung, bởi quyết định kích hoạt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật khác.

Bộ tạo khí: thành phần giúp túi khí phồng lên trong tích tắc

Khác với lốp xe cần máy bơm để nạp không khí từ bên ngoài, túi khí sử dụng một cụm tạo khí hoặc nguồn khí được lưu trữ sẵn. Thiết bị này phải tạo ra lượng khí đủ lớn trong thời gian cực ngắn để làm phồng chiếc túi vải đang được gấp gọn bên trong vô lăng, bảng táp-lô, ghế hoặc những vị trí khác trên xe.

Theo nhà cung cấp công nghệ an toàn ô tô ZF LIFETEC, với hệ thống sử dụng chất sinh khí, tín hiệu điện sẽ kích hoạt bộ mồi, khởi đầu phản ứng hóa học được kiểm soát nhằm tạo ra khí làm phồng túi. Quá trình này diễn ra rất nhanh, khiến túi khí bung mạnh và phát ra tiếng động lớn. Tuy nhiên, đây là cơ chế tạo khí được thiết kế có kiểm soát, không phải một vụ nổ phá hủy cụm thiết bị.

Ngoài loại sử dụng chất sinh khí, ngành công nghiệp ô tô còn có các hệ thống dùng khí nén được lưu trữ sẵn hoặc kết hợp nhiều cơ chế. Dù áp dụng công nghệ nào, mục tiêu vẫn là đưa khí vào túi với tốc độ và áp suất phù hợp, giúp túi mở ra theo hướng đã được tính toán trước.

Khi áp suất tăng, túi khí bung qua những đường mở được thiết kế trên lớp vỏ che. Chỉ trong vài chục mili giây, chiếc túi vải nhỏ gọn trở thành lớp đệm bảo vệ người ngồi. Sau khi hấp thụ một phần năng lượng va chạm, túi khí phía trước bắt đầu xả khí qua các lỗ thoát được bố trí sẵn.

Việc xả khí là một phần quan trọng trong thiết kế, giúp túi mềm dần khi cơ thể tiếp xúc, đồng thời tạo điều kiện để người lái lấy lại tầm nhìn và khả năng thao tác sau va chạm. Tuy nhiên, không phải mọi loại túi khí đều xẹp nhanh như túi khí phía trước. Một số túi khí rèm được thiết kế để duy trì trạng thái căng trong thời gian dài hơn, có thể từ 10 giây trở lên ở một số hệ thống, nhằm hỗ trợ bảo vệ người ngồi trong tình huống xe bị lật liên tiếp.

Vì sao vẫn cần thắt dây an toàn khi xe đã có túi khí?

Túi khí bung với tốc độ cao cũng đồng nghĩa với việc nó có thể gây chấn thương nếu người ngồi ở tư thế không phù hợp. Người lái ngồi quá sát vô lăng hoặc hành khách đặt chân lên bảng táp-lô có thể nằm trong vùng triển khai của túi khí, làm tăng nguy cơ bị thương khi hệ thống kích hoạt.

NHTSA nhấn mạnh túi khí là thiết bị bảo vệ bổ sung, không phải phương án thay thế dây an toàn. Dây an toàn giúp giữ cơ thể đúng vị trí và hạn chế chuyển động quá mức, trong khi túi khí tạo thêm lớp đệm để giảm lực tác động. Hai hệ thống được thiết kế để phối hợp với nhau, mang lại hiệu quả bảo vệ tốt hơn khi xảy ra tai nạn.

Do đó, người ngồi trên ô tô cần thắt dây an toàn đúng cách, điều chỉnh ghế và vô lăng phù hợp, đồng thời giữ khoảng cách an toàn với vị trí túi khí. Trẻ nhỏ cũng cần được bố trí trên hệ thống ghế phù hợp với độ tuổi, chiều cao và cân nặng; không đặt ghế trẻ em quay mặt về phía sau trước túi khí hành khách đang hoạt động.

Túi khí bung trong khoảng 0,03 giây là kết quả của cả một hệ thống kỹ thuật phối hợp gần như tức thời. Từ việc nhận diện va chạm, xử lý dữ liệu đến tạo khí và kiểm soát quá trình xẹp, mỗi công đoạn đều phải hoạt động chính xác. Tốc độ rất cao chỉ thực sự có ý nghĩa khi hệ thống xác định đúng thời điểm kích hoạt và người ngồi xe sử dụng dây an toàn đúng cách.