دانشنامه خودرو ایربگ یا کیسه‌ هوا چیست و طرز کار آن چگونه است؟

تا جایی که امروزه وجود کیسه‌ هوا در خودروها به منظور کسب استانداردهای ایمنی الزامی است. کیسه‌های هوا اکنون متنوع‌تر از قبل هستند و خودروسازان برای کسب امتیاز بهتر محصولات‌شان در بخش ایمنی همواره سعی در بهینه‌سازی آن‌ها دارند. اما استفاده از این سیستم نیاز به دانستن برخی باید‌ها و نباید‌ها توسط مالکان خودرو و رانندگان دارد. برای دانستن این باید‌ها و نباید‌ها بررسی دقیق این سیستم خالی از لطف نخواهد بود. با ما همراه باشید.

کیسه‌ هوا چیست؟

کیسه‌ هوا یا ایربگ، بالشتی اضطراری است که هنگام تصادف پر از باد شده و مانند محافظ بین سرنشین و خودرو قرار می‌گیرد. کیسه‌های هوا بعد از کمربند‌های ایمنی، دومین وسیله‌ای بودند که جهت ارتقای ایمنی خودروها مورد استفاده قرار گرفتند. سال‌ها زمان برد تا استانداردهای جهانی و کارشناسان در نقش مثبت کمربند ایمنی برای حفظ سرنشینان از آسیب‌های بیشتر به تفاهم برسند و استفاده از آن را برای سرنشینان و راننده تبدیل به قانون کنند. پس از آن نوبت به کیسه‌های هوا رسید. تا سال‌ها پس از اختراع این سیستم و نصب آن بر روی خودروها، کارشناسان در نقش مثبت صد در صد‌ی‌شان در تامین ایمنی راننده و سرنشینان تردید داشتند. اما در سال ۱۹۹۸ سازمان ایمنی جاده‌ای آمریکا استفاده از کیسه‌ هوا را برای راننده و سرنشین جلو در تمام خودروها الزامی کرد. براساس آمار جهانی استفاده از ایربگ در خودروها میزان مرگ و میر ناشی از تصادفات را تا ۶۳ درصد کاهش می‌دهد.

کاربرد کیسه‌ هوا

معمولا هنگام تصادفات جاده‌ای، چه زمان برخورد دو خودرو و چه مواقع برخورد با مانع، خودرو به سرعت و تقریبا آنی متوقف می‌شود. اما سرنشینان که تحت تاثیر نیروی ضربه‌ وارده از برخورد به خودرو قرار می‌گیرند، به جلو پرتاب می‌شوند. درصورت استفاده‌ کمربند ایمنی توسط آن‌ها، احتمال آسیب تقریبا به پیشانی، چانه و گردن‌شان محدود می‌شود. این آسیب معمولا ناشی از برخورد سرنشین با جلو داشبورد و راننده با فرمان است. در این مواقع، کیسه‌ هوا کارایی خود را به رخ می‌کشد و باز شدن به موقع، شدت ضربه را متوجه بخش‌های بدن که مقاومت بیشتری دارند می‌کند و فشار وارده بر گردن و پیشانی را که از حساسیت بیشتری برخوردارند کاهش می‌دهد. البته این تنها، کارایی ساده‌ترین نوع ایربگ‌ها که برای راننده و سرنشین جلویی تعبیه می‌شود است. ایربگ‌های متنوعی که امروزه در برخی خودروهای مجهز‌تر و به‌روز‌تر وجود دارد، تنش، فشار و در واقع نیروی ناشی از تصادف‌های دیگر را نیز تا حد زیادی دفع کرده و مانع از آسیب شدید سرنشین و راننده می‌شوند. مانند تصادفاتی که در آن‌ها ضربه به کناره‌های خودرو وارد می‌شود.

بنابراین ایربگ‌ها در انواع تصادفات به عنوان حفاظی امن بین سرنشین و راننده و قطعات سخت خودرو مانند شیشه‌ها، فرمان، داشبورد و غیره قرار می‌گیرند و در عین حال حرکات غیر ارادی و خارج از کنترل بدن آن‌ها را که ناشی از ضربه‌ تصادف است کاهش داده و محدود می‌کند.

اجزای کیسه‌ هوا

سیستم ایربگ‌ها دارای یک محفظه‌ کوچک است که در قسمت‌های مختلف خودرو تعبیه می‌شود. به تعداد کیسه‌های هوای یک خودرو در آن محفظه‌ ایربگ وجود دارد. تعدادی از اجزای اصلی سیستم در این محفظه قرار دارند. به طور کلی اجزای سیستم ایربگ شامل موارد زیر می‌شوند:

• کیسه‌ها

این کیسه‌ها در بخش‌های مختلفی از خودرو که امکان برخورد و آسیب به سرنشین و راننده بیشتر است قرار داده می‌شود. کیسه‌های هوا از جنس پلیمر هستند و برای پیشگیری از چسبیدن لایه‌های آن‌ها به یکدیگر هنگام جمع کردن‌شان و همچنین چسبیدن‌شان به محفظه‌ خود و در نتیجه اختلال عملکرد‌شان، سطح آن‌ها نیز با یک لایه سیلیکون پوشیده می‌شود. در گذشته ایربگ‌ها از پودر ذرت یا گچ تارت ساخته می‌شدند. همچنین در گذشته تنها یک کیسه درون فرمان و یکی در جلو داشبورد کار گذاشته می‌شد اما امروزه کیسه‌هایی در درها و یا صندلی‌های برخی خودروها نیز قرار می‌گیرد. کیسه‌ها در بیرونی‌ترین بخش محفظه‌ سیستم قرار دارند. کیسه‌ها دارای منافذ ریزی هستند که پس از باد شدن به سرعت تخلیه می‌شوند تا مانع خروج سرنشینان از خودرو نباشند.

• حسگرهای کنترل

سنسورهای سیستم ایربگ به صورت مداوم شرایط خودرو را بررسی می‌کنند و با انتقال اطلاعات موقعیت خودرو و قطعات مختلف آن به واحد کنترل مرکزی خطر تصادف را اعلام کرده و عامل خروج  و باد شدن کیسه‌ها می‌شوند. سنسورها در خودروهای مختلف تعداد متفاوتی دارند. اما معمولا در خودروهای دارای ایربگ دو سنسور در دو طرف اکسل جلو و نزدیک چرخ‌ها کار گذاشته می‌شود. در برخی خودروها حسگرهایی هم در درها، سقف یا بخش‌های دیگر قرار داده می‌شوند. این حسگرها که به واحد کنترل مرکزی خودرو وصل هستند اطلاعات لازم را به این واحد منتقل کرده و کامپیوتر خودرو نیز با پایش اطلاعات وقوع تصادف را تشخیص می‌دهد. دقت عمل سنسورها در بررسی شرایط خودرو و محل تعبیه و تعدادشان در عملکرد سیستم تاثیر مستقیم دارد. سنسورهای سیستم ایربگ دارای انواع مختلفی هم هستند. برای مثال برخی شدت ضربه‌ ناشی از تصادف را اندازه‌گیری می‌کنند و برخی سرعت ضربه.

• سیستم باد کننده

این سیستم یک ژنراتور تولید گاز کوچک است که دارای یک جرقه‌زن و تعدادی قرص سوخت است. جرقه‌زن این سیستم شامل خازن‌های پری است که در زمان لازم، موجب اشتعال قرص‌های سوخت می‌شود. همچنین این جرقه‌زن به سیستم کنترل مرکزی خودرو مرتبط است و در صورت وقوع تصادف از این واحد سیگنال‌های لازم را دریافت کرده و جرقه‌ الکتریکی لازم جهت اشتعال سوخت را ایجاد می‌کند. قرص‌ها نیز از سدیم آزید و نیترات پتاسیم جامد هستند که در اثر اشتعال به گاز نیتروژن تبدیل می‌شوند. این فرایند شیمیایی در کمتر از صدم ثانیه صورت می‌گیرد. سیستم باد کننده پشت کیسه‌ جمع شده در محفظه‌ ایربگ قرار دارد.

تمام فرایند انتقال اطلاعات توسط حسگرها، پایش آن‌ها به وسیله‌ واحد کنترل، انتقال سیگنال به جرقه‌زن و اشتعال و پر شدن و خروج کیسه‌ها از محفظه‌ ایربگ در کمتر از۲۵ صدم ثانیه اتفاق می‌افتد یعنی کمتر از زمان یک بار پلک زدن. به همین دلیل معمولا فرایند خروج ایربگ‌ها و پرشدن آن‌ها از گاز هنگام تصادف به صورت عادی به چشم نمی‌آید و باید تصاویر آن را به صورت آهسته مشاهده کرد تا متوجه عملکرد کیسه‌های هوا شد. همچنین سیستم ایربگ مجهز به یک سیستم پایش در واحد کنترل مرکزی خودرو و چراغ هشدار است. این چراغ هشدار در میانه‌ جلو داشبورد قرار داده می‌شود و در صورت گزارش نقص یا خرابی ایربگ‌ها توسط سیستم پایش، چراغ هشدار روشن خواهد شد. توجه به این چراغ برای حفظ ایمنی سرنشینان بسیار اهمیت دارد.

نحوه‌ عملکرد سیستم ایربگ

دو سنسور الکترومکانیکی بکار رفته در جلوی خودرو هنگام برخورد ضربه‌ شدید، اطلاعات و  هشدارهای لازم را  به دستگاه کنترل مرکزی ارسال می‌کنند. این اطلاعات می‌تواند از یکی از حسگرها و یا هر دو ارسال شود. کامپیوتر خودرو از طریق ارسال سیگنالی مخصوص، مدار پر شده‌ خازنی جرقه‌زن محفظه‌ ایربگ را فعال می‌کند و نیتروژن حاصله از احتراق سوخت محفظه به سرعت کیسه را پر می‌کند. کیسه‌ پر شده نیز از محفظه‌ خود با شتاب خارج شده و در کسری از ثانیه فضای مقابل سر و صورت سرنشین را پر می‌کند. هم‌زمان دستگاه کنترل موجب سفت شدن کمربندهای ایمنی پیش‌کشنده می‌شود و راننده و سرنشین را به صندلی می‌چسباند.

حاصل این دو فرایند حفظ سرنشین و راننده از پرت شدن به جلو و همچنین جلوگیری از برخورد با سطوح سخت است. همچنین کنترل حرکت‌های اجتناب‌ناپذیر بدن و انتقال انرژی حرکت به دیگر نقاط بدن. پس از آن هوای درون کیسه از سوراخ‌های ریز روی آن خارج شده و سرنشین قادر به پیاده شده است. سرعت صورت گرفتن کل فرایند انتقال اطلاعات و خروج کیسه‌ها باید به گونه‌‌ای با سرعت برخورد خودرو تنظیم شود که پیش از اصابت ضربه‌‌ای به سر و صورت سرنشین کیسه پر شده باشد. این سرعت که تنظیم آن برعهده‌ دستگاه کنترل مرکزی است معادل ۳۲۲ کیلومتر در ساعت است. سدیم آزید موجود در این سیستم که یکی از مواد سوخت و تولید گاز است ماده‌ای حساسیت‌زا محسوب می‌شود و در بعضی افراد ایجاد خارش پوستی می‌کند. همین امر تجربه‌ خروج ایربگ را برای سرنشین‌نان ناخوشایند‌تر از آنچه هست می‌نماید.

گفته می‌شود خروج ایربگ‌ها برای سرنشین مانند برخورد محکم مشت در رینگ بوکس است و گاهی منجر به سوت کشیدن گوش می‌شود اما در عین حال ایمنی آن‌ها را تامین می‌کند. نکته‌ دیگر اینکه فعال شدن ایربگ‌ها در سرعت‌های مشخص خودرو اتفاق می‌افتد و اگر سرعت بالا نباشد در صورت تصادف عمل نمی‌کنند. همچنین گاهی برای فعال شدن آن‌ها نیاز است وزن سرنشین از میزان مشخص شده بیشتر باشد.

انواع کیسه‌ هوا

گفته شد که امروزه کمپانی‌های خودروسازی برای ارتقاء استاندارد‌های ایمنی محصولات‌شان از انواع کیسه‌ هوا استفاده می‌کنند. این انواع معمولا براساس محل نصب و خروج‌شان نام‌گذاری می‌شوند. انواع کیسه‌ هوا عبارتند از:

۱. کیسه هوای سرنشینان جلو

این نوع ساده‌ترین و اولین نوع کیسه‌ هوای مورد استفاده در صنعت خودروسازی است. البته مهم‌ترین آن‌ها نیز به شمار می‌رود چرا که احتمال تصادف‌های خودرویی از جلو بالاتر است و سرنشینان ردیف جلو در معرض آسیب بیشتر قرار دارند.  معمولا کیسه‌ سرنشین جلو در این نوع بزرگ‌تر از کیسه‌ راننده تعبیه می‌شود. کیسه‌ هوای راننده در فرمان و کیسه‌ سرنشین کنارش در جلو داشبورد کار گذاشته می‌شود. این کیسه‌ها که توسط قاب‌هایی پلاستیکی پوشانده شده‌اند هنگام خروج این قاب‌ها را با قدرت کنار زده و عمل می‌کنند.

۲. کیسه هوای جانبی

این نوع در طرفین خودرو و بین در و سرنشینان قرار می‌گیرد. معمولا برای هر دو ردیف عقب و جلو استفاده می‌شود. این کیسه‌ها که عموما در صندلی‌ها جاسازی می‌شوند هنگام تصادف‌هایی از جوانب خودرو مانع از برخورد سرنشینان به قسمت‌های سخت در می‌شوند. ارتفاع آن‌ها معمولا تا زیر پنجره است اما اگر در خودرو از کیسه‌ هوای پرده‌ای استفاده نشود، ممکن است این ارتفاع بالاتر رفته تا از سر و گردن سرنشینان نیز در برابر برخورد با شیشه‌ها محافظت کند.

۳. کیسه‌ هوای پرده‌ای

این نوع مطابق اسمش مانند یک پرده سطح شیشه‌های کناری خودرو را پوشش می‌دهد. به این ترتیب علاوه بر پیشگیری از برخورد سر و گردن سرنشین با ستون‌های خودرو، از ریختن شیشه‌ها روی بدن او و آسیب‌های ناشی از شکستن آن‌ها جلوگیری می‌کند. این کیسه در امتداد سقف خودرو کار گذاشته می‌شود.

۴. کیسه هوای زانو

این نوع که برای سرنشینان ردیف جلو در نظر گرفته می‌شود روی پاها و زانوی راننده و سرنشین جلو را پوشانده و از آسیب احتمالی آنها در این بخش جلوگیری می‌کند.

۵. کیسه هوای وسط

این نوع که عمومیت کمتری دارد و به ندرت در خودروهای معمولی به کار می‌رود بین راننده و سرنشین جلو باز می‌شود و از برخورد آن دو با یکدیگر جلوگیری می‌کند.

۶. کیسه هوای عابر

این نوع که جدید‌ترین تکنولوژی در این زمینه است در خارج از خودرو کار گذاشته می‌شود و برخلاف انواع قبلی وظیفه‌ محافظت از عابر، دوچرخه‌ سوار یا موتور سواری را دارد که از روبرو با خودرو برخورد می‌کند. استفاده از این نوع  کیسه‌ هوا که در ابتدای راه است هنوز رواج چندانی ندارد.

۷. کیسه هوای کمربندی

این مدل برای جلوگیری از آسیب‌ها و جراحات کمربند ایمنی روی بدن سرنشینان هنگام کشیده‌شدن آن استفاده می‌شود. درواقع در این نوع ایربگ، کمربند ایمنی مجهز به کیسه‌ هوا است.

دلایل عمل نکردن کیسه‌ هوا

مزایای اثبات شده‌ بسیاری برای ایربگ‌ها تعریف شده، اما مانند تمام تکنولوژی‌های دیگر معضلاتی نیز همراه آن‌ها است. یکی از مشکلاتی که ممکن است سیستم ایربگ داشته باشد عمل نکردن آن‌ها در مواقع لازم و خطر است. این اتفاق دلایل مختلفی دارد که می‌تواند از نقص سیستم ناشی شود و یا نوع تصادف به گونه‌ای باشد که منجر به فعال شدن کیسه‌ها نشود. نقص سیستم ایربگ معمولا شامل خرابی سنسورها، تنظیمات غلط کامپیوتر یا بهم خوردن تنظیمات آن و قطعی در سیم‌کشی سیستم می‌شود.

ممکن است عیوب دیگری نیز در سیستم وجود داشته باشد اما معمولا توسط سیستم پایش تشخیص داده شده و چراغ هشدار سرویس ایربگ‌ها روشن می‌شود. موارد ذکر شده از مشکلاتی هستند که ممکن است توسط سیستم هشدار شناسایی نشوند. گاهی نیز ممکن است تصادف به گونه‌ای اتفاق افتد که کامپیوتر بر اساس تنظیماتش آن را تصادف و هشدار خطر تشخیص ندهد. این اتفاق ممکن است به دلیل زاویه‌ ضربه، شدت ضربه یا جهت آن رخ دهد. گاهی نیز ممکن است سنسورها متوجه تصادف و ضربه نشوند و اطلاعاتی دال بر رخ دادن تصادف به واحد کنترل ارسال نکنند. ضرباتی که ممکن است توسط سیستم ایربگ تشخیص داده نشوند عبارتند از:

– ضربه‌ای که تنها به یک نقطه از بدنه‌ خودرو به صورت متمرکز وارد شود.

– ضربه‌هایی که با شدن وارد نشوند و نیرو را به صورت تدریجی به بدنه وارد کنند. به این معنی که برخورد با سرعت کمی اتفاق افتد.

– مواردی که برخورد منجر به تغییر شکل و شرایط بدنه نشده و بیشتر مانع دچار آسیب شود.

– مواردی که ضربه‌ها با شدت کم ولی به صورت مکرر وارد شوند. به خصوص اگر ضربات در نواحی مختلف باشند.

در نهایت باید گفت در صورت عمل کردن کیسه‌ هوا و یا حتی ناقص عمل کردن آن باید به تعمیرکار مربوط این بخش مراجعه کرد. چرا که کیسه‌های هوا پس از یک بار انقباض کامل دیگر قابل استفاده نیستند.