Khám Phá Cấu Tạo Hệ Thống Treo Khí Nén và Hệ Thống Treo Khí Điều Khiển Điện Tử Trên Ô Tô

“Phát minh hệ thống treo khí nén trên ô tô đã đưa trải nghiệm lái xe lên một tầm cao mới, tạo ra một cảm giác thoải mái và mềm mại, làm thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về sự kết hợp giữa hiệu suất và tiện nghi trong ngành công nghiệp ô tô.”

1. Lịch sử hình thành

Hệ thống treo khí nén trên ô tô đã trải qua một hành trình phát triển đầy tích cực và đa dạng trong lịch sử của nó, bắt đầu từ những nghiên cứu sơ khai trong thập kỷ đầu của thế kỷ 20. Ban đầu, các hệ thống treo ô tô chủ yếu sử dụng lò xo và giảm sóc cơ học. Tuy nhiên, trong quá trình phát triển và nghiên cứu, sự xuất hiện của hệ thống treo khí nén đã đánh dấu một bước tiến đáng kể trong công nghệ treo xe.

Công nghệ này ban đầu được ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng chuyên dụng như các loại xe tải nặng, giúp giảm tải trọng và cải thiện khả năng vận chuyển. Đến thập kỷ 1950-1960, hệ thống treo khí nén bắt đầu xuất hiện trên các mô hình ô tô hạng sang như Rolls-Royce và Bentley, mang lại trải nghiệm lái xe mượt mà và thoải mái hơn.

Những nghiên cứu và cải tiến trong giai đoạn tiếp theo đã giúp hệ thống treo khí nén mở rộng ứng dụng của mình trên nhiều dòng xe khác nhau, từ xe du lịch đến xe thể thao và SUV. Thập kỷ 1980-1990 chứng kiến sự phổ biến của công nghệ này, và nó trở thành một trong những yếu tố quan trọng định hình trải nghiệm lái xe và thoải mái trên nhiều loại ô tô hiện đại.

Ngày nay, hệ thống treo khí nén không chỉ làm giảm chấn thương và mệt mỏi cho người lái và hành khách mà còn mang lại khả năng điều chỉnh độ cao của xe, tích hợp các công nghệ hiện đại như hệ thống điều khiển tự động và an toàn. Qua các giai đoạn phát triển này, hệ thống treo khí nén đã trở thành một thành phần quan trọng, đóng vai trò quyết định trong việc cung cấp trải nghiệm lái xe tối ưu trên nhiều dòng xe.

2. Cấu tạo của hệ thống treo khí nén

Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn ra đời từ rất sớm nhưng chưa thể đáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe con. Hệ thống treo khí nén cũng không phải là một phát minh mới, nó xuất hiện từ những năm 1950 cùng với hệ thống treo Mc Pherson. Người ta sử dụng những gối cao su khí nén thay vì dùng lò xo xoắn, nhíp lá hay thanh xoắn trong hệ thống treo khí nén.

Hệ thống treo khí nén dùng trên ôtô được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của một hệ thống đơn giản được trình bày trên hình 2-1.

Khám Phá Cấu Tạo Hệ Thống Treo Khí Nén và Hệ Thống Treo Khí Điều Khiển Điện Tử Trên Ô Tô

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén.

1- Bánh xe; 2- Ballon khí; 3- Thân xe; 4- Giá đỡ; 5- Van trượt cơ khí; 6- Cảm biến vị trí; 7- Bộ vi xử lý; 8- Bộ chia khí nén; 9- Bình chứa khí nén.

– Sự hình thành bộ tự động điều chỉnh áp suất theo nguyên lý van trượt cơ khí. Các ballon khí nén 2 được bố trí nằm giữa thân xe 3 và bánh xe 1 thông qua giá đỡ bánh xe 4. Trên thân xe bố trí bộ van trượt cơ khí 5. Van trượt gắn liền với bộ chia khí nén (block). Khí nén được cung cấp từ hệ thống cung cấp khí nén tới block và cấp khí nén vào các ballon.
– Khi tải trọng tăng lên, các ballon khí nén bị ép lại, dẫn tới thay đổi khoảng cách giữa thân xe và bánh xe. Van trượt cơ khí thông qua đòn nối dịch chuyển vị trí các con trượt chia khí trong block. Khí nén từ hệ thống cung cấp đi tới các ballon và cấp thêm khí nén. Hiện tượng cấp thêm khí nén kéo dài cho tới khi chiều cao thân xe với bánh xe trở về vị trí ban đầu.
– Khi giảm tải trọng hiện tượng này xảy ra tương tự, và quá trình van trượt tạo nên sự thoát bớt khí nén ra khỏi ballon.
– Bộ tự động điều chỉnh áp suất nhờ hệ thống điện tử (hình 2-3b) bao gồm: cảm biến xác định vị trí thân xe và bánh xe 6, bộ vi xử lý 7, block khí nén 8. Nguyên lý hoạt động cũng gần giống với bộ điều chỉnh bằng van trượt cơ khí. Cảm biến điện tử 6 đóng vai trò xác định vị trí của thân xe và bánh xe (hay giá đỡ bánh xe) bằng tín hiệu điện (thông số đầu vào). Tín hiệu được chuyển về bộ vi xử lý 7. Các chương trình trong bộ vi xử lý làm việc và thiết lập yêu cầu điều chỉnh bằng tín hiệu điện (thông số đầu ra). Các tín hiệu đầu ra được chuyển tới các van điện từ trong block chia khí nén, tiến hành điều chỉnh lượng cấp khí nén cho tới lúc hệ thống trở lại vị trí ban đầu.
– Hệ thống treo khí cũng có những ưu điểm như có thể điều khiển độ cao xe, độ cứng của lò xo lực giảm chấn, ngoài ra còn có thêm chức năng dự phòng và chức năng chẩn đoán. Hệ thống này được gọi là hệ thống treo khí điều khiển điện tử (EMAS).

Lực giảm chấn3 giai đoạnMềm, trung bình, Cứng
Độ cứng lò xo2 chế độMềm, Cứng
Chiều cao xe2 chế độ * (xe ở thị trường Mỹ)Bình thường, Cao

3. Đặc điểm của hệ thống treo khí điều khiển điện tử (EMAS)

EMAS điều khiển lực giảm chấn cũng như độ cứng lò xo và độ cao gầm xe theo các điều kiện hoạt động khác nhau để tạo ra tính êm dịu chuyển động và tính ổn định lái tốt hơn.

a, Thay đổi chế độ

Lực giảm chấn và độ cứng của lò xo được điều khiển phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau của xe dựa trên các chế độ được lựa chọn bởi công tắc LRC. Độ cao gầm xe được điều khiển phù hợp với các điều kiện hoạt động khác nhau của xe dựa trên các chế độ lựa chọn bởi công tác điều khiển độ cao.
– Công tắc LRC có 2 vị trí: NORM (bình thường) và SPORT (thể thao).
+ Chế độ NORM chú trọng tới tính êm dịu chuyển động và thường được sử dụng khi xe hoạt động ở điều kiện bình thường.
+ Chế độ SPORT cải thiện tính ổn định của xe khi xe quay vòng, ngoặt. Lực giảm chấn và độ cứng lò xo ứng với mỗi vị trí công tắc LRC.
– Công tắc điều khiển độ cao cho phép lựa chọn giữa 2 vị trí NORM và HIGH.
+ Chọn vị trí NORM khi lái xe trên những đường bình thường
+ Chọn HIGH khi lái xe trên những đoạn đường xóc

 

Khám Phá Cấu Tạo Hệ Thống Treo Khí Nén và Hệ Thống Treo Khí Điều Khiển Điện Tử Trên Ô Tô

Hình 2. Công tắc điều khiển độ cao

b, Điều khiển lực giảm chấn và độ cứng lò xo.

Lực giảm chấn và độ cứng lò xo được điề khiểu bằng điện tử để chống lại những hiện tượng ảnh hưởng đến chuyển động của xe như: nghiêng ngang,
chúi đầu và đuôi xe…vì vậy, đảm bảo tính êm dịu chuyển động.

c, Điều khiển độ cao gầm xe.

Độ cao của gầm xe được điều khiển bằng điện tử để ổn định trạng thái thân xe khi chạy ở tốc độ cao và để bù lại sự thay đổi trong việc phân bố tải trọng.
– Các chức năng điều khiển như sau:
+ Tự động điều chỉnh độ cao: duy trì độ cao xe ở giá trị không đổi (bình thường hay cao) mà không phụ thuộc vào khối lượng của hành khách hay hành lí. Độ cao tiêu chuẩn được lựa chọn nhờ công tắc điều khiển độ cao.
+ Điều khiển tốc độ cao: khi công tắc điều khiển độ cao ở cị trí HIGH, độ cao gầm xe hạ xuống mức NORM ở tốc độ cao. Nó cải thiện tính động lực học và tính ổn định ở tốc độ cao.
+ Điều khiển khi tắt khóa điện: Hạ thấp độ cao đến giá trị tiêu chuẩn khi nó trở nên lớn hơn giá trị tiêu chuẩn do sự giảm khối lượng của hành khách sau khi khóa điện tắt OFF. Nó cải thiên trạng thái xe khi đỗ.

d, Vị trí các bộ phận liên quan.

Bố trí các bộ phận liên quan đến EMAS được mô tả như hình 3. Sơ đồ bố trí các bộ phận liên quan đến EMAS

Khám Phá Cấu Tạo Hệ Thống Treo Khí Nén và Hệ Thống Treo Khí Điều Khiển Điện Tử Trên Ô Tô

Sơ đồ vị trí các bộ phận liên quan đến EMAS