Hình 4.1. Các chi tiết trong hệ thống treo
1: Giảm xóc khí nén tự động điều chỉnh độ giảm chấn; 2: cảm biến gia tốc của xe;3: ECU (hộp điều khiển điện tử của hệ thống treo); 4: Cảm biến độ cao của xe;5: Cụm van phân phối và cảm biến áp suất khí nén;6: Máy nén khí;7: bình chứa khí nén;8: dường dẫn khí.
Hệ thống treo khí nén - điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý không khí có tính đàn hồi khi bị nén. Với những ưu điểm và hiệu quả giảm chấn của khí nén, nó có thể hấp thụ những rung động nhỏ do đó tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn so với lò xo kim loại, dễ dàng điều khiển được độ cao sàn xe và độ cứng lò xo giảm chấn. Khi hoạt động máy nén cung cấp khí tới mỗi xi lanh khí theo các đường dẫn riêng, do đó độ cao của xe sẽ tăng lên tương ứng tại mỗi xi lanh tuỳ theo lượng khí được cấp vào. Ngược lại độ cao của xe giảm xuống khi không khí trong các xi lanh được giải phóng ra ngoài thông qua các van. Ở mỗi xi lanh khí nén có một van điều khiển hoạt động ở theo hai chế độ bật - tắt (on - off) để nạp hoặc xả khí theo lệnh của ECU. Với sự điều khiển của ECU, độ cứng, độ đàn hồi của từng giảm chấn trên các bánh xe tự động thay đổi theo độ nhấp nhô của mặt đường và do đó hoàn toàn có thể khống chế chiều cao ổn định của xe. Tổ hợp các chế độ của của "giảm chấn, độ cứng lò xo, chiều cao xe" sẽ tạo ra sự êm dịu tối ưu nhất khi xe
40
hoạt động. Ví dụ: Bạn chọn chế độ "Comfort" thì ECU sẽ điều khiển lực giảm chấn là "mềm", độ cứng lò xo là "mềm" và chiều cao xe là "trung bình". Nhưng ở chế độ "Sport" cần cải thiện tính ổn định của xe khi chạy ở vận tốc cao, quay vòng ngoặc… thì lực giảm chấn là "trung bình", độ cứng lò xo "cứng", chiều cao xe "thấp".
Hình 4.2. Giảm xóc khí nén được sử dụng trên xe
Trong mỗi xi lanh, có một giảm chấn để thay đổi lực giảm chấn theo 3 chế độ (mềm, trung bình, cứng), một buồng khí chính và một buồng khí phụ để thay đổi độ cứng lò xo theo 2 chế độ (mềm, cứng). Cũng có một màng để thay đổi độ cao xe theo 2 chế độ (bình thường, cao) hoặc 3 chế độ (thấp, bình thường, cao). Lượng khí vào buồng chính của 4 xi lanh khí thông qua van điều khiển độ cao. Van này có nhiệm vụ cấp và xả khí nén vào và ra khỏi buồng chính trong 4 xi lanh khí nén (phía trước bên phải và trái, phía sau bên phải và trái). Khí nén trong hệ thống được cung cấp bởi máy nén khí.
Cảm biến độ cao xe: Cảm biến điều khiển độ cao trước được gắn vào thân xe còn đầu thanh điều khiển được nối với giá đỡ dưới của giảm chấn. Với hệ thống treo sau, các cảm biến được gắn vào thân xe và đầu thanh điều khiển được nối với đòn treo dưới. Những cảm biến này liên tục theo dõi khoảng cách giữa thân xe và các đòn treo để phát hiện độ cao gầm xe do đó quyết định thay đổi lượng khí trong mỗi xi lanh khí.
Cảm biến tốc độ: Cảm biến này gắn trong công tơ mét, nó ghi nhận và gửi tín hiệu tốc độ xe đến ECU hệ thống treo.
ECU hệ thống treo: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ tất cả các cảm biến để điều khiển lực của giảm chấn và độ cứng của lò xo, độ cao xe theo điều kiện hoạt động của xe thông qua
41
bộ chấp hành điều khiển hệ thống. Bộ chấp hành điều khiển hệ thống treo được đặt ở mỗi đỉnh của mỗi xi lanh khí. Nó đồng thời dẫn động van quay của giảm chấn và van khí của xi lanh khí nén để thay đổi lực giảm chấn và độ cứng hệ thống treo. Bộ chấp hành điều khiển điện tử phản ứng chính xác với sự thay đổi liên tục về điều kiện hoạt động của xe.
Ưu điểm hệ thống treo khí nén - điện tử:
"Thông minh" và "linh hoạt" đó là những gì có thể nói về hệ thống treo khí nén - điện tử. Khả năng điều chỉnh độ cứng của từng xi lanh khí cho phép đáp ứng với độ nghiêng khung xe và tốc độ xe khi vào cua, góc cua và góc quay vô lăng của người lái. Như vậy, khi xe chạy độ cứng các ống giảm xóc có thể tự động thay đổi sao cho cơ chế hoạt động của hệ thống treo được thích hợp và hiệu quả nhất đối với từng hành trình. Ví dụ khi phanh, độ nhún các bánh trước sẽ cứng hơn bánh sau, còn khi tăng tốc thì ngược lại.
Hệ thống treo khí nén - điện tử tự động thích nghi với tải trọng của xe, thay đổi độ cao gầm xe cho phù hợp với điều kiện hành trình. Ví dụ: Độ cao bình thường được tự động xác lập khi vận tốc xe đạt 80 km/h. Nếu các cảm biến tốc độ ghi nhận được rằng kim đồng hồ tốc độ đã vượt qua mức 140 km/h thì hệ thống tự động hạ gầm xe xuống 15mm so với tiêu chuẩn.
Một lợi thế nữa của hệ thống treo này là các lò xo xoắn được thay thế bằng túi khí cao su nên giảm bớt một phần trọng lượng xe. Bớt được khối lượng này sẽ cho phép các lốp xe chịu tải tốt hơn trên các điều kiện mặt đường không bằng phẳng mà ít ảnh hưởng đến độ cân bằng của xe, vì vậy cảm giác khi lái sẽ nhẹ nhàng và dễ chịu hơn.
Với hệ thống treo khí nén điện tử, những chỗ mấp mô hay ổ gà trên mặt đường hầu như không ảnh hưởng nhiều đến người ngồi trong xe.
Vậy, đối với bất cứ loại hệ thống treo nào, tác dụng giảm xóc của lốp cũng rất quan trọng. Kiểu dáng lốp và áp xuất lốp luôn có vai trò hỗ trợ tác dụng giảm xóc của bất kỳ loại hệ thống treo nào: Phụ thuộc hay độc lập.
Hệ thống treo khí cho phép điều khiển lực giảm chấn cững như độ cứng lò xo và độ cao xe như bảng bên dưới, ngoài ra nó còn có thêm chức năng dự phòng và chức năng chuẩn đoán. Hệ thống này được gọi là “hệ thống treo khí điều khiển điện tử”. Hệ thống
42
treo khí khí điều khiển điện tử được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1989 trên xe LEXUS LS400
Bảng 4.1. Các chế độ điều khiển lực giảm chấn
Lực giảm chấn 3 giai đoạn
Mềm Trung bình Cứng Độ cứng lò xo 2 chế độ Mềm Cứng Chiều cao xe 2 chế độ Bình thường Cao
Hệ thống treo khí điều khiển điện tử điều khiển lực giảm chấn cũng như độ cao lò xo và độ cao gầm xe theo các điều kiện chuyển động khác nhau để tạo ra tính êm dịu khi chuyển động và tính ổn định lái tốt hơn.
Hình 4.3. Hệ thống sử dụng treo khí
43
Hình 4.5. Xi lanh khí Thay đổi chế độ:
Lực giảm chấn và độ cứng lò xo được điều khiển kết hợp với các chế độ được lựa chọn bởi công tắc LRC. Độ cao gầm xe được điều khiển hoạt động khác nhau của xe dựa trên các chế độ được lựa chọn bởi công tắc điều khiển chiều cao.
Công tắc LRC
Công tắc LRC có 2 vị trí: NORM (bình thường) SPORT (thể thao). Chế độ NORM chú trọng tính êm dịu chuyển động và thường được sử dụng khi xe hoạt động ở chế độ bình thường. Chế độ SPORT cải thiện tính ổn định của xe khi quay vòng ngoặc… Lực giảm chấn và độ cứng lò xo ứng mỗi vị trí của bảng công tắc LRC như bảng dưới.
Bảng 4.2. Chế độ làm việc của 2 công tắc NORM và SPORT
VỊ TRÍ CÔNG TẮC LỰC GIẢM CHẤN ĐỘ CỨNG LÒ XO
NORM Mềm Mềm
44
Công tắc điều khiển độ cao:
Công tắc điều khiển độ cao cho phép lựa chọn 2 vị trí NORM (bình thường) và HIGH (cao).
Chọn vị trí NORM khi lái xe trên đường ở vị trí bình thường và vị trí HIGH khi lái xe trên đường xóc. Độ cao được đặt tương ứng với bảng dưới.
Bảng 4.3. Chế độ làm việc của công tắc NORM và HIGH
VỊ TRÍ CÔNG TẮC ĐỘ CAO GẦM XE
NORM Bình thường
HIGH Cao
Hình 4.6. Vị trí công tắc điều khiển độ cao