CHƯƠNG 1 : LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐÈN XE
2.1.1HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC TĨNH
1910 – 1960)
2.1.1HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC TĨNH
2.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG THEO GÓC CUA
2.1.1HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC TĨNH
2.1.1.1 Giới thiệu hệ thống
Hình 2.1: Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh
Hệ thống đèn liếc tĩnh, thực chất của nó là bố trí nguồn sáng phụ bên cạnh đèn cốt thơng thường, nguồn sáng phụ này có nhiệm vụ chiếu sáng góc cua khi xe vào cua mà vùng sáng của đèn cốt không chiếu tới, như trên hình vẽ bên trên, vùng sáng Abblendlicht là vùng sáng phụ của đèn chiếu sáng góc cua được bố trí bên cạnh đèn cốt. Việc bật tắt đèn chiếu sáng góc cua được dựa vào 3 yếu tố để đảm bảo rằng, đèn này chỉ được kích hoạt khi vào cua gấp hoặc rẽ phải, rẽ trái, 3 yếu tố đó là:
- Góc đánh tay lái
- Tình trạng của đèn Signal (bật hoặc tắt) - Tốc độ xe chạy
Giới thiệu các chế độ hoạt động của đèn chiếu sáng góc cua chủ động tĩnh.
Hình 2.2: Đèn chiếu sáng góc
cua tắt khi đi thẳng Hình 2.3: Đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật lên cùng với đèn xi nhan
Hình 2.4: Đèn chiếu sáng góc cua tự động bật lên khi ôm cua cua tự động bật lên khi ôm cua
Hình 2.5: Cả hai đèn chiếu sáng sẽ bật lên khi gặp góc cua với tốc độ dưới 40Km/h sương mù hay lùi xe
So với hệ thống chiếu sáng góc cua động thì hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh có ưu điểm hơn ở chỗ vùng chiếu sáng của hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh có góc chiếu rộng hơn. Một ưu điểm khác làm cho hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh trở nên thơng dụng hơn là giá thành thấp hơn và nó có thể lắp thêm cho những xe đời cũ hoặc những xe không trang bị hệ thống chiếu sáng góc cua một cách dễ dàng. Chỉ cần thay thế đèn sương mù trên xe bằng hai đèn chiếu sáng góc cua và lắp đặt bộ điều khiển cùng các cảm biến, giắc cắm, … Nhưng nhược điểm của hệ thống này là chiếu sáng không linh hoạt bằng hệ thống chiếu sáng góc cua động.
Hiện trên thị trường có nhiều loại xe cao cấp được trang bị bộ đèn chiếu sáng góc cua tĩnh, tiêu biểu là các hãng xe của Đức như BMW, MERCEDES, … dưới đây là chiếc BMW thuộc 3 serie E 46 được trang bị đèn liếc tĩnh của Hella.
Hình 2.6: Đèn liếc tĩnh bố trí trên xe và các chế độ hoạt động
Trên thị trường Việt Nam, sản phẩm đèn liếc tĩnh Hella Dyna View EVO 2 của nhà sản xuất Hella đang được phân phối rộng rãi với giá bán lẻ là 760$.
Đây là bộ đèn liếc tĩnh được lắp thêm cho những xe không trang bị hệ thống đèn chiếu sáng góc cua.
Hình 2.7: Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh của Hella – Hella Dyna view EVO2
Hệ thống DynaView Evo2 bao gồm hai bộ đèn chiếu sáng, Bộ điều khiển trung tâm IntelliBeam, các cảm biến, hệ thống dây nối, phụ kiện lắp đặt.
Với sự phát triển của công nghệ bán dẫn, các nhà sản xuất cũng đang có xu hướng sử dụng đèn led siêu sáng như hình thức sử dụng đèn chiếu phụ bổ sung luồng sáng khi xe vào cua.
2.1.1.2 Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc tĩnh
Hình 2.9: Hệ thống đèn liếc tĩnh của hãng Hella
Cấu tạo chung của một hệ thống đèn liếc tĩnh bao gồm:
- 2 đèn chiếu sáng góc cua được bố trí cạnh đèn cốt. - Bộ điều khiển trung tâm.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm. Bộ này lấy tín hiệu từ các cảm biến góc bẻ lái, cảm biến tốc độ, và tín hiệu đèn xi nhan, tự động nhận dạng các điều kiện vận hành của xe và sẽ bật đèn chiếu sáng góc cua để bổ sung cho đèn cốt. Cụ thể hơn, bộ điều khiển trung tâm sẽ ngay lập tức kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua khi bật công tắc đèn xi nhan (công tắc xi nhan bên trái bật thì đèn kích hoạt đèn chiếu sáng góc cua bên trái và tương tự khi bật công tắc xi nhan bên phải). Hoặc, khi xe chạy dưới 40km/h, bộ điều khiển trung tâm sẽ kích hoạt các đèn chiếu sáng góc cua khi vào cua với góc cua gấp (cua xe bên nào thì đèn chiếu sáng góc cua bên đó được kích hoạt). Bộ điều khiển trung tâm sẽ liên tục nhận các tín hiệu cảm biến đưa về và xử lý để điều khiển đáp ứng về điều kiện chiếu sáng, vùng chiếu sáng của xe sẽ ln chủ động theo góc cua của điều kiện đường xá.
Khi sử dụng hệ thống đèn chiếu sáng góc cua, việc bật tắt đột ngột các đèn chiếu sáng góc cua có thể làm lố mắt hoặc làm “giật mình” người điều khiển xe đối diện khi các vùng sáng của đèn chiếu sáng góc cua bất ngờ xuất hiện. Để tránh hiện tượng này, hệ thống chiếu sáng góc cua sử dụng hệ thống đệm dimme, điều khiển việc sáng - tắt của các đèn chiếu sáng góc cua một cách từ từ, ánh sáng của đèn chiếu sáng góc cua dần tăng và dần giảm trong ít giây thời gian.
Trong điều kiện thời tiết xấu, đèn chiếu sáng góc cua cả hai bên có thể được bật lên để trở thành đèn sương mù, tạo ra tầm quan sát tối ưu. Thêm vào đó, khi cài số lùi thì đèn cả hai bên sẽ được bật lên để chiếu sáng dọc theo thân xe.
2.1.2 HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG GÓC CUA ĐỘNG
2.1.2.1 Giới thiệu hệ thống:
Khác với hệ thống đèn liếc tĩnh, với hệ thống đèn liếc động, để thay đổi vùng chiếu sáng người ta chỉ cần sử dụng một nguồn sáng (không sử dụng thêm đèn chiếu phụ như hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh). Nói rõ hơn, thay vì khi vào cua thì bật thêm đèn chiếu phụ bổ sung ánh sáng theo góc cua thì người ta sử dụng chính nguồn sáng của bóng đèn cốt để làm điều này. Đèn cốt thay đổi vùng chiếu sáng theo góc cua, như hình minh họa dưới đây:
Vùng sáng xe có Vùng sáng xe khơng
đèn liếc động có đèn liếc động
Hình 2.10: Sự khác biệt của xe có trang bị đèn liếc động, khi đi trên cung đường cong.
Với hệ thống đèn liếc động sự thay đổi vùng chiếu sáng có mức độ liếc uyển chuyển hơn hệ thống đèn liếc tĩnh. Nó có thể kích hoạt ở những cung đường hơi cong, cũng như chuyển làn, làm cho việc sử dụng đèn liếc hoàn hảo hơn một cách rõ rệt.
Sở dĩ sử dụng nguồn sáng của bóng đèn cốt để thay đổi vùng chiếu theo góc cua là vì với cung đường cong thường người ta chỉ sử dụng đèn cốt và ngược lại nếu sử dụng đèn pha mà sự thay đổi vùng chiếu sáng khơng kịp thời có thể làm ảnh hưởng đến tầm quan sát của người đi ngược chiều.
Việc thay đổi vùng chiếu sáng của đèn cốt được thực hiện dựa vào 2 tín hiệu để đảm bảo rằng ánh sáng đèn cốt thay đổi theo cung đường và thay đổi kịp thời:
- Tín hiệu cảm biến góc lái. - Tín hiệu cảm biến tốc độ.
Hình 2.11: Vùng chiếu sáng đèn cốt thay đổi khi xe chạy trên cung đường cong
Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động chỉ có thể thay đổi góc của vùng chiếu sáng 150 qua mỗi bên, do đó hiệu quả lớn nhất của hệ thống này là khi xe chạy trên những cung đường cong (với góc thay đổi 150 qua mỗi bên là đã đáp ứng được cho các cung đường có độ cong lớn). Tuy nhiên, khi xe rẽ trái hoặc rẽ phải thì vùng chiếu sáng của hệ thống đèn liếc động chưa đáp ứng được. Hiện nay, để đạt hiệu quả chiếu sáng tối ưu, người ta phối hợp cả hệ thống đèn liếc động và liếc tĩnh trên xe. Hệ thống liếc động được kích hoạt trên những cung đường cong, cịn hệ thống đèn liếc tĩnh chỉ được kích hoạt khi xe rẽ trái hoặc phải, hoặc trên những cung đường có bán kính cong nhỏ.
Hệ thống đèn liếc động còn chưa được phổ biến lắm trên trị trường, hiện tại nó được lắp trên các xe đời mới hạng sang, vì giá thành còn khá cao.
Ở Việt Nam, hệ thống đèn liếc động chỉ được thấy trên các xe nhập khẩu nguyên chiếc hạng sang, các dòng xe lắp ráp tại Việt Nam đều chưa được trang bị hệ thống này. Lý do một phần là ở Việt Nam vấn đề an toàn cho người sử dụng và điều kiện đường xá chưa được quan tâm đúng mức, mà trên hết là giảm giá thành để tiếp cận người tiêu dùng cũng như mục đích lợi nhuận của các hãng. Cho nên, các hệ thống an toàn tiêu chuẩn cho người lái xe ở các nước phát triển như Air Bag, ABS, AFS… cịn ít được thấy, hoặc chỉ thấy trên các dòng xe hạng sang cho giới thượng lưu.
Hình 2.13: Hệ thống đèn liếc động được trang bị trên xe Lexus
2.1.2.2 Nguyên lý điều khiển đèn chiếu sáng góc cua động:
Nhìn chung cấu tạo cơ cấu chấp hành của hệ thống đèn liếc động phức tạp và đa dạng, người ta đưa ra nhiều giải pháp để có thể thay đổi góc chiếu sáng của bóng đèn cốt, nhưng tiêu biểu hiện nay là loại dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng. Dưới đây trình bày cấu tạo về loại hệ thống chiếu sáng góc cua động tiêu biểu đó.
Hệ thống đèn liếc động loại này gồm phần dẫn động của cơ cấu đảo tròng hoạt động nhờ một động cơ Servo, động cơ servo này điều khiển vùng chiếu sáng của đèn pha dao động 150 chuyển góc sang mỗi bên, tùy theo góc thay đổi vơlăng.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.14: Cấu tạo hệ thống đèn liếc động
Bản chất là một cụm Xenon được bố trí thêm các cơ cấu dẫn động gồm một động cơ servo và các cơ phận khác để dịch chuyển hướng của ống chiếu sáng, dẫn đến thay đổi góc chiếu sáng.
Với mục đích phổ thơng hóa hệ thống đèn liếc động, người ta thiết kế nhiều loại cơ cấu đèn liếc động đơn giản có tính lắp lẫn cao.
Hình 2.15: Các modul cơ cấu đèn liếc động lắp thêm
Các cơ cấu đèn liếc động này độc lập với nguồn sáng được sử dụng, bất luận Xenon, Bi - Xenon hay Halogen, vì vậy, ta có thể lắp thêm các cơ cấu đèn liếc động cho các hệ thống đèn đầu chưa trang bị hệ thống đèn liếc. Các cơ cấu đèn liếc ngày nay được
cung cấp rời với vài hệ tiêu chuẩn cụ thể cho từng dịng xe. Nhờ đó, đa phần có thể tự trang bị thêm hệ thống đèn liếc mà khơng cần chiếc xe phải có những thay đổi nghiêm trọng.
Cấu tạo cơ cấu chấp hành của hệ thống đèn liếc động tuy đa dạng nhưng đều sử dụng động cơ servo để dẫn động. Việc điều khiển cơ cấu chấp hành nhìn chung cũng là điều khiển động cơ Servo dựa trên các tín hiệu cảm biến góc cua và cảm biến tốc độ.
Về hệ thống điều khiển của hệ thống đèn liếc động tương tự như hệ thống đèn liếc tĩnh. Bộ điều khiển trung tâm nhận các tín hiệu từ cảm biến góc cua và cảm biến tốc độ, phân tích các giá trị góc cua và tốc độ lái xe để xác định góc điều chỉnh vùng chiếu sáng và tốc độ đáp ứng, đưa tín hiệu điều chỉnh motor servo theo các góc xác định về các bên trái hoặc phải tuỳ theo góc cua.
Với những tính tốn phù hợp dựa trên giá trị tốc độ tức thời, đèn liếc động có tốc độ liếc nhanh hay chậm hồn tồn thích ứng với tốc độ xe chạy. Khi ôm cua nhanh, đèn liếc nhanh, khi chạy chậm thì đèn liếc chậm, nhờ đó, đối với người lái, nguồn sáng ln luôn gắn chặt với chiếc xe, cố định mà hài hòa.
2.1.2.3 Cơ sở tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng:
Tính tốn hiệu quả chiếu sáng khi sử dụng hệ thống chiếu sáng góc cua động khi xe đi trên cung đường có bán kính cong R:
Hình 2.16: Điều chỉnh góc chiếu sáng theo cung đường
Ở hình minh họa phía trên, ta thấy rằng với xe khơng có trang bị hệ thống chiếu sáng góc cua động thì vùng chiếu sáng của nó là vùng áng sáng trắng như trên hình vẽ. Vùng chiếu sáng này chỉ thích hợp khi xe chạy thẳng theo phương ngang của xe, còn với cung đường có bán kính cong R như trên hình thì nó chỉ chiếu sáng được khoảng cách 30m. Với khoảng quan sát như vậy, người lái sẽ không kịp phản ứng và xử lý chướng ngại vật. Nhờ hệ thống chiếu sáng góc cua động, tự nhận biết bán kính cong của cung đường, nó điều chỉnh vùng chiếu sáng của bóng đèn đi một góc γ. Góc γ này tương đương bằng với góc δ hợp bởi tiếp tuyến của cung đường với phương ngang của xe. Nhờ vậy tầm quan sát của người lái được tăng thêm 25m như trên hình (55m so với 30m). Với tầm quan sát tăng thêm 25m này người lái xe sẽ có thêm 1,5s để quan sát và xử lý chướng ngại vật nếu lúc đó xe chạy với tốc độ 60km/h.
Tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng khi xe đi trên cung đường có bán kính cong R:
Như đã nói, điều chỉnh góc chiếu sáng để nhắm đến mục đích sao cho vùng chiếu sáng luôn bám theo cung đường xe chạy và chiếu sáng được khoảng quan sát an toàn của người lái (khoảng cách đủ để ngưới điều khiển xe nhận biết chướng ngại vật và phản ứng kịp thời, đảm bảo an tồn).
Việc điều chỉnh góc chiếu sáng là tuỳ thuộc vào bán kính cong của cung đường xe đang chạy, khi xe đang chạy trên đường thẳng thì bán kính cong của cung đường lúc đó là vơ cùng, nên góc điều chỉnh là 00. Xe chạy trên cung đường có bán kính cong càng nhỏ thì góc điều chỉnh vùng chiếu sáng càng phải lớn.
Nhờ một cảm biến lực ly tâm được bố trí trên xe, đi kèm với hệ thống đèn liếc động nên có thể xác định được bán kính cong của cung đường một cách dễ dàng. Dựa trên quan hệ giữa giá trị của lực ly tâm với bán kính cong cung đường và vận tốc xe chạy lúc đó.
Từ bán kính cong của cung đường xác định giá trị góc quay vịng của xe như sau:
Hình 2.17: Tính tốn góc cua vịng α, β
Theo tính tốn thiết kế trong Ơ tơ, để xe quay vịng khơng trượt thì 2 bánh xe phải có cùng tâm quay vịng (tâm O, như hình vẽ phía dưới) thoả mãn biểu thức quan hệ giữa các góc quay vịng của 2 bánh xe: cotg β – cotg α = B/L. Với B là khoảng cách tâm 2 bánh xe chủ động (bề rộng của xe), L là khoảng cách từ trục các- đăng trước tới trục các- đăng sau (chiều dài cơ sở của xe).
Bán kính quay vịng R của xe cũng chính là bán kính của cung đường xe chạy. Vậy với bán kính cong của cung đường bằng quan hệ hình học ta hồn tồn có thể xác định được giá trị góc quay vịng α, β của 2 bánh xe theo điều kiện xe quay vịng khơng trượt khi biết được chiều dài cơ sở và bề rộng của xe: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc điều chỉnh góc chiếu sáng được lấy tín hiệu theo góc quay vịng β của bánh xe phía bên trong. Góc quay vịng β của bánh xe bên trong tuỳ theo góc đánh lái nhưng chỉ nằm trong khoảng (0; 330) đối với xe du lịch. Hệ thống đèn liếc động được kích hoạt chỉ
khi góc quay vịng β của bánh xe bên trong lớn hơn 50, và góc điều chỉnh vùng chiếu sáng thay đổi theo giá trị của góc β. Khi góc góc quay vòng β của bánh xe bên trong đạt giá trị 200 thì góc điều chỉnh vùng chiếu sáng là lớn nhất.
Như vậy hồn tồn có thể xác định giá trị điều chỉnh góc chiếu sáng khi biết được bán kính cong của cung đường.