IV. Phương pháp nghiên cứu
1.4.3. Hệ thống đèn kích thước, đèn soi biển số
Sơ đồ nguyên lý.
Hình 1.32. Sơ đồ hệ thống đèn kích thước, đèn soi biển số
G2: Accu S2: Khĩa điện.
S2 30 15 30 15 50 30 31 G2
E14 E13 E10 E9
F19 F18 F17 F17a E7 E12 E11 58 30 58 56 2 1 0 58d S18 31
F17, F17a, F18, F19: cầu chì. S18: Cơng tắc đè.
E7: Đèn soi táp lơ. E11,E12: Đèn kích thước trái.
E13, E14 : Đèn kích thước phả.i E9, E10: Đèn soi biển số trái và phả.i
Nguyên lý hoạt động:
Khi muốn bật đèn kích thước, đèn soi biển số ta nhấn cơng tắc đèn S18 về nấc 1 khi đĩ cĩ dịng điện đi trong mạch như sau:
( +) 30 Accu 30 S18 58 S18 cầu chì ( F18, F19 ) đèn kích thước trái, phải ( E11, E12, E13, E14) ( - ) Mát: Đèn kích thước trái và phải sáng.
( +) 30 Accu 30 S18 58 S18 cầu chì ( F17) Đèn soi biển số ( E9, E10 ) ( - ) Mát: Đèn soi biển số sáng.
( +) 30 Accu 30 S18 58 S18 cầu chì ( F17a) Đèn soi táp lơ ( E7) ( - ) Mát: Đèn sơi táp lơ sáng.
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐÈN THƠNG MINH 2.1. Hệ thống đèn liếc tĩnh.
2.1.1. Giới thiệu chung đèn liếc tĩnh.
Hình 2.1. Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh
Hệ thống đèn liếc tĩnh, thực chất của nĩ là bố trí nguồn sáng phụ bên cạnh đèn cốt thơng thường, nguồn sáng phụ này cĩ nhiệm vụ chiếu sáng gĩc cua khi xe vào cua mà vùng sáng của đèn cốt khơng chiếu tới, như trên hình vẽ bên trên, vùng sáng Abblendlicht là vùng sáng phụ của đèn chiếu sáng gĩc cua được bố trí bên cạnh đèn cốt.
Việc bật tắt đèn chiếu sáng gĩc 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 đĩ là:
- Gĩc đánh tay lái
- Tình trạng của đèn Signal (bật hoặc tắt)
- Tốc độ xe chạy dưới 40 km/h.
Giới thiệu các chế độ hoạt động của đèn chiếu sáng gĩc cua chủ động tĩnh.
Hình 2.2. Đèn chiếu sáng gĩc cua tắt khi đi thẳng
Hình 2.3. Đèn chiếu sáng gĩc cua sẽ bật lên cùng với đèn xi nhan
So với hệ thống chiếu sáng gĩc cua động thì hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh cĩ ưu điểm hơn ở chỗ vùng chiếu sáng của hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh cĩ gĩc chiếu rộng hơn. Một ưu điểm khác làm cho hệ thống chiếu sáng gĩc cua tĩnh trở nên thơng dụng hơn là giá thành thấp hơn và nĩ cĩ thể lắp thêm cho những xe đời cũ hoặc những xe khơng trang bị hệ thống chiếu sáng gĩc cua một cách dễ dàng, chỉ cần thay thế đèn sương mù trên xe bằng hai đèn chiếu sáng gĩc cua và lắp đặt bộ điều khiển cùng các cảm biến, giắc cắm, … Nhưng nhược điểm của hệ thống này là chiếu sáng khơng linh hoạt bằng hệ thống chiếu sáng gĩc cua động.
Hiện trên thị trường cĩ nhiều loại xe cao cấp được trang bị bộ đèn chiếu sáng gĩc 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 2.4. Đèn chiếu sáng gĩc cua
tự động bật lên khi ơm cua với tốc độ dưới 40 Km/h
Hình 2.5. Cả hai đèn chiếu sáng
gĩc cua sẽ bật lên khi gặp
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 khơng trang bị hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua.
Hình2.7. Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc 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 cơng nghệ bán dẫn, các nhà sản xuất cũng đang cĩ xu hướng sử dụng đèn led siêu sáng như hình thức sử dụng đèn chiếu phụ bổ sung luồng sáng khi xe vào cua.
Hình 2.8. Cơng nghệ đèn LED thơng minh trên chiếc Volkswagen Golf V.
2.1.2. 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:
- Bộ điều khiển trung tâm.
- Các cảm biến.
Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh được điều khiển bởi bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển trung tâm này lấy tín hiệu từ các cảm biến gĩc 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 gĩc cua để bổ sung cho đèn cốt. Cụ thể hơn, bộ điều khiển trung tâm sẽ ngay lập tức kích hoạt đèn chiếu sáng gĩc cua khi bật cơng tắc đèn xi nhan (cơng tắc xi nhan bên trái bật thì đèn kích hoạt đèn chiếu sáng gĩc cua bên trái và tương tự khi bật cơng tắc xi nhan bên phải) hoặc khi xe chạy dưới 40km/h, bộ điều khiển trung tâm sẽ kích hoạt các đèn chiếu sáng gĩc cua khi vào cua với gĩc cua gấp (cua xe bên nào thì đèn chiếu sáng gĩc cua bên đĩ 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 luơn chủ động theo gĩc cua của điều kiện đường xá.
Khi sử dụng hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua, việc bật tắt đột ngột các đèn chiếu sáng gĩc cua cĩ thể làm lố mắt hoặc làm “giật mình” người điều khiển xe đối diện khi các vùng sáng của đèn chiếu sáng gĩc cua bất ngờ xuất hiện, điều khiển việc sáng - tắt của các đèn chiếu sáng gĩc cua một cách từ từ, ánh sáng của đèn chiếu sáng gĩc cua dần tăng và dần giảm trong ít giây thời gian.
Trong điều kiện thời tiết xấu, đèn chiếu sáng gĩc cua cả hai bên cĩ thể được bật lên để trở thành đèn sương mù, tạo ra tầm quan sát tối ưu. Thêm vào đĩ, khi cài số lùi thì đèn cả hai bên sẽ được bật lên để chiếu sáng dọc theo thân xe.
2.2. Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua động.
2.2.1. 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 (khơng sử dụng thêm đèn chiếu phụ như hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua tĩnh), nĩi rõ hơn là thay vì khi vào cua thì bật thêm đèn chiếu phụ bổ sung ánh sáng theo gĩc cua thì người ta sử dụng chính nguồn sáng của bĩng đèn cốt để làm điều này. Đèn cốt thay đổi vùng chiếu sáng theo gĩc cua, như hình minh họa dưới đây:
Vùng sáng xe cĩ Vùng sáng xe khơng
đèn liếc động cĩ đèn liếc động
Hình 2.10. Sự khác biệt của xe cĩ trang bị đèn liếc động, khi đi trên cung đường cong.
Với hệ thống đèn liếc động sự thay đổi vùng chiếu sáng cĩ mức độ liếc uyển chuyển hơn hệ thống đèn liếc tĩnh, và cĩ thể kích hoạt ở những cung đường hơi cong, cũng như chuyển làn, làm cho việc sử dụng đèn liếc hồn hảo hơn một cách rõ rệt ...
Sở dĩ sử dụng nguồn sáng của bĩng đèn cốt để thay đổi vùng chiếu theo gĩc 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 cĩ 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 gĩc lái.
Hình 2.11. Vùng chiếu sáng đèn cốt thay đổi khi xe chạy trên cung đường cong
Hệ thống đèn chiếu sáng gĩc cua động chỉ cĩ thể thay đổi gĩc của vùng chiếu sáng 150 qua mỗi bên, chính vì vậy hiệu quả lớn nhất của hệ thống này là khi xe chạy trên những cung đường cong (với gĩc thay đổi 150 qua mỗi bên là đã đáp ứng được cho các cung đường cĩ độ cong lớn), cịn khi xe rẽ trái hoặc rẽ phải thì vùng chiếu sáng của hệ thống đèn liếc động chưa đáp ứng được. Hiện nay 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 cĩ bán kính cong nhỏ.
Hình 2.12. Gĩc điều chỉnh của đèn liếc động đủ cho các cung đường cĩ độ cong gắt.
Hệ thống đèn liếc động cịn chưa được phổ biến lắm trên trị trường, hiện tại nĩ được lắp trên các xe đời mới hạng sang, vì giá thành cịn khá cao.
Ở Việt Nam, hệ thống đèn liếc động chỉ được thấy trên các xe nhập khẩu nguyên chiếc hạng sang, các dịng 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 tồn cho người sử dụng chưa được quan tâm đúng mức mà đặt trên hết là giảm giá thành để tiếp cận người tiêu dùng cũng như mục đích lợi nhuận của các hãng nên các hệ thống an tồn 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 dịng xe hạng sang cho giới thượng lưu.
Hình 2.13. Hệ thống đèn liếc động được trang bị trên xe Lesux.
2.2.2. Nguyên lý điều khiển đèn chiếu sáng gĩc 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 cĩ thể thay đổi gĩc chiếu sáng của bĩng 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 gĩc cua động tiêu biểu đĩ.
Hệ thống đèn liếc động loại này gồm phần dẫn động của cơ cấu đảo trịng hoạt động nhờ một động cơ Servo, động cơ servo này điều khiển vùng chiếu sáng của đèn pha dao động 200 chuyển gĩc sang mỗi bên, tùy theo gĩc thay đổi vơlăng.
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 gĩc chiếu sáng.
Với mục đích phổ thơng hĩa hệ thống đèn liếc động, người ta thiết kế nhiều loại cơ cấu đèn liếc động đơn giản cĩ 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 cĩ 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 vậy đa phần cĩ thể tự trang bị thêm hệ thống đèn liếc mà khơng cần chiếc xe phải cĩ 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 nên việc điều khiển cơ cấu chấp hành nhìn chung cũng là điều khiển động cơ Servo dựa trên các tín hiệu cảm biến gĩc 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 gĩc cua và cảm biến tốc độ, phân tích các giá trị gĩc cua và tốc độ lái xe để xác định gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng và tốc độ đáp ứng, đưa tín hiệu điều chỉnh motor servor theo các gĩc xác định về các bên trái hoặc phải tuỳ theo gĩc cua.
Với những tính tốn phù hợp dựa trên giá trị tốc độ tức thời, Đèn liếc động cĩ tốc độ liếc nhanh hay chậm hồn tồn thích ứng với tốc độ xe chạy, khi ơm cua nhanh, đèn liếc nhanh, khi khi ơm cua chậm thì đèn liếc chậm, nhờ đĩ, đối với người lái, nguồn
2.2.3. Cơ sở tính tốn gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng.
Tính tốn hiệu quả chiếu sáng khi sử dụng hệ thống chiếu sáng gĩc cua động khi xe đi trên cung đường cĩ bán kính cong R:
Hình 2.16. Điều chỉnh gĩc chiếu sáng theo cung đường
Ở hình minh họa phía trên, ta thấy rằng với xe khơng cĩ trang bị hệ thống chiếu sáng gĩc cua động thì vùng chiếu sáng của nĩ 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, cịn với cung đường cĩ bán kính cong R như trên hình thì nĩ chỉ chiếu sáng được khoảng cách 30m, với khoảng quan sát như vậy người lái sẽ khơng kịp phản ứng và xử lý chướng ngại vật. Nhờ hệ thống chiếu sáng gĩc cua động, tự nhận biết bán kính cong của cung đường, nĩ điều chỉnh vùng chiếu sáng của bĩng đèn đi một gĩc γ, gĩc γ này tương đương bằng với gĩc 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 cĩ thêm 1,5s để quan sát và xử lý chướng ngại vật nếu lúc đĩ xe chạy với tốc độ 60km/h.
Tính tốn gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng khi xe đi trên cung đường cĩ bán kính cong R:
Như đã nĩi, điều chỉnh gĩc chiếu sáng để nhắm đến mục đích sao cho vùng chiếu sáng luơn bám theo cung đường xe chạy và chiếu sáng được khoảng quan sát an tồn 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 gĩc 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 đĩ là vơ cùng, nên gĩc điều chỉnh là 00. Xe chạy trên cung đường cĩ bán kính cong càng nhỏ thì gĩc điều chỉnh vùng chiếu sáng càng phải lớn.
Nhờ một cảm biến gĩc quay được bố trí trên vơ lăng gắn cùng với bộ điều khiển đèn, đi kèm với hệ thống đèn liếc động nên cĩ thể xác định được bán kính cong của cung đường một cách dễ dàng. Dựa trên quan hệ giữa gĩc quay của vơ lăng với bán kính cong cung đường và vận tốc xe chạy lúc đĩ.
Từ bán kính cong của cung đường xác định giá trị gĩc quay vịng của xe như sau:
Hình 2.17. Tính tốn gĩc cua vịng α, β
Theo tính tốn thiết kế trong Ơ tơ, để xe quay vịng khơng trượt thì 2 bánh xe phải cĩ cùng tâm quay vịng (tâm O, như hình vẽ phía dưới) thoả mãn biểu thức quan hệ giữa các gĩc quay vịng của 2 bánh xe: cotg β – cotg α = B/L.
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 cĩ thể xác định được giá trị gĩc 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 :
( tg α = 2 B R L ; tg β = 2 B R L )
Việc điều chỉnh gĩc chiếu sáng được lấy tín hiệu theo gĩc quay vịng β của bánh xe phía bên trong. Gĩc quay vịng β của bánh xe bên trong tuỳ theo gĩc đánh lái nhưng chỉ nằm trong khoảng (0; 320) đối với xe du lịch. Hệ thống đèn liếc động được kích