Hệ thống treo khí nén điện tử (EAS – Electronic Air Suspension) là một công nghệ tiên tiến được sử dụng trong các phương tiện cao cấp và xe địa hình nhằm cải thiện trải nghiệm lái xe và khả năng kiểm soát trên nhiều loại địa hình khác nhau. Bài viết này, PowerSteam sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ thống này từ chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của nó.
Hệ thống treo khí nén điện tử là gì?
Hệ thống treo khí nén điện tử (Electronic Air Suspension – EAS) là hệ thống treo thông minh, cho phép người lái có thể điều chỉnh độ đàn hồi của giảm xóc phù hợp với từng chế độ vận hành của xe. Đây là hệ thống treo khí nén tân tiến hiện nay, chủ yếu được sử dụng trên các dòng xe cao cấp.
Trước đây, hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn hay gối cao su,… nhưng chưa đáp ứng được sự đòi hỏi cao về độ êm dịu của một chiếc xe ô tô. Ngày nay, các nhà thiết kế ô tô đã ứng dụng nhiều thành tựu mới của công nghệ, kỹ thuật cơ – điện tử để cho ra đời hệ thống treo có tính năng tiên tiến.
Lịch sử hình thành hệ thống treo EAS
Hệ thống treo khí nén điện tử (EAS) phát triển qua nhiều thập kỷ, từ khái niệm sơ khai đến công nghệ hiện đại. Ban đầu, vào cuối thế kỷ 19, hệ thống treo cơ học được áp dụng cho xe ngựa. Đến những năm 1930, General Motors (GM) thử nghiệm hệ thống treo khí nén trên mẫu Cadillac, nhưng chưa đạt hiệu quả mong muốn.
Trong thập niên 1950-1960, Citroën tiên phong với hệ thống thủy khí, giúp điều chỉnh chiều cao xe theo tải trọng và điều kiện đường. Giai đoạn 1980-1990, công nghệ điện tử bắt đầu được tích hợp vào các hệ thống treo, nâng cao hiệu suất điều chỉnh tự động, đặc biệt trên các dòng xe sang như Mercedes-Benz và Land Rover.
Từ năm 2000 trở đi, EAS trở thành một công nghệ tiên tiến, phổ biến trên xe địa hình và xe hạng sang. Hệ thống này sử dụng các cảm biến và bộ điều khiển điện tử (ECU) để tự động điều chỉnh độ cao gầm xe, giúp xe di chuyển mượt mà và ổn định hơn. Land Rover và Mercedes-Benz là những hãng dẫn đầu trong việc áp dụng hệ thống này.
Cấu tạo của hệ thống treo khí nén EAS
Giảm xóc khí nén
Hệ thống EAS sử dụng 4 giảm xóc khí nén đặt tại các bánh xe, hoạt động tương tự lò xo thông thường. Cấu trúc giảm xóc gồm một màng cao su bọc bên ngoài, trong khi bên trong là lớp khí nén từ máy nén. Tùy vào lượng khí bơm vào, hệ thống có thể điều chỉnh lực giảm chấn ở 2 hoặc 3 mức độ khác nhau (mềm, trung bình, cứng).
Cảm biến độ cao xe
Các cảm biến điều khiển độ cao được tích hợp vào thân xe và nối với giá đỡ giảm chấn phía trước. Ở phía sau, các cảm biến này gắn vào thân xe và được nối với đòn treo dưới. Hệ thống liên tục giám sát khoảng cách giữa thân xe và các bộ phận treo, từ đó xác định độ cao gầm xe và điều chỉnh lượng khí trong xi lanh để đảm bảo khả năng vận hành tối ưu.
Cảm biến tốc độ
Chức năng của cảm biến tốc độ là gửi tín hiệu tốc độ xe đến ECU của hệ thống treo. Điều này cho phép hệ thống treo điều chỉnh chính xác theo tốc độ của xe, đồng thời cung cấp thông tin quan trọng cho người điều khiển về tình hình tốc độ hiện tại.
ECU hệ thống treo
Bộ điều khiển trung tâm (ECU) của hệ thống treo nằm ở đỉnh của mỗi xi lanh khí, nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều chỉnh lực giảm chấn, độ cứng lò xo và độ cao của xe. ECU còn điều khiển các van quay và van khí trong xi lanh khí nén để đảm bảo hệ thống treo luôn phù hợp với điều kiện vận hành của xe.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống EAS
Nguyên lý hoạt động của hệ thống này có thể được mô tả qua các bước chính sau:
Cảm biến thu thập thông tin
Hệ thống EAS sử dụng các cảm biến trên xe để liên tục thu thập dữ liệu về tốc độ, tải trọng, góc lái, và điều kiện mặt đường. Các cảm biến này bao gồm cảm biến độ cao, cảm biến tốc độ, cảm biến tải trọng, giúp xác định tình trạng hiện tại của xe.
Bộ điều khiển điện tử (ECU) xử lý dữ liệu
Thông tin từ cảm biến được gửi đến bộ điều khiển điện tử (ECU). ECU phân tích các dữ liệu và đưa ra quyết định về việc điều chỉnh hệ thống treo. ECU có thể điều chỉnh áp suất trong các bầu khí nén để thay đổi chiều cao gầm xe hoặc độ cứng mềm của hệ thống treo nhằm tối ưu hóa sự ổn định và thoải mái.
Hoạt động của bơm khí nén và bầu khí nén
Khi ECU quyết định điều chỉnh, bơm khí nén sẽ hoạt động, cung cấp khí nén vào các bầu khí nén (air springs). Bằng cách thay đổi lượng khí nén trong bầu, hệ thống có thể nâng cao hoặc hạ thấp gầm xe, giúp điều chỉnh độ cao theo yêu cầu của người lái hoặc tự động theo điều kiện đường.
Điều chỉnh chiều cao gầm xe
Hệ thống có thể nâng cao gầm xe để vượt qua địa hình khó hoặc hạ thấp gầm xe để tăng tính ổn định khi di chuyển ở tốc độ cao. Tất cả các điều chỉnh này được thực hiện một cách tự động và gần như ngay lập tức nhờ sự điều khiển của ECU.
Ưu và nhược điểm của hệ thống EAS
Ưu điểm
- Hệ thống treo khí nén điện tử EAS được đánh giá cao nhờ tính “thông minh” và khả năng “linh hoạt” trong việc điều chỉnh độ cứng của xi lanh khí, giúp xe vận hành ổn định và an toàn hơn khi gặp các tình huống như vào cua. Với khả năng thay đổi độ cứng theo góc quay vô lăng và tốc độ xe, hệ thống EAS mang đến sự mượt mà khi vào cua và cải thiện độ ổn định khung xe.
- Ngoài ra, hệ thống này có thể tự động điều chỉnh độ cao gầm xe tùy theo tải trọng và địa hình, giúp xe thích nghi với các điều kiện vận hành khác nhau. Một ưu điểm nổi bật khác là việc sử dụng túi khí cao su thay vì lò xo kim loại truyền thống, giúp giảm trọng lượng của xe và tối ưu hiệu suất.
Nhược điểm
- Mặc dù có nhiều ưu điểm, hệ thống treo khí nén điện tử cũng tồn tại một số nhược điểm. Trước hết, chi phí vận hành và bảo dưỡng của hệ thống này cao do tích hợp nhiều thiết bị cảm ứng và điện tử phức tạp. Vì lý do này, công nghệ EAS chủ yếu xuất hiện trên các mẫu xe hạng sang như Audi và Lexus.
- Thêm vào đó, hệ thống này tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn so với hệ thống khí nén thông thường. ECU phải liên tục theo dõi và điều chỉnh lượng khí nén trong xi lanh, làm tăng mức tiêu thụ nhiên liệu của xe.
So sánh hệ thống EAS và EDC
| Tiêu chí | Hệ thống treo khí nén điện tử (EAS) | Hệ thống giảm xóc điều khiển điện tử (EDC) |
|---|---|---|
| Nguyên lý hoạt động | Sử dụng khí nén để điều chỉnh chiều cao và độ cứng của hệ thống treo. | Sử dụng cảm biến để điều chỉnh độ cứng của giảm xóc bằng cách thay đổi áp suất dầu. |
| Chức năng chính | Cung cấp khả năng điều chỉnh chiều cao gầm xe và độ cứng cho phù hợp với điều kiện lái. | Cải thiện khả năng giảm chấn và tăng cường sự ổn định khi vào cua và trên đường xấu. |
| Thời gian phản hồi | Thời gian phản hồi nhanh, tự động điều chỉnh gần như ngay lập tức. | Cũng có thời gian phản hồi nhanh, nhưng chủ yếu tập trung vào điều chỉnh độ cứng của giảm xóc. |
| Khả năng vượt địa hình | Xuất sắc, có khả năng nâng cao gầm xe để vượt qua địa hình khó khăn. | Khả năng vượt địa hình tốt nhưng không có tính năng điều chỉnh chiều cao gầm xe. |
| Ứng dụng phổ biến | Thường thấy trên xe địa hình và xe hạng sang như Land Rover, Range Rover. | Được sử dụng rộng rãi trong các dòng xe thể thao và xe sang như BMW. |
| Chi phí bảo trì | Có thể cao hơn do phức tạp trong hệ thống khí nén. | Thường có chi phí bảo trì thấp hơn so với EAS. |
Trên đây là toàn bộ thông tin liên quan đến hệ thống treo khí nén điện tử EAS. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến công nghệ này, vui lòng để lại câu hỏi dưới phần bình luận, PowerSteam sẵn sàng giải đáp.
