Tổng quát về hệ thống chiếu sáng trên ô tô | Tài liệu Môn Công nghệ kĩ thuật Ô tô Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

1. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ
1.1. Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển hệ thống chiếu sáng trên ô tô đã trải qua nhiều giai đoạn và
đổi mới từ khi xe hơi được phát minh.
Thế kỷ 19 - Đầu thế kỷ 20: Ban đầu, các phương tiện di chuyển như xe ngựa và
xe đạp sử dụng đèn dầu hoặc đèn cầy nhỏ để chiếu sáng vào buổi tối. Đèn cầy đầu tiên
trên xe hơi được sử dụng vào khoảng năm 1880.
Năm 1913: Cadillac là hãng xe đầu tiên sử dụng đèn pha điện trên dòng xe của
mình, sử dụng công nghệ halojen để tạo ra ánh sáng mạnh hơn và đều hơn.
Năm 1924: Hệ thống ánh sáng tự động đầu tiên được phát triển bởi Cadillac,
cho phép đèn pha tắt/bật tự động dựa trên ánh sáng môi trường.
Năm 1940: Đèn pha ba chiều (hiện đại hóa từ các phiên bản trước đó) trở thành
tiêu chuẩn trên nhiều xe hơi, cung cấp khả năng chuyển đổi giữa đèn chiếu sáng xa và gần.
Năm 1957: Halogen trở thành công nghệ đèn pha tiêu chuẩn trên nhiều xe hơi,
cung cấp ánh sáng sáng hơn và tiết kiệm năng lượng hơn so với các công nghệ trước đó.
Năm 1962: Đèn halogen xenon đầu tiên được phát triển tại Đức, mang lại ánh
sáng sáng hơn và màu sắc tốt hơn so với halogen truyền thống.
Năm 1990: Công nghệ đèn pha HID (High-Intensity Discharge) ra đời, cung
cấp ánh sáng sáng hơn và tiết kiệm năng lượng hơn so với halogen.
Năm 2000 đến nay: Công nghệ LED trở thành tiêu chuẩn trên nhiều xe hơi,
cung cấp ánh sáng sáng hơn, tiết kiệm năng lượng và có tuổi thọ cao hơn so với các công
nghệ trước đó. Các tính năng tự động như cảm biến ánh sáng và hệ thống chiếu sáng linh
hoạt được tích hợp để cải thiện trải nghiệm lái xe và an toàn.
1.2. Phân loại, chức năng, vai trò
Hệ thống chiếu sáng trên ô tô được tích hợp phía trước, phía sau, hai bên và phía
trong xe giúp tài xế quan sát rõ đường đi. Không chỉ vậy, hệ thống này còn cho phép phương
tiện xung quanh và người đi bộ nhận biết sự hiện diện của xe cũng như phán đoán được
hướng di chuyển của tài xế. Hệ thống chiếu sáng trên ô tô được phân loại theo các mục đích
gồm chiếu sáng, tín hiệu và thông báo. Ví dụ, các loại đèn pha ô tô được dùng để chiếu sáng,
đèn xi – nhan đưa ra các tín hiệu báo rẽ và đèn hậu ô tô thông báo sự hiện diện của xe.
Hệ thống đèn đầu xe: Đèn đầu xe là một trong những phần quan trọng của hệ
thống chiếu sáng trên ô tô có tác dụng đảm bảo tầm nhìn của người lái. Đèn đầu xe bao gồm
đèn pha ô tô, đèn sương mù và đèn chạy ban ngày DRL.
Đèn pha ô tô: Đây là hệ thống đèn cơ bản và quan trọng được gắn ở đầu xe để đảm
bảo an toàn cho tài xế khi quan sát đường, nhất là vào ban đêm. Đèn pha ô tô có hai chế độ:
“cos” là chiếu sáng gần (50m – 75m) và “pha” là chiếu sáng xa (180m – 250m). Ở chế độ
cos, công suất đèn khoảng 35W – 40W, ánh sáng đủ để giúp tài xế quan sát mà không làm
người đối diện chói mắt. Trong khi đó, công suất của chế độ pha là 45W – 70W, cường độ
ánh sáng cao làm lóa mắt người đối diện nên chỉ thích hợp sử dụng khi đi một mình trên đường.
Đèn sương mù: Đèn sương mù phía trước có chùm sáng rộng, tia mảnh nhưng rõ
nét và có sắc vàng hoặc trắng tùy từng loại xe. Đèn sương mù giúp tăng khả năng chiếu sáng
khi tài xế phải di chuyển với tốc độ thấp trong điều kiện tầm nhìn kém do mưa, sương mù, bụi
hoặc tuyết. Bên cạnh đó, đèn sương mù đuôi xe sẽ được sử dụng để thông báo cho các
phương tiện phía sau biết được sự hiện diện và vị trí của xe.
Đèn DRL (Daytime Running Light): Đèn chạy ban ngày DRL là một dãy đèn
LED lắp ở đầu xe, có thể ở cụm đèn pha hoặc phía trên đèn sương mù. Mục đích của loại đèn
này không phải để giúp người lái thấy đường mà để người đi bộ, phương tiện đi ngược chiều nhận biết xe từ xa.
Hệ thống đèn hậu ô tô: Đèn hậu ô tô được thiết kế với mục đích cho phép các
phương tiện phía sau nhận biết vị trí xe và có thể xử lý kịp thời khi phát sinh sự cố. Cụm đèn
hậu ô tô bao gồm đèn phanh, đèn lùi, đèn sương mù và đèn biển số.
Đèn phanh ô tô: Đèn phanh ô tô là loại đèn chiếu sáng phía sau với ánh sáng đỏ
được kích hoạt khi tài xế phanh xe để cảnh báo các phương tiện phía sau chuẩn bị dừng lại.
Đèn lùi xe ô tô: Đây là hệ thống đèn được sử dụng để cảnh báo các phương tiện và
người đi bộ xung quanh rằng xe đang chuẩn bị lùi lại. Theo tiêu chuẩn quốc tế, đèn lùi xe ô tô thường có màu trắng.
Đèn biển số: Một số mẫu xe được trang bị thêm đèn biển số. Loại đèn này sẽ giúp
các phương tiện phía sau và lực lượng chức năng dễ dàng quan sát biển số trong điều kiện ánh sáng thấp.
Hệ thống đèn cảnh báo: Hệ thống đèn cảnh báo hay còn gọi là đèn xi-nhan được
gắn ở cả đầu xe và đuôi xe với mục đích đưa ra các tín hiệu báo rẽ, cảnh báo nguy hiểm cho
các phương tiện xung quanh. Thông thường đèn xi-nhan có màu vàng, tuy nhiên một số mẫu
xe lại thay bằng màu đỏ.
Hệ thống chiếu sáng trên ô tô được phân loại theo các mục đích gồm chiếu sáng, tín
hiệu và thông báo. Ví dụ, các loại đèn pha ô tô được dùng để chiếu sáng, đèn xi – nhan đưa ra
các tín hiệu báo rẽ và đèn hậu ô tô thông báo sự hiện diện của xe.
2. SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG TÍN HIỆU TRÊN MAZDA CX-5
2.1. GIới thiệu chung về hãng xe Mazda và Mazda CX-5
2.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của hãng xe Mazda
Mazda ban đầu chỉ là một công ty chuyên sản xuất thiết bị máy móc. Sau đó với
sự phát triển của mình, công ty đã sản xuất khối động cơ đầu tiên vào năm 1929. Nổi bật
nhất vào năm 1931, hãng đã sản xuất được 30 chiếc xe ba bánh chở hàng đầu tiên và xuất khẩu sang Trung Quốc.
Đến năm 1940, ô tô Sedan đầu tiên được Mazda sản xuất, nhưng nhanh chóng
bị lãng quên bởi thế chiến thứ II. Mãi đến năm 1959, Mazda mới bắt đầu tái thiết kế với
sự nghiên cứu động cơ Wankel. Động cơ này được ứng dụng trên mẫu xe Cosmo thể
thao, trình làng năm 1967 và dòng RX 7.
Năm 1973 ghi dấu sự liên minh của Ford với Mazda khi cho ra mắt 2 mẫu xe
đình đám là Ford Escape và Mazda Tribute. Từ năm 1979 - 2010 là sự kết hợp của Ford
và Mazda. Bởi vậy người ta không còn biết nhiều đến Mazda như một thương hiệu ô tô
của Nhật. Mãi đến năm 2010, Mazda tách khỏi Ford và chú trọng phát triển công nghệ
cũng như cải tiến thiết kế.
Mazda là một trong những hãng xe hơi nổi tiếng trên thế giới, có trụ sở chính
tại Hiroshima, Nhật Bản. Hãng này được biết đến với việc sản xuất các dòng xe có thiết
kế độc đáo, công nghệ tiên tiến và trải nghiệm lái xe tương tác.
Lịch sử và Tầm nhìn: Mazda được thành lập vào năm 1920, nhưng bắt đầu sản
xuất xe hơi vào những năm 1930. Tầm nhìn của hãng là "Tạo ra những chiếc xe không
chỉ là phương tiện đi lại mà còn là người bạn đồng hành, mang lại niềm vui và sự hài lòng cho khách hàng."
Thiết kế và Công nghệ: Mazda nổi tiếng với thiết kế "KODO - Khí Động Học
Học", tạo ra những dòng xe có vẻ ngoài mạnh mẽ và đầy cảm xúc. Hãng cũng nổi bật với
công nghệ động cơ SKYACTIV, giúp cải thiện hiệu suất nhiên liệu và hiệu suất lái xe.
Dòng xe: Mazda sản xuất một loạt các dòng xe, từ sedan, hatchback, SUV cho
đến xe thể thao. Dòng sedan như Mazda3 và Mazda6 thường được đánh giá cao về thiết
kế và trải nghiệm lái xe. Các mẫu xe SUV như CX-5 và CX-9 được biết đến với tính linh
hoạt và tiện nghi. Mazda cũng sản xuất các mẫu xe thể thao như MX-5 Miata, một trong
những roadster bán chạy nhất trên thế giới.
Tiêu chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường: Mazda không chỉ chú trọng vào
trải nghiệm lái xe mà còn đặc biệt quan tâm đến an toàn và bảo vệ môi trường. Các dòng
xe của hãng thường được trang bị các công nghệ an toàn tiên tiến và đạt các tiêu chuẩn
cao về khả năng bảo vệ hành khách. Mazda cũng nghiên cứu và áp dụng các công nghệ
mới để giảm lượng khí thải và tiêu thụ nhiên liệu của các xe. Mazda đã xây dựng được uy
tín và tầm nhìn riêng trong ngành công nghiệp ô tô, với sự cam kết về chất lượng, thiết kế
và trải nghiệm lái xe đặc biệt.
2.1.2. Giới thiệu chung về Mazda CX-5
Mazda CX-5 là một trong những mẫu xe SUV cỡ trung nổi tiếng của hãng
Mazda. Được giới thiệu lần đầu vào năm 2012, CX-5 đã nhanh chóng trở thành một trong
những mẫu xe SUV bán chạy nhất của Mazda.
Thiết kế ngoại thất và nội thất: CX-5 mang phong cách thiết kế "KODO - Khí
Động Học Học" của Mazda, đồng thời kết hợp với các đường nét mạnh mẽ và sắc sảo.
Nội thất của CX-5 được thiết kế tinh tế, thoải mái và tiện nghi. Với các vật liệu cao cấp
và các tính năng tiện ích, nội thất mang lại cảm giác sang trọng và thoải mái cho hành khách.
Hiệu suất và Động cơ: CX-5 được trang bị động cơ SKYACTIV của Mazda,
cung cấp sức mạnh đủ để cảm giác lái linh hoạt và thú vị. Có sẵn một loạt các tùy chọn
động cơ, bao gồm các động cơ xăng và dầu diesel, cũng như các phiên bản máy 2.0L và 2.5L.
An toàn và Công nghệ: Mazda CX-5 được trang bị nhiều tính năng an toàn
tiên tiến như hệ thống phanh ABS, cân bằng điện tử, hỗ trợ khởi hành ngang dốc, và hỗ
trợ làn đường. Các tính năng công nghệ thông tin và giải trí cũng được cập nhật, bao gồm
màn hình cảm ứng thông minh, kết nối smartphone, hệ thống âm thanh cao cấp, và nhiều hơn nữa.
Khả năng vận hành Off-road: Mặc dù CX-5 không phải là một mẫu xe off-
road cứng nhắc, nhưng nó vẫn có khả năng điều khiển tốt trên địa hình đất đỏ hoặc đường mòn nhẹ.
Tiết kiệm nhiên liệu: Điều đặc biệt về CX-5 là hiệu suất nhiên liệu tương đối
tốt đối với một xe SUV cỡ trung, nhờ vào công nghệ SKYACTIV và thiết kế nhẹ nhàng.
Tóm lại, Mazda CX-5 là một mẫu xe SUV hấp dẫn với thiết kế đẹp mắt, trải nghiệm lái
xe linh hoạt và tiện ích, đồng thời giữ vững cam kết của Mazda về an toàn và hiệu suất
2.2. Sơ đồ mạch điện của hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
2.2.1. Hệ thống đèn pha cốt
Cấu tạo, sơ đồ mạch điện đèn pha cốt bao gồm:
- Ắc quy: Cung cấp nguồn điện một chiều điện áp 12V cho các bòng đèn pha cốt làm việc.
- Các cầu chì tổng (200A)
- Khối điều khiển (start stop unit)
- Cầu chì pha cốt trái, phải (20A, 20A)
- Cầu chì hệ thống tự động (15A) - Rơ le đèn pha cốt - Dây điện
- Cụm công tắc điều khiển và giắc nối - Bóng đèn pha cốt
- Các cảm biến ánh sáng, cảm biến mưa
Nguyên lí hoạt động của mạch đèn pha cốt
(+) Nguồn → cầu chì tổng (200A) → Khối Relay and fuse ( khối rờ le và cầu chì) → kết
nối với khối điều khiển FBCM qua các chân 1A, 1B, 1M, 2X, 2C.
- Khi người lái bật công tắc chọn chế độ đèn tới vị trí HI, đèn pha được bật ở chế độ chiếu xa.
START STOP UNIT ( Hộp điều khiển ) nhận được tín hiệu điều khiển, đồng thời ESU
cũng nhận được tín hiệu điều khiển.
Chân I của công tắc điều khiển Ta có dòng điện như sau:
(+) Nguồn → cầu chì tổng (200A) → đi qua 2 chân A/E làm đóng 2 tiếp điểm C/D → khi
đó dòng điện từ acquy sẽ đi đến 2 vị trí của Headlight HI (LH) và Headlight HI (RH)
thông qua 2 chân A sau đó thông qua 2 chân F về mát làm đèn pha chiếu xa sáng.
- Khi người lái bật công tắc chọn chế độ đèn tới vị trí LO, đèn pha được bật ở chế độ chiếu gần.
START STOP UNIT ( Hộp điều khiển ) nhận được tín hiệu điều khiển, đồng thời ESU
cũng nhận được tín hiệu điều khiển. Lúc này đèn pha chiếu gần được chiếu sáng Ta có dòng điện như sau:
(+) Nguồn → cầu chì tổng (200A) → đi qua 2 chân E/A làm đóng 2 tiếp điểm C/D → khi
đó dòng điện từ acquy sẽ đi đến 2 vị trí của Headlight LO (LH) và Headlight LO (RH)
thông qua 2 chân B và sau đó thông qua 2 chân E về mát qua đó làm đèn pha chiếu gần sáng
2.2.2. Hệ thống đèn xi nhan, tín hiệu
Cấu tạo, sơ đồ mạch điện đèn xi nhan, tín hiu bao gồm:
- Cấu tạo của mạch điện bao gồm:
+Ắc quy: Cung cấp nguồn điện một chiều điện áp 12V
+ Cầu chì tổng (200A), cầu chì (20A),(15A)
+ Dậy điện và bóng đèn xi nhan, bảng điều khiển thông tin
+ Công tắc đèn báo nguy, công tắc xi nhan, giắc nối + Hộp diều khiển FBCM Nguyên lí hoạt động
Nguyên lí hoạt động của mạch đèn xi nhan trái.
Khi người lái gạt công tắc xin nhan sang vị trí LH thì thiết bị START STOP UNIT nhận tín hiệu.
Đồng thời hộp điều khiển FBCM nhận được tín hiệu điều khiên xi nhan trái, lúc này xuất
hiện dòng điện điều khiển bóng đèn bên trái nhấp nháy.
(+) Nguồn → cầu chì tổng(200A) → cầu chì 15(A)→ cuộn dây màu hồng → chân 1A của bộ
FBCM. Tại đây chia làm 3 nhánh:
Nhánh 1: Chân 2B của FBCM → cuộn dây màu đỏ → đèn xin nhan trái trước sang → G02 → mát.
Nhánh 2: Chân 2D của FBCM → cuộn dây màu xanh → đèn xin nhan trái sau sang → G21 → mát.
Nhánh 3: Chân 2F của FBCM → cuộn dây màu xanh lá đỏ → đèn xin nhan trái bên hông xe → G15 → mát.
- Nguyên lí hoạt động của mạch đèn xi nhan phải.
Khi người lái gạt công tắc xi nhan sang vị trí RH thì thiết bị START STOP UNIT nhận tín hiệu.
Đồng thời hộp điều khiển FBCM nhận được tín hiệu điều khiên xi nhan phải, lúc này
xuất hiện dòng điện điều khiển bóng đèn bên phải nhấp nháy.
(+) Nguồn → cầu chì tổng(200A) → rơ le và cầu chì → cuộn dây màu hồng → các chân 1A.
Tại đây chia làm 3 nhánh :
Nhánh 1: Chân 1G của FBCM → cuộn dây màu trắng → đèn xin nhan phải trước sáng → G05 → mát.
Nhánh 2: Chân 1E của FBCM → cuộn dây màu hồng xanh → đèn xin nhan phải sau phải → G15 →mát.
Nhánh 3: Chân 1F của FBCM → cuộn dây màu cam xanh lá → đèn xin nhan phải bên hông xe → G08 → mát.
-Nguyên lí hoạt động đèn báo nguy (đèn HAZARD)
Khi người lái muốn cảnh báo cho các phương tiện khác biết xe mình đang muốn dừng
khẩn cấp thì người lái xe bật công tắc bao nguy. Lúc này thì tất cả các đèn xi nhan đều sáng.
Khi đóng công tắc, tiếp điểm C/D của công tắc đóng lại tiếp mát cho START STOP
UNIT chân 1G. Đồng thời hộp điều khiển FBCM nhận được tín hiệu báo nguy, xuất hiện dòng điện:
(+) Nguồn → cầu chì tổng (200A) → cầu chì 20A, cầu chì 15A → chân 1A→
2B/2D/2F/1G/1E/1F của bộ FBCM và điều khiển làm cho tất cả các đèn xi nhan đều
sáng. Lúc này tất cả các đèn xi nhan ở bảng tapno và đèn ở hai bên gương đều sáng đồng thời.