Hệ thống treo khí nén là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

Hệ thống treo khí nén đảm nhận vai trò quan trọng trong việc mang đến sự êm ái, nâng cao tính ổn định cho xe ô tô khi di chuyển. Theo đó, hệ thống thông minh này cho phép người dùng thay đổi độ cứng và chiều cao của xe, dùng khí nén thay vì lò xo truyền thống. Cùng Auto Protech khám phá cấu tạo, nguyên lý, ưu – nhược điểm của hệ thống treo trong bài viết sau!

Hệ thống treo khí nén là gì?

Hệ thống treo khí nén là hệ thống treo thông minh, được trang bị hầu hết trên các dòng xe hơi cao cấp, giúp người dùng dễ dàng điều chỉnh độ cứng và nâng hạ chiều cao của xe. Tài xế sẽ dễ dàng tùy chỉnh độ đàn hồi phù hợp với từng điều kiện địa hình bằng cách ấn nút Sport hoặc Comfort trên công tắc điều chỉnh. Trong đó, chế độ Sport sẽ giúp gia tăng sự an toàn, ổn định cho xe khi di chuyển ở vận tốc cao, còn Comfort giúp gia tăng cảm giác vận hành êm ái.

Khi xe ô tô di chuyển qua những cung đường gồ ghề, tải trọng tác động lên xe sẽ tạo ra nhưng dao động khó chịu cho hành khách ngồi trên xe. Không những thế, những tải trọng này còn tác động không nhỏ đến bộ khung gầm, ảnh hưởng đến độ bền của nhiều bộ phận. Vì vậy, để khắc phục điều này, các kỹ sư ô tô đã nghiên cứu và phát triển thiết bị hỗ trợ, chính là hệ thống treo.

Hệ thống treo xuất hiện lần đầu vào những năm 1950. Thuở ban đầu, hệ thống chỉ được thiết kế đơn giản với một số bộ phận như lò xo, lá nhíp,…Theo thời gian, hệ thống treo ngày càng được cải tiến, thay thế bằng các chiếc gối cao su chứa khí nén. Tuy nhiên, hệ thống này vẫn chưa đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường trong việc giảm xóc và mang lại trải nghiệm êm ái cho người sử dụng.

Với sự phát triển không ngừng của các công nghệ hiện đại, các đơn vị sản xuất xe ô tô hiện nay đã ứng dụng các công nghệ vật liệu cùng với kỹ thuật cơ – điện tử để sản xuất ra hệ thống treo khí nén điện tử. Với hệ thống này, các kỹ sư đã sử dụng bóng cao su chứa khí nén để thay thế lò xo, thanh xoắn hay lá nhíp. Còn phần tử giảm chấn sẽ được nằm trong các bóng khí.

Hình ảnh: Hệ thống treo thông minh là gì?

Cấu tạo hệ thống treo khí nén

Một hệ thống treo khí nén hoàn chỉnh sẽ bao gồm 4 bộ phận chính sau đây:

• Giảm xóc khí nén: Hệ thống được trang bị 4 giảm xóc khí nén ở 4 bánh xe, thay thế cho lá nhíp hoặc lò xo truyền thống. Bộ phận này có cấu tạo gồm 1 quả bóng cao su có chứa khí nén bên trong với tác dụng giảm chấn và hấp thụ hiệu quả các dao động trong quá trình ô tô di chuyển. Bộ điều khiển trung tâm sẽ tự động điều chỉnh lượng khí nén bơm thêm vào hoặc đẩy ra ở quả bóng khí nén để tạo độ đàn hồi tối ưu tùy theo điều kiện địa hình.
• Cảm biến độ cao: Cũng giống như giảm xóc khí nén, hệ thống treo sẽ được trang bị thêm 4 cảm biến độ cao được lắp đặt trên phần thân xe. Nhiệm vụ chính của bộ phận này là theo dõi khoảng sáng gầm xe ( độ cao của khung xe so với mặt đường). Sau đó, truyền tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm ECU để thay đổi lượng khí phù hợp cần bơm vào quả bóng cao su.
• Cảm biến tốc độ: Cảm biến tốc độ được gắn trong công tơ mét của xe, đảm nhiệm nhiệm vụ ghi nhận và gửi các tín hiệu tốc độ đến bộ điều khiển ECU. Từ đó, ECU sẽ điều chỉnh độ cứng phù hợp của hệ thống treo phù hợp với tốc độ di chuyển của xe, giúp xe ổn định hơn khi di chuyển ở tốc độ cao và êm ái hơn khi di chuyển ở tốc độ thấp.
• ECU hệ thống treo: Hệ thống treo khí nén sẽ có 2 bộ điều khiển điện từ ECU được đặt ngay phía trên của hai xi lanh khí. Bộ phận quan trọng này sẽ đảm nhận nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến và điều chỉnh máy nén, van phân phối, chi phối đến độ cứng giảm xóc hay lực giảm chấn, sao cho phù hợp với điều kiện di chuyển thực tế của xe.

Hệ thống treo được cấu tạo từ 4 bộ phận chính

Nguyên lý hoạt động hệ thống treo khí nén

Hệ thống treo khí nén hoạt động dựa trên nguyên tắc khí nén, tận dụng tính đàn hồi của không khí bị nén để hấp thụ các lực va đập hay rung động từ mặt đường, dễ dàng điều chỉnh khoảng sáng gầm xe. Từ đó giúp giảm thiểu sự xóc, nảy của xe khi di chuyển trên các điều kiện địa hình khác nhau.

Cụ thể, khi di chuyển trên đường gồ ghề, tải trọng sẽ có sự khác nhau ở mỗi bánh xe, khiến độ cao của xe thay đổi. Lúc này, các cảm biến độ cao sẽ truyền tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm ECU. Sau khi nhận tín hiệu, bộ phận này sẽ tự động nạp khí hoặc xả khí ở các xi lanh để điều chỉnh, khống chế bộ phận giảm xóc khí nén nhằm giữ độ cao ổn định cho bánh xe.

Như vậy, độ cao ổn định của bánh xe sẽ tăng lên khi khí nén được bơm vào xi lanh và giảm đi khi khí nén được giải phóng khỏi xi lanh. Sự êm ái và ổn định của ô tô sẽ phụ thuộc rất nhiều vào độ đàn hồi của lượng khí nén được bơm vào bên trong xi lanh. Khi khí nén đạt được độ đàn hồi tốt sẽ giúp cho xe di chuyển mượt mà, êm ái và tạo cảm giác dễ chịu cho tài xế cùng hành khách ngồi trên xe.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống treo khí nén

Ưu, nhược điểm của hệ thống treo khí nén

Tuy sở hữu công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay nhưng hệ thống treo khí nén vẫn tồn tại một số nhược điểm cần người dùng cân nhắc kỹ lưỡng trước khi lựa chọn, cụ thể:

Ưu – Nhược điểm của hệ thống treo khí nén

Ưu điểm:

• Hệ thống treo khí nén có thể giúp điều chỉnh linh hoạt độ cứng của từng xi lanh, đáp ứng linh hoạt độ nghiêng của khung xe và tốc độ của xe khi vào cua. Nhờ khả năng này mà các dòng xe hơi hiện đại được trang bị hệ thống có khả năng vào cua mượt mà, ổn định hơn các loại xe truyền thống.
• Hệ thống có thể tự động thích nghi với tải trọng của xe để thay đổi độ cao gầm xe phù hợp với điều kiện địa hình khác nhau.
• Việc tùy chỉnh nâng cao, hạ thấp hệ thống treo giúp người sử dụng linh hoạt và tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả. Chẳng hạn như, hạ thấp hệ thống treo giúp cho chiều cao của xe giảm xuống, hành khách sẽ lên xuống dễ dàng hơn. Hay việc hạ thấp gầm xe còn giúp giảm diện tích mặt trước của xe, từ đó giúp giảm sức cản tổng thể của gió, khiến lực cản giảm đi, việc tiêu tốn nhiên liệu vì vậy cũng ít hơn.
• Giảm xóc của hệ thống được làm từ các túi khí cao su nên khối lượng sẽ nhẹ hơn nhiều so với hệ thống treo truyền thống dùng lò xo giảm xóc kim loại. Từ đó giúp tối ưu trọng lượng của xe.

Nhược điểm:

• Hệ thống treo khí nén có cấu tạo phức tạp hơn nhiều so với hệ thống treo truyền thống, trang bị nhiều thiết bị cảm ứng nên chi phí vận hành và bảo dưỡng xe cũng sẽ đắt đỏ hơn.
• Mức tiêu nhiên liệu của hệ thống thông minh này cũng sẽ cao hơn hệ thống treo thông thường. Nguyên nhân là do bộ điều khiển trung tâm ECU phải hoạt động liên tục để giám sát, điều chỉnh quá trình bơm khí đến xi lanh.
• Vì là một trong những kỹ thuật hiện đại nhất của ngành công nghiệp ô tô nên chi phí thiết kế của hệ thống tương đối cao, thông thường các hãng xe chỉ trang bị trên những dòng xe cao cấp.

>>> Hãy tham khảo thêm bài viết:

• Hệ thống treo ô tô là gì? Cấu tạo, công dụng và phân loại
• Hệ thống treo khí nén điện tử | Cấu tạo và ưu nhược điểm
• Trung tâm dạy nghề ô tô uy tín tại TP.HCM

Vậy là Auto Protech đã cung cấp các thông tin chi tiết về hệ thống treo khí nén. Hệ thống này sẽ là sự lựa chọn đáng để cân nhắc cho những ai yêu thích sự thoải mái, êm ái và công nghệ hiện đại. Nếu bạn còn thắc mắc liên quan đến hệ thống treo trên ô tô, đừng ngần ngại, hãy để lại bình luận phía dưới nhé!

Tác giả: Hoàng Ngọc Phương