CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài Nhu cầu sử dụng xe ô tô cả ngày lẫn đêm là điều khá quan trọng cho nên. Lịch sử phát triển của công nghệ chiếu sáng gắn liền với sự ra đời và phát triển hơn 120 của ngành công nghiệp ô tô. Với vai trò là tầm nhìn tăng khả năng quan sát cho người điều khiển vào ban đêm, công nghệ chiếu sáng là phần khá quan trọng nên luôn được phát triễn và nghiên cứu hàng ngày. Với công nghệ ngày càng tiên tiến nên những năm gần đây hệ thống chiếu sáng trên xe đã có nhiều bước phát triển nhảy vọt.
Sự xuất hiện của bóng đèn tăng áp Xenon với cường độ ánh sáng lớn và tầm chiếu xa các nhà sản xuất ô tô đã giải quyết được bài toán về nguồn chiếu sáng. Nổi bật hơn để ngày càng giúp người lái tối ưu được khả năng điều khiển xe vào ban đêm lần lượt các hệ thông minh ra đời như điều chỉnh góc lái trên mazda, multibeam trên mécesdes, digital matrix LED trên audi với các công nghệ này tài xế không còn phải lo sợ về những vùng tối đột ngột hay gây chói mắt cho những phương tiện di chuyển hướng ngược lại. Hệ thống chiếu sáng cho tới nay gần như là yếu tiên quyết trên một chiếc ô tô đối với thế giới cũng như Việt Nam ta Vì vậy, nhóm làm đề tài mạnh dạn chọn đề tài “Khai thác hệ thống chiếu sáng, tín hiệu trên xe AUDI A7 Xây dựng mô hình hệ thống chiếu sáng ô tô‟‟sau khi xét tính khả thi đề tài, với mục đích thiết kế mô hình phục vụ cho việc giảng dạy và thực tập cho sinh viên khoa Cơ Khí ( chuyên ngành ô tô) trường đại học Giao Thông Vận Tải TP.2 Giới hạn phạm vi nghiên cứu : Khái niệm chiếu sáng trên xe hiện nay rất rộng và vẫn còn tiếp tục được các nhà nghiên cứu cải tiếng và phát triển. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài vì giới hạn về thời gian , kinh phí và khả năng nên đề tài tập trung thiết kế hệ thống chiếu sáng cơ bản trên các xe phổ thông ngày nay Ngoài ra trên mô hình còn được thiết kế thêm các hệ thống tự động bật tắt đèn khi trời sáng và tối và hệ thống tự chuyển pha – cốt, hệ thống này tự nhận biết có xe đi ngược chiều và tự động chuyển chế độ đầu đèn về cốt.3 Mục đích nghiên cứu Từ nhiệm vụ chính của đề tài đặt ra là nghiên cứu thiết kế - chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng đèn thông minh, nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện với mục đích sau : 1 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Ngọc Tứ - Thực hiện việc nghiên cứu tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe, nghiên cứu từ thực tế của hệ thống chiếu sáng trên xe - Tìm ra phương án thiết kế khả thi để chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng và lập các bước thiết kế một cách khoa học - Thực hiện việc thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng theo phương án đã chọn - Với mục đích thiết kế mô hình phục vụ cho việc giảng dạy , nghiên cứu nên mô hình ngoài việc phải thể hiện được tính thực tế của hệ thống chiếu sáng còn phải có tính sư phạm và thẩm mỹ - Biên soạn đề tài lý thuyết trình bày một cách có hệ thống, khoa học về cơ sở lý thuyết, nguyên tắc điều khiển, cấu tạo, và hoạt động của mô hình hệ thống chiếu sáng.
Ngoài ra nội dung đề tài còn hệ thống lại quá trình phát triển của đèn xe, tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu 1.4 Phương pháp nghiên cứu Với mục tiêu thiết kế chế tạo mô hinhg hệ thống chiếu sáng đáp ứng điều khiển đèn chiếu sáng phục vụ công tác giảng dạy nên phương pháp nghiên cứu chính là phương pháp thực nghiệm, kết hợp với nghiên cứu tài liệu và tham khảo các hệ thống chiếu sáng đã được áp dụng trong thực tế, kết hợp với phương pháp thực nghiệm, chọn ra phương án khả thi nhất để có thể hoàn thành sản phẩm đáp ứng được mục tiêu đề ra ban đầu và phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 2 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Ngọc Tứ CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 2.1 Lịch sử phát triển của hệ thống chiếu sáng Theo các số liệu thống kê ngày nay, mặc dù công nghệ chiếu sáng trên xe hơi đã phát triển rất nhiều, và hầu hết các tuyến đường đều đã được trang bị đèn đường chiếu sáng, tăng độ an toàn cho xe lưu thông vào ban đêm nhưng tỉ lệ số vụ tai nạn xe vào ban đêm lên đến 40 % trong khi mật độ xe lưu thông vào ban đêm chỉ bằng 1/5 mật độ xe lưu thông vào ban ngày, chính vì những đòi hỏi phải tăng tính an toàn cho người điều khiến xe vào ban đêm mà công nghệ chiếu sáng trên xe đã rất được quan tâm và chú trọng nghiên cứu, phát triển. Ai cũng thấy được tâm quan trọng của đèn chiếu sáng trên xe hơi khi vận hành trong bóng tối. Ra đời đồng thời với xe hơi, đèn pha đã trải qua 120 năm lich sử từ những chiếc không lồ cổ lỗ tới Bi-Xenon hay LED ngày nay. Bắt đầu từ chiếc đèn thuở sơ khai có cấu tạo khồng lồ đến những chiếc Bilux (hai bóng) hình parabol của thập niên 1950- 1960, đèn pha đã cải thiện đến 85% hiệu quả chiếu sáng.
Sau đó là sự xuất hiện của đèn cốt (low-beam) chiếu sáng trong khoảng 100 m và đèn Bi-Xenon với khoảng cách quan sát an toàn 180 m hiện nay. Lịch sử đèn pha bắt đầu cùng thời với xe hơi khi Gottlieb Daimler và Karl Benz giới thiệu chiếc xe hơi đầu tiên nănm 1886. Qua từng giai đoạn, do yêu cầu đòi hỏi khác nhau của thực tế khi lái xe vào ban đêm, trong thời tiết xấu, các đèn pha liên tục được cải tiến và phát triến với nhiều loại khác nhau. Đèn xe hơi trước thời kì sửa dụng đèn điện: Chiếc xe hơi đầu tiên được ra đời vào năm 1886, cùng thời đó thì Thomas Edinson cũng chỉ mới phát minh ra bóng đèn sơi đốt, tuy nhiên bóng đèn sợi đốt lúc đó không được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi vì nguồn điện để thấp sáng bóng đèn là Accu thì lại không đáp ứng được về dung lượng trong khi máy phát điện một chiều còn quá công kênh và chưa được ứng dụng trên xe hơi.
Vì vậy vào những năm cuối thế kỷ 19 người ta 3 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Ngọc Tứ muốn lái xe ra đường vào ban đêm thì phải mang theo những chiếc đèn lồng, đèn măng sông,. là những chiếc đèn được sử dụng để thắp sáng trong nhà. Tuy nhiên những chiếc đèn này với ánh sáng leo lét không thể đáp ứng về chiếu sáng cho xe. Vì vây những nhà sản xuất xe hơi và những nhà khoa học đã bắt tay nghiên cứu các loại đèn có khả năng chiếu xa và vùng chiếu rộng để lặp đặt trên xe.
Ban đầu người ta đã nghĩ ra cách hướng chùm ánh sáng về phía trước mặt đường bằng cách sử dụng các gương cầu mà ngày nay phát triển thành chóa đèn, tạo ra những chùm ánh sáng song song, vì vậy cải thiện đáng kể khả năng chiếu xa. Ngoài các loại đèn nến thông thường, tài xế còn sử dụng đèn xăng và acetylene đê chiếu sáng con đường phía trước được xa hơn. Đèn pha sử dụng acetylene được biết đến nhiều hơn so với các các đèn dùng khí carbua (đất đèn) bởi chúng ít tốn kém hơn. Với đèn sử dụng khí carbua, người ta phải đốt 35 lit gas để thắp sáng đèn trong một giờ.
Các nhà sản xuất thường lắp một bình chứa khí gas bên ngoài xe để mọi người không phải ngửi mùi khó chịu của carbua. Ngay từ những năm đầu tiên của lịch sử đèn pha, một vấn đề luôn ám ảnh những nhà chế tạo xe hơi đến tận ngày nay, đó là khi họ cố gắng tạo loại đèn pha có khả năng chiếu sáng càng xa càng tốt thì nó có thể gây lóa mắt cho tài xế đi trên xe ngược chiều. Để tránh hiện tượng này, năm 1908 các nhà thiết kế đã đưa ra ý tưởng hạ thấp ngọn lửa acetylene ra khỏi tiêu điểm ống kính mỗi khi gặp xe ngược chiều bằng cách sử dụng sợi dây điều khiển. Mặc dù cách làm này được ứng dụng nhanh chóng nhưng tương lai cho đèn pha acetylene không còn.Xe hơi ngày một nhanh hơn khiến đèn gas trở nên lỗi thời.
4 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Huỳnh Ngọc Tứ Hình2. 1 Đèn khí acetylene 1.3 Đèn sợi đốt được sử dụng và phổ biến trên xe hơi giai đoạn 1910-1960. Với sự phát triển của bóng đèn sợi tóc và sự ra đời các loại máy phát điện gọn nhẹ có thể lắp đặt trên xe hơi thì vào năm 1910 các loại bóng đèn sợi tóc đầu tiên được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi. Năm 1913, công ty điện Bosch, Đức, đã có cách tiếp cận hợp lý đối với vấn đề này và đưa ra sản phẩm "Bosch Light".
Đây là hệ thống tích hợp đèn pha, máy phát điện một chiều và bộ điều chỉnh để tránh gây phiền phức cho khách hàng nêu mua các phân tử rời rạc. Tuy nhiên, vận xuất hiện những tranh cãi xung quanh đèn pha sử dụng điện hiện đại và các đèn pha thế hệ cũ sử dụng gas. Một giải pháp mới là kết hợp đèn pha chạy bằng nhiên liệu với đèn pha điện. Các loại đèn pha này cùng tồn tại cho đến sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất.
Năm 1920, điện chiếm ưu thế không chỉ trong đèn pha mà còn trong cả công nghệ chế tạo xe hơi. Đèn cốt (low - beam) ra đời cũng trong thời kỳ này: Lái xe trong đêm vẫn bị ảnh hưởng bởi vấn đề rất cũ là gây chói mắt của những chiếc xe đi ngược chiều. Các kỹ sự đã cô gắng rất nhiều nhằm giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng thiết bị chống lóa mắt và tìm ra phương pháp lắp đặt đèn pha. Hai đèn chiếu riêng biệt với hai chùm ánh sáng mang lại hiệu quả cao hơn (pha và cốt).
Bóng đèn bilux - giải pháp tất cả trong một: Năm 1924, chuyên gia về đèn Osram đưa ra giải pháp kỹ thuật mới nhằm giảm chói mắt cho xe đi ngược chiều là dùng bóng đèn có hai sợi đốt, kết hợp cả chùm pha và cốt trên cùng một gương phản xạ. Thay vì phải dùng 2 nguồn sáng với hai chóa đèn riêng biệt cho 2 chế độ chiếu xa và chiếu gần.