Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 8 năm 2022 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Nguyễn Đăng Khoa 1811250338 18DOTA1 Lê Min.
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp ô tô đã có những bước tiến vượt bậc nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật Các tập đoàn ô tô toàn cầu đang nỗ lực chế tạo những chiếc xe không chỉ hoàn hảo về kỹ thuật mà còn đảm bảo an toàn và tiện nghi cho người sử dụng Hệ thống điện thân xe đã được cải tiến mạnh mẽ với nhiều tính năng như khóa cửa điều khiển từ xa, hệ thống chống trộm, đèn tự động, túi khí (SRS) và đèn chiếu sáng thông minh Sự phức tạp của hệ thống điện thân xe hiện đại được thể hiện qua việc trang bị đa dạng thiết bị điện và điện tử, với từng nhóm thiết bị có cấu tạo và tính năng riêng, phục vụ cho các mục đích cụ thể trong mạch điện ô tô.
Hệ thống điện thân xe bao gồm nhiều mạch điện liên quan đến nhau thông qua cầu chì, công tắc và điểm nối mát Mỗi mạch chứa nhiều bộ phận, cảm biến và giắc nối khác nhau, tạo thành một mạng lưới phức tạp Do các thành phần này nằm ở những vị trí khác nhau trên xe, việc tiếp cận và xác định nguyên nhân hư hỏng trong hệ thống điện thân xe trở nên khó khăn.
Đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe phục vụ giảng dạy sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô” đóng vai trò quan trọng trong việc giúp sinh viên nắm vững nguyên lý hoạt động của mạch điện Qua việc thực hiện đấu dây và đo kiểm trên mô hình, sinh viên có thể xác định nguyên nhân hư hỏng và đề xuất các biện pháp khắc phục sửa chữa hiệu quả.
Mục đích nghiên cứu
Xây dựng mô hình hệ thống điện thân xe trên ô tô làm phương tiện giảng dạy cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô.
Nhiệm vụ nghiên cứu
Tìm hiểu, khỏa sát hệ thống điện thân xe của hãng Toyota
Lựa chọn phương án thiết kế mô hình
Tính toán thiết kế phần giá đỡ mô hình
Lựa chọn phương án thiết kế về điện
Tính toán thiết kế sơ đồ mạch điện điều khiển
Khảo sát, lựa chọn các bộ phận, linh kiện để làm mô hình
Xây dựng quy trình thi công mô hình
Thi công, lắp ráp mô hình
Viết báo cáo đề tài tốt nghiệp
Thiết kế Slide Powerpoint thuyết trình và Poster
1.4 Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu đề tài đồ án nhóm đã thực hiện kết hợp nhiều phương pháp trong đó có các phương pháp chủ yếu như:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Phương pháp thiết kế mô phỏng
Kết quả dự kiến
Bản vẽ, sơ đồ mạch điện, sơ đồ cấu tạo;
Quyển báo cáo đồ án tốt nghiệp;
Poster trình bày đồ án tốt nghiệp;
Mô hình hệ thống điện thân xe;
Kết cấu của đề tài
Đề tài đồ án "Thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe phục vụ giảng dạy sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô" bao gồm 4 chương chính, tập trung vào việc phát triển mô hình hệ thống điện trong ô tô nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy cho sinh viên Mô hình này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của hệ thống điện ô tô mà còn trang bị cho họ những kỹ năng thực tiễn cần thiết trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô.
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe phục vụ giảng dạy sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Đối tượng nghiên cứu
Trong đồ án tốt nghiệp "Thiết kế mô hình hệ thống điện thân xe phục vụ giảng dạy sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô", nhóm chúng tôi đã chọn nghiên cứu trên xe Toyota Innova 2010 Mặc dù xe đã được sản xuất từ lâu, nhưng nó vẫn là nền tảng quan trọng cho sinh viên trong việc nghiên cứu và phát triển trong tương lai.
Hệ thống chiếu sáng
2.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiếu sáng
2.2.1.1 Hệ thống đèn đầu và đèn kích thước
Đèn đầu (head light) là loại đèn chiếu sáng chính trên xe, thường được đặt ở phía trước với hai cụm bên trái và bên phải Chức năng của đèn đầu là phát ra ánh sáng về phía trước, giúp lái xe có tầm nhìn rõ ràng khi di chuyển vào ban đêm.
Đèn có khả năng chuyển đổi giữa chế độ chiếu xa (pha - hướng lên trên) và chế độ chiếu gần (cốt - hướng xuống dưới), đồng thời cũng được sử dụng để xin đường thông qua chế độ flash.
Đèn xe không chỉ giúp chiếu sáng mà còn thông báo cho các phương tiện khác và người đi bộ về sự hiện diện của xe bạn Nhiều loại xe hiện đại được trang bị đèn chiếu sáng ban ngày, luôn bật để tăng cường khả năng nhận diện Ngoài ra, một số xe còn có bộ phận rửa đèn pha để giữ cho kính đèn luôn sạch sẽ Đèn pha là một trong những thiết bị tiêu thụ điện năng lớn trên ô tô.
Chế độ chiếu xa: có công suất tiêu thụ từ 45÷70W và khoảng chiếu sáng xa từ
Chế độ chiếu gần: có công suất tiêu thụ từ 35÷40W và khoảng chiếu sáng gần từ 50 ÷ 75 m
Hình 2.2: Vị trí bật công tắc đèn và nháy đèn
Cách bật đèn đầu: Xoay núm phía ngoài về ký hiệu đèn pha Khi bật, xe sẽ mặc định đèn ở chế độ cốt (chiếu gần)
Để chuyển sang chế độ pha (chiếu xa), bạn chỉ cần đẩy cần điều khiển đèn về phía trước Khi đèn được bật, đèn chỉ báo chiếu xa trên bảng táp-lô sẽ sáng lên.
Cách chuyển về chế độ cos (chiều gần): Đẩy cần điều khiển đèn về phía sau
Để nháy đèn pha, người lái chỉ cần đẩy nhẹ công tắc điều khiển đèn về phía sau 1 đến 2 lần Khi thực hiện thao tác này, đèn chỉ báo bật đèn pha trên đồng hồ táp-lô sẽ sáng lên Sau khi nháy đèn, công tắc sẽ tự động trở về vị trí ban đầu khi không còn tác động.
Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng
Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng xe Toyota Innova 2010
Mạch điện hệ thống chiếu sáng trên xe Toyota Innova hoạt động theo nguyên lý sử dụng loại dương chờ, với dòng điện dương (+) luôn hiện diện tại vị trí các đèn chiếu sáng.
- Light control SW: Công tắc điều khiển đèn
- Dimmer SW: Công tắc chế độ đèn
Chế độ chiếu gần (Low)
Khi bật công tắc LCS ở vị trí Head và công tắc Dimmer SW ở vị trí LOW, dòng điện sẽ đi từ ắc quy qua cầu chì BAT 20A đến đèn H1 và H2, rồi tới tim đèn số 1 của hai đèn, cuối cùng là tiếp điểm chân HL.
tiếp điểm chân ED tiếp điểm chân (H) về mass (-) làm cho đèn sáng lên
Chế độ chiếu xa (High)
Khi công tắc Dimmer SW ở vị trí High, dòng điện sẽ được dẫn qua cuộn dây, bắt đầu từ (+) ắc quy, qua cầu chì BAT 20A, đến đèn H1 (LH) và H2 (RH) Dòng điện tiếp tục đi đến tim đèn số 2 của hai đèn chiếu xa, sau đó qua các tiếp điểm chân HU, ED, và H, trước khi trở về mass (-), làm cho đèn pha phát sáng.
Khi công tắc ở chế độ High, dòng điện sẽ đi qua đèn báo pha, bắt đầu từ (+) ắc quy, đi qua cầu chì BAT 7.5A, tiếp điểm chân HU, tiếp điểm chân (ED), tiếp điểm chân (H) và cuối cùng trở về mass (-), làm cho đèn báo pha sáng.
Chế độ nháy đèn (Flash) cho phép đèn hoạt động mà không cần bật công tắc Head, chỉ cần bật công tắc Flash Khi kích hoạt chế độ này, dòng điện từ ắc quy sẽ đi qua cầu chì BAT 20A và tới các đèn H1 (LH) và H2 (RH), làm sáng tim đèn số 2 của cả hai đèn chiếu xa Dòng điện tiếp tục đi qua các tiếp điểm chân HU và ED, trở về mass (-), tạo ra hiệu ứng nháy sáng cho đèn Đồng thời, dòng điện cũng kích hoạt đèn báo pha trên bảng táp-lô, khiến đèn này sáng lên.
Khi công tắc ở chế độ Flash, dòng điện sẽ đi qua đèn báo pha, bắt đầu từ (+) ắc quy, qua cầu chì BAT 7.5A, tiếp điểm chân HU, tiếp điểm chân ED, và cuối cùng về mass (-), làm cho đèn báo pha sáng.
Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn kích thước
Hình 2.4: Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn kích thước xe Toyota Innova 2010
Khi công tắc bật tại vị trí Tail thì dòng điện đi từ: (+) ắc qui đến cầu chì 10A
The connection begins at the B1 terminal and T1 terminal, extending to the front headlight assemblies (Front LH and Front RH), the rear light clusters (LH and RH), and the license plate lamp This setup completes the circuit, allowing the lights to illuminate by grounding to mass (-).
2.2.3.2 Hệ thống đèn sương mù
Đèn sương mù được lắp đặt ở vị trí thấp hơn so với đèn pha và đèn hậu, thường nằm ở hai góc ngoài cùng của cản trước hoặc cản sau Khi sử dụng đèn sương mù trong điều kiện mưa hoặc sương mù, tài xế có thể dễ dàng quan sát mặt đường và các vạch kẻ đường ngay từ vị trí ngồi lái Nhiều loại xe hơi hiện nay được trang bị đèn sương mù ở cả phía trước và phía sau, cho phép chúng hoạt động độc lập.
Hình 2.6: Công tắc đèn sương mù
Công tắc đèn sương mù được tích hợp trên cùm công tắc tổ hợp với đèn chiếu sáng Để bật đèn sương mù, chỉ cần xoay mũi tên từ vị trí Off xuống biểu tượng đèn sương mù Lưu ý rằng công tắc đèn đầu phải ở vị trí đèn Tail hoặc Head khi bật đèn sương mù Để tắt đèn sương mù, chỉ cần vặn ngược lại hoặc xoay công tắc đèn đầu về vị trí Off.
Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn sương mù
Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn sương mù xe Toyota Innova 2010
Nguyên lý hoạt động: Công tắc đèn sương mù hoạt động khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí Tail hoặc Head
Front Fog Light SW: Công tắc đèn sương mù
Khi công tắc đèn sương mù được bật, dòng điện sẽ đi qua từ (+) ắc quy đến cầu TAIL 10A, sau đó đến tiếp điểm chân B1, tiếp theo là tiếp điểm Tail hoặc Head của công tắc điều khiển đèn, và cuối cùng là tiếp điểm chân T1.
Hệ thống đèn tín hiệu
2.3.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống đèn tín hiệu
2.3.1.1 Hệ thống đèn báo rẽ và đèn báo nguy (đèn Hazard)
Hình 2.8: Vị trí đèn báo rẽ trên xe
Đèn báo rẽ và đèn báo nguy trên xe được sử dụng chung, với vị trí bố trí ở hai bên, bao gồm cụm đèn đầu và cụm đèn hậu Chức năng của chúng là báo hiệu khi xe chuyển hướng và cảnh báo nguy hiểm trong trường hợp cần dừng xe.
Hình 2.9: Vị trí bật công tắc đèn báo rẽ
Công tắc đèn báo rẽ được tích hợp với công tắc tổ hợp bên trái tay lái, cho phép người lái dễ dàng bật đèn báo rẽ bằng cách đẩy công tắc xuống để rẽ trái hoặc lên để rẽ phải Tín hiệu sẽ tự động hủy khi vô-lăng được trả lại, nhưng nếu đèn vẫn chớp, người lái cần gạt công tắc về vị trí ban đầu Đồng hồ táp-lô sẽ nhấp nháy tương ứng với tín hiệu đèn rẽ đang hoạt động.
Hình 2.10: Công tắc đèn báo nguy
Công tắc đèn báo nguy, hay còn gọi là công tắc Hazard, là một tính năng quan trọng trên xe hơi Người lái xe chỉ cần nhấn nút hình tam giác màu đỏ trên bảng điều khiển để kích hoạt chế độ này Đặc biệt, ở một số xe, chế độ này sẽ tự động kích hoạt trong trường hợp xảy ra tai nạn hoặc khi phanh gấp.
Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ và báo đèn báo nguy
Hình 2.11: Sơ đồ mạch điện hệ thống tín hiệu xe Toyota Innova 2010
Hình 2.12: Sơ đồ mạch điện hệ thống tín hiệu xe Toyota Innova 2010
Nguyên lý hoạt động của đèn báo rẽ là khi công tắc được kích hoạt, các công tắc bộ nháy sẽ bật, làm cho đèn báo rẽ bên trái hoặc bên phải nhấp nháy Để thông báo cho người lái biết rằng hệ thống đang hoạt động, một âm thanh sẽ được phát ra Hệ thống này sử dụng IC tạo chóp điện tử loại 8 chân để điều khiển hoạt động của đèn.
Khi khóa điện OFF: Luôn có dòng điện: Dòng điện đi từ (+) ắc qui cầu chì
15A chân B của bộ tạo nháy có dòng dương (+) chờ (1)
Khi khóa điện bật ON:
Khi bật công tắc rẽ trái (LH), đèn báo rẽ bên trái sẽ nhấp nháy do cực EL của bộ tạo nháy được kết nối với mass Dòng điện được dẫn đến cực LL, kích hoạt đèn báo rẽ bên trái.
Chiều dòng điện đi: (+) ắc qui cầu chì 10A chân IG bộ tạo nháy chân
EL kết nối với tiếp điểm LH của công tắc để nối mass (-), từ đó làm cho Transistor dẫn điện Dòng điện (+) từ chân B của bộ tạo nháy sẽ đi qua cuộn và trở về mass (-) Khi tiếp điểm đóng lại, dòng điện sẽ đi qua chân LL, kích hoạt đèn báo rẽ trái và đèn báo trên táp-lô.
Mass (-) là công nghệ làm sáng đèn, hoạt động dựa trên bộ tạo nháy Nhờ vào bộ tạo nháy, các đèn sẽ phát sáng và tắt liên tục với tần số khoảng 60 đến 120 lần mỗi phút.
Khi công tắc báo rẽ được bật sang bên phải (RH), cực ER của bộ nháy báo rẽ sẽ được tiếp mass, dẫn đến dòng điện truyền đến cực LR, khiến đèn báo rẽ bên phải nhấp nháy.
Chiều dòng điện đi: : (+) ắc qui cầu chì 10A chân IG bộ tạo nháy chân
Khi nhấn công tắc báo rẽ, tiếp điểm RH kết nối với mass (-), làm cho transistor dẫn và dòng (+) từ chân B bộ tạo nháy đi qua cuộn về mass (-) Khi tiếp điểm đóng lại, dòng điện sẽ đi qua chân LR, kích hoạt đèn báo rẽ phải và đèn báo trên táp-lô sáng lên Nhờ vào hoạt động của bộ tạo nháy, các đèn này sẽ phát sáng và tắt luân phiên với tần số khoảng 60 đến 120 lần/phút.
17 Đèn báo nguy (đèn hazard): Đèn vẫn hoạt động trong trường hợp chưa bật công tắc máy (chế độ OFF), chỉ cần bật công tắc đèn báo nguy
Khi bật công tắc đèn báo nguy, nguồn dương (+) sẽ luôn có sẵn, dẫn đến việc cực HAZ của đèn báo rẽ được tiếp mass Điều này khiến transistor của cả hai cực dẫn điện, tạo ra dòng điện qua cuộn, làm hút tiếp điểm công tắc Kết quả là dòng điện sẽ đi tới cả hai cực LL và RL, khiến tất cả các đèn báo rẽ đều nháy.
Dòng điện đi từ (+) ắc quy qua cầu chì tổng và cầu chì 15A, tiếp theo đến chân +B của bộ nháy Tại đây, dòng điện đi qua các tiếp điểm công tắc bộ tạo nháy, dẫn đến chân LL và RL, từ đó kích hoạt đèn báo rẽ trái, phải và đèn báo trên táp-lô, cuối cùng trở về mass (-) để làm đèn sáng.
Khi một bóng đèn báo rẽ bị cháy, cường độ dòng điện sẽ giảm, dẫn đến tần số nháy của đèn tăng lên để cảnh báo người lái rằng đèn đã hỏng.
2.3.1.2 Hệ thống đèn báo phanh và đèn báo lùi xe Đèn báo phanh
Đèn phanh là một phần quan trọng trong hệ thống tín hiệu giao thông, giúp các phương tiện phía sau nhận biết khi xe đang phanh để có thể điều chỉnh và tránh va chạm Được lắp đặt ở phía sau xe với độ sáng cao, đèn phanh đảm bảo dễ nhìn thấy cả ban ngày Mỗi ô tô cần có hai đèn phanh, tự động kích hoạt thông qua công tắc đặc biệt khi người lái xe đạp phanh, với màu sắc quy định là màu đỏ Công tắc này có thể được thiết kế theo phương pháp dẫn động phanh khác nhau, bao gồm cơ khí, khí nén hoặc dầu.
Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn phanh
Hình 2.14: Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn phanh xe Toyota Innova 2010
Nguyên lý hoạt động: Khi ấn bàn đạp phanh công tắc đèn phanh bật làm dòng điện đi qua đèn và đèn sáng
Chiều dòng điện đi từ ắc quy (+) qua cầu chì 10A, tiếp điểm công tắc đèn (Stop lamp SW), đến đèn thắng trái và phải (R6, R7, C15) và trở về mass (-), làm cho đèn sáng Ngoài ra, còn có đèn báo lùi xe.
Đèn báo lùi trên xe được đặt ở phía sau, cùng với cụm đèn hậu, với ánh sáng cao để dễ nhìn vào ban ngày và có màu trắng vàng theo quy định Mỗi ô tô cần có hai đèn lùi, được kích hoạt bằng công tắc khi xe vào số lùi Khi xe lùi, đèn sẽ phát ra âm thanh cảnh báo, nhằm thông báo cho người xung quanh và các phương tiện giao thông khác.
Hình 2.16: Vị trí công tắc đèn báo lùi
Hệ thống gạt nước – rửa kính
Hình 2.21: Cấu tạo hệ thống gạt mưa-rửa kính
Gạt nước ô tô bao gồm các bộ phận chính như lưỡi gạt mưa, thanh giằng gạt mưa và motor gạt mưa Trong đó, lưỡi gạt mưa, còn được gọi là chổi gạt mưa, lá lúa gạt mưa hay tay cần gạt mưa, là bộ phận quan trọng nhất trong hệ thống gạt mưa của xe, giúp đảm bảo tầm nhìn rõ ràng trong điều kiện thời tiết xấu.
Hệ thống gạt mưa và rửa kính trên xe ô tô bao gồm các bộ phận chính như cần gạt nước, công tắc gạt nước và rửa kính, mô tơ gạt nước và mô tơ rửa kính Đối với xe trang bị hệ thống gạt mưa tự động, còn có thêm cảm biến nước mưa và bộ điều khiển gạt mưa để nâng cao hiệu quả sử dụng.
Cảm biến nước mưa, được lắp đặt bên trong kính chắn gió, có chức năng nhận diện giọt nước và lượng mưa Tín hiệu từ cảm biến sẽ được truyền đến bộ điều khiển gạt nước, giúp kích hoạt chế độ gạt nước tự động.
Gạt nước bao gồm một lưỡi cao su được gắn vào thanh kim loại gọi là thanh gạt nước, và nó di chuyển tuần hoàn nhờ vào cơ chế cần gạt.
Hình 2.22: Cấu tạo cần gạt nước
Lưỡi gạt nước được ép vào kính trước nhờ lò xo, giúp gạt nước mưa hiệu quả khi thanh gạt di chuyển Tuy nhiên, lưỡi cao su gạt nước sẽ bị mòn theo thời gian do sử dụng, ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi trường, vì vậy cần thay thế lưỡi cao su định kỳ để đảm bảo hiệu suất gạt nước.
Hình 2.23: Cơ cấu liên kết của cần gạt
Cần gạt và thanh gạt nước hoạt động nhờ mô tơ và cơ cấu dẫn động, chuyển đổi chuyển động xoay thành chuyển động tịnh tiến qua lại thông qua các thanh giằng liên kết Cách bố trí cơ cấu dẫn động có thể khác nhau tùy thuộc vào từng hãng xe, dẫn đến sự đa dạng trong cách sắp xếp các thanh giằng.
Trên thị trường hiện nay gạt nước có 2 loại gạt nước:
Gạt nước che một nữa: Gạt nước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt nước che một nữa (ít sử dụng)
Gạt nước che hoàn toàn: Gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nước che hoàn toàn (sử dụng phổ biến)
Hình 2.24: Các loại cần gạt nước
Nếu gạt nước bị che hoàn toàn bởi băng tuyết, nó sẽ không thể hoạt động Việc cố tình làm sạch tuyết bằng cách ép hệ thống gạt nước có thể gây hư hỏng cho mô tơ Để tránh tình trạng này, nhiều mẫu xe được trang bị chế độ chuyển từ gạt nước che hoàn toàn sang gạt nước che một phần bằng tay Sau khi chuyển sang chế độ gạt nước che một phần, cần gạt nước có thể được đóng lại bằng cách dịch chuyển theo hướng mũi tên chỉ dẫn.
2.4.1.2 Công tắt gạt nước và rửa kính
Cần gạt mưa thường được đặt bên phải tài xế, dưới vô lăng, với kích thước lớn dễ nhận biết Trên cần gạt có các ký hiệu như Mist (sương mù), Off (tắt) và Auto (tự động) giúp tài xế điều chỉnh chế độ hoạt động của gạt mưa kính trước.
Hình 2.25: Công tắc gạt nước
Công tắc gạt nước có các chức nâng tại mỗi vị trí như: OFF (dừng gạt nước),
Các xe hiện đại thường trang bị gạt mưa với nhiều chế độ như LO (tốc độ thấp), HI (tốc độ cao), MIST (gạt sương mù) và INT (chế độ gián đoạn) Công tắc gạt nước thường được kết hợp với công tắc điều khiển đèn, tạo thành công tắc tổ hợp Khi kéo công tắc về phía người lái ở vị trí PULL, nước rửa kính sẽ được bơm lên kính Nhiều xe còn có gạt nước cho kính sau với công tắc ON và OFF, và một số mẫu xe mới có chế độ INT cho gạt nước kính sau Ngoài ra, ECU cho hệ thống thông tin đa chiều (MPX) cũng được tích hợp trong công tắc tổ hợp này.
Mô tơ dạng lỗi sắt từ là nam châm vĩnh cữu được sử dụng làm mô tơ gạt nước
Mô tơ gạt nước bao gồm mô tơ và bộ truyền bánh răng để giảm tốc độ hoạt động của mô tơ Mô tơ lổi sắt từ gạt nước có ba chổi thang tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và chổi chung để tiếp mát Ngoài ra, một công tắc dạng cam được lắp đặt bên bánh răng giúp gạt nước dừng ở vị trí cố định tại mỗi thời điểm.
Hình 2.26: Cấu tạo mô tơ gạt nước
Động cơ điện một chiều tiêu thụ dòng 2 ampe (12V) được kích hoạt bằng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện Để điều chỉnh tốc độ của mô tơ, một sức điện động ngược được sinh ra trong cuộn dây phần ứng khi mô tơ quay, giúp hạn chế tốc độ quay của nó.
Hình 2.27: Vị trí các chổi than
Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi than ở tốc độ thấp, một sức điện động ngược lớn được sinh ra, dẫn đến việc mô tơ quay với tốc độ thấp.
Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi than với tốc độ cao, một sức điện động ngược nhỏ được tạo ra, dẫn đến việc mô tơ quay với tốc độ cao.
Cơ cấu gạt nước giúp dừng thanh gạt nước ở vị trí cố định, đảm bảo thanh gạt luôn ở dưới cùng của kính chắn gió khi tắt công tắc Chức năng này hỗ trợ người lái dễ dàng quan sát trong quá trình lái xe Bên trong mô tơ, công tắc dạng cam với đĩa cam rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc thực hiện chức năng này.
Hình 2.28: Sơ đồ mạch điện hoạt động của mô tơ rửa kính Nguyên lý hoạt động của công tắt dạng cam:
Khi công tắc gạt nước ở chế độ LO/HI, điện áp từ ắc quy được đưa vào mạch điện, cho phép dòng điện đi qua công tắc gạt nước đến chân +1, làm cho mô tơ gạt nước quay cùng với đĩa cam.
Hệ thống nâng hạ kính
Hệ thống nâng hạ kính gồm các bộ phận sau đây:
Bộ nâng hạ cửa sổ (comba nâng hạ kính)
Các mô tơ điều khiển nâng hạ cửa sổ điện
Công tắc chính cửa sổ điện
Công tắc cửa sổ điện
Công tắc cửa (phía người lái)
Hình 2.30: Vị trí các thiết bị hệ thống nâng hạ kính 2.4.1.1 Bộ nâng hạ kính
Bộ nâng hạ kính chuyển đổi chuyển động quay của mô tơ điều khiển cửa sổ thành chuyển động lên xuống, giúp đóng mở cửa kính một cách hiệu quả.
Hình 2.31: Cấu tạo bộ nâng hạ kính
Cửa kính được nâng hạ nhờ bộ nâng hạ cửa sổ, sử dụng đòn nâng được hỗ trợ bởi cơ cấu đòn chử X Sự thay đổi chiều cao của cơ cấu này cho phép cửa kính được đóng mở một cách linh hoạt và hiệu quả.
Hình 2.32: Vị trí bộ biến đổi chuyển động
Bộ bánh răng cưa cho phép chuyển đổi chuyển động quay của mô tơ điện thành chuyển động lên xuống thông qua các đòn nâng trong cơ cấu đòn chữ X.
2.4.1.2 Mô tơ điều khiển nâng hạ kính
Mô tơ điều khiển nâng hạ kính có chức năng quay theo hai chiều để dẫn động bộ nâng hạ kính lên và xuống
Hình 2.33: Cấu tạo mô tơ điều khiển nâng hạ kính
Mô tơ điều khiển được cấu thành từ ba bộ phận chính: mô tơ, bộ truyền bánh răng và cảm biến Mô tơ có khả năng thay đổi chiều quay thông qua công tắc, trong khi bộ truyền bánh răng đảm nhiệm việc truyền chuyển động quay từ mô tơ tới bộ nâng hạ cửa kính Ngoài ra, cảm biến bao gồm công tắc hạn chế và cảm biến tốc độ, giúp điều khiển và ngăn ngừa tình trạng kẹt cửa.
Bộ bánh răng bao và đĩa cam giúp mô tơ quay đúng giới hạn hành trình lên xuống, ngăn chặn việc quay quá mức Nhờ đó, bộ nâng hạ hoạt động hiệu quả, đảm bảo không vượt quá hành trình cửa sổ.
2.4.1.3 Công tắc chính và công tắc phụ
Công tắc chính nâng hạ kính được bố trí nằm bên trái cửa tài xế có nhiệm vụ điều khiển tất cả các hệ thống cửa sổ trên xe:
Công tắc chính dẫn động tất cả các mô tơ điều khiển nâng hạ kính
Công tắc khóa cửa sổ có nhiệm vụ ngăn không cho đóng và mở cửa sổ trừ cửa sổ phía người lái
Việc xác định tình trạng kẹt cửa sổ được thực hiện dựa trên tín hiệu từ cảm biến tốc độ và công tắc hạn chế của mô tơ điều khiển cửa sổ bên lái, đặc biệt ở các loại xe trang bị chức năng chống kẹt cửa sổ.
Công tắc chính và công tắc phụ được sử dụng để điều khiển mô tơ nâng hạ kính ở phía hành khách phía trước và phía sau Mỗi cửa đều được trang bị một công tắc điện riêng để kiểm soát chức năng này.
2.4.1.4 Công tắc cửa xe và khóa điện
Hình 2.35: Vị trí công tắc cửa
Công tắc cửa xe truyền các tín hiệu đóng hoặc mở cửa xe của người lái (mở cửa:
Khi công tắc chính cửa sổ điện ở chế độ ON, nó sẽ điều khiển chức năng khóa cửa kính tự động khi tắt khóa điện Đối với khóa điện, khi tín hiệu vị trí được truyền tới công tắc chính nâng hạ kính ở các chế độ ON, ACC hoặc LOCK, chức năng đóng và khóa cửa kính tự động sẽ được kích hoạt khi tắt khóa điện.
2.4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nâng hạ kính
Sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ kính
Hình 2.36: Sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ kính xe Toyota Innova 2010
Hình 2.37: Sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ kính xe Toyota Innova 2010
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ mạch điện:
Công tắc điều khiển nâng hạ kính bên tài xế không chỉ điều khiển cửa sổ bên tài mà còn toàn bộ các cửa sổ khác Khi bật chế độ “Lock window”, công tắc bên tài xế sẽ chỉ điều khiển được cửa sổ bên tài, trong khi các cửa sổ còn lại sẽ bị khóa và không thể điều khiển Nhiệm vụ chính của công tắc bên tài xế là điều khiển và cung cấp nguồn âm cho các công tắc điều khiển khác.
Công tắc điều khiển của hành khách là loại công tắc 5 chân, có chức năng đảo chiều mô tơ, sử dụng nguồn âm từ công tắc điều khiển của tài xế Việc xác định chính xác nguồn âm cho việc nâng và hạ kính là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Nguyên lý điều khiển nâng hạ kính trong mạch điện:
Nâng hạ kính bên tài:
Dòng điện từ ắc quy đi qua cầu chì và vào chân B của công tắc điều khiển bên tài Khi nhấn nút nâng hạ kính, dòng điện sẽ đi qua chân U điều khiển motor, sau đó trở về chân D và cuối cùng về mass (-) Ngược lại, khi điều khiển hạ kính, dòng điện sẽ từ chân D đi vào motor và trở về chân U trước khi về mass (-).
Nâng hạ kính bên phụ:
Khi tài xế điều khiển nâng kính: Dòng điện đi từ ắc quy qua cầu chì, vào chân
Khi điều khiển nâng hạ kính bên tài, dòng điện sẽ đi từ ắc quy qua cầu chì, vào chân B của công tắc điều khiển, tiếp tục qua chân U để điều khiển mô tơ nâng hạ bên phụ, rồi đến chân số 1, qua mô tơ và trở về chân 4 của công tắc nâng hạ của hành khách, cuối cùng quay về chân D của công tắc nâng hạ kính bên tài và về mass (-) Ngược lại, khi hạ kính, dòng điện sẽ đi từ ắc quy qua cầu chì vào chân B và điều khiển mô tơ tương tự.
Mô tơ và chân 1 của công tắc điều khiển nâng hạ hành khách được kết nối với chân U của công tắc nâng hạ kính bên tài, đồng thời kết nối về mass (-).
Khi hành khách điều khiển nâng hạ kính, chân số 3 là nguồn cấp cho công tắc Để nâng kính, chân số 2 kết nối với chân 3, tạo dòng điện qua mô tơ, đi về chân 4 và chân D của công tắc bên tài, rồi về mass (-) Ngược lại, khi hạ kính, chân số 5 nối với chân 3, dòng điện sẽ đi qua mô tơ, về chân 1, rồi đến chân U của công tắc bên tài, sau đó về mass (-).
Nâng hạ kính sau tài:
Khi tài xế điều khiển nâng kính, dòng điện từ ắc quy sẽ đi qua cầu chì và vào chân B của công tắc điều khiển bên tài, sau đó đi qua chân U điều khiển mô tơ nâng hạ, đến chân số 1, qua mô tơ và trở về chân 4 của công tắc điều khiển nâng hạ của hành khách, cuối cùng trở về chân D của công tắc nâng hạ kính bên tài và về mass (-) Ngược lại, khi hạ kính, dòng điện sẽ đi từ ắc quy qua cầu chì, vào chân B của công tắc bên tài, đi qua chân D điều khiển mô tơ đến chân số 4, qua mô tơ và trở về chân 1 của công tắc điều khiển hành khách, sau đó về chân U của công tắc nâng hạ kính bên tài và về mass (-).
THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE PHỤC VỤ GIẢNG DẠY SINH VIÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
Lựa chọn phương án thiết kế
Trong đề tài đồ án phục vụ giảng dạy, việc quan sát mô hình hoạt động và thuận tiện trong quá trình thực hành là rất quan trọng Nhóm đã chọn thiết kế khung giá theo kiểu bảng quảng cáo kết hợp với tủ dưới chân, cùng với chân khung giá đỡ được trang bị bánh xe để dễ dàng di chuyển.
Kết cấu khung được làm bằng sắt hộp vuông loại 30x30 mm và phần chân sử dụng sắp hộp 60x30 mm
Kết cấu phần mặt bảng và hộp được làm bằng tấm Aluminium Composite (nhôm tổng hợp)
Hình 3.1: Khung giá đỡ theo kiểu bảng kết hợp tủ
44 Ưu điểm và nhược điểm của khung:
Mô hình này nổi bật với tính thẩm mỹ cao nhờ cách bố trí hệ thống điện và các thiết bị liên quan, mang lại sự thoáng đãng khi bảng mô hình được đặt trên cao Với 4 bánh xe, mô hình rất linh hoạt và thuận tiện cho quá trình giảng dạy Ngoài ra, nó còn được trang bị tủ bảo quản dụng cụ, giúp bảo quản các thiết bị sau khi sử dụng.
Nhược điểm: Phức tạp và chi phí cao, chiếm diện tích lớn.
Tính toán và thiết kế giá đỡ mô hình
3.2.1 Tính toán kích thước giá đỡ Để thuận tiên cho quá trình cho quá trình học tập cũng như giảng dạy và có thể nhìn thấy rõ tất cả thiết bị linh kiện trên mô hình, nên nhóm lựa chọn phần giá đỡ mô hình đứng và các thiết bị được đặt trên mặt bảng của mô hình Dưới đây là phần phát thảo cơ bản của mô hình với các kích thước sơ bộ
Hình 3.2: Sơ đồ kích thước cơ bản của mô hình
Các kích thước cơ bản của mô hình:
H = B + C: Chiều cao tổng của mô hình
B: Chiều cao phần mặt sàn
C: Chiều cao phần thân mô hình
D: Chiều rộng phần chân mô hình
Việc thiết kế sơ đồ bố trí linh kiện dựa trên vị trí thực tế của chúng trên xe sẽ giúp việc hiểu và nhận diện các hệ thống trong xe trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn cho cả quá trình học tập và giảng dạy.
Sơ đồ bố trí cơ bản của các thiết bị linh kiện lớn trên mặt bảng được trình bày, trong đó các linh kiện được xếp đứng Việc đo đạt kích thước của các linh kiện này giúp tổng hợp kích thước của giá đỡ mô hình Ngoài ra, một số linh kiện nhỏ không chiếm diện tích lớn trên mặt sàn nên không được đưa vào sơ đồ.
Hình 3.3: Sơ đồ phác thảo vị trí các thiết bị trên mặt bảng
Cụm đèn đầu và cụm đèn hậu là những bộ phận quan trọng của xe, trong khi cụm công tắc tổ hợp giúp điều khiển các chức năng khác nhau Mô tơ gạt mưa trước và sau đảm bảo tầm nhìn rõ ràng trong điều kiện thời tiết xấu Các mô tơ nâng hạ kính bên phụ, bên tài và kính sau phụ, sau tài cho phép người sử dụng điều chỉnh kính một cách dễ dàng Công tắc nâng hạ kính tổng và các công tắc riêng biệt cho từng bên kính giúp nâng hạ kính thuận tiện và hiệu quả Cuối cùng, mô tơ rửa kính sau hỗ trợ việc giữ sạch kính sau, đảm bảo an toàn khi lái xe.
Mô tơ rửa kính trước; 16 – Đèn biển số; 17 – Vị trí các sơ đồ mạch điện; 18 – còi xe;
19 – Đèn gầm; 20 – Vị trí cầu chì và rơ le; 21 – Bình chứa nước; 22 – Khóa ig/st; 23 – Đèn xi nhan gương; 24 – Cục tạo chóp; 25 – Công tắc Hazard
Bảng 3.1: Thông số kích thước của các linh kiện cơ bản trên mô hình
STT Tên thiết bị linh kiện
1 Cụm đèn đầu 440 mm 350 mm 2
2 Cụm đèn hậu 150 mm 340 mm 2
3 Cụm công tắc tổ hợp 400 mm 110 mm 1
4 Mô tơ gạt mưa trước 200 mm 100 mm 1
5 Mô tơ gạt mưa sau 270 mm 130 mm 1
6 Mô tơ nâng hạ kính bên phụ 200 mm 180 mm 1
7 Mô tơ nâng hạ kính sau phụ 170 mm 160 mm 1
8 Mô tơ nâng hạ kính bên tài 200 mm 180 mm 1
9 Mô tơ nâng hạ kính sau tài 170 mm 160 mm 1
10 Cụm công tắc nâng hạ kính 160 mm 60 mm 1
11 Công tắc nâng hạ kính bên phụ
12 Công tắc nâng hạ kính sau phụ 1
13 Công tắc nâng hạ kính sau tài 1
14 Mô tơ rửa kính sau
15 Mô tơ rủa kính trước 1
16 Đèn biển số 90 mm 60 mm 1
17 Vị trí sơ đồ mạch điện 200 mm 300 mm 1
19 Đèn sương mù 90 mm 60 mm 2
20 Vị trí cầu chì và rơ le 400 mm 40 mm 11 cầu chì, 4 rơ-le
21 Bình chứa nước 120 mm 60 mm 2
22 Khóa IG/ST 30 mm 30 mm 1
23 Cụm đèn gương 55 mm 130 mm 2
24 Cục tạo chóp 28 mm 32 mm 1
25 Công tắc Hazard 20 mm 28 mm 1
*Lưu ý: Các kích thước trên bảng được làm tròn để thuận tiện cho quá trình thiết kế và thi công
Dựa vào các kích thước đo được từ bảng 3.1 và sơ đồ hình 3.3, chúng ta có thể xác định kích thước của mặt bảng Các linh kiện trên mặt bảng được sắp xếp với khoảng cách nhất định, và khoảng cách này sẽ thay đổi tùy thuộc vào kích thước của từng linh kiện Vì vậy, kích thước của mặt bảng sẽ được tính toán dựa trên những yếu tố này.
Kích thước mặt bảng giá đỡ = Kích thước tổng thành linh kiện + Khoảng cách giữa các linh kiện + Kích thước bổ sung (1)
Kích thước tổng thành linh kiện: Từ sơ đồ bố trí hình 3.3 và kích thước bảng 3.1 ta tính được kích thước tổng thành là:
Chiều dài: Vị trí linh kiện (19, 1, 3, 20, 2, 17) = 1670 mm
Chiều cao: Vị trí linh kiện (20, 7, 12, 5, 14, 2) = 715 mm
Khoảng cách giữa các linh kiện là yếu tố quan trọng trong việc sắp xếp chúng trên mặt bảng, nhằm đo các kích thước không đồng nhất Để thuận tiện cho quá trình thi công và lắp ráp, kích thước khoảng cách này cần được lựa chọn sao cho mặt sàn giá đủ rộng để chứa các linh kiện, đồng thời đảm bảo yếu tố thẩm mỹ và tính khoa học của mô hình.
Chiều cao = 465 mm (kích thước này đo được từ các linh kiện lớn trên mô hình, vì kích thước này đã chiếm trong kích thức các linh kiện nhỏ)
Kích thước bổ sung là cần thiết khi các thông số đo đạt và tổng không chính xác Kích thước bổ sung này không được vượt quá 100 mm, vì nếu lớn hơn, mô hình sẽ trở nên cồng kềnh và tạo ra những khoảng trống không cần thiết, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ.
Chiều dài bổ sung = 40 mm
Chiều cao bổ sung = 40 mm
Khi đó từ (1), ta có kích thước của mặt bảng giá đỡ (2):
Mặt bảng giá đỡ của mô hình được thiết kế đứng vuông góc với mặt đất, với chiều dài và chiều cao được tính toán hợp lý Điều này giúp đảm bảo rằng mô hình có thể đứng vững và chịu được lực tác động.
49 được tải trọng của các linh kiện mà không bị nghiên hoặc đánh vỏng khi có lực tác động vào phần mặt sàn thì:
Phần thân giá đỡ cần có chiều cao nhỏ hơn chiều rộng mặt bảng, cụ thể là không vượt quá 1,22 m Để đảm bảo tính tiện dụng cho người sử dụng mô hình, chiều cao lý tưởng của phần thân giá đỡ được chọn là 0,65 m.
Để đảm bảo mô hình đứng vững, chiều dài chân giá đỡ cần phải được kết nối vuông góc với phần thân mô hình, với yêu cầu chiều dài chân dài hơn phần thân nhưng nhỏ hơn chiều cao mặt bảng giá đỡ, cụ thể là trong khoảng 0,6 m đến 1,22 m Do đó, chiều dài chân giá đỡ lý tưởng được chọn là 0,85 m để đạt được sự ổn định tối ưu.
Khi đó từ (2) và (3), ta được kích thước tổng của phần giá đỡ mô hình :
Chiều cao của giá đỡ mô hình = 1,87 m (chiều cao mặt bảng + chiều cao thân giá đỡ mô hình)
Chiều dài của giá đỡ mô hình = 1,88 m
Hình 3.4: Sơ đồ các kích thước của phần tủ
Để đảm bảo tính thẩm mỹ và tối ưu hóa công năng của mô hình, phần tủ phía dưới cần được thiết kế với kích thước giới hạn trong khoảng kích thước của khung.
Chiều cao (h): Vì tủ đặt dưới phần khung nên chiều cao tủ sẽ là chiều cao của phần thân giá đỡ (3) Kích thước chiều cao là 0,65 m
Chiều rộng của mô hình (b) cần phải nhỏ hơn chiều rộng phần chân, cụ thể là dưới 0,8 m, để tránh chiếm diện tích lớn và trở nên cồng kềnh khi di chuyển Do đó, kích thước chiều rộng được lựa chọn là 0,45 m.
Chiều dài (a): Tương tự như chiều rộng, nên chiều dài phải tủ phải nhỏ hơn chiều dài mô hình (
