Báo cáo môn hệ thống điện – điện tử ô tô hệ thống gạt nước trên ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ – KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO MƠN HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Ô TÔ HỆ THỐNG GẠT NƯỚC TRÊN Ô TÔ NHÓM THÀNH VIÊN NHÓM ĐINH PHƯỚC THỌ ĐẶNG TÀI NHỰT HỒ SĨ NGUYÊN VÕ TIẾN NHÂN HUỲNH TIẾN SĨ ĐỖ TRẦN TIẾN MẠNH NGUYỄN LÂM HUY VŨ HUỲNH TRỌNG NHẬT GV HƯỚNG DẪN: CAO ĐÀO NAM Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2023 I.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT NƯỚC TRÊN Ô TÔ 1.KHÁI QUÁT CHUNG Gạt nước phận nhỏ lại quan trọng xe Nó có nhiệm vụ loại bỏ nước bụi bẩn khỏi kính chắn gió, giúp người lái có tầm nhìn tốt điều khiển xe Ngày nay, gạt nước xem tiêu chuẩn không trên tất xe mà trang bị cho xe lửa, tàu biển máy bay 2.NHIỆM VỤ, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CÀU CỦA HỆ THỐNG GẠT NƯỚC 2.1 NHIỆM VỤ Hệ thống gạt nước ô tô hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính Vì vậy, thiết bị cần thiết cho an tồn xe tham gia giao thơng 2.2 PHÂN LOẠI - Motor gạt mưa truyền động từ động ô tô - Motor gạt mưa chạy khí nén - Motor gạt mưa truyền từ động điện (hiện tất xe ô tô sử dụng loại này) 2.3 YÊU CẦU -Hệ thống gạt nước rửa kính hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa -Hệ thống gạt mưa ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ) II CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG GẠT NƯỚC 1.CẤU TẠO CHUNG Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước Motor cấu dẫn động gạt nước phía trước Vịi phun rửa kính trước Bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính) Cơng tắc gạt nước rửa kính (Có relay điều khiển gạt nước gián đoạn) Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau Motor gạt nước phía sau Relay điều khiển gạt nước phía sau 9 Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách) 10 Cảm biến nước mưa Hình 2.1: Cấu tạo chung hệ thống gạt nước CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG 2.1 CẦN GẠT NƯỚC, THANH GẠT NƯỚC Hình 2.2: Cần gạt nước tơ Cấu trúc cần gạt nước lưỡi cao su, gạt nước lắp vào kim loại gọi gạt nước Gạt nước dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt Hình 2.3: Cấu tạo cần gạt nước Ta hình dung lưỡi gạt tương tự chổi cao su dài Bề mặt tiếp xúc lưỡi gạt mặt kính chắn gió phủ lên lớp cao su mỏng Chính lớp cao su tạo độ bám định mặt kính, giúp đẩy nước bụi bẩn bên kính chắn gió Vì lưỡi gạt nước ép vào kính trước lị xo nên gạt nước gạt nước mưa nhờ dịch chuyển gạt nước Chuyển động tuần hoàn gạt nước tạo motor cấu dẫn động Vì lưỡi cao su lắp vào gạt nước bị mòn sử dụng ánh sáng mặt trời nhiệt độ môi trường v.v… nên phải thay phần lưỡi cao su cách định kỳ Một số cách bố trí lưỡi gạt nước thường gặp Hình 2.4: Một số cách bố trí lưỡi gạt Phần lớn mẫu xe có hai lưỡi gạt Khi hoạt động, hai lưỡi gạt di chuyển để làm bề mặt kính Thật ra, hai lưỡi gạt đặt hai điểm lệch bên kính chắn gió (như hình minh họa) Cách xếp gọi gạt nước theo kiểu tăng đem (tandem systems) Đây kiểu sử dụng phổ biến vệ sinh diện tích rộng kính chắn gió tạo tầm nhìn tốt cho người lái Ngồi cịn có số kiểu bố trí gạt nước khác hai lưỡi đối diện lệch hai bên kính, kiểu lưỡi gạt, Tuy nhiên, cấu có cấu trúc phức tạp lại làm việc hiệu Gạt nước che nửa gạt nước che hoàn tồn Hình 2.5: Gạt nước che nửa che hồn tồn Gạt nước thơng thường nhìn thấy từ phía trước xe Tuy nhiên để đảm bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng tầm nhìn rộng nên gạt nước gần che nắp ca-pơ Gạt nước nhìn thấy phần gọi gạt nước che nửa, gạt nước khơng nhìn thấy gọi gạt nước che hoàn toàn Với gạt nước che hoàn toàn bị phủ băng tuyết điều kiện khác, gạt nước khơng thể dịch chuyển Nếu cố tình làm tuyết cách cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng làm hỏng motor gạt nước Để ngăn ngừa tượng này, phần lớn mẫu xe có cấu trúc chuyển chế độ gạt nước che hoàn toàn sang chế độ gạt nước che phần tay Sau bật sang gạt nước che nửa, cần gạt nước đóng trở lại cách dịch chuyển theo hướng mũi tên hình vẽ 2.2 MOTOR GẠT NƯỚC Motor gạt nước động điện chiều kích từ nam châm vĩnh cửu Motor gạt nước gồm có motor truyền bánh để làm giảm tốc độ motor Motor gạt nước có chổi than tiếp điện: chổi than tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao chổi than dùng chung ( để nối mát ) Một công tắc dạng cam bố trí bánh để gạt nước dừng vị trí cố định thời điểm Một sức điện động lớn tạo cuộn dây phần ứng motor quay để hạn chế tốc độ quay motor Hình 2.6: Cấu tạo motor gạt nước cấu tạo cuộn dây motor a Hoạt động tốc độ thấp Khi dòng điện vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than tốc độ thấp sức điện động lớn tạo Kết motor quay với tốc độ thấp b Hoạt động tốc độ cao Khi dòng điện vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than tốc độ cao sức điện động ngược tạo Kết motor quay vứi tốc độ cao c Cơ cấu dừng tự động Hình 2.7: Hoạt động cơng tắc dạng cam Cơ cấu gạt nước có chức dừng gạt nước vị trí cố định Do có chức gạt nước đảm bảo dừng vị trí cuối kính chắn gió tắt công tắc gạt nước Công tắc dạng cam thực chức Cơng tắc có đĩa cam xẻ rãnh chữ V điểm tiếp xúc Khi cơng tắc gạt nước vị trí LO/HI, điện áp ắc quy đặt vào mạch điện dòng điện vào motor gạt nước qua công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước quay Tuy nhiên thời điểm công tắc gạt nước OFF, tiếp điểm P2 vị trí tiếp xúc mà khơng phải vị trí rãnh điện áp ắc quy đặt vào mạch điện dòng điện vào motor gạt nước tời tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho motor tiếp tục quay Sau việc quay đĩa cam làm cho tiếp điểm P2 vị trí rãnh dịng điện khơng vào mạch điện motor gạt nước bị dừng lại Tuy nhiên, qn tính phần ứng motor khơng dừng lại tiếp tục quay Kết tiếp điểm P3 vượt qua điểm dẫn điện đĩa cam Thực đóng mạch sau: Phần ứng → Cực (+)1 motor → công tắc gạt nước → cực S motor gạt nước → tiếp điểm P1 → P3 → phần ứng Vì phần ứng tạo sức điện động ngược mạch đóng này, nên trình hãm motor điện tạo motor dừng lại điểm cố định 2.3 MOTOR BƠM NƯỚC RỬA KÍNH Hình 2.8: Hoạt động kết hợp rửa kính gạt nước Đổ nước rửa kính vào khoang động Bình chứa nước rửa kính làm từ bình nhựa nước rửa kính phun nhờ motor rửa kính đặt bình chứa Motor rửa kính có dạng cánh quạt sử dụng bơm nhiên liệu Có hai loại hệ thống rửa kính đối vớ ơtơ có rửa kính sau: Một bình chứa chung cho phân trước sau loại có hai bình chứa riêng cho phận rửa kính trước phận rửa kính sau Ngồi ra, cịn có loại điều khiển vịi phun cho kính trước kính sau nhờ motor rửa kính điều khiển van loại khác có hai motor riêng cho phận rửa kính trước phận rửa kính sau đặt bình chứa 2.4 CÔNG TẮT ĐIỀU KHIỂN VÀ RELAY ĐIỀU KHIỂN GẠT NƯỚC GIÁN ĐOẠN 2.4.1 Cơng tắc gạt nước Hình 2.9: Công tắc gạt nước Công tắc điều khiển bố trí trục trụ lái, vị trí mà người lái điều khiển lúc cần Cơng tắc điều khiển có vị trí: OFF(dừng) LO(chậm) HI(nhanh) INT(gián đoạn) 2.4.2 Relay điều khiển gạt nước gián đoạn Relay kích hoạt gạt nước hoạt động cách gián đoạn Phần lớn kiểu xe gần công tắc gạt nước có relay sử dụng rộng rãi Một relay nhỏ mạch transistor gồm có tụ điện điện trở cấu tạo thành relay điều khiển gạt nước gián đoạn Dòng điện tới motor gạt nước điều khiển relay theo tín hiệu truyền từ công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước chạy gián đoạn III NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG GẠT NƯỚC Gồm chế độ: Bình thường tự động - Chế độ bình thường: Cơng tắc gạt vị trí OFF Hệ thống gạt nước hoạt động theo chế độ có sẵn (tùy theo xe) Bao gồm chế độ điều khiển motor gạt nước: HIGH, LOW STOP dựa thay đổi vị trí cụm công tắc gạt nước - Chế độ tự động: Cơng tắc gạt vị trí ON Bộ vi xử lí dựa tín hiệu cảm biến để điều khiển chế độ motor gạt nước bao gồm chế độ tương ứng sau: Không mưa: STOP Mưa nhỏ: LOW Mưa lớn: HIGH 1.KHI CÔNG TẮC GẠT NƯỚC Ở VỊ TRÍ LOW/MIST Khi cơng tắc gạt nước bật vị trí tốc độ thấp vị trí gạt sương, dịng điện vào chân B cơng tắc gạt nước  qua chân +1 công tắc gạt nước  chổi than tiếp điện tốc độ thấp motor gạt nước (chân +1 motor)  mass gạt nước hoạt động tốc độ thấp Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống gạt nước chế LOW 2.KHI CƠNG TẮC GẠT NƯỚC Ở VỊ TRÍ HIGHT Khi công tắc gạt nước bật vị trí tốc độ cao, dịng điện từ cực (+) acquy  chân B công tắc gạt nước  qua chân +2 công tắc gạt nước  chổi than tiếp điện motor gạt nước HI (chân +2 motor)  mass gạt nước hoạt động tốc độ cao Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống gạt nước chế độ HIGHT 3.KHI TẮT CÔNG TẮT GẠT NƯỚC OFF Nếu tắt công tắc gạt nước vị trí OFF motor gạt nước hoạt động dịng điện vào tiếp điểm P2 đĩa cam  tiếp điểm P1  qua chân S motor gạt nước  chân S công tắc điều khiển  đến chân +1  chổi than tốc độ thấp motor gạt nước  mass gạt nước tự động tốc độ thấp Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống gạt nước chế độ OFF mà cần gạt nước chưa vị trí dừng cố định Motor tiếp tục quay, đĩa cam quay làm cho tiếp điểm P2 vị trí rãnh dịng điện khơng vào mạch điện motor gạt nước bị dừng lại Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống gạt nước chế độ OFF mà cần gạt nước vị trí dừng cố định 4.KHI BẬT CƠNG TẮT GẠT NƯỚC ĐẾN VỊ TRÍ INT Hình 3.5: Sơ đồ hoạt động gạt nước chế độ INT Hoạt động bật ON: bật công tắc gạt nước đến vị trí ON transistor Tr1 bật lên lúc làm cho tiếp điểm relay chuyển từ A sang B Dòng điện từ acquy  qua relay  chân S công tắc gạt nước  qua chân +  chổi than tốc độ thấp motor  mass motor bắt đầu quay tốc độ thấp transistor ngắt Hoạt động transistor Tr1 ngắt OFF: Tr1 nhanh chóng ngắt làm cho tiếp điểm relay chuyển lại từ B A Tuy nhiên, vị trí khơng cố định, tiếp điểm P2 P1 thơng với Dịng điện tiếp tục vào  tiếp điểm P2 đĩa cam  chân S motor  qua relay  chân S công tắc  chổi than tốc độ thấp motor  mass, motor làm việc tốc độ thấp dừng lại tới vị trí dừng cố định Transistor Tr1 lại bật làm cho gạt nước tiếp tục hoạt động gián động trở lại Ở loại gạt nước có điều chỉnh thời gian đoạn, biến trở thay đổi giá trị nhờ xoay công tắt điều chỉnh mạch điện transistor điều chỉnh khoảng thời gian cấp điện cho transistor làm cho thời gian hoạt động gián đoạn thay đổi 5 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG KHI BẬT CƠNG TẮT RỬA KÍNH ON Khi bật cơng tắc rửa kính dịng điện vào motor rửa kính Ở cấu gạt nước có kết hợp với rửa kính, transsistor Tr1 bật theo chu kì xác định motor gạt nước hoạt động làm cho gạt nước hoạt động hai lần tốc độ thấp thấp Thời gian Tr1 bật thời gian để tụ điện mạch transistor nạp điện trở lại Thời gian nạp điện tụ điện phụ thuộc vào thời gian đóng cơng tắc rửa kính Hình 3.6:Sơ đồ hoạt động rửa kính chế độ ON