Trong những năm về trước cho tới nay hệ thống chống trộm ô tô nói riêng và hệ thống điện thân xe ô tô nói chung đã có rất nhiều cải tiến mới mẻ, các loại xe đời mới hiện nay đều đã được trang bị đầy đủ hệ thống chống trộm. Luận văn này tập trung tìm hiểu về hiện thống chống trộm thông minh ngày nay và xây dựng cơ bản mô hình hệ thống điện thân xe.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống chống trộm trên xe Lexus giúp sinh viên và những người quan tâm hiểu rõ cấu trúc, hoạt động và đặc điểm của hệ thống này Bài viết cung cấp kiến thức cơ bản, hỗ trợ sinh viên trong việc học tập và thực hành sửa chữa, bảo dưỡng các hệ thống điện thân xe thực tế một cách hiệu quả hơn.
Phương pháp nghiên cứu
Trong phạm vi đề tài, chúng em sẽ sử dụng hai phương pháp chính để nghiên cứu:
Chúng tôi sẽ tiến hành nghiên cứu lý thuyết dựa trên kiến thức hiện có và tìm hiểu thêm tài liệu về hệ thống chống trộm, nhằm xây dựng cơ sở vững chắc cho việc thực hiện mô hình.
Sau khi tiến hành nghiên cứu lý thuyết, chúng tôi sẽ thực hiện mô hình thực nghiệm nhằm hiểu rõ hơn về hệ thống.
Phạm vi ứng dụng
Mô hình hệ thống điện thân xe có thể được sử dụng trong nghiên cứu và giảng dạy, nhưng hiện tại vẫn còn nhiều hạn chế Để áp dụng thực tế, cần cải tiến mô hình này nhằm giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận và hiểu rõ hơn về hệ thống.
GIỚI THIỆU VỀ XE LEXUS LX570
Giới thiệu chung
Lexus LX, kiệt tác hàng đầu trong dòng SUV, kết hợp khả năng vận hành mạnh mẽ với kiểu dáng thông minh và sự tinh tế đặc trưng của xe sang Được trang bị hệ dẫn động 4 bánh 4WD, LX giúp người lái tự tin vượt qua mọi địa hình khó khăn trong khi vẫn đảm bảo sự thoải mái Với thiết kế hiện đại và hấp dẫn, LX không chỉ tỏa sáng trên đường phố mà còn thể hiện sự sang trọng trong các cuộc hẹn đẳng cấp Công nghệ tiên tiến của Lexus là yếu tố quan trọng, mang đến sự hòa quyện hoàn hảo giữa sức mạnh và niềm hứng khởi Động cơ V8 mạnh mẽ, hộp số tự động 8 cấp và khung gầm đỉnh cao giúp người lái tự tin chinh phục mọi thử thách, mang lại cảm giác an tâm và phấn khích khi cầm lái.
Lexus LX, mẫu SUV đi đầu của dòng xe Lexus, mang thiết kế mạnh mẽ thể hiện ý tưởng “sang trọng và mạnh mẽ” với các đặc trưng như “sức mạnh”, “sự tiên phong”, “sự sang trọng” và “sự tinh tế hiện đại” Vành xe hợp kim nhôm 21-inch và lưới tản nhiệt hình con suốt đặc trưng được gia cố tạo nên kiểu dáng vững chắc Cụm đèn 3 bóng LED nổi bật giúp dễ dàng nhận diện thương hiệu Lexus, trong khi hình dáng độc đáo của đèn trước thu hút ánh nhìn vào các đường gờ sắc sảo và đường nóc xe mượt mà, mang lại cảm giác chuyển động Cụm đèn hậu LED phát sáng phía trên cao tạo cảm giác rộng rãi và đầy quyền lực Bên trong khoang lái, các đường nằm ngang tăng cường khả năng định hướng trên địa hình hiểm trở, cùng với chất lượng chế tác tuyệt vời, da cao cấp và ốp gỗ Shimamoku được cắt và đánh bóng như kim loại, tạo nên sự thanh lịch, tinh tế Ánh sáng trắng dịu từ bảng táp lô và cabin càng nhấn mạnh sự sang trọng đỉnh cao của LX.
Chế độ lựa chọn đa địa hình của LX cho phép xe vượt qua nhiều loại địa hình khác nhau, bao gồm bùn cát, đá dăm, sống trâu, đất đá và đá Điều này giúp xe hoạt động hiệu quả trên các bề mặt khó khăn như đá cuội và ổ gà.
Chế độ điều khiển vượt địa hình thông minh trên xe gà với mô men xoắn và phanh độc lập cho từng bánh giúp người lái tập trung hoàn toàn vào tay lái Hệ thống này được hỗ trợ bởi chế độ Turn assist, đặc biệt hữu ích trong những khúc cua hẹp, cùng với tính năng kiểm soát tốc độ biến thiên (VFC) giúp đánh lái chính xác ở tốc độ thấp Để tăng cường tầm nhìn, màn hình đa địa hình cung cấp góc quan sát 360° từ 4 camera xung quanh xe, giúp tránh điểm mù Khi gài số thấp, hệ thống điều chỉnh chiều cao chủ động (AHC) tự động điều chỉnh chiều cao xe cho phù hợp với địa hình.
Kiểu dáng và kích thước xe Lexus LX570:
Hình 2.1 : Kiểu dáng và kích thước xe Lexus LX570
Thông số kỹ thuật
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Lexus LX570
Kích thước tổng thể (Dài x Rộng x Cao) (mm) 5080 x 1980 x 1865
Chiều dài cơ sở (mm) 2850
Chiều rộng cơ sở (mm) 1645/1640
Khoảng sáng gầm xe (mm) 225
Bán kính quay vòng tối thiểu (m) 5,9
Trọng lượng không tải (kg) 2685-2800
Trọng lượng toàn tải (kg) 3400 Động cơ V8 5,7 lít (3UZ-FE)
Dung tích xy lanh (cc) 5663
Hệ thống nhiên liệu SFI
Công suất tối đa (HP/rpm) 367/5600
Momen xoắn tối đa (Nm/rpm) 530/3200
Hệ thống treo Trước Lò xo cuộn
Hệ thống phanh Trước Đĩa 18”/18”
Dung tích bình nhiên liệu (lít) 93 + 45
Vỏ & mâm xe 275/50 R21, mâm đúc
Kính chiếu hậu ngoài chỉnh điện Có
Hệ thống kiểm soát hành trình Có
Radio AM/FM, DVD, 19 loa, MP3 và WMA, DSP và ASL
Hệ thống điều hòa Tự động điều chỉnh 4 vùng độc lập
Hệ thống mở khóa thông minh Có
Hệ thống khởi động bằng nút bấm Có
Hệ thống chống trộm Hệ thống mã hóa động cơ &
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS Có
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EDB Có
Hổ trợ phanh khẩn cấp BA Có
Túi khí trước và bên hông Có
Túi khí rèm hai bên cửa sổ Có
Hệ thống tự động ngắt nhiên liệu Có
Hệ thống cảnh báo áp suất lốp Có
Hệ thống cảnh báo phương tiện cắt ngang khi lùi Có
Hệ thống cảnh báo điểm mù Có
Hệ thống điều khiển hành trình Có
Hệ thống hỗ trợ xuống dốc Có Đèn báo phanh khẩn cấp Có
Móc ghế trẻ em ISOFIX Có
Giới thiệu các hệ thống trên xe Lexus LX570
Khởi động động cơ là chức năng thiết yếu của hệ thống điện ôtô, chuyển đổi năng lượng điện từ ắc quy thành cơ năng cho máy khởi động Máy khởi động truyền cơ năng qua bánh răng tới bánh đà trên trục khuỷu, giúp quay bánh đà Khi bánh đà quay, hỗn hợp không khí-nhiên liệu được nén và bốc cháy, khởi động động cơ Hầu hết các động cơ cần tốc độ quay khởi động khoảng 200 vòng/phút.
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống khởi động
Hệ thống khởi động bằng điện sử dụng phương pháp điều khiển gián tiếp qua rơle điện từ, giúp tránh tình trạng không kịp tách bánh răng khi động cơ đã nổ Thiết kế khớp ly hợp một chiều đảm bảo bảo vệ motor khởi động khỏi hư hỏng do momen từ động cơ truyền qua bánh răng đến phần ứng của motor.
Hình 2.3: Kết cấu máy khởi động
1 Bánh răng máy khởi động; 2 Cuộn giữ; 3 Cuộn đẩy; 4 Vành tiếp điểm; 5 Ắc quy
Khi người lái bật khóa điện, dòng điện sẽ vào cuộn dây, khiến lõi thép trở thành nam châm hút sang phải và quay cần gạt để truyền động bánh răng vào bánh đà Khi bánh răng ăn khớp với bánh đà, vành tiếp điểm nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ, và khi động cơ nổ, người lái nhả tay khỏi chìa khóa.
Hệ thống nhiên liệu trên xe Lexus LX570 sử dụng công nghệ bơm xăng đa cổng khép kín SFI (Sequential Multiport Fuel Injection), với mỗi kim phun riêng biệt cho từng xilanh, tạo ra hiệu suất khí thải tốt hơn Đặc biệt, hệ thống này được điều khiển bởi ECU, có khả năng cắt nhiên liệu khi túi khí trước được kích hoạt, đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Hình 2.4: Hệ thống nhiên liệu xe Lexus LX570
Vòi phun loại 4 lỗ kiểu nhỏ gọn, bộ phân phối nhiên liệu làm bằng hợp kim nhôm
Hình 2.5: Kết cấu vòi phun
Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên xe được thiết kế với bình xăng kép, bao gồm một bình chính bằng nhựa với 6 lớp vật liệu và một bình phụ bằng thép Bên trong bình xăng chính, có một bơm phụ tự động chuyển nhiên liệu từ bình phụ sang bình chính, giúp tăng đáng kể hành trình cho xe Ngoài ra, hệ thống nhiên liệu còn sử dụng các cút nối nhanh, nâng cao tính dễ sửa chữa cho xe.
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí hệ thống nhiên liệu 2.3.3 Hệ thống đánh lửa
Hệ thống đánh lửa điện tử ECU điều khiển đánh lửa trực tiếp cho từng xylanh, sử dụng bugi đầu dài và cuộn dây đánh lửa với mạch bán dẫn Nhờ các cảm biến, hệ thống này cung cấp tia lửa điện và điều chỉnh góc đánh lửa phù hợp với góc phun nhiên liệu, giúp quá trình đốt cháy diễn ra hiệu quả Kết quả là hỗn hợp không khí – nhiên liệu cháy hoàn toàn, giảm tiêu hao nhiên liệu, tăng công suất động cơ và giảm thiểu chất thải độc hại.
Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống đánh lửa DIS
Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS được trang bị giúp cải thiện thời gian đánh lửa, giảm tổn thất điện áp cao và tăng cường độ tin cậy của hệ thống Bugi với đầu được chế tạo bằng Idrium có tuổi thọ cao, trong khi thứ tự đánh lửa trên động cơ 3UZ-FE là 1-8-4-3-6-5-7-2.
Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa DIS:
Hình 2.8: Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống đánh lửa DIS
❖ Cấu tạo bu gi đánh lửa
Hình 2.9: Cấu tạo bu gi đánh lửa
1 Đầu bugi, 2 Cuộn dây thứ cấp, 3 Cuộn dây sơ cấp, 4 Lõi sắt, 5 Đuôi nối bugi,
6 Đầu bugi, 7 Thân trên bugi, 8 Chất làm kín, 9 Điện trở, 10 Lõi kim loại,
11 Điện cực giữa, 12 Điện cực mass
2.3.4 Hệ thống điều khiển động cơ
Động cơ 3UZ-FE được trang bị hệ thống điều khiển điện tử, giúp đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về kỹ thuật và kinh tế ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin và gửi tín hiệu điều khiển phù hợp đến các hệ thống trong động cơ Nhờ vậy, động cơ duy trì hoạt động ổn định và tối ưu cho từng chế độ vận hành.
Hệ thống điều khiển động cơ tối ưu hóa các hệ thống SFI và ESA, điều chỉnh góc mở bướm ga theo góc mở bàn đạp chân ga và trạng thái động cơ Nó cũng quản lý góc trục cam nạp, bơm xăng và duy trì nhiệt độ phù hợp cho cảm biến thông qua việc điều khiển dòng điện qua bộ sấy Hệ thống này còn cắt điều hòa, kiểm soát hơi xăng, ngắt nhiên liệu và đánh lửa khi phát hiện chìa khóa lạ, ghi lại mã lỗi khi có sự cố trong hệ thống điều khiển điện tử, đồng thời đảm bảo chế độ an toàn cho xe.
Hình 2.10: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ
1 Bugi đánh lửa 2 Rơ le điều khiển mở mạch điện 3 Điện trở bơm nhiên liệu 4 Rơ le điều khiển bơm NL 5 Cảm biến áp suất hơi nhiên liệu 6 Van đóng hộp than hoạt tính
7 Bơm NL 8 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 9 Đồng hồ đo lượng khí nạp 10 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 11 Van tháo rửa 12 Cảm biến vị trí bướm ga 13 Motor điều khiển bướm ga 14.15 Vòi phun 16.18 Bugi đánh lửa 17 Cảm biến vị trí trục cam 19.20 Cảm biến tiếng gõ 21 Cảm biến vị trí trục khuỷu 22 Acquy 23 Đèn báo sự cố 24 Điều hòa không khí 25 Cảm biến tốc độ 26 Rơ le khởi động 27 Hộp số tự động 28 Bộ kết nối dữ liệu
2.3.5 Hệ thống làm mát động cơ
Bơm nước có nhiệm vụ hút nước từ két chứa và đưa đến áo nước để làm mát các chi tiết động cơ qua các đường phân nước Sau khi làm mát, nước sẽ đi qua bộ ổn nhiệt Nếu nhiệt độ nước còn thấp, van hằng nhiệt sẽ không mở, khiến nước đi theo đường tắt trở về bơm Ngược lại, khi nhiệt độ nước cao, van hằng nhiệt sẽ mở, cho phép nước đi qua két làm mát và quay trở lại bơm để tiếp tục tuần hoàn.
Hệ thống làm mát của động cơ 2UZ-FE sử dụng công nghệ làm mát bằng áp suất nước tuần hoàn cưỡng bức Van hằng nhiệt được lắp đặt ở đường dẫn nước vào nhằm duy trì nhiệt độ tối ưu cho hệ thống Bộ tản nhiệt được chế tạo từ lõi nhôm, trong khi roto bơm nước làm bằng nhựa giúp giảm trọng lượng tổng thể Đặc biệt, bộ làm mát hộp số tự động được thiết kế dạng nhôm nhiều lớp.
Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống làm mát
Hình 2.12: Sơ đồ đường nước đi làm mát 2.3.6 Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn của động cơ 2UZ-FE sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức với bơm dầu bánh răng xycloid ăn khớp trong Bơm dầu được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua bộ truyền dây đai, trong khi bộ làm mát dầu sử dụng nước làm mát của động cơ.
Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn
1 Bơm dầu 2 Bộ làm mát dầu 3 Bầu lọc dầu 4 Phễu lọc dầu
Hình 2.14: Sơ đồ khối nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn
KHAI THÁC HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM TRÊN XE Ô TÔ
Khái quát hệ thống chống trộm ô tô
Hệ thống chống trộm ôtô được thiết kế để bảo vệ xe khỏi trộm cắp và cướp Với máy quét chuyên dụng nhận diện qua dấu vân tay, hệ thống đảm bảo chỉ chủ sở hữu mới có quyền truy cập, loại trừ mọi khả năng thu nhận tín hiệu trái phép Hệ thống có khả năng lưu trữ lên đến 10 mẫu vân tay trong cơ sở dữ liệu, tăng cường tính bảo mật cho xe của bạn.
Hệ thống sử dụng mạng điện có sẵn trong ôtô để điều khiển các rơle kỹ thuật số thông minh như RDU, RDUK, RDD, RZ, cung cấp tính năng phong tỏa từ xa và bảo vệ xe ở nhiều cấp độ khác nhau Để nâng cao tính bảo mật, các rơle RDU, RDD, RZ được thiết kế giống với các rơle ôtô thông thường, trong khi RDUK có cấu tạo đặc biệt để dễ dàng tích hợp vào các bó dây của mạng điện trong xe.
Hệ thống chống trộm có thể chia thành 3 phần chính:
Cảm biến có tác dụng nhận biết các hành vi xâm nhập trái phép lên xe:
• Cảm biến rung dùng trên xe tác dụng nhận biết những rung động bất thường của xe thường là do quá trình cạy cửa hay đập vỡ kính xe
• Công tắc dùng để nhận biệt trạng thái mở cửa của các cửa xe, nắp khoang động cơ, cửa hành lý
• Khoá điện là công tắc xác định trạng thái hoạt động của xe và truyền tín hiệu tới ECU chống trộm
Công tắc cảnh báo mở khoá bằng chìa là thiết bị xác định sự hiện diện của chìa khoá trong ổ khoá điện, đồng thời gửi tín hiệu đến ECU chống trộm để đảm bảo an toàn cho xe.
• Cụm khoá cửa (công tắc vị trí)
• Công tắc mở cửa khoang hành lý bằng chìa
Cơ cấu chấp hành của hệ thống chống trộm ô tô:
• Các đèn bên ngoài xe vàcòi xe Đây chính là các thiết bị báo động để báo cho người xung quanh biết xe đang bị trộm
• Đèn chỉ báo an ninh là thiết bị cho biết hệ thống có ở trạng thái làm việc hay không
Hệ thống ở trạng thái hoạt động, đèn chỉ báo nháy để báo cho xung quanh biết xe được trang bị hệ thống chống trộm
• Cụm khoá cửa (mô tơ): khi hệ thống đạt tới trạng thái báo động và các cửa được mở khoá, thì hệ thống tự động khoá các cửa
Bộ xử lý trung tâm (ECU) là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống chống trộm, bao gồm ECU chống trộm và ECU động cơ ECU nhận tín hiệu từ cảm biến và xử lý thông tin dựa trên dữ liệu lập trình sẵn, sau đó phát tín hiệu cho các cơ cấu chấp hành hoạt động Tùy thuộc vào từng dòng xe, ECU chống trộm có thể được tích hợp vào ECU động cơ hoặc hoạt động độc lập bên ngoài.
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống chống trộm
3.1.3 Phân loại hệ thống chống trộm
Ngày nay, các hệ thống cảnh báo tiên tiến sử dụng cảm biến xung động để bảo vệ xe khỏi trộm cắp Cảm biến này hoạt động bằng cách phát hiện các tác động mạnh, như đập hay xô đẩy xe, và gửi tín hiệu đến bộ não trung tâm Dựa trên tần số của xung động, bộ điều khiển trung tâm sẽ kích hoạt còi xe hoặc toàn bộ hệ thống chống trộm, giúp ngăn chặn những tên trộm chuyên nghiệp nhất.
Hệ thống chống trộm ôtô sử dụng mạng điện có sẵn để điều khiển các rơle kỹ thuật số thông minh, phát tín hiệu cảnh báo bằng còi và đèn nháy Khóa điện chống trộm được trang bị Chip thông minh Smart Key, với một modul thu nhỏ gọi là Smart Chip Smart Chip này được nạp dữ liệu chương trình, bao gồm Password và các mã điện tử, được lưu trữ trong bộ nhớ Đặc biệt, Smart Chip có khả năng tạo ra hơn 1,3 tỷ tỷ mã điện tử, có thể thay đổi liên tục trong quá trình hoạt động.
Nguyên lí cơ bản và các cảm biến của hệ thống chống trộm ô tô
Hệ thống chống trộm thường bao gồm các cảm biến kết nối với còi báo động Còi báo động là một công tắc gắn trên cánh cửa xe, có dây dẫn điện Khi có ai đó mở cửa xe, còi báo động sẽ tự động kích hoạt.
Hình 3.1 : Sơ bộ hệ thống chống trộm
Những hệ thống chống trộm của xe hiện đại ngày nay phức tạp hơn nhiều Chúng thường gồm:
Một dãy các cảm biến có thể bao gồm các công tắc, các cảm biến áp suất và các cảm biến di chuyển
Một còi báo động, có thể điều chỉnh để tạo ra các tiếng động khác nhau
Một bộ thu sóng radio cho phép thực hiện việc điều khiển từ xa bằng bộ điều khiển
Một ắc quy phụ để có thể vận hành hệ thống chống trộm trong trường hợp ắc quy chính bị hết điện hoặc mất kết nối
Bộ điều khiển máy tính trung tâm, được coi là "bộ não" của hệ thống, có nhiệm vụ theo dõi toàn bộ hoạt động, kích hoạt còi báo động khi cần thiết.
Bộ điều khiển trung tâm trong các hệ thống chống trộm tiên tiến hoạt động nhờ một máy tính nhỏ, có nhiệm vụ kích hoạt thiết bị báo động, còi xe, đèn pha hoặc còi báo động Nó nhận tín hiệu điện từ các cảm biến để điều khiển việc đóng hoặc mở mạch hệ thống Sự khác biệt giữa các hệ thống chống trộm chủ yếu nằm ở loại cảm biến được sử dụng và phương thức truyền tín hiệu đến các thiết bị báo động.
Hình 3.2 : Bộ điều khiển kết nối với còi báo động và cảm biến
Bộ điều khiển và còi báo động có thể nhận nguồn điện từ ắc quy chính của xe, đồng thời thường được trang bị một nguồn điện dự trữ để đảm bảo hoạt động khi cần thiết.
Ắc quy bí mật này cung cấp điện cho hệ thống khi nguồn điện chính bị cắt, giúp duy trì hoạt động của hệ thống báo động Khi bị cắt nguồn, hệ thống có thể phát tín hiệu cảnh báo xâm nhập, được kích hoạt bởi bộ điều khiển và phát ra âm thanh Bài viết dưới đây sẽ giải thích cách hoạt động của các cảm biến và cách chúng kết nối với bộ điều khiển thông minh trong hệ thống chống trộm.
3.2.2 Các loại cảm biến trong hệ thống chống trộm ô tô
3.2.2.1 Cảm biến trên cửa xe
Hệ thống chống trộm cơ bản nhất trên xe được lắp đặt tại các cửa xe Khi có ai mở nắp capo, thùng chứa đồ hoặc bất kỳ cánh cửa nào trong chế độ bảo vệ toàn bộ, bộ não của hệ thống sẽ kích hoạt báo động cho hệ thống chống trộm.
Hệ thống chống trộm trên xe thường được trang bị công tắc cơ tại các cửa xe, hoạt động tương tự như công tắc đèn trong cabin Khi mở cửa hoặc cốp, đèn bên trong bật sáng nhờ công tắc này, giống như công tắc điều khiển đèn tủ lạnh Khi cửa xe đóng, nó sẽ đè lên một cần gạt hoặc công tắc nhỏ, làm hở mạch hệ thống Khi cửa mở, lò xo sẽ đẩy nút bấm lên, đóng mạch điện và truyền tín hiệu đến các đèn bên trong.
Hình 3.3 : Cảm biến trên cửa xe
Để thiết lập cảm biến cửa xe, cần thêm một phần tử mới vào mạch Khi cửa xe mở (đóng công tắc điện), dòng điện sẽ được gửi đến bộ não của hệ thống Dòng điện này kích hoạt bộ não phát tín hiệu để kích hoạt còi báo động.
Hệ thống chống trộm hiện đại không chỉ giám sát mà còn theo dõi sự thay đổi điện thế trong toàn bộ hệ thống điện của xe Khi phát hiện sự giảm điện thế trong mạch, bộ não trung tâm sẽ nhận biết có sự can thiệp vào hệ thống điện Các nguyên nhân gây tụt điện áp có thể bao gồm việc đèn bật sáng khi cửa xe mở, can thiệp vào hệ thống dây dẫn dưới nắp capo, hoặc tháo các giắc nối điện.
Cảm biến lắp ở cánh cửa xe rất hiệu quả trong việc bảo vệ, nhưng chúng không thể phát hiện khi xe bị kéo đi Một phương thức đơn giản để đột nhập vào xe là phá vỡ kính, tuy nhiên, những tên trộm chuyên nghiệp có thể sử dụng xe lớn để kéo cả xe của bạn mà không cần vào bên trong.
Hình 3.4 : Cảm biến xung động
Ngày nay, hệ thống cảnh báo tiên tiến sử dụng cảm biến xung động để bảo vệ xe khỏi trộm cắp Khi có tác động mạnh, cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến bộ não trung tâm để đánh giá cường độ chuyển động Dựa vào tần số xung động, bộ điều khiển trung tâm sẽ kích hoạt còi xe hoặc hệ thống chống trộm, giúp tăng cường an ninh cho phương tiện.
Có nhiều phương pháp lắp đặt cảm biến xung động, trong đó một loại cảm biến đơn giản sử dụng thanh kim loại dài, dễ uốn và hoạt động như một công tắc tự động Tuy nhiên, thiết kế này gặp vấn đề khi tất cả các rung xóc hoặc chấn động đều kích hoạt mạch điện theo cùng một cách, khiến bộ não trung tâm không thể đo lường hiệu quả.
Cảm biến tiên tiến có khả năng phát hiện cường độ rung lắc của xe, nhưng có thể dẫn đến báo động giả do mức độ mãnh liệt của các rung xóc Thiết kế cảm biến xung động, được phát minh bởi Randall Woods vào năm 2000, minh họa rõ ràng khả năng cung cấp nhiều thông tin khác nhau dựa trên cường độ rung lắc.
Hình 3.5 : Hoạt động của cảm biến xung động Cảm biến xung động có 3 bộ phận chính gồm:
• Tiếp điểm trung tâm đặt bên trong vỏ xilanh
• Một số tiếp điểm nhỏ xung quanh nằm ở đáy vỏ xilanh
• Một viên bi làm bằng kim loại có thể di chuyển tự do trong vỏ xilanh
Khi có hiện tượng ngừng chuyển động, viên bi kim loại tiếp xúc với cả tiếp điểm trung tâm và một trong các tiếp điểm nhỏ xung quanh, tạo thành mạch kín và gửi dòng điện đến bộ não trung tâm Mỗi tiếp điểm nhỏ được kết nối với bộ não qua các mạch riêng biệt Khi di chuyển cảm biến bằng cách đập mạnh hoặc lắc, viên bi lăn quanh vỏ xilanh và dừng lại ở một tiếp điểm nhỏ, phá vỡ liên kết giữa các tiếp điểm Điều này khiến mạch hở và thông báo cho bộ não trung tâm về sự dịch chuyển Viên bi tiếp tục lăn qua các tiếp điểm khác, đóng và mở mạch điện liên tục cho đến khi dừng lại.
Khi cảm biến phát hiện sự rung lắc mạnh, viên bi sắt sẽ lăn qua một quãng đường dài hơn ở đáy xilanh, tiếp xúc với nhiều điểm nhỏ trước khi dừng lại.
Hệ thống mã hóa động cơ Immobilizer trang bị trên Lexus LX570
3.3.1 Giới thiệu về hệ thống mã hóa Để giảm thiểu số lượng xe bị mất trộm, hệ thống mã hóa động được ra đời và phát triển bởi các nhà sản xuất ô tô Có nhiều hệ thống khác nhau trên thị trường phụ thuộc vào từng loại xe và nhà sản xuất
Hầu hết các loại xe đều có chức năng cơ bản giống nhau: động cơ sẽ không khởi động nếu không nhận được mã đăng ký phù hợp từ hệ thống mã hóa động cơ ban đầu.
Mỗi chìa khóa xe được trang bị vi mạch chứa mã ID duy nhất, được đăng ký trong mô đun điều khiển của hệ thống mã hóa.
Hệ thống mã hóa tự động sẽ kích hoạt khi công tắc đánh lửa ở vị trí ACC hoặc LOCK, và chỉ có thể tắt bằng khóa đã được đăng ký.
3.3.2 Các bộ phận của hệ thống mã hóa
Các thành phần được sử dụng cho hệ thống mã hóa được mô tả như sau:
• Cuộn dây chìa thu phát
• Bộ khuyếch đại chìa thu phát
• Công tắc cảnh báo mở khóa bằng chìa
• Đèn chỉ báo an ninh
3.3.2.2 Bộ khuyếch đại chìa thu phát
ECU (Electronic Control Unit) khoá động cơ nhận tín hiệu từ bộ khuyếch đại chìa thu phát, cho phép dòng điện đi vào cuộn dây và tạo ra từ trường Bộ khuyếch đại này nhận mã ID của chìa khóa qua cuộn dây, sau đó gửi mã ID đến ECU để xác thực.
3.3.2.3 Cuộn dây chìa thu phát
Cuộn dây chìa thu phát tạo ra từ trường xung quanh ổ khóa điện, cung cấp nguồn cho bộ thu phát trên chìa khóa Nó thực hiện việc truyền và nhận tín hiệu dữ liệu giữa mô đun điều khiển mã hóa và chìa thu phát thông qua tần số vô tuyến.
Cuộn dây chìa thu phát là một cuộn dây đồng quấn quanh ổ khóa, hoạt động khi chìa khóa được tra vào ổ khóa Quá trình này được kích hoạt nhờ công tắc cảnh báo mở khóa, giúp nhận biết sự kết nối giữa chìa khóa và ổ khóa.
3.3.2.4 Công tắc cảnh báo mở khóa
Công tắc này nhận biết chìa khóa có được đưa vào ổ khóa điện hay chưa và gửi tín hiệu gửi về ECU khóa động cơ
Nhận tín hiệu từ ECU khóa động cơ, từ đó có cho phép động cơ hoạt động hay không
ECU động cơ chịu trách nhiệm điều khiển quá trình phun nhiên liệu, đánh lửa và khởi động động cơ dựa trên tín hiệu từ hệ thống mã hóa.
ECU động cơ hoạt động khác nhau trong hệ thống mã hóa:
• ECU động cơ được tích hợp mô đun điều khiển mã hóa
ECU động cơ hoạt động độc lập với mô đun điều khiển mã hóa, trong khi mô đun mã hóa đóng vai trò là một yếu tố xác minh bổ sung cho số ID và từ mã.
Ngoài chìa khóa cơ, trên chìa khóa còn được tích hợp thêm một bộ thu nhận tín hiệu, nó bao gồm:
Một vi mạch được trang bị mã ID duy nhất, và khi nhận tín hiệu yêu cầu từ mô đun điều khiển, mã ID trên chìa khóa sẽ được truyền đến mô đun điều khiển.
• Một cuộn dây chuyển và nhận tất cả các tín hiệu dữ liệu đến môđun điều khiển mã hóa thông qua các ăng ten cuộn dây thu phát
• Một tụ điện được tích hợp bên trong bộ thu phát và được sạc khi nằm trong từ trường của cuộn dây thu phát
Bộ thu phát hoạt động dựa trên nguyên lý của công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) để mã hóa động cơ
3.3.2.7 Đèn chỉ báo an ninh Đèn bảo mật được sử dụng để báo hiệu khi kích hoạt hệ thống mã hóa cũng như trục trặc
Hệ thống ECU khóa động cơ hoạt động bằng cách kích hoạt đèn sáng và nháy liên tục Khi gặp sự cố hoặc trục trặc, đèn sẽ sáng và nhấp nháy một cách cụ thể để thông báo tình trạng.
Hình 3.11 : Mô đun điều khiển mã hóa
3 Công tắc Ignition (vị trí Start)
9 Công tắc cảnh báo mở khóa
Nhận mã ID từ bộ khuyếch đại chìa thu phát và so sánh với mã ID đã đăng ký trước đó Tiếp theo, ECU khóa động cơ sẽ gửi tín hiệu đến ECU động cơ để điều khiển hoạt động của động cơ.
ECU điều khiển mã hóa kết nối với:
• Cuộn dây chìa thu phát
3.3.3 Nguyên lý hoạt động Để khởi động xe ta cần tra chìa khóa vào ổ khóa Khi đó ECU mã hóa phát hiện ra rằng công tắc cảnh báo mở khóa bật ở vị trí ON Lúc này ECU lập tức cấp nguồn điện đến cuộn dây chìa thu phát và tạo ra một sóng điện Một con chíp thu phát nằm trong cán chìa nhận được sóng điện, chíp thu phát sẽ phát ra tín hiệu mã ID của chìa này Cuộn dây chìa thu phát nhận được mã tín hiệu này, sau đó tín hiệu mã ID được khuyếch đại và được truyền đến ECU khóa động cơ
ECU khóa động cơ sẽ xác nhận mã ID của chìa khóa với mã ID đã được đăng ký của xe để kiểm tra tính khớp nhau, sau đó thông báo kết quả đến ECU động cơ.
Sau khi kết quả nhận dạng cho thấy rằng mã ID của chìa khóa trùng khớp với mã
ID của xe và ECU khóa động cơ đã xác nhận sự trùng khớp của chúng:
MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN XE
Mục đích ý nghĩa thực hiện mô hình
4.1.1 Củng cố kiến thức Điểm mấu chốt trong quá trình thực hiện mô hình, đó là làm thế nào tách rời và mang một hệ thống ở trên xe ô tô lên một tấm bảng và làm cho nó có thể hoạt động được Để thực hiện được điều này, trước tiên những người thực hiện phải nghiên cứu, tìm hiểu trong sách vở cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống điện thân xe, sau đó dựa trên khả năng, ứng dụng và tính phổ biến của nó để quyết định sẽ thực hiện những mô hình hóa nào Làm được điều này, chúng ta đã có thể nạp được một khối lượng lớn những kiến thức liên quan
Hệ thống điện thân xe thực tế thường khác biệt so với những gì sinh viên tưởng tượng Việc thực hiện mô hình giúp sinh viên tiếp cận thực tế và làm quen với các chi tiết trong hệ thống, điều này rất hữu ích cho công việc sau này.
4.1.3 Tiếp tục hoàn thiện và phát triển
Sau khi thành công với mô hình điện thân xe, nhóm thực hiện hoàn toàn tin tưởng vào khả năng của sinh viên ngành cơ khí ô tô tại Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP Hồ Chí Minh Họ có thể phát triển thêm các mô hình hệ thống điện thân xe khác, cải tiến những mô hình hiện tại và mở rộng sang các hệ thống khác trên ô tô như hệ thống nhiên liệu, hệ thống kiểm soát khí xả và hệ thống làm mát.
Các bước thực hiện mô hình
4.2.1 Chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu Để thực hiện mô hình ta cần chuẩn bị các dụng cụ và vật liệu và các linh kiện sau:
Vật liệu: gồm các chi tiết trong bảng 4.1
Bảng 4.1: Vật liệu cần dùng
Vật liệu Đơn vị Số lượng Mô tả
Gỗ ép là vật liệu lý tưởng để gắn và cố định các chi tiết cũng như ốp các mặt bao quanh của mô hình Với độ cứng và độ bền tương đối cao, gỗ ép mang lại sự chắc chắn cho sản phẩm Tuy nhiên, cần lưu ý rằng loại gỗ này không chịu nước.
Thép vuông Thanh 4 Là kết cấu chịu lực chính của mô hình
Thép L Cái 6 Sử dụng để cố định bảng
Dây điện ô tô M 5 Dẫn điện giữa các chi tiết mô hình
Cầu chì 12V Cái 1 Bảo vệ cho mạch điện
Bu lông đai ốc 8 ly, 6 ly, vít
Con 30 Cố định các chi tiết với nhau
Decal m 2 2 Hiển thị thông tin
Bánh xe lớn Cái 4 Giúp dễ dàng di chuyển mô hình
Bản lề Cái 2 Kết nối và cố định chi tiết
Dụng cụ: Các dụng cụ cần thiết được liệt kê trong bảng 4.2
Bảng 4.2: Các dụng cụ cần thiết
Dụng cụ Số hiệu/đơn vị Số lượng
Các loại đục, dao và kéo Cái 5
Các chi tiết của mô hình: Gồm các bộ phận như trong bảng 4.3
Bảng 4.3: Các chi tiết bố trí trên mô hình
Tên chi tiết Đơn vị/số hiệu Số lượng
Mô tơ nâng hạ kính Cái 2
Mô tơ bơm rửa kính Cái 1
Công tắc điều khiển nâng hạ kính Cái 1
Mô tơ khóa cửa Cái 4
Mô-đun điều khiển khóa cửa Cái 1
Mô tơ gạt mưa Cái 1
Công tắc xi nhan Cái 1
Công tắc điều khiển trung tâm Cái 1 Đèn tín hiệu Cái 2
Cụm đèn sau Cái 2 Đèn pha cos Cái 2
Công tắc chân phanh Cái 1
Công tắc đèn lùi Cái 1
4.2.2 Dựng khung và bố trí chi tiết trên mô hình
Bảng mô hình được lắp đặt trên một giá đỡ bằng thép vuông, được gia cố độ cứng vững nhờ vào các thanh giằng Các chi tiết của khung được kết nối chặt chẽ để tăng cường độ cứng vững cho toàn bộ cấu trúc.
Khung được bao bọc bởi gỗ tấm cắt theo kích thước phù hợp, được cố định bằng vít Để tăng tính thẩm mỹ, các cạnh của khung được ốp bằng nhôm chữ V mỏng.
Bố trí và cố định các chi tiết mô hình lên bảng gỗ đã được khoan sẵn các vị trí lắp Việc này có thể thực hiện bằng cách sử dụng vít, bulong, đai ốc và long đền để đảm bảo sự chắc chắn và ổn định cho mô hình.
Hệ thống điều khiển bao gồm các dây điện được sắp xếp phía sau mô hình, cùng với nguồn điện và kết nối mát cho hệ thống cũng được bố trí tại vị trí này.
Sau khi gắn xong các chi tiết lên bảng, ta có được mô hình như hình vẽ:
Hình 4.1 : Các chi tiết trên mô hình
4.2.3 Kiểm tra các chi tiết bộ phận của hệ thống trên mô hình
4.2.3.1 Kiểm tra công tắc máy
Bước 1: Sử dụng đồng hồ VOM đo thông mạch các chân công tắc tại các vị trí
OFF, ACC, IG và ST
Bước 2: Ghi kết quả nhận được ra giấy, nếu kết quả nhận được như bảng sau thì công tắc còn tốt
Hình 4.2 : Kiểm tra công tắc máy
4.2.3.2 Kiểm tra công tắc điều khiển nâng hạ kính
Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch các chân của công tắc khi bật ở chế độ UP và DOWN Nếu điện trở nhỏ hơn 1Ω thì công tắc tốt
Hình 4.3 : Kiểm tra công tắc nâng hạ kính
+ Sử dụng đồng hồ VOM đo thông mạch để kiểm tra các dây dẫn có bị sút hay đứt không, dây có bị chạm mát hay không
+ Đoạn dây dẫn nào bị đứt cần được thay thế
4.2.3.4 Kiểm tra motor nâng hạ kính
Sử dụng ắc quy để cung cấp nguồn cho motor nâng hạ kính Kiểm tra motor bằng cách quan sát xem nó có quay hay không; nếu motor quay, điều đó cho thấy motor vẫn còn hoạt động tốt Tiếp theo, đổi chiều cấp điện cho motor để xem nó có quay ngược lại hay không; nếu motor vẫn quay, điều này cũng xác nhận rằng motor vẫn còn trong tình trạng tốt.
Hình 4.4 : Kiểm tra motor nâng hạ kính
Để kiểm tra còi, bạn có thể sử dụng đồng hồ VOM đo điện trở; nếu giá trị đo dưới 1 Ω, còi vẫn hoạt động tốt Ngoài ra, bạn cũng có thể cấp nguồn trực tiếp từ acquy để xác định xem còi có còn hoạt động hay không.
Để đo điện trở của các tim bóng đèn bằng đồng hồ VOM, trước tiên, bạn cần đặt đồng hồ ở chế độ đo điện trở Tiếp theo, hãy kết nối đầu đo của đồng hồ vào các chân của bóng đèn Khi xác định được chân cốt, chân pha và chân mass, kết quả đo sẽ cho biết tình trạng của bóng đèn: nếu điện trở có giá trị xác định, bóng đèn vẫn còn tốt; nếu điện trở là 0Ω, bóng đèn đã hỏng.
thì kiểm tra sự tiếp xúc giữa bóng đèn và đuôi đèn hoặc thay bóng đèn khác
Hình 4.6 : Kiểm tra bóng đèn
Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch để kiểm tra cầu chì có bị đứt không Nếu đồng hồ hiện giá trị 0 thì cầu chì còn tốt
Hình 4.7: Kiểm tra cầu chì
4.2.3.8 Kiểm tra điện áp ắc quy Đặt đồng hồ đo điện ở dải đo điện áp một chiều
+ Nối đầu đo phía âm của đồng hồ vào cực âm của ác quy và đầu đo phía dương của đồng hồ vào cực dương của ắc quy
+ Kiểm tra điện áp của ắc quy Khi bình mới xạc xong và đầy nằm khoảng 12,7 V Tuy nhiên, điện áp thực tế khoảng 10-14 V
Hình 4.8: Kiểm tra điện áp ắc quy
Để kiểm tra rơle, sử dụng đồng hồ VOM đo điện trở hai đầu cuộn dây Nếu điện trở khoảng 0,3Ω, cuộn dây vẫn còn tốt; nếu điện trở là 0Ω hoặc vô cực (∞), cần thay rơle mới Tiếp theo, kiểm tra điểm của rơle bằng cách cấp nguồn cho cuộn dây và sử dụng đồng hồ VOM để đo thông mạch.
2 đầu tiếp điểm Nếu thông mạch thì rơle còn tốt Nếu không thông mạch thì thay rơle khác
4.2.4 Sơ đồ mạch điện của các hệ thống trên mô hình
4.2.4.1 Sơ đồ mạch điện của hệ thống chiếu sáng
Hình 4.10: Sơ đồ mạch điện hệ thống pha-cos
Khi bật công tắc LCS (Light Control Switch) ở vị trí Tail: Sẽ có dòng điện đi từ:
acquy cuộn dây rơ le W1 chân A2 chân A11 mass, đóng tiếp điểm 2,3 Cho dòng acquy cọc 2,3 cầu chì tail đèn tail mass, đèn đờ mi sáng
Khi chuyển công tắc LCS sang vị trí HEAD, mạch đèn đờ mi vẫn hoạt động bình thường, đồng thời có dòng điện từ acquy đến các điểm W2, A13, A11 và mass, khiến rơle đóng hai tiếp điểm 3’ và 4’.
Nếu công tắc điều chỉnh pha – cốt ở vị trí LOW sẽ có dòng qua tiếp điểm 3’ và 4’
dây cốt của bóng đèn đầu, về chân A3A9 mass Đèn cốt sáng
Khi công tắc điều chỉnh pha – cốt ở vị trí HIGH, dòng điện sẽ đi qua tiếp điểm 3’ và 4’, dẫn đến dây pha của bóng đèn đầu kết nối với chân A12, A9 và mass, làm cho đèn pha sáng Đồng thời, đèn báo pha trên táp-lô cũng sáng nhờ vào dây cốt của bóng đèn đầu, đóng vai trò như một dây dẫn truyền dòng điện đến đèn báo pha và về mass.
Khi bật công tắc ở chế độ Flash, dòng điện sẽ chạy qua cuộn dây W2 và chân A14 của công tắc pha-cốt, nối về mass Điều này kích hoạt tiếp điểm 4’ và 3’, cho phép dòng điện từ acquy đi qua tiếp điểm 4’ và 3’ đến dây HIGH của bóng đèn, kết nối về chân A12 của công tắc pha-cốt và mass Lúc này, đèn báo pha cũng sẽ sáng tương tự như khi ở chế độ HIGH.
4.2.4.2 Sơ đồ mạch của hệ thống nâng hạ kính
Hình 4.11 : Sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ kính
Khi tài xế ngắt công tắc chính, các công tắc hành khách không còn khả năng điều khiển Motor điện một chiều sẽ quay ngược lại khi dòng điện đổi chiều Khi bật công tắc máy, dòng điện qua cầu chì cung cấp nguồn cho cụm công tắc điều khiển của tài xế Khi chuyển công tắc sang vị trí "down", motor sẽ quay để hạ kính xuống Ngược lại, khi bật sang vị trí "up", motor sẽ hoạt động để nâng kính lên.
Người lái xe có thể điều chỉnh kính của tất cả các cửa theo nguyên lý tương tự Khi công tắc chính được bật, hành khách trong xe có thể tùy ý điều chỉnh độ thông thoáng bằng cách sử dụng các công tắc của hành khách.
4.2.4.3 Sơ đồ mạch của hệ thống rửa kính và gạt nước
Hình 4.12: Sơ đồ mạch điện hệ thống rửa kính và gạt mưa
Khi bật công tắc rửa kính Ắc quy (+) → motor rửa kính → chân số W → tiếp điểm công tắc rửa kính → chân
Khi công tắc gạt nước ở vị trí tốc độ thấp ( LO )
Khi công tắc gạt nước được chuyển sang vị trí tốc độ thấp, dòng điện sẽ được cung cấp cho chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước (gọi là LO), khiến gạt nước hoạt động với tốc độ chậm.
(+) Ắc quy → chân + B → tiếp điểm LO công tắc gạt nước → chân + 1 → motor gạt nước ( LO ) → mass
Khi công tắc gạt nước ở vị trí tốc độ cao ( HI )