Thông số cơ bản

Bảng 2.3 Các thông số cơ bản của hệ thống chiếu sáng

Chế độ chiếu sáng Khoảng chiếu sáng Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn

Chiếu xa 180 – 250 (m) 45 – 75 (W)

Chiếu gần 50 – 75 (m) 35 – 40 (W)

2.8.2.2. Chức năng của hệ thống chiếu sáng

 Đèn đầu (Headlights): Đây là hệ thống đèn được đặt ở đầu xe làm nhiệm vụ chiếu sáng đường đi phía trước trong điều kiện trời tối, giúp người lái có thể quan sát được tình trạng giao thông, chướng ngại vật để xử lý. Hệ thống đèn chiếu sáng này được chia làm hai phần, bao gồm đèn cốt (cos) làm nhiệm vụ chiếu sáng ở khoảng gần trước đầu xe và đèn pha (far) làm nhiệm vụ chiếu sáng ở khoảng cách xa hơn.

 Đèn sương mù (Fog Lamp): Đèn sương mù làm nhiệm vụ tăng khả năng nhận biết cho các phương tiện phía trước và phía sau trong điều kiện trời nhiều sương hoặc bụi làm giảm khả năng quan sát của người lái. Đèn sương mù thường được trang bị ánh sáng vàng để tạo đặc trưng nhận diện. Vị trí đèn sương mù thường đặt thấp phía dưới trước đầu xe để tránh làm chói mắt người lái chạy đối diện.

 Đèn tín hiệu rẽ (Turn signal): Đèn tín hiệu rẽ trên các loại phương tiện đều được quy định nằm lệch về hai bên thân xe và có màu sắc nhận biết là màu cam. Tác dụng

20 của đèn này là để người lái xe báo hiệu hướng di chuyển của mình cho các phương tiện khác thông qua việc bật/tắt đèn tín hiệu rẽ theo hướng mà mình muốn đi tiếp. Đối với một số dòng xe phân khối lớn và ô tô, đèn tín hiệu rẽ còn có nhiệm vụ làm đèn cảnh báo nguy hiểm (hazard light) khi đồng thời cùng bật tắt liên tục thông qua nút bấm hình tam giác trên bảng điều khiển. Tại Việt Nam, nhiều người lái đã nhầm tưởng rằng khi muốn báo hiệu đi thẳng thì bật loại đèn này tuy nhiên điều này hoàn toàn không đúng.

 Đèn hậu (Tail/Stop lamp): Đèn hậu phía sau đuôi xe được quy định sử dụng màu đỏ để cảnh báo cho các phương tiện lưu thông phía sau. Chức năng của đèn hậu khá đa dạng như vừa để tăng khả năng nhận biết cho các phương tiện đi phía sau, vừa làm nhiệm vụ sáng lên để cảnh báo mỗi khi người lái đạp phanh. Ở các dòng xe cao cấp, lực phanh sẽ thay đổi theo mức độ đạp phanh của tài xế (dựa theo mức độ thay đổi của biến trở) khiến tài xế phía sau có thể nhận biết được mức độ khẩn cấp của việc giảm tốc độ. Chính vì thế, đèn hậu khá quan trọng, giúp giảm thiểu được các va chạm đáng tiếc từ phía sau.

 Đèn trong xe (Interior lamp): Gồm nhiều đèn có công suất nhỏ, ở các vị trí khác nhau trong xe với mục đích tăng tính tiện nghi và thẩm mỹ cho nội thất của xe

 Đèn bảng số (Licence plate lamp): Đèn này phải có ánh sáng trắng nhằm soi rõ bảng số xe, được bật sáng cùng lúc với đèn pha hay cốt và đèn đậu xe.

 Đèn lùi (Back – up lamp): Đèn này được chiếu sáng khi xe ở tay số lùi (R), nhằm báo hiệu cho các xe khác và người đi đường

2.8.2.3. Cấu tạo của các bóng đèn

Trên ô tô hiện nay thường sử dụng 2 loại bóng đèn là: Loại dây tóc và loại Halogen.

21 Loại đèn dây tóc: Vỏ đèn làm bằng thủy tinh, chứa một dây điện trở làm bằng volfram. Dây volfram được nối với hai dây dẫn để cung cấp dòng điện đến. Hai dây dẫn này được gắn chặt vào nắp đậy bằng đồng hay nhôm. Bên trong bóng đèn sẽ được hút hết không khí tạo môi trường chân không, tránh oxy hóa và bốc hơi dây tóc.

Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 2300 oC và tạo ra vùng sáng trắng. Nếu cung cấp cho đèn một điện áp thấp hơn định mức, nhiệt độ dây tóc và cường độ sáng sẽ giảm xuống. Ngược lại nếu cung cấp cho đèn một điện áp cao hơn thì trong một thời gian ngắn sẽ làm bốc hơi volfram, gây ra hiện tượng đen bóng đèn và có thể đốt cháy cả dây tóc.

Đây là loại bóng đèn dây tóc thường, môi trường làm việc của dây tóc là chân không nên dây tóc dễ bị bốc hơi sau một thời gian làm việc dẫn đến tuổi thọ của bóng đèn dây tóc sẽ rất ngắn và đó cũng là nguyên nhân làm cho vỏ thủy tinh bị đen. Để khắc phục điều này, người ta có thể làm cho vỏ thủy tinh lớn hơn, tuy nhiên cường độ ánh sáng sẽ giảm sau một thời gian sử dụng

Loại đèn halogen: Sự ra đời của bóng đèn halogen đã khắc phục được các nhược điểm của bóng đèn dây tóc thường. Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm vỏ bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn bóng đèn dây tóc thường làm cho dây tóc bóng đèn sáng hơn và tuổi thọ cũng được nâng cao hơn rất nhiều.

Hình 2.13 Cấu tạo bóng đèn halogen

1. Vỏ thạch anh; 2. Dây tóc tim cos; 3. Dây tóc tim pha; 4. Giá đỡ; 5. Các tiếp điểm

22 Thêm vào đó, ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ, nhỏ hơn so với bóng thường. Điều này giúp điều chỉnh tiêu điểm chính xác hơn so với bóng bình thường.

Đèn halogen bên trong có chứa khí halogen (như Iod hoặc Brôm). Các chất khí này tạo ra một quá trình hóa học khép kín: Iod kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iod vonfram, hỗn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó sự chuyển động đối lưu sẽ mang hỗn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 0C) thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí.

Quá trình tái tạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài. Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 250 oC. Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi.

2.8.3.Các sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng trên xe

2.8.3.1. Đèn đầu (Headlight)

Dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe, mở rộng tầm nhìn cho tài xế vào ban đêm hay trong điều kiện tầm nhìn hạn chế.

Theo sơ đồ mạch điện của hệ thống đèn đầu xe Chevrolet Captiva bên dưới đây, ta cần chú ý một số điểm:

 Đèn cos (Low beam) luôn luôn được bật lên mỗi khi công tắc đèn đầu (Headlights swtich) ở chế độ HEAD – LOW. Body control module (BCM) sẽ điều khiển gián tiếp thông qua relay để bật tắt 2 đèn cos.

 Đèn pha (High beam) sẽ được điều khiển gián tiếp bằng BCM và trực tiếp bằng relay đèn đầu (Headlamp high beam relay) khi công tắc đèn đầu ở vị trí HEAD – HIGH.

 Công tắc đèn đèn đầu và đèn sương mù (Frog lamp) có tích hợp bộ làm mờ (Dimmer) để điều chỉnh độ sáng của đèn. Đèn sương mù có một mức điện trở để thay đổi điện áp, làm tín hiệu cho BCM xác nhận được khi nào ở chế độ đèn sương mù.

 Công tắc ở chế độ cos (Low beam) đèn cos 55W sáng. Công tắc ở chế độ pha (High beam) đèn 60W sáng. Công tắc ở chế độ nháy (Flash to pass) đèn 60W nháy sáng.

23

Hình 2.14 Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn đầu có BCM điều khiển trên xe Chevrolet

24

Hình 2.15 Sơ đồ mạch điện công tắc đèn đầu có BCM điều khiển trên xe Chevrolet

Captiva

2.8.3.2. Đèn hậu (Tail - Rear lamp), đèn đậu xe (Park lamp), đèn biển số

(License plate lamp)

Đèn hậu được dùng để cảnh báo cho các phương tiện di chuyển phía sau xe bằng tín hiệu màu đỏ.

25 Khi công tắc đèn đầu bật sang chế độ đèn đậu xe, BCM sẽ nhận tín hiệu, lúc này đèn cos (Low beam), các đèn đậu xe (Park lamps) và các đèn hậu (Tail lamps) sẽ nhận nguồn điện từ BCM để điều khiển các relay.

Đèn biển số xe có tác dụng soi sáng biển số đăng ký, nhầm hỗ trợ các cơ quan chức năng và người khác có thể đọc được biển đăng ký xe vào điều kiện ban đêm. Đèn sẽ được bật khi tài xế bật đèn cos (Low beam).

Hình 2.16 Sơ đồ mạch điện đèn hậu, đèn phanh và đèn đậu xe có BCM điều khiển trên

xe Chevrolet Captiva

26

Hình 2.17 Sơ đồ mạch điện đèn sương mù có BCM điều khiển trên xe Chevrolet Captiva

Đèn sương mù như đúng tên đèn sương mù, nhiệm vụ chính là tăng khả năng nhận biết cho các phương tiện giao thông phía trước và phía sau trong điều kiện thời tiết không tốt như trời tối, nước hoặc nhiều sương làm giảm khả năng quan sát của các phương tiện di chuyển trên đường.

BCM đảm nhận nhiệm vụ nhận tín hiệu từ công tắc đèn đầu và cung cấp nguồn điện để relay điều khiển đèn sương mù sáng lên.

2.9. Hệ thống tín hiệu

27

Hình 2.18 Cấu tạo còi điện

1. Loa còi; 2. Đĩa rung; 3. Màng thép; 4. Vỏ còi; 5. Khung thép; 6. Trụ đứng; 7. Tấm thép lò xo; 8. Lõi thép từ; 9. Cuộn dây; 10, 12. Ốc hãm; 11. Ốc điều chỉnh; 13. Trụ điều khiển; 14. Cần tiếp điểm tĩnh; 15. Cần tiếp điểm động; 16. Tụ điện; 17.

Trụ đứng tiếp điểm; 18. Đầu bắt dây còi; 19. Núm còi; 20. Điện trở phụ

Khi muốn điều chỉnh âm thanh của còi ô tô: Âm thanh của còi xe phụ thuộc vào tần số dao động và biên độ dao động của màng còi, do đó khi khoảng cách khe hở giữa hai tiếp điểm thay đổi khi tiếp điểm mở sẽ làm thay đổi tần số đóng mở của tiếp điểm và biên độ dao động của màng. Thêm vào đó, sức căng của lò xo lá và khe hở giữa lõi thép và khung thép từ cũng ảnh hưởng tới khả năng đóng mở tiếp điểm. Do đó khi bạn muốn thay đổi âm thanh to hay nhỏ của còi xe hơi có thể điều chỉnh bộ phận ốc điều chỉnh để thay đổi biên độ và tần số dao động của còi, hay điều chỉnh sức căng của lò xo lá và khe hở giữa lõi thép và khung thép.

28

Hình 2.19 Sơ đồ mạch điện còi có BCM điều khiển trên xe Chevrolet Captiva

2.9.2.Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ báo nguy (Turn and hazard lamp)

Công tắc báo rẽ được bố trí trong công tắc tổ hợp nằm dưới vô lăng (steering wheel) nhầm hỗ trợ cho tài xế có thể dễ dàng thao tác.

29

Hình 2.21 Công tắc hazard trên xe Chevrolet Captiva

Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ và đèn báo nguy:

Hình 2.22 Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ và đèn báo nguy có BCM điều khiển trên xe

30 Tác dụng của đèn này để tài xế báo hiệu hướng di chuyển, hướng xin đường với các phương tiện di chuyển xung quanh hoặc báo hiệu tín hiệu xin vượt xe khác phía trước. Ngoài ra, chúng còn làm nhiệm vụ như đèn cảnh báo nguy (hazard lamp).

2.9.3.Sơ đồ mạch điện đèn phanh (Stop lamp) và đèn lùi (Backup lamp)

Đèn phanh là một bộ phận đặc biệt quan trọng đối với sự an toàn của người ngồi trong xe vì chức năng của nó là báo hiệu cho tài xế phương tiện khác là xe sẽ đi chậm hoặc dừng lại...

Hình 2.23 Sơ đồ mạch điện đèn phanh và đèn lùi có BCM điều khiển trên xe Chevrolet

Captiva

Đèn phanh trong sơ đồ mạch điện này được trang bị cảm biến dạng biến trở, điện trở thay đổi phụ thuộc theo lực phanh của tài xế, nhờ như vậy mà BCM nhận biết được

31 mức độ khẩn cấp để hiển thị độ sáng của đèn phanh. Báo hiệu một cách chính xác hơn cho phương tiện di chuyển phía sau. Ngoài ra, hệ thống đèn phanh còn trang bị thêm một đèn LED màu đỏ ở chính giữa phía trên của kính chắn gió phía sau với chức năng hỗ trợ cho tài xế phía sau độ tập trung nhận biết xe phía trước thực hiện phanh nhanh hơn.

2.10. Hệ thống gạt mưa và rửa kính

Hình 2.24 Hệ thống gạt mưa rửa kính

Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo tầm nhìn cho tài xế trong điều kiện khi mưa hoặc sau khi mưa. Hệ thống có chức năng làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì vậy, đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi chạy.

Hệ thống gạt nước và rửa kính trên xe Chevrolet Captiva bao gồm các bộ phận sau: cần gạt nước, motor và cơ cấu dẫn động gạt nước; vòi phun của bộ rửa kính; bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính); công tắc (có relay điều khiển gạt nước gián đọan). Ngoài ra, còn có cảm biến nước mưa và bộ điều khiển gạt nước.

2.10.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống gạt nước

rửa kính (Wiper/Washer system)

32

Hình 2.25 Cấu tạo motor gạt nước

Động cơ điện với mạch kích từ bằng nam châm vĩnh cửu được dùng cho các motor gạt nước. Motor gạt nước bao gồm một motor và cơ cấu trục vít – bánh vít nhằm giảm tốc độ của motor. Công tắc dừng tự động được gắn trên bánh vít để cần gạt nước dừng tại một vị trí (gọi là vị trí cuối) khi tắt công tắc gạt nước ở bất kì thời điểm nào, nhằm tránh giới hạn tầm nhìn của tài xế. Một motor gạt nước thường sử dụng ba chổi than: Chổi than tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao và chổi than dùng chung (làm tiếp điểm nối mass).

2.10.1.2. Công tắc điều khiển gạt nước rửa kính

Công tắc gạt nước được bố trí trên trục lái, dưới vô lăng, là nơi tài xế dễ dàng thao tác điều khiển khi cần thiết. Công tắc gạt nước có các vị trí như: OFF (dừng), LOW (tốc độ thấp, HIGH (tốc độ cao), INT (gián đoạn) gạt nước hoạt động ở chế độ gián đoạn trong khoảng thời gian mà ta có thể điều chỉnh và vị trí MIST (sương mù) gạt nước hoạt động trong điều kiện có sương mù vừa gạt nước vừa bơm nước lên.

33

Hình 2.26 Công tắc gạt nước, rửa kính trên xe Chevrolet Captiva

2.10.2. Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước rửa kính

Hình 2.27 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước, rửa kính có BCM điều khiển trên xe

34

2.11. Các loại tín hiệu

2.11.1. Giới thiệu về các tín hiệu

Hiện nay, có 2 tín hiệu phổ biến trong lĩnh vực công nghệ kỹ thuật ô tô là tín hiệu liên tục (tín hiệu analog) và tín hiệu kỹ thuật số (tín hiệu digital). Mỗi tín hiệu có một phương pháp truyền và đặc tính tín hiệu khác nhau, tùy vào mục đích sử dụng.

Tín hiệu digital còn gọi là tín hiệu kỹ thuật số chỉ bao gồm 2 mức cao và thấp (ví dụ 0V – 5V) và không liên tục. Đơn giản với mức thấp (ví dụ 0V) là OFF và với mức cao (ví dụ 5V) là ON. Tại bất kì thời điểm nào, tín hiệu digital chỉ đại diện cho một số có giá trị không đổi. Vì vậy, tín hiệu digital thường được sử dụng trong việc thể hiện tín hiệu rời rạc và tín hiệu nhị phân…

Hình 2.28 Ví dụ về tín hiệu on – off, một dạng tín hiệu digital

35 Đúng với tên tín hiệu liên tục, tín hiệu liên tục (analog) trái ngược với tín hiệu kỹ thuật số, tín hiệu liên tục cung cấp một tín hiệu có sự thay đổi liên tục tại nhiều thời điểm, nhiều mức, nhiều biên độ khác nhau, tương tự nhau hoặc khác nhau về mặt biểu diễn tín hiệu (ví dụ điệp áp tức thời của tín hiệu micro thay đổi phụ thuộc vào áp suất của sóng âm hay có thể là tín hiệu mà cảm biến áp suất đo được trong đường ống rail). Một số tín analog thường dùng như: Analog 4 – 20mA, Analog 0 – 10V…

2.11.2. Ứng dụng tín hiệu analog trên ô tô

Tín hiệu analog thường được sử dụng nhiều trên các thiết bị như các cảm biến, các công tắc điều khiển có nhiều mức độ (làm mờ đèn, mức độ gián đoạn trong công tắc gạt nước rửa kính, các bộ chọn chế độ đọc…).

36

CHƯƠNG 3.NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỆN THÂN

XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG BCM

3.1. Tổng quan mô hình điện thân xe thực tế

Hình 3.1 Bản vẽ mô hình điện thân xe

Bảng 3.1 Các chi tiết trong hệ thống điện thân xe

Ký hiệu Tên chi tiết

1 BCM (Body control module) – Hộp điều khiển điện thân xe 2 FRONT LEFT – Cụm đèn đầu bên trái

3 FRONT RIGHT – Cụm đèn đầu bên phải