CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt mưa 1.Nhiệm vụ Hệ thống gạt mưa trên ô tô là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể 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 tham gia giao thông.Yêu cầu + Hệ thống gạt mưa và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa.
+ Hệ thống có thể 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. + Gần đây một số kiểu xe có thể thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe và tự động gạt nước khi trời mưa. + Hệ thống gạt mưa trên ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định và phù hợp với từng điều kiện trời mưa (mưa to hoặc mưa nhỏ).Phân loại - Motor gạt mưa được truyền động từ động cơ ô tô.
- Motor gạt mưa chạy bằng khí nén. - Motor gạt mưa được truyền từ động cơ điện (hiện nay tất cả các xe ô tô đều sử dụng loại này) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 5 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại 1.Giới thiệu chung về hệ thống gạt mưa Gạt nước là bộ phận nhỏ nhưng lại hết sức quan trọng đối với xe hơi. Nó có nhiệm vụ loại bỏ nước và bụi bẩn ra khỏi kính chắn gió, giúp người lái có một tầm nhìn tốt hơn khi điều khiển xe. Ngày nay, gạt nước được xem như một tiêu chuẩn không chỉ trên trên tất cả những chiếc xe hơi mà còn được trang bị cho xe lửa, tàu biển và cả máy bay nữa.
Một hệ thống cần gạt nước mưa cảm biến tự động, có thể phát hiện mưa trên kính chắn gió để bật cần gạt nước ô tô một cách phù hợp. Khi hệ thống làm việc sẽ giảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay ra khỏi tay lái. Hệ thống này phát hiện những giọt mưa trên kính chắn gió, tự động bật và điều chỉnh hệ thống gạt nước tương ứng với mức độ mưa.1 Hệ thống gạt mưa rửa kính SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 6 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại Sự tồn tại của bất kì hệ thống nào đều có lí do hoặc nguyên lý của nó. Hệ thống gạt nước- rửa kính cũng có lịch sử hình thành và phát triển riêng.
Nó được ra đời do những nhu cầu tất yếu của viêc muốn quan sát tầm nhìn tốt hơn mà không phải dừng xe lại để lau chùi một cách cơ học. Đó vào năm 1903, khi đi trong thành phố New York, người phụ nữ mang tên Mary Anderson (1866-1953) nhận ra rằng, thỉnh thoảng, tài xế lại phải dừng xe, cầm chiếc khăn để lau hơi nước và tuyết phủ trên mặt kính. Thậm chí, bà còn trông thấy một số người chẳng buồn gạt tuyết vì lớp phủ quá dày nên thường “ló đầu” ra cửa sổ đế quan sát hướng đi. Thật bất tiện nếu thường xuyên gặp phải hoàn cảnh này.
Vì thế, bà thấy cần phải tạo ra một cái gì để giúp họ không cần dừng xe mà vẫn gạt được tuyết và giữ tầm nhìn. Về nhà, Anderson thiết kế hệ thống cần gạt nước đầu tiên. Nhưng khi đưa ra ý tưởng đó, bà bỗng trở thành trò cười của người xung quanh. Họ cho rằng đó là việc của đàn ông và chẳng ai quan tâm đến sự “điên rồ” đó.
Chẳng lâu sau đó, năm 1905, khi bà 39 tuổi, nước Mỹ đã trao cho bà bằng phát minh sáng chế về dụng cụ cần gạt mưa này. Đó là một minh chứng cho trí tuệ về khả năng của phụ nữ.2 Mary Anderson (1866-1953) - người phát minh ra cần gạt mưa Cơ cấu hoạt động của chổi gạt mưa này khá đơn giản. Anderson dùng 2 cần gạt gắn trên thân xe và tiếp xúc với mặt kính bằng lưỡi gạt, bên trong buồng lái được kết nối với “cơ cấu truyền động kiểu tay quay”. Khi cần người lái xe quay tay nắm đặt trong ca bin.
Tuy nhiên, cần gạt chỉ thực sự được biết đến vào năm 1916 và trở thành thiết bị tiêu chuẩn cho các dòng xe ở Mỹ. Nhờ công nghệ sản xuất hàng loạt Model T của Henry Ford, ô tô trở nên gần gủi với người tiêu dùng. Trước Anderson, có nhiều người cũng nghĩ ra được ý tưởng đó, tuy nhiên cách tạo SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 7 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại ra vị trí lắp đặp của thiết bị lúc đó là nằm “lù lù” trên kính chắn gió, cản trở tầm nhìn của lái xe, nên khi đưa ra ý tưởng, nó bị loại ngay từ trong trứng nước vì cơ cấu truyền động phức tạp và khó quay. Với Anderson, cần gạt được thiết kế nằm dưới chân kính chân kính gió.
Cơ cấu và nguyên lý hoạt động được sử dụng cho đến ngày nay a. Vị trí Hình 1.3 Vị trí hệ thống gạt mưa và cảm biến nước mưa *1: Cảm biến nước mưa *2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt *3: ECM *4: Cụm cng tắc cảnh báo *5: Cụm bơm và mô tơ rửa kính SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 8 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại b. Vị trí 1: Cảm biến nước mưa 2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt 3: ECM 4: Cụm công tắc cảnh báo 5: Cụm bơm và mô tơ rửa kính c. Cấu tạo của cảm biến nước mưa: - Cảm biến nước mưa có cấu tạo gồm một đèn LED phát ra tia hồng ngoại, một điot quang có thể nhận các tia này , một thấu kính và một dải cảm biến nước mưa Hình 1.4 Cấu tạo của cảm biến mưa *a: Kính chắn gió *c: Giọt nước mưa *b: Chùm tia hồng ngoại *d: Đi ốt quang Nếu không có mưa trên vùng phát hiện, các tia hồng ngoại phát ra bởi đèn LED sẽ được phản xạ trên bề mặt ngoài của kính chắn gió và đi ốt quang sẽ nhận được các tia này.
Nếu có mưa trong vùng phát hiện, một phần của chùm tia hồng ngoại xuyên qua kính chắn gió do sự thay đổi về hệ số phản xạ của kính trong trường hợp có mưa và không có mưa (sự khác biệt giữa nước và không khí) làm giảm lượng tia hồng ngoại tới đi ốt quang. Lượng thay đổi của chùm tia hồng ngoại phụ thuộc vào lượng mưa. Do đó chức năng này điều khiển các chế độ gạt LOW, HI và INT nhằm thực hiện gạt một cách tối ưu. Công dụng của cảm biến gạt mưa tự động Ngoài sự an toàn trên những chiếc xe thì việc mang lại sự thoải mái cho cả người lái và hành khách luôn là điều mà các nhà sản xuất xe hướng đến.
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 9 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại Với cảm biến gạt mưa tự động trang bị trên xe, người lái sẽ không còn phải bận tâm về việc điều khiển công tắc gạt mưa, thay vào đó là tập trung vào lái xe. Cảm biến gạt mưa tự động sẽ thay thế tài xế điều khiển motor gạt để làm sạch kính chắn gió phía trước, giúp đảm bảo tầm nhìn luôn ưu nhất trong những lúc điều kiện thời tiết trở nên xấu đi.5 Hệ thống điều khiển gạt mưa tự động e. Phương thức hoạt động của hệ thống cảm biến gạt mưa tự động Hoạt động của hệ thống dựa trên cơ chế nhận diện sự thay đổi ánh sáng chiếu qua kính chắn gió, công dụng của cảm biến là phát hiện được sự “hiện diện” của nước và các vết bẩn.6 Cấu tạo của mô-đun điều khiển gạt mưa tự động SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 10 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại Hệ thống sử dụng một mô-đun điều khiển điện tử được trang bị để nhận thông tin và điều khiển hoạt động của các cần gạt. Như trên hình, chúng ta có thể thấy mô-đun điều khiển chứa các đi-ốt phát quang (LED) phát ra các tia hồng ngoại trên kính chắn gió.
Khi kính trong suốt, tia hồng ngoại sẽ được phản xạ lại và các cảm biến (Light Receptors) sẽ nhận tín hiệu này. Ngược lại, khi các giọt nước mưa hoặc bụi bẩn xuất hiện trên kính, chùm tia hồng ngoại sẽ đi qua chúng thay vì phản xạ đến các cảm biến. Ánh sáng phản xạ này tạo ra một điện áp trong mô-đun điện tử, khi ánh sáng phản xạ nhiều hơn, chúng sẽ tạo ra một điện áp lớn hơn và ngược lại. Các kỹ sư lập trình mô-đun điện tử theo cách nó kích hoạt mô-tơ gạt nước hoạt động khi điện áp được tạo ra thấp hơn (tức là khi lượng ánh sát phản xạ rất nhỏ).
Tốc độ và thời gian kích hoạt cần gạt nước phụ thuộc vào mức độ ẩm ướt của kính chắn gió. Một số hệ thống tiên tiến còn có khả năng đo độ ẩm trực tiếp từ kính chắn gió Người lái cũng thể điều chình mức độ hoạt động của cần gạt như bình thường. Ở mức độ cao, các cần gạt nước sẽ hoạt động với tốc độ, tần suất cao và ngược lại.7 Bộ điều khiển hệ thống gạt nước SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 11 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH 2.Cấu tạo của hệ thống gạt mưa rửa kính 2.Cấu tạo Hệ thống gạt mưa – rửa kính bao gồm các bộ phận sau: 1. Cần gạt nước/lưỡi gạt nước 2.
Mô tơ và cơ cấu dẫn động gạt nước 3. Vòi phun của bộ rửa kính 4. Bình chứa nước rửa kính (có chứa motor rửa kính ) 4. Công tắc gạt nước – rửa kính (có rơ le điều khiển gạt nước) 5.
Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau 6. Mô tơ gạt nước phía sau 7. Relay điều khiển bộ gạt nước phía sau 8. Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B pECU J/B phía hành khách) 11.Cảm biến mưa Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 12 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại 2.2 Cần gạt nước/ thanh gạt nước 2.
Khái quát chung Cấu trúc của cần gạt nước là một lưỡi cao su gạt nước được lắp vào thanh kim loại gọi là thanh gạt nước. Gạt nước được dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt.