Trong thời đại hiện đại, việc tiện ích hóa các phương tiện giao thông đang trở thành một trọng điểm quan trọng trong việc tối ưu hóa trải nghiệm của người dùng. Trong số các tính năng quan trọng để đảm bảo sự an toàn và thoải mái cho người lái xe, hệ thống gạt mưa phun nước rửa kính (hay còn gọi là hệ thống gạt mưa) đóng vai trò không thể phủ nhận. Tuy nhiên, mặc dù đã tồn tại trong nhiều năm và trải qua nhiều cải tiến, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề cần được tìm hiểu và giải quyết liên quan đến hiệu suất và tính năng của hệ thống này. Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về nguyên lí làm việc cũng như các bộ phận trong hệ thống gạt mưa phun nước rửa bình ô tô.
1. Công tắc gạt nước:
Công tắc gạt nước được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần. Công tắc gạt nước có các vị trí OFF (dừng), LO (tốc độ thấp) và HI (tốc độ cao) và các vị trí khác để điều khiển chuyển động của nó. Một số xe có vị trí MIST (gạt nước chỉ hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí MIST (sương mù), vị trí INT (gạt nước hoạt động ở chế độ gián đoạn trong một khoảng thời gian nhất định) và một công tắc thay đổi để điều chỉnh khoảng thời gian gạt nước. Trong nhiều trường hợp công tắc gạt nước được kết hợp với công tắc điều khiển đèn. Vì vậy, đôi khi người ta gọi là công tắc tổ hợp.
Ở những xe có trang bị gạt nước cho kính sau, thì công tắc gạt nước sau cũng nằm ở công tắc gạt nước và được bật về giữa các vị trí ON và OFF. Một số xe có vị trí INT cho gạt nước kính sau.
Ở những kiểu xe gần đây, ECU được đặt trong công tắc tổ hợp cho MPX (hệ thống thông tin đa chiều).
Công tắc gạt nước
Relay điều khiển gạt nước gián đoạn:
Relay này kích hoạt các gạt nước hoạt động một cách gián đoạn. Phần lớn các kiểu xe gần đây các công tắc gạt nước có relay này được sử dụng rộng rãi. Một relay nhỏ và mạch transistor gồm có tụ điện và điện trở cấu tạo thành relay điều khiển gạt nước gián đoạn. Dòng điện tới motor gạt nước được điều khiển bằng relay theo tín hiệu được truyền từ công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước chạy gián đoạn.
2. Motor gạt nước
Khái quát chung
Motor gạt nước là dạng động cơ điện một chiều kích từ bằng nam chậm vĩnh cửu. Motor gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor.
Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và một chổi dùng chung (để tiếp mát). Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng để gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm.
Cấu tạo motor gạt nước và cấu tạo cuộn dây của motor
Chuyển đổi tốc độ motor
Một sức điện động ngược được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của motor.
– Hoạt động ở tốc độ thấp: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi than tốc độ thấp, một sức điện động ngược lớn được tạo ra. Kết quả là motor quay với vận tốc thấp.
– Hoạt động ở tốc độ cao: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi tiếp điện tốc độ cao, một sức điện động ngược nhỏ được tạo ra. Kết quả là motor quay với tốc độ cao.
Công tắc dạng cam
Cơ cấu gạt nước có chức năng dừng thanh gạt nước tại vị trí cố định. Do có chức năng này thanh gạt nước luôn được đảm bảo dừng ở vị trí cuối cùng của kính chắn gió khi tắt công tắc gạt nước. Công tắc dạng cam thực hiện chức năng này. Công tắc này có đĩa cam xẻ rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc. Khi công tắc gạt nước ở vị trí LO/HI, điện áp ắc quy được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước qua công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước quay.
Tuy nhiên ở thời điểm công tắc gạt nước OFF, nếu tiếp điểm P2 ở vị trí tiếp xúc mà không phải ở vị trí rãnh thì điện áp của ắc quy vẫn được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước tới tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho motor tiếp tục quay. Sau đó bằng việc quay đĩa cam làm cho tiếp điểm P2 ở vị trí rãnh do đó dòng điện không đi vào mạch điện và motor gạt nước bị dừng lại. Tuy nhiên, do quán tính của phần ứng motor không dừng lại ngay lập tức và tiếp tục quay một ít. Kết quả là tiếp điểm P3 vượt qua điểm dẫn điện của đĩa cam.
Thực hiện đóng mạch như sau:
Hoạt động của công tắc dạng cam: Phần ứng → Cực (+)1 của motor → công tắc gạt nước → cực S của motor gạt nước → tiếp điểm P1 → P3 → phần ứng. Vì phần ứng tạo ra sức điện động ngược trong mạch đóng này, nên quá trình hãm motor bằng điện được tạo ra và motor được dừng lại tại điểm cố định.
3. Motor rửa kính:
Hoạt động kết hợp rửa nước và gạt
Đổ nước vào bình chứa trong khoang động cơ. Bình chứa nước rửa kính được làm từ bình nhựa mờ và nước rửa kính được phun nhờ motor rửa kính đặt trong bình chứa.
Motor bộ rửa kính có dạng cánh quạt như được sử dụng trong bơm nhiên liệu. Có hai loại hệ thống rửa kính đối vớ ôtô có rửa kính sau: Một bộ bình chứa chung cho cả bộ phân trước và sau còn loại kia có hai bình chứa riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau. Ngoài ra, còn có một loại điều khiển vòi phun cho các kính trước và kính sau nhờ motor rửa kính điều khiển các van và một loại khác có hai motor riêng cho các bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau được đặt trong bình chứa.
Vận hành kết hợp với bộ phận rửa kính: Loại này tự động điều khiển cơ cấu gạt nước khi phun nước rửa kính sau khi bật công tắc rửa kính một thời gian nhất định, đó là “sự vận hành kết hợp với bộ phận rửa kính”. Đó là sự vận hành để gạt nước rửa kính được phun trên bề mặt kính trước.
4. Nguyên lý hoạt động:
Gồm 2 chế độ: Bình thường và tự động.
– Chế độ bình thường: Công tắc gạt ở vị trí OFF
Hệ thống gạt nước hoạt động theo các chế độ có sẵn (tùy theo xe). Bao gồm các chế độ điều khiển motor gạt nước: HIGH, LOW và STOP dựa trên sự thay đổi vị trí của cụm công tắc gạt nước.
– Chế độ tự động: Công tắc gạt ở vị trí ON
Bộ vi xử lí dựa trên tín hiệu của cảm biến để điều khiển các chế độ của motor gạt nước bao gồm các chế độ tương ứng sau:
- Không mưa: STOP
- Mưa nhỏ: LOW
- Mưa lớn: HIGH
Khi công tắc gạt nước ở vị trí LOW/MIST
Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ thấp hoặc vị trí gạt sương, dòng điện đi vào chổi than tiếp điện tốc độ thấp của motor gạt nước như được chỉ ra trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp.
Sơ đồ hoạt động gạt nước ở chế độ LOW/MIST
Khi công tắc gạt nước ở vị trí HIGH
Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ cao, dòng điện đi vào chổi tiếp điện của motor gạt nước HI như được chỉ ra trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ cao.
Sơ đồ hoạt động gạt nước ở chế độ HIGH
Khi tắt công tắt gạt nước OFF
Nếu tắt công tắc gạt nước được về vị trí OFF trong khi motor gạt nước đang hoạt động thì dòng điện sẽ đi vào chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước như được chỉ ra trên hình vẽ và gạt nước tự động ở tốc độ thấp. Khi gạt trước tới vị trí dừng, tiếp điểm của công tắt cam sẽ chuyển từ phía P3 sang phía P2 và motor dùng lại.
Sơ đồ hoạt động gạt nước ở chế độ OFF
Hoạt động của hệ thống gạt nước khi ở chế độ INT khi transistor Tr bật ON
Hoạt động khi bật ON: khi bật công tắc gạt nước đến vị trí ON thì transistor Tr1 được bật lên một lúc làm cho tiếp điểm relay được chuyển từ A sang B. Khi tiếp điểm relay tới vị trí B dòng điện đi vào motor (LO) và motor bắt đầu quay ở tốc độ thấp.
Hoạt động của hệ thống gạt nước khi ở chế độ INT khi transistor Tr bật OFF
Hoạt động khi transistor Tr1 ngắt OFF: Tr1 nhanh chóng ngắt ngay làm cho tiếp điểm relay chuyển lại từ B về A. Tuy nhiên, khi motor bắt đầu quay tiếp điểm của công tắt cam chuyển từ P3 sang P2, do đó dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp của motor vào motor làm việc ở tốc độ thấp rồi dừng lại khi tới vị trí dừng cố định. Transistor Tr1 lại bật ngay 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 và mạch điện transistor điều chỉnh khoảng thời gian cấp điện cho transistor và làm cho thời gian được thay đổi.
Nguyên lý hoạt động khi bật công tắt rửa kính ON
Khi bật công tắc rửa kính dòng điện đi vào motor rửa kính. Ở cơ cấu gạt nước có sự kết hợp với rửa kính, transsistor Tr1 bật theo chu kì đã xác định khi motor gạt nước hoạt động làm cho gạt nước hoạt động một hoặc hai lần ở tốc độ thấp thấp. Thời gian Tr1 bật là thời gian để tụ điện trong mạch transistor nạp điện trở lại. Thời gian nạp điện của tụ điện phụ thuộc vào thời gian đóng công tắc rửa kính.
Trong quá trình tìm hiểu về hệ thống gạt mưa phun nước rửa kính, chúng ta đã nhận thấy sự quan trọng của việc duy trì sự sạch sẽ và rõ ràng của kính lái xe. Hệ thống này không chỉ giúp cải thiện tầm nhìn mà còn đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách trên đường. Thông qua việc áp dụng công nghệ phun nước và gạt mưa thông minh, chúng ta đã có cơ hội hiểu rõ hơn về cách hoạt động của các thành phần này và cách chúng tương tác với nhau để mang lại hiệu suất tối ưu.
Việc tìm hiểu về hệ thống gạt mưa phun nước rửa kính không chỉ mở ra những triển vọng mới trong lĩnh vực an toàn giao thông mà còn là một minh chứng cho sự tiến bộ của công nghệ trong việc cải thiện trải nghiệm lái xe. Sự phát triển tiếp tục trong lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích và tiện ích hơn cho cả người lái và hành khách trên các phương tiện di chuyển.
