Tính toán thiết kế mạch điều khiển hệ thống gạt mưa sử dụng, bố trí trên xe cơ sở kia morning 2016

Thế giới đã đi đến đâu? Chúng ta đang đi sau sự phát triển của thế giới bao xa? Chúng ta cần làm gì để đuổi kịp công nghệ 4.0 của thế giới. Đây không chỉ là câu hỏi của các nhà khoa học, nhà chính trị, mà nó còn là câu hỏi của hầu hết các sinh viên đại học nói chung và sinh viên kỹ thuật nói riêng. Thời đại 4.0 bắt đầu từ đâu? Chúng bắt đầu từ những công nghệ tiên tiến, cơ khí chính xác và các vi mạch,... Tạo nên một sản phẩm gọi là cơ điện tử. Từ đó giúp tăng hiệu suất làm việc, tăng độ an toàn, tăng sự tiện nghi khi sử dụng. Các thành tự đó hiện đang được áp dụng trên hầu hết các hệ thống trên Ôtô. Cụ thể là trong các hệ thống gầm, động cơ và cả thân xe. Trên thế giới các công nghệ này đã phát triển rất xa. Tuy nhiên ở Việt Nam một số hệ thống phức tạp này vẫn còn đang dừng lại ở phạm vi nghiên cứu. Với vai trò là một sinh viên đại học, cụ thể là sinh viên ngành cơ điện tử. Để đưa đất nước cùng chạy theo xu thế 4.0, giảm khối lượng chi tiết hoạt động bằng truyền động cơ khí, ma sát, thiếu chính xác, kém an toàn khi một chiếc xe vận hành.Vàtừ những kiến thức đã được trang bị trong trường học cùng sự giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn ôtô, bộ môn điện tử. Em xin chọn đề tài “Tính toán thiết kế mạch điều khiển hệ thống gạt mưa” sử dụng, bố trí trên xe cơ sở Kia morning 2016. Em xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong

là trong các hệ thống gầm, động cơ và cả thân xe Trên thế giới các công nghệnày đã phát triển rất xa Tuy nhiên ở Việt Nam một số hệ thống phức tạp nàyvẫn còn đang dừng lại ở phạm vi nghiên cứu.

Với vai trò là một sinh viên đại học, cụ thể là sinh viên ngành cơ điện tử Để

đưa đất nước cùng chạy theo xu thế 4.0, giảm khối lượng chi tiết hoạt độngbằng truyền động cơ khí, ma sát, thiếu chính xác, kém an toàn khi một chiếc xevận hành.Và từ những kiến thức đã được trang bị trong trường học cùng sự giúp

đỡ của các thầy cô trong bộ môn ôtô, bộ môn điện tử Em xin chọn đề tài “Tínhtoán thiết kế mạch điều khiển hệ thống gạt mưa” sử dụng, bố trí trên xe cơ sở

Kia morning 2016 Em xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong

bộ môn, đã giúp em hoàn thành tốt sản phẩm và bài báo cáo của mình

Xin trân thành cảm ơn!

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ 1.1Cơ điện tử là gì

1.1.1 khái niệm và ứng dụng

Hình 1.1 Khái niệm cơ điện tử

Trong nền kinh tế toàn cầu hiện nay, sức mạnh của một quốc gia được thểhiện qua sự phát triển của nền công nghiệp chính quốc gia đó Cơ điện tử làmột lĩnh vực chuyên môn kết nối đa ngành kỹ thuật cho phép tạo ra các sảnphẩm trí tuệ Với các tính năng đa dạng, giúp tăng hiệu suất làm việc, giảm chiphí, độ tin cậy, chính xác cao Cơ điện tử đã dần thay thế các cỗ máy cồng kềnh,làm việc nặng nhọc và kém năng suất Sự phát triển của máy tính và công nghệphần mềm làm cho cơ điện tử trở thành một đòi hỏi cấp thiết trong đời sống

hiện nay Trong tương lai Cơ điện tử sẽ bao phủ khắp mọi nơi, trong mọi lĩnhvực, thậm chí cơ điện tử có thể làm được những thứ con người không thể làmđược

Hình 1.2 Robot hoạt động trên sao hỏa

Thuật ngữ cơ điện tử (mechatronic) ra đời ở Nhật Bản vào những năm cuốithập niên 1960 Khi đó người ta coi cơ điện tử là một lĩnh vực công nghệ liênngành giữa cơ khí, điện/điện tử Công nghệ này đã tạo ra nhiều sản phẩm mớicũng như cung cấp một giải pháp tăng hiệu quả và tính năng của các máy mócthông dụng trong đời sống con người Từ đó đến nay cơ điện tử có sự phát triểnkhông ngừng và đóng vai trò quan trọng trong khoa học công nghệ, nhất là khi

kỹ thuật vi xử lý ra đời vào những năm 1970 Là một thể thống nhất nên thiết kếcác sản phẩm cơ điện tử phải là một thiết kế tối ưu, cộng năng của các côngnghệ khác nhau tạo nên một thiết bị, một hệ thống có sự kết hợp phần cơ khí,phần điện tử, phần điều khiển, phần mềm, sensor, actuator, v.v Do vậy cấutrúc của các công nghệ khác nhau phải thay đổi để tạo nên một cấu trúc thốngnhất trong một sản phẩm “Một hệ thống cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặtchẽ các hệ thống cơ khí - điện và còn hơn cả một hệ thống điều khiển; nó là sựtích hợp hoàn toàn của tất cả những thứ đó” Tuy nhiên khó có thể miêu tả hoànthiện “cơ điện tử là gì”

Hội xúc tiến công nghiệp máy của Nhật (the Japan Society for the Promotion ofMachine Industry – JSPMI) phân chia sản phẩm cơ điện tử thành 4 loại:

+) Loại I: Các sản phẩm cơ khí là chính với sự kết hợp của điện tử đểnâng cao chức năng Ví dụ như các công cụ máy được điều khiển số hoá và điềuchỉnh tốc độ biến thiên trong máy sản xuất

+) Loại II: Các hệ thống cơ khí truyền thống với sự hiện đại hoá đặc biệtcác thiết bị bên trong bằng việc kết hợp điện tử Giao diện người dùng bên ngoàikhông đổi Ví dụ như máy khâu hiện đại và các hệ thống sản xuất được tự động

+) Loại III: Các hệ thống giữ lại chức năng của hệ thống cơ khí truyềnthống nhưng máy móc bên trong được thay thế bằng điện tử Ví dụ như đồng hồ

số hóa

+) Loại IV: Các sản phẩm được thiết kế với các công nghệ cơ khí và điện

tử tích hợp hỗ trợ nhau Ví dụ như máy photocopy, máy làm khô và rửa thôngminh, nồi cơm điện, và lò tự động Các công nghệ cho mỗi loại sản phẩm cơđiện tử minh họa sự tiến bộ của các sản phẩm cơ - điện với bước dài của những

sự phát triển lý thuyết điều khiển, các công nghệ tính toán, và các bộ vi xử lý.Các sản phẩm loại I dùng công nghệ servo, điện tử công suất, lý thuyết điềukhiển Các sản phẩm loại II dùng khả năng của các thiết bị nhớ vào tính toán,khả năng thiết kế mạch theo đơn đặt hàng Các sản phẩm loại III dựa vào bộ vi

xử lý và các mạch tích hợp thay thế các hệ thống cơ khí Cuối cùng, các sảnphẩm loại IV đánh dấu sự bắt đầu của hệ thống cơ điện tử thực sự, thông qua sựtích hợp các hệ thống cơ khí và điện tử Đến tận những năm 1970 với sự pháttriển bộ vi xử lý của Intel thì việc kết hợp hệ thống máy tính với hệ thống cơ khímới trở nên thực tế Sang thập niên 1980, công nghệ thông tin được hình thànhthì các bộ vi xử lý được nhúng vào trong các hệ thống cơ khí để nâng cao tínhnăng của hệ thống Máy công cụ điều khiển số và robot trở nên hoàn hảo hơn,trong khi đó các ứng dụng trong ôtô như hệ thống điều khiển động cơ điện tử và

hệ thống phanh chống bó cứng được dùng rộng rãi Trong thập niên 1990, côngnghệ truyền thông được đưa vào các sản phẩm cơ điện tử làm chúng có khảnăng kết nối trong mạng rộng Sự phát triển này mang đến những chức năngmới như điều khiển cánh tay robot từ xa Trong thời gian này, các công nghệsensor và actuator mới, nhỏ hơn – thậm chí cấp độ micro –được dùng ngày càngnhiều trong các sản phẩm mới Hệ thống vi cơ-điện như vi gia tốc kế silicondùng để khởi động túi khí ôtô là một ví dụ mới nhất Sự phát triển của cơ điện tửđến giai đoạn này tạo nên một hệ nhất quán và là một giai đoạn phát triển vềchất chứ không đơn thuần chỉ là sự phát triển rầm rộ về số lượng Máy tính vàcác chíp vi xử lý đó mạnh và rẻ để có thể nhúng vào các sản phẩm cùng với cáccông nghệ cao khác như sensor, actuator, công nghệ phần mềm, công nghệ điềukhiển số hiện đại cho ra những sản phẩm thông minh Các chức năng của máymóc và hệ thống kỹ thuật hiện nay phụ thuộc chủ yếu vào phần mềm có thể làmột thuật toán, mạng nơron, hệ mờ trong máy tính của sản phẩm Như vậy cơđiện tử là một công nghệ tổng hợp ngày càng nhiều các công nghệ khác trong

nó để có thể có được các sản phẩm ngày càng hoàn hảo hơn

*) Xu hướng phát triển của cơ điện tử

Xu thế phát triển của cơ điện tử là tích hợp trong đó ngày càng nhiềucông nghệ cao, trí tuệ của sản phẩm ngày càng thông minh hơn và kích thướcngày càng nhỏ hơn Với các công nghệ mới, các sản phẩm cơ điện tử sẽ có chứcnăng hội thoại và hợp tác phối hợp thực hiện được nhiều nhiệm vụ có độ phứctạp cao hoặc đồng thời ở nhiều địa điểm trên diện rộng Công nghệ vật liệu mớicho ta nhiều vật liệu có đặc tính như điều khiển được hoặc có khả năng biếndạng để chế tạo các cơ cấu chấp hành hoặc cấu trúc cơ khí không gian 3 chiềuphong phú cho các sản phẩm cơ điện tử Công nghệ micro/nano nhằm thu nhỏcác thiết bị máy móc xuống kích thước của phân tử cho các sản phẩm công nghệtrong tương lai Với việc điều khiển chính xác các nguyên tử và phân tử, con

người có thể chế tạo ra các cảm biến mới, các vật liệu nhân tạo thông minh, bộnhớ có dung lượng terabyte (1012 byte), các robot/máy kích thước micro, các hệthống thông minh cực nhỏ v.v… Tuy nhiên công nghệ nano còn nhiều tháchthức mà hiện nay con người chưa giải quyết được Sự hiểu biết cơ chế hoạtđộng, điều khiển ở kích thước nano còn chưa hoàn hảo, công nghệ điều khiểnnano còn chưa phát triển Các nghiên cứu về micro/nano mechatronics mới đang

ở giai đoạn đầu Xu thế nhỏ hóa các thiết bị máy móc đang là xu hướng tiến hóacác sản phẩm ở hầu hết các sản phẩm công nghiệp như các thiết bị điện tử giadụng (máy điều hoà, lò vi sóng, máy giặt, ), các thiết bị truyền thông, các thiết

bị y tế, các phương tiện giao thông, các hệ thống điều khiển, các dây chuyềncông nghệ Sự phát triển của công nghệ vi điện tử ngày càng nhỏ với chứcnăng ngày càng mạnh và giá thành ngày càng rẻ cho thấy khả năng phát triểncủa các sản phẩm nhỏ gọn và có nhiều tính năng phong phú, vượt trội Cácnghiên cứu về trí tuệ nhân tạo, mạng nơron, hệ chuyên gia, giải thuật gen, cácphương pháp xử lý song song đang là hướng nghiên cứu thời sự cho các hệđiều khiển thông minh áp dụng cho các sản phẩm cơ điện tử tương lai Và vớiviệc xử lý trong thời gian thực các tín hiệu của cảm biến âm thanh, hình ảnh,tiếng nói, các cảm biến tiếp xúc như lực, mômen v.v… sẽ tạo ra các sản phẩm

cơ điện tử có khả năng đối thoại và tự suy diễn, ra quyết định, tự thích nghi vớimôi trường như những sinh vật sống

1.1.2 Kết luận

Cơ điện tử là một hệ thống cơ cấu máy có thiết bị điều khiển đã được lậptrình và có khả năng hoạt động một cách linh hoạt Ứng dụng trong sinh hoạt,trong công nghiệp, trong lĩnh vực nghiên cứu như; máy lạnh, tủ lạnh, máy giặt,máy chụp hình, modul sản xuất linh hoạt, tự động hóa quá trình sản xuất hoặccác thiết bị hổ trợ nghiên cứu như các thiết bị đo các hệ thống kiễm tra …

Một số nhà khoa học nhà nghiên cứu đã định nghĩa cơ điện tử như sau:Khái niệm của cơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của công tyYasakawa Electric: “thuật ngữ Mechantronics (Cơ điện tử) được tạo bởi(Mecha) trong Mechanism (trong Cơ Cấu) và tronics trong electronics (ĐiệnTử) Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm ngày càng được phát triển sẽngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các cơcấu và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng.

1.2 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô

1.2.1 Các hệ thống điều khiển động cơ

a) Hệ thống đánh lửa điện tử ( ESA )

Là một trong những hệ cơ điện tử đầu tiên được ứng dụng trong ngànhcông nghiệp ôtô vào cuối thập niên 70 Hệ thống đánh lửa điện tử bao gồm bộcảm biến vị trí trục khuỷu, bộ cảm biến vị trí trục cam, tốc độ lưu lượng khôngkhí nạp, vị trí van tiết lưu, tốc độ thay đổi vị trí van tiết lưu của bộ cảm biến, bộ

vi điều khiển quyết định thời điểm bugi đánh lửa Những ứng dụng ban đầu chỉgồm một cảm biến hiệu ứng Hall nhằm xác định một cách chính xác vị trí củarôto trong bộ chia điện (Delco) những ứng dụng sau này đã loại bỏ hoàn toàn bộchia điện và dùng hệ thống vi xử lý để điều khiển trực tiếp quá trình đốt cháynhiên liệu

Hình 1.3 Cơ cấu đánh lửa điện tử

b) Hệ thống VVT-i (Điều khiển thời điểm phối khí – thông minh)

Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i

sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phốikhí Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảmkhí xả ô nhiễm

a)

1.4 Hệ thống VVT-i trục cam biến thiên

c) Hệ thống phun xăng điện tử kiểu trực tiếp ( EFI )

Nhiên liệu được bơm với áp lực cao và được phun trực tiếp vào buồng đốt

ở kì nạp hoặc kì nén Để nâng cao hiệu quả, năng suất sử dụng nhiên liệu trênđỉnh piton được làm lõm để tạo xoáy lốc

NGUYÊN LÝ : bơm chuyển hút nhiên liệu từ thùng qua bầu lọc đưa đến bơm

áp lực cao( dẫn động bởi cam) Nhiên liệu áp lực cao được đưa đến ống phânphối trên ống phân phối có cảm biến áp suất nhiên liệu ( xác định áp suất nhiênliệu và gửi thông tin về ECU), qua đó ECU tính toán và điều khiển vòi phunphun nhiên liệu vào động cơ

1.5 Hệ thống phun xăng điện tử

1.2.2 Các hệ thống điều khiển thân xe, điều khiển gầm ôtô

a) Hệ thống phanh điện tử ABS( Until break system)

Vào cuối thập niên 70, hệ thống phanh chống bó cứng ABS (Anti - blockBrake System) được ứng dụng trong ôtô Hệ thống ABS hoạt động thông quaviệc phát hiện ra hiện tượng bó cứng của bất kỳ bánh xe nào, sau đó điều chỉnh

áp suất thuỷ lực cần thiết để giảm thiểu hoặc loại bỏ sự trượt Hệ thống điều

khiển khả năng bám đường TCS (Traction Control System) được ứng dụngtrongôtô vào cuối thập niên 90 Hệ thống TCS hoạt động thông qua việc pháthiện ra sự trượt trong quá trình tăng tốc và sau đó điều chỉnh công suất truyềncho bánh xe đang trượt Quá trình này đảm bảo cho xe có thể tăng tốc với giatốc lớn nhất có thể với điều kiện về đường và xe cho trước Hệ thống điều khiểnđộng lực ôtô VDC (Vehicle Dynamic Control) được ứng dụng trong ôtô vàonhững năm cuối của thập niên 90 VDC hoạt động tương tự TCS với việc thêmmột cảm biến tốc độ lệch và cảm biến gia tốc ngang Vị trí bánh xe phát độngđược xác định bởi các vị trí bánh lái và tiếp theo được so sánh với hướng thựccủa chuyển động Sau đó, hệ thống TCS được kích hoạt để điều khiển công suấttruyền cho các bánh xe và điều khiển vận tốc ôtô, cũng như giảm thiểu sự khácnhau giữa hướng lái và hướng chuyển động của ôtô Trong một số trường hợp,ABS được dùng để giảm tốc độ của ôtô để thực hiện việc điều khiển như mongmuốn

1.6 Hệ thống điều khiển thân xe

b) Hệ thống treo điện tử

Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lò xo xoắn… ra đời từ rất sớm nhưng chưa thểđáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe con, hệ thống treo khí nén cũng khôngphải là một phát minh mới, nó xuất hiện từ những năm 1950 cùng với hệ thốngtreo Mc Pherson Ở hệ thống treo khí nén người ta sử dụng những gối cao suchứa khí nén thay vì dùng lò xo xoắn, nhíp lá hay thanh xoắn Nhưng ở thời kỳnày ngành công nghệ vật liệu chưa đáp ứng được độ bền cũng như yêu cầu kĩthuật cho các chi tiết trong hệ thống treo khí nén nên người ta vẫn phải dùng lò

xo xoắn, nhíp lá, thanh xoắn làm cơ cấu giảm chấn

1.7 Hệ thống treo điện tử

Ngày nay các nhà thiết kế ôtô đã ứng dụng nhiều thành tựu mới của công nghệvật liệu, kỹ thuật cơ - điện tử để cho ra đời hệ thống treo có tính năng kỹ thuậttiên tiến, đó là hệ thống treo khí nén - điện tử EAS hiện đang dùng cho dòng xecao cấp như Audi, BMW, Lexus… Với hệ thống treo này người lái có thể lựachọn , điều chỉnh độ đàn hồi cho thích hợp với chế độ vận hành của xe trên

đường thông qua công tắc điều khiển lựa chọn chế độ Comfort hay Sport Chế

độ "Comfort": tạo sự êm dịu tối đa cho người ngồi trên xe còn chế độ "Sport"tăng độ ổn định và an toàn khi xe chạy ở tốc độ cao

Nguyên lý : Hệ thống treo khí nén - điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý khôngkhí có tính đàn hồi khi bị nén Với những ưu điểm và hiệu quả giảm chấn củakhí nén, nó có thể hấp thụ những rung động nhỏ do đó tạo tính êm dịu chuyểnđộng tốt hơn so với lò xo kim loại, dễ dàng điều khiển được độ cao sàn xe và độcứng lò xo giảm chấn

Khi hoạt động máy nén cung cấp khí tới mỗi xi lanh khí theo các đường dẫnriêng, do đó độ cao của xe sẽ tăng lên tương ứng tại mỗi xi lanh tuỳ theo lượngkhí được cấp vào Ngược lại độ cao của xe giảm xuống khi không khí trong các

xi lanh được giải phóng ra ngoài thông qua các van Ở mỗi xi lanh khí nén cómột van điều khiển hoạt động ở theo hai chế độ bật - tắt (on - off) để nạp hoặc

xả khí theo lệnh của ECU Với sự điều khiển của ECU, độ cứng, độ đàn hồi củatừng giảm chấn trên các bánh xe tự động thay đổi theo độ nhấp nhô của mặtđường và do đó hoàn toàn có thể khống chế chiều cao ổn định của xe

Tổ hợp các chế độ của của "giảm chấn, độ cứng lò xo, chiều cao xe" sẽ tạo ra sự

êm dịu tối ưu nhất khi xe hoạt động Ví dụ: Bạn chọn chế độ "Comfort" thì ECU

sẽ điều khiển lực giảm chấn là "mềm", độ cứng lò xo là "mềm" và chiều cao xe

là "trung bình" Nhưng ở chế độ "Sport" cần cải thiện tính ổn định của xe khichạy ở vận tốc cao, quay vòng ngoặt… thì lực giảm chấn là "trung bình", độcứng lò xo "cứng", chiều cao xe "thấp"

Ưu điểm : "Thông minh" và "linh hoạt" đó là những gì có thể nói về hệ thốngtreo khí nén - điện tử Khả năng điều chỉnh độ cứng của từng xi lanh khí chophép đáp ứng với độ nghiêng khung xe và tốc độ xe khi vào cua, góc cua và gócquay vô lăng của người lái Như vậy, khi xe chạy, độ cứng các ống giảm xóc cóthể tự động thay đổi sao cho cơ chế hoạt động của hệ thống treo được thích hợp

và hiệu quả nhất đối với từng hành trình Ví dụ khi phanh, độ nhún các bánhtrước sẽ cứng hơn bánh sau, còn khi tăng tốc thì ngược lại.

Hệ thống treo khí nén - điện tử tự động thích nghi với tải trọng của xe, thay đổi

độ cao gầm xe cho phù hợp với điều kiện hành trình Ví dụ: Độ cao bình thườngđược tự động xác lập khi vận tốc xe đạt 80 km/h Nếu các cảm biến tốc độ ghinhận được rằng kim đồng hồ tốc độ đã vượt qua mức 140 km/h thì hệ thống tựđộng hạ gầm xe xuống 15mm so với tiêu chuẩn

c) Hệ thống ổn định thân xe

Sở dĩ ESP (Electronic Stability Program) rất quan trọng là vì điều này bạn

sẽ cảm nhận thấy thực sự rất cần thiết như thế nào khi bạn đánh lái xe vàonhững khúc cua gấp ở tốc độ cao Như bạn đã biết, khi bạn đang đi xe ở tốc độcao, vì một lý do nào đó lái xe phanh gấp khi đánh tay lái trên khúc cua tay áo

hệ quả xe của bạn có thể bị lật xảy ra rất lớn (do đánh lái thiếu hoặc thừa).Ngoài lý do của lực quán tính, độ ma sát, tính chất đường, một trong nhữngnguyên nhân chính từ yếu tố kỹ thuật của xe ô tô là bộ truyền động vi sai sẽkhông thể giữ chiếc xe của bạn vững được trong tình huống này do có sự mấtcân bằng 2 bên thân xe khi vào cua

1.8 Hệ thống ổn định thân xe EPS

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESP đó là tín hiệu từ cáccảm biến gia tốc, cảm biến tốc độ các bánh xe… tất cả sẽ được thu thập để xácđịnh trạng thái chuyển động thực tế Bộ điều khiển CPU sẽ so sánh kết quả nàyvới góc quay vô-lăng từ đó đưa ra các lệnh điều khiển góc xoay và tốc độ củatừng bánh xe qua hệ thống phanh hoặc thậm chí giảm công suất động cơ để rútbớt lực tác động vào bánh xe làm cho chiếc xe của bạn nhanh chóng được đưa

về trạng thái cân bằng theo đúng mong muốn của người lái mà trong hành viđiều khiển con người thì luôn có sự sai sót nhất định, ESP sẽ làm điều này hệ

thống cân bằng điện tử sẽ

điều chỉnh lại hành vi lái xe của bạn cho đúng

Bên cạnh đó, ESP sẽ phân tích tốc độ quay của từng bánh xe để phối hợpvới hệ thống chống bó cứng phanh ABS - một hệ thống nhấp nhả phanh liên tụcnhằm triệt tiêu quán tính lăng của xe để điều tiết lực trượt và lệch hướng củabánh xe Bất kỳ xe nào có trang bị hệ thống cân bằng điện từ thì đều có hệ thốngchống bó phanh  ABS, nhưng một xe có ABS chưa chắc đã có hệ thống cânbằng điện tử ESP Hiện nay các xe đang dần được trang bị hệ thống cân bằngđiện tử điển hình như mẫu xe Toyota atis thế hệ mới cũng đã được trang bị hệthống cân bằng

điện tử nhưng là với cái tên VSA

CHƯƠNG 2: TÍNH TÓN THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ

THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ 2.1 Lựa chọn phương án thiết kế

2.1.1 Các thông số cơ bản của Kia morning 2016

+) Kia morning 2016 sử dụng động cơ Kappa 1.2 MPI, được bố trí 4

xylanh thẳng hàng, cơ cấu 16 xupap DOHC dẫn động xích

+) Dung tích xylanh 1,248 ( cm3 ), Đường kính xylanh x hành trình piston = 87,5 x 100 ( mm )

+) Tỉ số nén 9,6 Công suất cực đại đạt 86( hp) tại 6000v/p, Momen xoắn đạt 120 (N.m) tại 4000v/p

Bảng 2

+) Hệ thống truyền lực được bố trí theo kiểu FF ( động cơ nằm ngang, đặt đằng trước, cầu trước chủ động ) dẫn động cầu trước và cầu trước chủ động

Hình 2.2 Hệ thống truyền lực được bố trí theo kiểu FF

+) Hệ thống phanh: bánh xe phía trước sử dụng phanh đĩa, bánh sau sử dụng phanh tang trống Kết hợp hệ thống phanh ABS ( chống bó cứng bánh

xe )

+) Hệ thống treo: phía trước sử dụng hệ thống treo kiểu macpherson chắc chắn tăng độ êm dịu dẫn hướng, bám đường, phía sau sử dụng thanh xoắn kết hợp ông giảm trấn đã được nâng cấp tạo sự chắc chắn và ổn đinh cho xe

*) Các hệ thống an toàn:

+) Hệ thống túi khí an toàn : được trang bị 2 vị trí lái chính và phụ, được kích hoạt khi sảy ra va chạm mạnh ECU tiếp nhận thông tin từ các cảm biết đặt phía trước và sau xe sau đó so sánh với dữ liệu được lưu trong bộ nhớ để kích hoặt túi khí Túi khí chỉ sử dụng được 1 lần

2.1.2 Hệ thống gạt mưa trên Ôtô

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 cómột tầm nhìn tốt hơn khi điều khiển xe Ngày nay, gạt nước được xem như mộttiêu chuẩn không chỉ trên trên tất cả những chiếc xe hơi mà còn được trang bịcho xe lửa, tàu biển và cả máy bay nữa

Một hệ thống cần gạt nước mưa tự động, có thể phát hiện mưa trên kínhchắn gió để bật cần gạt nước ô tô một cách phù hợp Khi hệ thống làm việc sẽgiảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay ra khỏi tay lái Hệ thống này pháthiện những giọt mưa trên kính chắn gió, tự động bật và điều chỉnh hệ thống gạtnước tương ứng với mức độ mưa

a Sự hình thành của hệ thống gạt mưa trên Ôtô đầu tiên

Hình 2.3 Hình ảnh đầu tiên của hệ thống gạt mưa trên Ôtô

Cần gạt nước ra đời lần đầu tiên vào năm 1903 được phát minh bởi một ngườiphụ nữ mang tên Mary Anderson ở NewYork Phát minh của bà đã giúp cho tất

cả các tài xế không phải mất thời gian để dừng lại lau kính chắn gió và bảo vệ

sự an toàn của tài xế khi phải lái xe dưới mưa Sau nhiều nỗ lực thì đến năm

1905 bà đã nhận được bằng sáng chế của Mỹ Cơ cấu hoạt động của thiết bị nàyrất đơn giản là dùng hai chiếc cần gắn vào thân xe và tiếp xúc với kính bằnglưỡi cao su, khi cần người lái xe quay tay nắm đạt trong cabin qua cơ cấu truyềnđộng, hai chiếc cần gạt nước sẽ chuyển động lên xuống để gạt tuyết và hơinước, tạo tầm nhìn cho người lái Tuy nhiên phát minh này của bà không đượchãng xe nào hưởng ứng Mãi đến năm 1911, tức là 11 năm sau, cần gạt nướcmới trở thành thiết bị tiêu chuẩn trên các ôtô của Mỹ Kể từ đó, bộ gạt nước liêntục được các thế hệ nhà phát minh tiếp theo cải tiến, bổ sung chức năng để chođến ngày hôm nay, trở thành công cụ quan trọng và tiện lợi trên tất cả nhữngchiếc xe hơi

Hệ thống cảm biến mưa hiện tại sử dụng một bộ cảm biến quang học để pháthiện sự hiện diện của nước trên kính chắn gió và chuyển tiếp dữ liệu điều khiểncần gạt tới mô-đun điều khiển chính của xe (BCM) Nhưng các cảm biến mưaquang học chỉ cung cấp một diện tích cảm biến nhỏ, dễ dẫn đến các lỗi chủ động

và quá đắt đỏ để được thêm vào như là thiết bị tiêu chuẩn trong hầu hết các loạixe

2.1.3 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống gạt mưa trên Ôtô

*) Nhiệm vụ:

- Nhiệm vụ Hệ thống gạt nước trên ô tô là một hệ thống đảm bảo chongười lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính saukhi trời mưa

- Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết

- Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người láinhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trờimưa.

- Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờthiết 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 tựđộng 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 hệ thông gạt mưa trên Ôtô

- 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 tôđều sử dụng loại này)

2.1.4 Cấu tạo cơ bản của hệ thống gạt mưa trên Ôtô

a.Cấu tạo của hệ thống gạt nước

Cấu tạo chung:

Hình 2.4 Mô hình tổng thể hệ thống gạt nước trên ô tô

Hình 2.5 Các bộ phận và cách bố trí của hệ thống gạt nước trên ô tô

Hệ thống gạt nước và rửa kính trên ô tô bao gồm các bộ phận sau:

1.Motor và cơ cấu dẫn động gạt nước phía trước

2.Vòi phun của bộ rửa kính trước

3.Bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính)

4.Công tắc gạt nước và rửa kính (Có relay điều khiển gạt nước gián đoạn)5.Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau

6 mô tơ gạt nước sau

7 Rơle điều khiển gạt nước phía sau

8 Bộ điều khiển gạt nước

9 Cảm biến nước mưa

10 Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước

b.Cần gạt nước/thanh gạt nước

Hình 2.6 Hình ảnh cần gạt nước trên ô tô

Cấu trúc của cần gạt nước là một lưỡi cao su được lắp vào thanh kim loại gọi làthanh gạt nước Gạt nước được dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt nước

Hình 2.7 Cấu tạo cần gạt nước

Ta có thể hình dung lưỡi gạt tương tự như những cái chổi cao su dài Bềmặt tiếp xúc giữa lưỡi gạt và mặt kính chắn gió được phủ lên một lớp cao sumỏng Vì lưỡi gạt nước được ép vào kính trước bằng lò xo nên gạt nước có thểgạt được nước mưa nhờ dịch chuyển thanh gạt nước Chuyển động tuần hoàn

của gạt nước được tạo ra bởi motor và cơ cấu dẫn động Vì lưỡi cao su lắp vàothanh gạt nước bị mòn do sử dụng và do ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môitrường v.v… nên phải thay thế phần lưỡi cao su này một cách định kỳ

Hình 2.8 Cơ cấu truyền động của cần gạt nước

Gạt nước được che một nửa và gạt nước che hoàn toàn:

Gạt nước thông thường có thể nhìn thấy từ phía trước của xe Tuy nhiên để đảmbảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng và tầm nhìn rộng nên những gạtnước gần đây được che đi dưới nắp ca pô Gạt nước có thể nhìn thấy một phầngọi là gạt nước che một nửa, gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nướcche hoàn toàn

Với gạt nước che hoàn toàn nếu nó bị phủ băng tuyết hoặc ở trong các điều kiệnkhác, thì gạt nước không thể dịch chuyển được Nếu cố tình làm sạch tuyết bằngcách cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng bức có thể làm hỏng motor gạtnước Để ngăn ngừa hiện tượng này, phần lớn các mẫu xe có cấu trúc chuyểnchế độ gạt nước che hoàn toàn sang chế độ gạt nước che một phần bằng tay.Sau khi bật sang gạt nước che một nửa, cần gạt nước có thể đóng trở lại bằng