Thiết kế và lắp đặt hệ thống khóa cửa tự động cho xe ô tô ISUZU TROOPER1998 BKS 31a4335 của khoa cơ điện, học viện nông nghiệp

Giúp cho sinh viên tốt nghiệp hiểu rõ hơn về những ứng dụng của cơ điện tử trên ô tô nói chung và cụ thể là ứng dụng của cơ điện tử vào hệ thống điều khiển đóng mở cửa xe ô tô tự động thay thế cho hệ thống mở cửa bằng chìa hệ cũ trên xe ISUZU Trooper 1998 Trên cơ sở kiến thức hệ thống đóng mở cửa xe tự động là giải pháp được đề xuất lắp đặt cho xe ISUZU nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng làm việc thay thế cho hệ thống mở cửa xe bằng tay và chìa khóa giảm bớt sự bất tiện khi mở cửa xe phục vụ cho công tác đào tạo và học tập của bộ môn nâng cao hiệu quả sử dụng của xe ô tô này. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp, giúp cho sinh viên nắm vững kiến thức chuyên môn, biết vận dụng kiến thức cơ điện tử vào việc giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong chuyên ngành, từ đó tự tin khi ra trường để phục vụ tốt hơn trong lĩnh vực cơ điện tử nói chung và cơ điện tử ứng dụng trên ô tô nói riêng.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG 4

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ 5

1.1 Khái niệm chung về cơ điện tử 5

1.1.1 Định nghĩa cơ bản của cơ điện tử 5

1.1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử 7

1.2 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô 8

1.2.2 Hệ thống điều khiển thân xe 13

1.2.3 Hệ thống điều khiển gầm ô tô 15

1.3 Mục tiêu lựa chọn đề tài: Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống điều khiển điện tử đóng mở cửa xe tự động trên ô tô ISUZU đời 1998-2000 16

1.3.1 Mục tiêu đồ án 16

1.3.2 Nhiệm vụ đồ án 17

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HÊ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA XE TỰ ĐỘNG 18

2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và làm việc của hệ thống đóng mở cửa xe tự động .18

2.2 Các bộ phận chính trong hệ thống đóng mở cửa xe tự động 19

2.3 Hệ thống khóa cửa tổng hợp 21

2.3.1 khái quát chung 21

2.3.2 Chức năng 22

2.3.3 Cấu tạo 23

2.3.4 Hoạt động 27

2.4 Hệ thống khóa cửa điều khiển từ xa 33

2.4.1 Khái quát chung 33

2.4.2 Chức năng 33

2.4.3 Cấu tạo 37

2.4.4 Hoạt động 38

CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA XE TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ ISUZU-TROOPER 1998 BKS 31A.4335 44

3.1.Thiết kế hệ thống đóng mở cửa xe tự động 443.2 Kiểm tra hoạt động theo nguyên lý hoạt động của thiết bị 533.3 Quy trình chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa hệ thống đóng mở cửa xe tự động 60

KẾT LUẬN 66 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 5 năm học tại trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông VậnTải,được sự dạy dỗ và chỉ bảo tận tình của các thầy giáo và các cô giáo Em đãtiếp thu được kiến thức cơ bản mà thầy cô đã truyền đạt Sau khi hoàn tất cácmôn học trong chương trình đào tạo của nhà trường , nay em được giao nhiệm

vụ là “ Thiết kế và lắp đặt hệ thống khóa cửa tự động cho xe ô tô ISUZU

TROOPER1998 BKS: 31A4335 của Khoa Cơ Điện, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam” Xe ISUZU TROOPER1998BKS:31A4335 hiện được Học Viện

Nông Nghiệp Việt Nam đưa vào phục vụ học tập, đào tạo và học lái cũng nhưthực hành sửa chữa xe ô tô, nhưng do vì là dòng xe cũ nên xe vẫn còn nhiều hạnchế như tốn nhiên liệu, các hệ thống trên xe vẫn chưa được tối ưu hóa tự độnghóa khiến công tác sử dụng xe cho nghiên cứu đào tạo và giảng dạy của nhàtrường vẫn còn những hạn chế như xe tiêu hao nhiều nhiên liệu, hệ thống đóng

mở cửa xe phải phụ thuộc vào chìa khóa mở khóa bằng tay vv Để góp phầnvào việc nâng cạo tính tiện nghi, khắc phục những khuyết điểm của xe nhằmmục đích nâng cao chất lượng của xe cũng như nâng cao chất lượng đào tạo

giảng dạy của Khoa Cơ Điện nói riêng Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam nói

chung Em đã được PGS.TS NGUYỄN NGỌC QUẾ tận tình hướng dẫn và chỉbảo

Trong quá trình làm đồ án do trình độ và kiến thức còn hạn chế, tài liệu chưađầy đủ nên chắc chắn không tránh khỏi những sai sót em rất mong được sự chỉbảo của quý thầy cô và sự đóng góp ý kiến của các bạn

Cuối cùng cho em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy các cô đãtruyền đạt kiến thức cho em suốt thời gian di học tại ghế nhà trường Đặc biệt

em xin cảm ơn sâu sắc thầy PGS.TS NGUYỄN NGỌC QUẾ người đã tận tìnhhướng dẫn chỉ bảo giúp em hoàn thành đề tài này

Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2020

Sinh viên thực hiện

Cảnh

Lê Tuấn Cảnh

NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG

a Lựa chọn đề tài:

- Nghiên cứu lắp đặt hệ thống khóa cửa tự động trên ô tô ISUZU

Trooper1998-2000 biển số:31A.4335 từ đó mở khóa cửa xe bằng điều khiển từ xa thay thếcho các tính năng cũ của xe là mở khóa bằng tay và chìa khóa, nhờ đó làm tăngtính tiện nghi, giảm bớt những bất tiện cho người sử dụng xe cũng như giúpphần nâng cao hiệu quả sự dụng phục vụ giảng dậy và đào tạo của Bộ mônĐộng lực, Học viện Nông nghiệp Việt Nam

b Mục tiêu của đồ án

- Giúp cho sinh viên tốt nghiệp hiểu rõ hơn về những ứng dụng của cơ điện tửtrên ô tô nói chung và cụ thể là ứng dụng của cơ điện tử vào hệ thống điều khiểnđóng mở cửa xe ô tô tự động thay thế cho hệ thống mở cửa bằng chìa hệ cũ trên

xe ISUZU Trooper 1998

- Trên cơ sở kiến thức hệ thống đóng mở cửa xe tự động là giải pháp được đềxuất lắp đặt cho xe ISUZU nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng làm việc thay thếcho hệ thống mở cửa xe bằng tay và chìa khóa giảm bớt sự bất tiện khi mở cửa

xe phục vụ cho công tác đào tạo và học tập của bộ môn nâng cao hiệu quả sửdụng của xe ô tô này

- Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp, giúp cho sinh viên nắm vững kiến thứcchuyên môn, biết vận dụng kiến thức cơ điện tử vào việc giải quyết một nhiệm

vụ cụ thể trong chuyên ngành, từ đó tự tin khi ra trường để phục vụ tốt hơn tronglĩnh vực cơ điện tử nói chung và cơ điện tử ứng dụng trên ô tô nói riêng

c, Nhiệm vụ của đồ án

- Tìm hiểu chung về cơ điện tử và ứng dụng trên ô tô hiện đại

- Nghiên cứu hệ thống đóng mở cửa tự động của xe ô tô cũng như hệ thống mởcửa xe cũ bằng tay và dùng chìa khóa trên xe đời cũ tương tự như xe (ISUZU-Trooper) biển kiểm soát 31A.4335

- Tiến hành thiết kế và lắp đặt hệ thống đóng mở cửa xe tự động trên xe Trooper 1998 biển kiểm soát31A.4335

ISUZU Thí nghiệm kiểm tra kết quả thực hiện đồ án

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ1.1 Khái niệm chung về cơ điện tử

1.1.1 Định nghĩa cơ bản của cơ điện tử

Cơ điện tử (Mechatronic) là ngành khoa học kĩ thuật mới kết hợp liên ngànhkhoa học như hình dưới đây:

Hình 1.1 mối quan hệ giữa cơ điện tử,cơ khí và công nghệ thông tin

 Các hệ thống cơ khí (các phần tử cơ khí, cơ học, cơ học chính xác)

 Các hệ thống điện tử (vi điện tử, điện tử công suất, công nghệ cảm biến

và điều khiển)

 Công nghệ thông tin ( lý thuyết hệ thống, công nghệ tự động, công nghệ

phần mềm, trí tuệ nhân tạo)

Theo như hình 1.1 thì khái niệm thuở ban đầu của CƠ ĐIỆN TỬ là sự kết hợp của 3 chuyên ngành đó là CƠ KHÍ+ĐIỆN TỬ+CÔNG NGHỆ THÔNG

TIN.Nhưng thực tế thì giờ đây các ngành công nghệ đó xích lại gần nhau hơn

kết hợp với nhau tạo ra nhưng ngành hoa học kĩ thuật mới như sau:

Hình 1.2 sự kết hợp giữa các ngành khoa học tạo ra những ngành kĩ thuật mới

 Cơ khí+điện tử(tạo ra chuyên ngành đo lường điều khiển, điều chỉnh cảm

biến)

 Điện tử+công nghệ thông tin(tạo ra chuyên ngành kĩ thuật tính toán quá

trình)

 Công nghệ thông tin+cơ khí(tạo ra chuyên ngành mô hình hóa)

Có thể thấy nếu hiểu cơ điện tử chỉ là sự kết hợp đơn thuần giữa 3 ngành kĩthuật chính là cơ khí, điện – điện tử và công nghệ thông tin thì biên dạng củalĩnh vực cơ điện tử chỉ là 3 điểm rời rạc, và như thế thì cơ điện tử không thể táchriêng thành 1 ngành độc lập.Người ta không thể thấy được sự thống nhất trong

cơ điện tử mà trong sự thống nhất đó thì các yếu tố cấu thành là cơ khí,điện –điện tử,công nghệ thông tin phải gắn kết liên kết chặt chẽ với nhau tác động lẫnnhau để tạo thành “cơ thể sống” cơ điện tử

Như vậy để nói đúng về chuyên ngành cơ điện tử thì phải bao gồm các bộphận:đo lường,điều khiển,điều chỉnh,cảm biến,kĩ thuật tính toán quá trình,mô

hình hóa thì cơ điện tử mới có biên dạng khép kín từ đó cơ điện tử có thể tách ra

là một chuyên ngành kĩ thuật độc lập

Tóm lại chương đầu tiên chúng ta hiểu được cơ điện tử là một lĩnh vực tự nhiêntrong quá trình tiến hóa của kĩ thuật hiện đại.Mặc dù chưa có định nghĩa hoànthiện về cơ điện tử nhưng trong thực tế nó không cần thiết,có thể hiểu cơ điện tử

là sự kết hợp của đa ngành kĩ thuật và có 3 ngành chính là:cơ khí+ điện- điệntử+ công nghệ thông tin

Như đã thấy thì cơ điện tử đã được ứng dụng rộng rãi trong đời sống sản xuấtsinh hoạt hàng ngày và có càng nhiều công nghệ tích hợp trong nó Có thể nóitương lai của cơ điện tử đang mở rộng và chiếm vị trí chiến lược vô cùng quantrọng trong công nghệ mai sau và tương lai

1.1.2 Các thành phần của hệ thống cơ điện tử

Hình 1.3 thành phần hệ thống cơ điện tử

 Thiết bị công nghệ cơ khí:

- Đây chính là cơ cấu máy công tác, thực hiện các thao tác của quá trình công nghệ

 Cảm biến ( sensor )

- Là thiết trị các đại lượng vật lý Ví dụ như cảm biến vận tốc, cảm biến ápsuất, cảm biến lưu lượng bị chuyển đổi năng lượng từ dạng này quadạng khác được dùng để xác định giá

 Cơ cấu chấp hành ( actuator)

- Đây là thiết bị nhận nguồn năng lượng từ bên ngoài và tác động vào thiết

bị công nghệ trên cơ sở tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển Trong hệthống cơ điện tử thường gặp 3 loại cơ cấu chấp hành là công tắc, động cơ( điện ) tịnh tiến và động cơ ( điện ) quay

 Bộ vi xử lý ( microprocessor)

- Dùng làm lõi cho bộ điều khiển Cấu trúc của nó gồm 4 thành phần chính:

bộ tính toán số học và logic, bộ điều khiển, các thanh ghi và các bustruyền thông

 Phần mềm điều khiển

- Phần mềm điều khiển thể hiện thuật toán điều khiển có tác dụng chỉ ra cáccách thức hệ thống hoạt động

1.2 Hệ thống cơ điện tử trên ô tô

Hình 1.4 hệ thống cơ điện tử trên ô tô

Hệ thống cơ điện tử là hệ thống thực hiện các việc điều khiển toàn bộ động cơ,

hệ thống truyền lực, hệ thống phanh và các hệ thống khác với độ chính xác cao

bằng ECU ( bộ xử lý) Đây là hệ thống điều khiển tôrng hợp các hệ thống điềukhiển bởi các ECU khác nhau đảm bảo tính năng cơ bản của ô tô.

Hình 1.4: Hệ thống cơ điện tử trên ô tô

Trong đó:

a EFI: Hệ thống phun xăng điện tử

b ESA: Hệ thống đánh lửa sớm điện tử

c ISC: Hệ thống điều khiển tốc độ không tải

d ECT: Hộp số tự động điều khiển điện tử

e ABS: Hệ thống phanh chống bó cứng

f TEMS: Hệ thống treo điều khiển điện tử

g TRC: Hệ thống chống trượt bánh xe

h A/C: Hệ thống điều hòa không khí

1.2.1 Các hệ thống điều khiển động cơ

a Hệ thống phun xăng điện tử EFI

Hình 1.5 hệ thống phun nhiên liệu EFI

Một bơm nhiên liệu cung cấp đủ nhên liệu cung cấp đủ nhiên liệu dưới áp suấtkhông đổi đến các vòi phun Các vòi phun sẽ phun 1 lượng nhiên liệu định trước

vào đường ống nạp theo các tín hiệu từ ECU động cơ ECU nhận các tín hiệu từnhiều cảm biến thông báo về sự thay đổi các chế độ hoạt động như sau:

- Áp suất đường ống nạp hay khí nạp Góc quay trục khuỷu G, tốc độ động

cơ NE, tăng tốc/ giảm tốc VTA, nhiệt độ nước làm mát THW, nhiệt độkhí nạp

- ECU sử dụng casc tín hiệu này để xác định khoảng thời gian phun cầnthiết nhằm đạt được hòa khí với tỉ lệ tối ưu phù hợp từng điều kiện hoạtđộng của động cơ

b Đánh lửa sớm điện tử ESA

Hình 1.6 hệ thống ESA

- ECU được lập trình với số liệu đảm bảo thời điểm đánh lửa tối ưu của mọichế độ hoạt động của động cơ Dựa vào các số liệu do các các biến theodõi hoạt động của động cơ gửi về, ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển IGT( thời điểm đánh lửa ) đến IC đánh lửa để đánh lửa tại thời điểm chínhxác

- Các tín hiệu như sau: tốc độ động cơ NE, góc quay trục khuỷu G, áp suấtđường ống nạp PIM, lưu lượng khí nạp ( VS, KS và VG) Nhiệt độ nướclàm mát THW.

c Điều khiển tốc độ không tải ISC

Hình 1.7 hệ thống điều khiển tốc độ không tải ISC

- ECU được lập trình với các giá trị tốc độ động cơ tiêu chuẩn tương ứngvới các điều kiện sau: nhiệt độ nước làm mát THW, điều hòa không bậthay tắt A/C Các cảm biến truyền dẫn tín hiệu đến ECU, nó sẽ điều khiểndòng khí bằng van ISC, qua đường khí phụ điều chỉnh tốc độ không tảiđến tiêu chuẩn

d Phanh ABS

Hình 1.8 hệ thống phanh ABS

 Thành phần chính đó là cảm biến tốc độ, cảm biến hồi chuyển

 Bộ điều khiển (ECU) là bộ điều khiển bằng điện tử, bộ não của Abs.

Nhiệm vụ chính là tiếp nhận, phân tích, so sánh những thông tin mà bộ phậncảm biến gửi về Trường hợp nhận thấy xe rơi vào trạng thái an toàn, Ecu sẽ

ra lệnh cho các bộ phận khác kích hoạt

 Bơm thủy lực và các van điều chỉnh: bơm thủy lực cũng như bất cứ một

hệ thống phanh nữa nào khác với xilanh hay piston thì đều có tác dụng điềuchỉnh lực đẩy lượng dầu tác động lên má phanh Khi lực bóp phanh quá lớnvới mức an toàn sẽ cần đến van điều chỉnh trợ giúp.Khi khả năng trượt bánhkhông còn thì các van sẽ di chuyển đến vị trí khác giúp phục hồi tác độngmạnh nhất giúp xe dừng một cách nhanh Quá trình này chỉ trong 1 phần nhỏcủa một giây và được lặp đi lặp lại cho đến khi xe đạt trạng thái cân bằng ổnđịnh nhất

 Nguyên lý hoạt động của phanh ABS

- Nếu như đường bình thường thì sự có mặt của phanh ABS sẽ rất khó nhậndiện chỉ khi xe khó phanh, đường trơn, ướt và cần phanh bất ngờ thì khi đóphanh ABS mới phát huy tác dụng của nó

- Phanh ABS sẽ đảm nhiệm vai trò phát hiện ra tình huống phanh xấu và hệthống sẽ duy trì mức độ trượt và tốc độ quay bánh ở một giới hạn cho phép

- Khi trượt bánh thì hầu hết tay lái đều mất kiểm soát nên ABS sẽ hỗ trợviệc bóp- nhả liên tục nhằm hạn chế lực tác động vào đĩa phanh khi ngườilái bóp hoặc đạp phanh quá nhanh, lực lớn và bánh xe quay Sau đó hệ thống

sẽ tự áp dụng lực phanh lớn nhất để dừng phanh hoặc phát hiện ra mối nguykhóa bánh mới

- Trong quá trình phan tích những dữ liệu mà bộ cảm biến ở các bánh xecung cấp thì nếu như bộ điều khiển ABS cảm thấy một chiếc bánh nào đó sẽ

bị khóa cứng thì lúc này ABS đóng Valve để ngăn không cho dầu đổ xuốngnữa và mở Valve khi cần thiết để dầu thắng lưu thông bình thường trở lạinhằm đảm bảo cho bánh xe lăn đều khi giảm tốc hoặc tránh được tình trạng

bị khóa cứng

- Từ vận tốc 20km/h trở đi thì ABS sẽ tự động vận hành một cách nhanhchóng và chúng ta sẽ nghe thấy tiếng click ở bên trong máy Khi xe dichuyển với vận tốc dưới 20km/h thì lúc này ABS sẽ ngừng hoạt động

1.2.2 Hệ thống điều khiển thân xe

Các hệ thống điều khiển thân xe gồm VSC- ESP- VSA 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 vào nhữngkhúc cua gấp ở tốc độ cao Như bạn đã biết, khi bạn đang đi xe ở tốc độ cao, vìmột 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 docủa lực quán tính, độ ma sát, tính chất đường, một trong những nguyên nhânchính từ yếu tố kỹ thuật của xe ô tô là bộ truyền động vi sai sẽ không thể giữ

chiếc xe của bạn vững được trong tình huống này do mất cân bằng hai bên thân

xe khi lái vào đường vòng cua

Hình 1.9 Các hệ thống điều khiển thân xe gồm VSC- ESP- VSA ổn định thân xe

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân bằng điện tử ESP đó là tín hiệu từcác cảm biến gia tốc, cảm biến tốc độ các bánh xe… tất cả sẽ được thu thập đểxác định trạng thái chuyển động thực tế Bộ điều khiển CPU sẽ so sánh kết quảnày với góc quay vô- lăng từ đó đưa ra các lệnh điều khiển góc xoay và tốc độcủa từng bánh xe qua hệ thống phanh hoặc thậm chí giảm công suất động cơ đểrút bớt lực tác động vào bánh xe làm cho chiếc xe của bạn nhanh chóng đượcđưa 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 hệthống cân bằng điệntử sẽ điều chỉnh lại hành vi lái xe của bạn cho đúng

Hình 1.10 Hiệu quả của hệ thống phanh cân bằng điện tử ESP

Bên cạnh đó, ESP sẽ phân tích tốc độ quay của từng bánh xe để phối hợp với hệthống chống bó cứng phanh ABS - một hệ thống nhấp nhả phanh liên tục nhằm

triệt tiêu quán tính lăng của xe để điều tiết lực trượt và lệch hướng của bánh xe.Bất kỳ xe nào có trang bị hệ thống cân bằng điện từ thì đều có hệ thống chống

bó phanh ABS, nhưng một xe có ABS chưa chắc đã có hệ thống cân bằng điện

tử ESP

1.2.3 Hệ thống điều khiển gầm ô tô

 Hệ thống điều khiển gầm ô tô gồm: hộp số tự động điều khiển tự độngECT

- Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khinào cần lên số hoặc xuống số Các bánh răng tự động chuyển số tùy thuộcvào tốc độ xe và mức phức tạp bàn đạp ga Một hộp số mà trong đó việcchuyể số bánh răng được điều khiển bằng một ECU được gọi là ECT vàmột hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thủylực Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT

- Các hộp số tự động có thể chia thành hai loại chính đó là hộp số được sửdụng tron gcasc xe FF( động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và

casc xe FR ( động cơ phía trước, dẫn động bánh sau) Các hộp số của xe

FF thì có bộ dẫn động cuối cùng ( vi sai) lắp bên ngoài Loại hộp số tưđộng dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động Trong hộp só truyềnđộng đặt ngang, hộp truyền động và bộ dẫn động cuối cùng được bố trítrong cùng một vỏ hộp Bộ dẫn động cuối cùng gồm một cặp basnh rănggiảm tốc ( bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn) và các bánh răng vi sai

 Hộp số ECT sử dụng áp suất thủy lực để tự động chuyển đổi số theo cáctín hiệu điều khiển của ECU Nhờ bộ cảm biến ECU điều khiển các vanđiện từ theo tình trạng của động cơ và của xe Sơ đồ các bộ phận hộp sốECT được cho như hình sau:

Hình 1.11 hệ thống ECT

1.3 Mục tiêu lựa chọn đề tài: Nghiên cứu thiết kế cải tiến hệ thống điều khiển điện tử đóng mở cửa xe tự động trên ô tô ISUZU đời 1998- 2000 1.3.1 Mục tiêu đồ án

- Giúp cho sinh viên tốt nghiệp hiểu rõ hơn về những ứng dụng của cơ điện tửtrên ô tô nói chung và cụ thể là ứng dụng của cơ điện tử vào hệ thống điều khiểnđóng mở cửa xe ô tô tự động thay thế cho hệ thống mở cửa cũ trên xe ISUZUTrooper 1998

- Trên cơ sở kiến thức hệ thống đóng mở cửa xe tự động là giải pháp được đềxuất lắp đặt cho xe ISUZU nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng làm việc thay thếcho hệ thống mở cửa xe bằng tay và chìa khóa giảm bớt sự bất tiện khi mở cửa

xe phục vụ cho công tác đào tạo và học tập của bộ môn nâng cao hiệu quả sửdụng của xe ô tô này

1.3.2 Nhiệm vụ đồ án

- Tìm hiểu chung về cơ điện tử và ứng dụng trên ô tô hiện đại

- Nghiên cứu hệ thống đóng mở cửa tự động của xe ô tô cũng như hệ thống mởcửa xe cũ bằng tay và dùng chìa khóa trên xe đời cũ tương tự như xe (ISUZU-Trooper) biển kiểm soát 31A.4335

- Tiến hành thiết kế và lắp đặt hệ thống đóng mở cửa xe tự động trên xe Trooper 1998 biển kiểm soát31A.4335

ISUZU Thí nghiệm kiểm tra kết quả thực hiện đồ án

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HÊ

THỐNG ĐÓNG MỞ CỬA XE TỰ ĐỘNG2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và làm việc của hệ thống đóng mở cửa xe tự động

Hình 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và làm việc của hệ thống đóng mở cửa xe tự động

*Nguyên lý làm việc của hệ thống:hệ thống bao gồm chìa khóa điều khiển 4chuột ( 4 động cơ bước) với dải tần số radio vào khoảng từ 300-500MHZ

Hệ thống sử dụng nguồn điện từ ác quy của ô tô với dây (RED) là nguồn dương

12 vôn và dây (BLACK) là dây âm,4 chuột được kết nối với ECU bằng 2 dây(BLUE) và (GREEN) được mắc song song với 2 dây điều khiển đầu ra của ECUkhi nhận tín hiệu từ chìa khóa nếu hành trình của chuột bị ngược với tín hiệu từchìa khóa nghĩa là chúng ta đã nối ngược dây và đảo lại dây nối là được.Chuột 1

là chuột chính được đặt ở cửa lái ngoài 2 dây (BLUE) và (GREEN) kết nối với

ECU ra thì chuột này còn 3 dây nữa là dây (BLACK) nối mát và 2 dây phản hồitín hiệu trạng thái đang đóng hay đang mở của chuột 1 từ đó hệ thống ECU đưa

ra tín hiệu để 3 chuột còn lại chấp hành và có trạng thái giống với chuột 1

2.2 Các bộ phận chính trong hệ thống đóng mở cửa xe tự động

- Các bộ phận chính của hệ thống đóng mở cửa xe tự động bao gồm:

a,ECU(bộ phận nhận tín hiệu và xử lí tín hiệu điều khiển)

Hình 2.2.1Bộ điều khiển ECU

+ bộ phận này lắp ngay phía trong khoang bên trái chân người lái như hình 2.2

ta có thể thấy 2 chân dây trắng (white) và trắng/ đen(white/black) là 2 chân dâycông tắc rơ le chính được nối từ ECU ra các chuột

+2 cặp dây: cặp1 cam(orange)+cam/đen(orange/black) và cặp2 vàng(yellow)+vàng/đen(yellow/black) nếu cặp 1 nối dương thì cặp 2 nối mát và ngược lại +Chân dây xanh (blue) là chân dây kết nối với đèn xi nhan báo đèn khi ta điềukhiển đóng mở cửa

+Chân dây đỏ(red) nối với nguồn dương (là nguồn cấp từ ác quy của ô tô)

+Chân dây đen(black) nối với mát(nguồn âm ác quy)

+Chân dây hồng (pink) nối với chuột điều khiển cốp xe

b,4 chuột rút điều khiển khóa cửa( bộ phận chấp hành)

Hình2.2.2chuột khóa cửa

Hình 2.2.3 cấu tạo và nguyên lý của chuột khoá cửa

Mỗi chuột khóa cửa là mỗi động cơ bước được điều chỉnh đảo chiều quay theo

rơ le ở trong ECU như hình 2.2

Chuột khóa cửa luôn tồn tại ở 2 trạng thái lá khóa hoặc mở

*Trạng thái khóa lock signel

- chân công tắc rơ le của dây trắng sẽ kết nối với dây lock signel và chân côngtắc ở dây trắng /đen sẽ kết nối với dây non- conect(không có kết nối)

*Trạng thái mở khóa unlock signel

- chân công tắc rơ le ở dây trắng/đễn kết nối với dây unlock signel và chân côngtắc ở dây trắng sẽ kết nối với dây non- conect(không có kết nối) nó ngược lạivới trạng thái khóa

2.3 Hệ thống khóa cửa tổng hợp

2.3.1 khái quát chung

Hệ thống điều khiển khoá cửa không đơn thuần đóng (mở) các cửa xe bằng côngtắc cơ khí, mà còn điều khiển motor điện tuỳ theo sự vận hành công tắc điềukhiển khoá cửa và chìa khoá Hệ thống cũng có chức năng chống quên chìakhoá, chức năng mở khoá hai bước và chức năng bảo vệ Các chức năng của hệthống khác nhau tuỳ theo kiểu xe, cấp nội thất và thị trường

Hình 2.3.1 hệ thống khóa cửa

2.3.2 Chức năng

Hệ thống điều khiển khoá cửa có các chức năng sau đây:

- Chức năng khoá (mở khoá) công tắc (Hình 2.3.1):

- Khi ấn công tắc điều khiển khoá cửa về phía khoá (mở khoá), thì tất cảcác cửa đều được khoá (mở khoá)

- Chức năng khoá (mở khoá) cửa bằng chìa:

- Khi chìa khoá được tra vào ổ khoá của cửa phía người lái và hành khách

và xoay về vị trí khoá (hoặc mở khoá), thì tất cả các cửa đều được khoá(hoặc mở)

- Khi cửa được khoá (mở khoá) bằng chìa, thì chỉ có cửa đó có thể khoáhoặc mở bằng hoạt động cơ khí

Hình 2.3.2 chức năng mở khóa bằng công tắc và bằng chìa

- Chức năng mở khoá hai bước (Hình 2.3.2):

- Đây là chức năng mở khoá bằng chìa Khi chìa khoá được dùng để mởkhoá một cửa, thì chỉ duy nhất cửa đó mới mở được bằng thao tác thứnhất (bước 1) Còn các cửa khác muốn mở được, thì phải dùng thao tácthứ hai (bước 2)

1.Rơle tổ hợp (ECU điều khiển khoá cửa)

- Rơle tổ hợp nhận các tín hiệu từ mỗi công tắc và truyền các tín hiệu khoá(mở khóa) cho mỗi cụm khoá cửa để dẫn động Motor điều khiển khoá cửacho từng cửa

2.Cụm khoá cửa

- Cụm khoá cửa khoá (mở khóa) từng cửa Các cửa có thể được khoá (mở)khóa khi motor điều khiển khoá cửa đặt bên trong được kích hoạt bằngđiện

3.Khoá điện

4.Công tắc cảnh báo mở khoá bằng chìa

- Công tắc cảnh báo mở khoá cửa bằng chìa xác định xem chìa khoá điện

đã được tra vào ổ khoá điện chưa

Hình 2.3.4 Các bộ phận của hệ thống khóa cửa

5.Công tắc cửa của lái xe

6.Công tắc điều khiển khoá cửa (Công tắc chính cửa sổ điện)

*Cụm khoá cửa (Hình 2.3.5)

- Cửa xe được khoá (mở khóa) khi thay đổi chiều dòng điện cho motor điềukhiển khoá cửa Công tắc vị trí khoá cửa nằm bên trong cụm khoá xácđịnh xem cửa có được khoá (mở khóa) không (công tắc sẽ tắt OFF khi cửa

xe được khoá và công tắc bật khi cửa được mở) Trường hợp có công tắchoạt động nhờ chìa khoá nằm bên trong sẽ được phát hiện và truyền tớirơle tổ hợp (chỉ có ở cụm khoá cửa của cửa lái xe và cửa hành khách phíatrước)

Hình 2.3.6 motor điều khiển khóa cửa

- Các motor điều khiển khoá cửa đóng vai trò như các bộ chấp hành Khimotor điều khiển khoá cửa quay, thì sự quay của motor sẽ được truyền

qua trục vít và bánh vít tới cần khoá hãm, làm cho cửa được khoá hoặc

mở khoá Mỗi khi thao tác khoá (mở khóa) kết thúc, thì bánh vít đượcquay về vị trí trung gian nhờ lò xo hồi vị

*Công tắc vị trí khoá cửa (Hình 2.3.7)

- Công tắc này sẽ xác định xem cửa được khoá (mở khóa) chưa.Công tắc vịtrí gồm có tấm tiếp điểm và đế công tắc Khi cần khoá hãm ở vị trí khoáthì công tắc tắt OFF và khi cần khoá hãm ở vị trí mở khoá thì công tắc bậtON

Hình 2.3.7 Công tắc vị trí khóa cửa

*Công tắc hoạt động nhờ chìa khoá (Hình 2.3.8)

- Công tắc hoạt động nhờ chìa khoá (Hình 2.3.8) được lắp ở bên trong cụm khoá cửa Nó truyền các tín hiệu khoá (mở khóa) tới rơle tổ hợp khi ổ khoá được mở từ bên ngoài

Hình 2.3.8 Công tắc hoạt động nhờ chìa khóa

2.3.4 Hoạt động

 Chức năng điều khiển khoá (mở khóa) bằng công tắc

- Khi ấn công tắc điều khiển khoá cửa về phía khoá (mở), tín hiệu khoá (mởkhóa) được truyền tới CPU trong rơle tổ hợp Sau khi nhận được tín hiệunày, CPU sẽ “mở” Tr1 hoặc Tr2 làm bật rơle khoá (mở) khoá Ở trạngthái này rơle khoá (mở khóa) tạo thành mạch kín, dòng điện đi từ ắc quitới mát qua motor và tất cả các motor điều khiển khoá cửa quay theohướng khoá (mở khóa) để tắt (bật) công tắc vị trí khoá cửa

- Ở một số xe, các công tắc vị trí khoá được lắp đặt cho tất cả các cửa (Hình2 3.9)

Hình 2.3.9 Sơ đồ mạch điện của hệ thống khóa cửa

- Khi bật công tắc khóa cửa, tín hiệu này được gửi tới bộ điều khiển Bộđiều khiền làm “mở” Tr1 nối mát cho cuộn dây trong Rơle khóa, cung cấpdòng điện vào một đầu của motor khóa cửa làm nó quay đến vị trí khóacửa

Hình 2.3.10 Điều khiển khóa cửa bằng công tắc

Hình 2.3.11 Điều khiển mở khóa bằng công tắc

 Nguyên lý hoạt động khi khóa cửa:

Hình 2.3.12 Điều khiển mở khóa bằng chìa

- Khi bật công tắc mở khóa, tín hiệu này được truyền tới bộ điều khiển Bộđiều khiển kích hoạt Tr2 “mở”, nối mát cho cuộn dây trong rơle mở khóa,cấp dòng điện cho một đầu của motor khóa cửa Chiều dòng điện quamotor ngược lại so với khi khóa, làm motor đảo chiều quay làm mở khóacửa

 Chức năng khoá (mở khóa) cửa bằng chìa (Hình 2.3.12, Hình 2.3.13)

- Khi cắm chìa khoá vào ổ khoá và xoay về phía khoá (mở) khoá, thì côngtắc hoạt động nhờ chìa khoá được quay về vị trí khoá (mở khóa) làm quaytất cả các motor điều khiển khoá cửa theo hướng như là công tắc khoá(mở khóa) bằng tay

 Nguyên lý hoạt động khi mở khóa:

Hình 2.3.13 Điều khiển mở khóa bằng chìa

 Chức năng mở khoá 2 bước (cửa của người lái)

- Khi chìa khoá được xoay theo hướng mở thì chỉ có duy nhất cửa đangđược mở mới được mở khoá Ở giai đoạn này, cực UL3 của rơle tổ hợpđược nối mát thông qua công tắc hoạt động nhờ chìa khoá, nhưng Tr2 thìkhông được “mở” Nếu chìa khoá được xoay theo hướng mở khoá 2 lầntrong thời gian 3 giây thì cực UL3 được tiếp mát 2 lần và CPU trong rơle

tổ hợp sẽ “mở” Tr2 Kết quả là rơle mở khoá được bật lên và tất cả cáccửa được mở

- Khi thao tác mở khoá bằng chìa được thực hiện 1 lần (Hình 2.3.14):

Hình 2.3.14 Mở khóa bằng chìa bước 1

 Khi thao tác mở khoá bằng chìa được thực hiện hai lần liên tục:

Hình 2.3.15 Mở khóa bằng chìa bước 2

2.4 Hệ thống khóa cửa điều khiển từ xa

2.4.1 Khái quát chung

- Hệ thống điều khiển khoá cửa từ xa là một hệ thống gửi các tín hiệu từ bộđiều khiển từ xa được gắn cùng chìa khoá để khoá (mở khóa) các cửa xengay cả khi đứng cách xa xe Khi bộ điều khiển cửa nhận được tín hiệuphát ra từ bộ điều khiển từ xa, nó sẽ gửi tín hiệu điều khiển tới rơle tổhợp Rơle tổ hợp điều khiển các motor khoá cửa dựa trên tín hiệu nhậnđược Ngoài chức năng này rơle tổ hợp còn có chức năng khoá tự động,chức năng lặp lại, chức năng phản hồi và các chức năng khác Các chứcnăng của hệ thống điều khiển khoá cửa xe từ xa khác nhau tuỳ kiểu xe,cấp nội thất và thị trường

2.4.2 Chức năng

Hệ thống điều khiển khoá cửa từ xa có các chức năng sau:

1.Chức năng khoá (mở khóa) tất cả các cửa

- Ấn vào công tắc LOCK hoặc UNLOCK của bộ điều khiển từ xa sẽ khoáhoặc mở khoá tất cả các cửa xe

2.Chức năng mở khoá 2 bước

- Ấn vào công tắc UNLOCK hai lần trong thời gian 3 giây sẽ mở tất cả cáccửa xe sau khi cửa người lái được mở khoá

3.Chức năng phản hồi hoặc báo lại

- Đèn cảnh báo nguy hiểm sẽ nhấp nháy một lần khi khoá và hai lần khi mởkhoá để báo rằng thao tác khoá (mở khóa) cửa đã hoàn thành

4.Chức năng kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển từ xa

- Khi ấn lên công tắc của bộ điều khiển từ xa để khoá (mở khóa) cửa xe hoặccửa khoang hành lý, thì đèn chỉ báo hoạt động của bộ điều khiển từ xa bậtsáng để thông báo rằng hệ thống này đang hoạt động Tuy nhiên, nếu pin hếtđiện, thì đèn này sẽ không sáng