Hệ thống gạt mưa rửa kính trên ô tô
1. Công dụng
Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ 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.
2. Đặc điểm chung
Ôtô thường dùng các kiểu hệ thống gạt nước và rửa kính sau đây:
Gạt nước:
Hệ thống gạt nước thường có những chế độ làm việc như sau:
- Gạt nước một tốc độ.
- Gạt nước hai tốc độ.
- Gạt nước gián đoạn (Int).
- Gạt nước gián đoạn có hiệu chỉnh thời gian gián đoạn.
- Gạt nước kết hợp với rửa kính.
Rửa kính:
- Mô-tơ rửa kính trước và rửa kính sau riêng rẽ.
- Rửa kính trước và rửa kính sau dùng chung một mô-tơ.
3. Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính
Hệ thống gạt mưa rửa kính gồm các bộ phận sau:
1. Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước.
2. Mô-tơ và cơ cấu dẫn động gạt nước phía trước.
3. Vòi phun của bộ rửa kính trước.
4. Bình chứa nước rửa kính (có mô-tơ rửa kính).
5. Công tắc gạt nước và rửa kính (Có rơ-le điều khiển gạt nước gián đoạn).
6. Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau.
7. Mô-tơ gạt nước phía sau.
8. Rơ-le điều khiển bộ gạt nước phía sau.
9. Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách).
10. Cảm biến nước mưa.
3.1 Cần gạt nước và thanh gạt nước
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. Vì lưỡi gạt nước được ép vào kính trước bằng lò xo nên gạt nước có thể gạt được nước mưa nhờ dịch chuyển thanh gạt nước. Chuyển động tuần hoàn của gạt nước được tạo ra bởi mô-tơ và cơ cấu dẫn động. Vì lưỡi cao su lắp vào thanh gạt nước bị mòn do sử dụng và do ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi trường … nên phải thay thế phần lưỡi cao su này một cách định kỳ.
Gạt nước được che một nửa/gạt nước che hoàn toàn:
Gạt nước thông thường có thể nhìn thấy từ phía trước của xe. Tuy nhiên để đảm bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng và tấm nhìn rộng nên những gạt nước gần đây được che đi dưới nắp ca pô. Gạt nước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt nước che một nửa, gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nước che hoàn toàn.
Với gạt nước che hoàn toàn nếu nó bị phủ băng tuyết hoặc ở trong các điều kiện khác, thì gạt nước không thể dịch chuyển được. Nếu cố tình làm sạch tuyết bằng cách cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng bức có thể làm hỏng mô-tơ gạt nước. Để ngăn ngừa hiện tượng này, phần lớn các mẫu xe có cấu trúc chuyển chế 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 cách dịch chuyển nó theo hớng mũi tên được chỉ ra trên hình vẽ.
3.2 Công tắc gạt nước và rửa kính
3.2.1 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 và rửa kính 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).
3.2.2 Rơ-le điều khiển gạt nước gián đoạn
Rơ-le 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 rơ-le này được sử dụng rộng rãi. Một rơ-le nhỏ và mạch tran-si-to gồm có tụ điện và điện trở cấu tạo thành rơ-le điều khiển gạt nước gián đoạn. Dòng điện tới mô-tơ gạt nước được điều khiển bằng rơ-le theo tín hiệu được truyền từ công tắc gạt nước làm cho mô-tơ gạt nước chạy gián đoạn.
3.2.3 Công tắc rửa kính
Công tắc bộ phận rửa kính được kết hợp với công tắc gạt nước. Mô-tơ rửa kính hoạt động và phun nước rửa kính khi bật công tắc này.
3.3 Mô-tơ gạt nước
Mô-tơ gạt nước là dạng động cơ điện một chiều kích từ bằng nam chậm vĩnh cửu. Mô-tơ gạt nước gồm có mô-tơ và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của mô-tơ. Mô-tơ 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.
Một sức điện động ngược được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi mô-tơ quay để hạn chế tốc độ quay của mô-tơ.
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 mô-tơ 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 mô-tơ quay với tốc độ cao.
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 bảo đảm dừng ở dưới 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 qui được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào mô-tơ gạt nước qua công tắc gạt nước làm cho mô-tơ gạt nước quay.
Tuy nhiên, ở thời điểm công tắc gạt nước tắt, nếu tiếp điểm P2 ở vị trí tiếp xúc mà không phải ở vị trí rãnh thì điện áp của ắc qui vẫn được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào mô-tơ gạt nước tới tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho mô-tơ 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 mô-tơ gạt nước bị dừng lại.
Tuy nhiên, do quán tính của phần ứng, mô-tơ không dừng lại ngay lập tức và tiếp tục quay một ít. Kết quả là tiếp điểm P3 vợt qua điểm dẫn điện của đĩa cam. Thực hiện việc đóng mạch như sau:
Phần ứng —> Cực (+)1 của mô-tơ —> công tắc gạt nước —> cực S của mô-tơ 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 mô-tơ bằng điện được tạo ra và mô-tơ được dừng lại tại điểm cố định.
3.4 Mô-tơ rửa kính
3.4.1 Mô-tơ rửa kính trước/kính sau
Đổ nước rửa kính 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 mô-tơ rửa kính đặt trong bình chứa. Mô-tơ bộ rửa kính có dạng cánh quạt như được sử dụng trong bơm nhiên liệu.
Có hai loại hệ thống rửa kính đối với ô tô có rửa kính sau: Một loại có bình chứa chung cho cả bộ phận rửa kính 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 chỉnh vòi phun cho cả kính trước và kính sau nhờ mô-tơ rửa kính điều khiển các van và một loại khác có hai mô-tơ riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau được đặt trong bình chứa.
3.4.2 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. Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước và phun nước tiêu biểu
4.1 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước và phun nước Toyota Camry
4.1.1 Sơ đồ mạch điện
4.1.2 Nguyên lý hoạt động
Thường thì tiếp điểm (1) và (2) nối nhau. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây rơ-le, tiếp điểm (1) từ (2) nối sang (3).
* Ở chế độ INT: Chân C được nối mát qua công tắc, do đó:
Có dòng từ (+)—> IG —> B —> R1 —> nạp tụ C1 —> (2) —> Sm —> mát. Khi tụ C1 nạp no, có dòng qua R1, R2, R3, phân cực thuận T1, làm cho T1 dẫn —> có dòng điện qua cuộn dây, làm cho vít (1) bỏ (2) nối (3) cung cấp dòng từ: (+) —> (3) —> Ss —> S —> (+1) —> (+1) mô-tơ —> mát —> mô tơ quay, lúc này tụ phóng. Khi mô-tơ quay đến điểm dừng, Sm nối mát, tụ lại nạp, T1 khóa, mô-tơ ngừng hoạt động. Khi tụ nạp no, mô-tơ lại quay và quá trình lặp lại.
* Chế độ High:
Dương (+) từ bình ắc-quy —> IG —> cầu chì —>B —> (+2) —> chổi than tốc cao độ (HI) —> mát—> mô-tơ quay nhanh—> cần gạt làm việc ở chế độ nhanh.
* Chế độ Low:
Dương (+) từ ắc-quy —> IG —> cầu chì —> B —> (+1) —>chổi than (LO) —> mô-tơ —> mát —> mô-tơ quay —> cần gạt hoạt động ở chế độ chậm.
* Mist:
Dương (+) từ ắc-quy —> IG —> cầu chì —> B —> (+2) —> chổi than (HI) —> mô-tơ quay —> cần gạt hoạt động ở chế độ nhanh.
* Chế độ Washer:
Dương (+)—> IG —> cầu chì —> mô-tơ phun nước —> W —> E —> mát —> mô-tơ phun nước hoạt động.
* Chế độ Off:
Mô-tơ vẫn cứ tiếp tục hoạt động khi đến điểm dừng, Sm bỏ mát nối (+)—> mô-tơ ngừng hoạt động.
5. Các hư hỏng và sửa chữa
Hư hỏng công tắc điều khiển gạt và phun nước (cháy các tiếp điểm bên trong, hoặc do sự tiếp xúc không tốt của các tiếp điểm—>không điều khiển gạt nước và phun nước được. Cách khắc phục là thay thế cụm điều khiển gạt và phun nước.
Hư hỏng mô-tơ gạt nước (chủ yếu là do sự tiếp xúc không tốt của các tiếp điểm bên trong mô-tơ gạt nước) —>làm cho mô-tơ không hoạt động. Cách khắc phục là vệ sinh lại cụm tiếp điểm bên trong mô-tơ.
Hư hỏng mô-tơ phun nước (thường do nghẹt mô-tơ)—>làm cho mô-tơ phun nước bị yếu đi. Cách khắc phục là vệ sinh mô-tơ.
Ngoài ra hệ thống gạt và phun nước còn bị các hư hỏng về cơ khí (dừng không đúng vị trí, gạt nước không hoàn toàn) —>điều chỉnh lại cơ cấu gạt nước.
