Tất tần tật về hệ thống gạt nước mưa trên xe ô tô.

TÌM  HIỂU VỀ HỆ THỐNG GẠT NƯỚC RỬA KÍNH TRÊN XE Ô TÔ

I. Khái quát

Hệ thống gạt n­ước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho ng­ời lái nhìn đ­ược rõ ràng bằng cách gạt n­ước m­ưa trên kính tr­ước và kính sau khi trời m­a. 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 n­ớc theo tốc độ xe và tự động gạt n­ớckhi trời m­ưa.
II. Các bộ phận và Vị trí bố trí trên xe

Hệ thống gạt n­ớc và 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 n­ớc rửa kính (có mô tơ rửa kính) 
5. Công tắc gạt n­ớc và rửa kính (Có rơle 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. Rơle điều khiển bộ gạt n­ớc phía sau
9. Bộ điều khiển gạt n­ớc (ECU J/B phía hành khách) 

10. Cảm biến nước mưa

III. Cấu tạo
1. Cần gạt n­ớc/thanh gạt n­ước

(1) Khái quát chung 

• Có một số bộ phận chính trong hệ thống gạt n­ước. Cấu trúc của gạt nước là một l­ưỡicao su gạt n­ước đ­ợc lắp vào thanh kim loại gọi là thanh gạt n­ước. Gạt n­ước đ­ợc dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt. 
• Vì l­ưỡi gạt n­ước đ­ợc ép vào kính tr­ước bằng lò xo nên gạt n­ước có thể gạt đước nước mưa nhờ dịch chuyển thanh gạt n­ước
• Chuyển động tuần hoàn của gạt n­ước đ­ợc tạo ra bởi mô tơ và cơ cấu dẫn động. 
• Vì l­ỡi cao su lắp vào thanh gạt n­ước bị mòn do sử dụng và do ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi tr­ờng v.v… nên phải thay thế phần l­ỡi cao su này một cách định kỳ. 

(2) Gạt n­ước được che một nửa/gạt n­ước che hoàn toàn

Gạt n­ước thông th­ờng 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 d­ới nắp ca pô. Gạt n­ước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt n­ước che một nửa, gạt n­ước không nhìn thấy đ­ợc gọi là gạt n­ước che hoàn toàn. 
Gợi ý: 

• 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 t­ợng 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 đ­ợc chỉ ra trên hình vẽ. 

2. Công tắc gạt n­ước và rửa kính

(1) Công tắc gạt n­ước 

• Công tắc gạt n­ước đ­ược bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà ng­ời 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 (s­ơng 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 tr­ờng hợp công tắc gạt n­ước và rửa kính đ­ợc kết hợp với công tắc điều khiển đèn. Vì vậy, đôi khi ng­ời 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 đ­ợc bật về giữa các vị trí ON và OFF. 
• Một số xe có vị trí INT cho gạt n­ớc kính sau. ở những kiểu xe gần đây,ECU đ­ợc đặt trong công tắc tổ hợp cho MPX (hệ thống thông tin đa chiều).

(2) Rơle 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 rơle này đ­ợc sử dụng rộng rãi. 
• Một rơle nhỏ và mạch tranzisto 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 đ­ợc điều khiển bằng rơ le này theo tín hiệu đ­ợc truyền từ công tắc gạt n­ước làm cho mô tơ gạt n­ước chạy gián đoạn. 

(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. Mô tơ gạt n­ước

(1) Khái quát chung 

• Mô tơ dạng lõi sắt từ là nam châm vĩnh cửu đ­ợc sử dụng làm mô tơ gạt n­ước. Mô tơ gạt n­ước gồm có môtơ và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của mô tơ. Mô tơ lõi sắt từ 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 đ­ợc bố trí trong bánh răng để gạt n­ước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm. 

(2) Chuyển đổi tốc độ môtơ 
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 ng­ợc lớn đ­ợc 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 ng­ợc nhỏ đ­ược tạo ra. Kết quả là mô tơ quay với tốc độ cao. 
(3) 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 đ­ợc bảo đảm dừng ở d­ới 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 sẻ 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 nh­ sau:Phần ứng đ Cực (+)1 của mô tơ đ công tắc gạt n­ước cực S của mô tơ gạt n­ước đ tiếp điểm P1 đến P3 đến phần ứng.Vì phần ứng tạo ra sức điện động ng­ợc 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.

4. Mô tơ rửa kính 

(1) Mô tơ rửa kính tr­ước/kính sau 

• Đổ n­ước rửa kính vào bình chứa trong khoang động cơ. Bình chứa n­ớc rửa kính được làm từ bình nhựa mờ và n­ước rửa kính đ­ợc 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.

(2) Vận hành kết hợp với bộ phận rửa kính 
Loại này tự động điều khiển cơ cấu gạt n­ước khi phun n­ớc 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.
IV. Nguyên lý hoạt động của gạt nước
1. Nguyên lý hoạt động 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 mô tơ gạt n­ước (từ nay về sau gọi tắt là “LO”) như đ­ược chỉ ra trên hình vẽ và gạt n­ước hoạt động ở tốc độ thấp. 
2. Nguyên lý hoạt động 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 cao của mô tơ gạt n­ước HI nh­ư đ­ược chỉ ra trên hình vẽ và gạt n­ước hoạt động ở tốc độ cao.
3. Nguyên lý hoạt động khi tắt công tắc gạt n­ước OFF 

Nếu tắt công tắc gạt n­ước đ­ược về vị trí OFF trong khi mô tơ gạt n­ước đang hoạt động, thì dòng điện sẽ đi vào chổi than tốc độ thấp của mô tơ gạt n­ước nh­ư đ­ược chỉ ra trên hình vẽ và gạt n­ớc hoạt động ở tốc độ thấp. Khi gạt nước tới vị trí dừng, tiếp điểm của công tắc dạng cam sẽ chuyển từ phía P3 sang phía P2 và mô tơ dừng lại. 
Gợi ý khi sửa chữa: 
Nếu công tắc cam trong mô tơ gạt n­ước bị hỏng và dây nối giữa công tắc gạt n­ước và công tắc dạng cam bị đứt, thì sẽ xảy ra các triệu chứng sau đây:
 + Khi công tắc dạng cam bị hỏng
Nếu tiếp điểm P3 bị hỏng trong khi mô tơ gạt n­ước đang hoạt động, thì tiếp điểm P1 sẽ không đ­ược nối với tiếp điểm P3 khi tắt công tắc gạt n­ước. Kết quả là mô tơ gạt n­ước sẽ không đ­ược phanh hãm bằng điện và mô tơ gạt n­ước không thể dừng ở vị trí xác định, mà nó sẽ tiếp tục quay. 
+ Khi dây nối giữa cực 4 của công tắc gạt n­ước và mô tơ gạt n­ước bị đứt
Thông th­ờng, khi tắt công tắc gạt n­ước OFF, thì thanh gạt sẽ hoạt động tới khi về vị trí dừng. Nh­ng nếu dây nối giữa cực 4 của công tắc gạt n­ước và mô tơ gạt n­ước bị đứt, thì tấm gạt sẽ không về vị trí dừng mà nó dừng ngay lập tức ở vị trí tắt công tắc.

4. Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc gạt n­ước đến vị trí “INT” 
(1) Hoạt động khi tranzisto bật ON 

Khi bật công tắc gạt n­ước đến vị trí INT, thì tranzisto Tr1 đ­ợc bật lên một lúc làm cho tiếp điểm rơ le đ­ợc chuyển từ A sang B. Khi tiếp điểm rơ le tới vị trí B,dòng điện đi vào mô tơ (LO) và mô tơ bắt đầu quay ở tốc độ thấp. 
(2) Hoạt động khi tranzisto Tr ngắt OFF 

• Tr1 nhanh chóng ngắt ngay làm cho tiếp điểm rơ le chuyển lại từ B về A. 
• Tuy nhiên, khi mô tơ bắt đầu quay tiếp điểm của công tắc cam chuyển từ P3 sang P2, do đó dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp của mô tơ và mô tơ làm việc ở tốc độ thấp rồi dừng lại khi tới vị trí dừng cố định. 
• Tranzisto Tr1 lại bật ngay làm cho gạt n­ớc tiếp tục hoạt động gián đoạn trở lại. ở loại gạt n­ớc có điều chỉnh thời gian gián đoạn, biến trở thay đổi giá trị nhờ xoay công tắc điều chỉnh và mạch điện tranzisto điều chỉnh khoảng thời gian cấp điện cho tranzisto và làm cho thời gian hoạt động gián đoạn đ­ợc thay đổi.

5. Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc rửa kính ON 
Khi bật công tắc rửa kính dòng điện đi vào mô tơ rửa kính. ở cơ cấu gạt n­ước có sự kết hợp với rửa kính,tranzisto Tr1 bật theo chu kỳ đã định khi mô tơ gạt n­ước hoạt động làm cho gạt n­ước hoạt động một hoặc hai lần ở cấp tốc độ thấp. 
Thời gian tr1 bật là thời gian để tụ điện trong mạch tranzisto nạp điện trở lại. 
Thời gian nạp điện của tụ điện phụ thuộc vào thời gian đóng công tắc rửa kính. 
V. Hệ thống gạt n­ước dải rộng 

(1) Khái quát chung 

• Hệ thống gạt n­ước dải rộng đ­ợc trang bị để giữ cho khu vực gạt n­ước qui định không phụ thuộc vào tốc độ gạt n­ước.
• ở hệ thống gạt n­ước thông th­ờng, khu vực gạt n­ước có khả năng trở nên rộng hơn do quán tính nhờ tốc độ gạt n­ước khi hoạt động ở tốc độ cao. Cần phải quan tâm tới điều này khi xác lập khu vực gạt n­ước 
• Kết quả là khu vực gạt n­ước sẽ nhỏ đi, đó là khu vực còn lại sẽ tăng lên khi gạt n­ước hoạt động ở tốc độ thấp. 
• Hệ thống gạt n­ước dải rộng tự động làm cho khu vực gạt n­ước giảm đi/tăng lên để giảm khu vực còn lại ở tốc độ thấp.

(2) Cấu tạo 

ở hệ thống gạt n­ước dải rộng, mô tơ đ­ợc đặt cạnh mô tơ gạt n­ước thông th­ờng và vị trí của của cơ cấu dẫn động gạt n­ước thay đổi đ­ược. Trong kết cấu này, khi mô tơ gạt nước dải rộng hoạt động, trục vít quay và sau đó bánh vít quay. Kết quả vì cần không tải hoạt động nên vị trí của cơ cấu điều khiển gạt n­ước thay đổi. 
 + Vị trí INT, LO của công tắc gạt n­ước
Bộ phận điều khiển gạt n­ước làm cho mô tơ gạt n­ước dải rộng th­ờng quay tới vị tí LO, vị trí trung tâm của cần không tải thay đổi (a tới a’) và cánh tay đòn thay đổi (b tới b’, c tới c’) đồng thời. Kết quả là thanh gạt n­ước dịch chuyển từ vị trí dừng d­ới kính tới vị trí LO. Sau đó gạt n­ước hoạt động gián đoạn hoặc ở tốc độ thấp. 
+ Vị trí HIGH của công tắc gạt n­ước

• Khi bật công tắc gạt n­ước đến vị trí HIGH, mô tơ gạt n­ước dải rộng th­ờng quay tiếp từ vị trí LO và vị trí tâm của cần không tải và cánh tay đòn thay đổi (a’ tới a’’, b’ tới b’’, c’tới c’’). Kết quả là góc gạt cả đối với vị trí dừng và vị trí quay đảo chiều cũng giảm xuống. 
• ở thời điểm này tấm gạt bị ảnh h­ởng bởi lực quán tính nên nó thậm trí v­ợt qua cả vị trí dừng và vị trí quay đảo chiều. Khu vực gạt thực tế đ­ợc duy trì khi hoạt động gián đoạn và ở tốc độ thấp. 

2. Chức năng INT điều chỉnh khoảng thời gian gạt theo tốc độ xe 

• Chức năng này điều khiển khoảng thời gian của gạt n­ước theo tốc độ xe khi công tắc gạt n­úoc ở vị trí INT. Dải điều chỉnh khoảng thời gian gạt gồm 3 vị trí và đ­ợc lựa chọn bởi bộ điều chỉnh. 
• Khoảng thời gian gạt có thể đ­ợc điều khiển vô cấp trong mỗi dải.

3. Chức năng bật theo tốc độ xe 
(1) Tổng quan chung 
Chức năng này cho phép tự động bật sang chế độ hoạt động gián đoạn khi công tắc gạt n­ước ở vị trí LO và xe đứng yên. 
Để thực hiện chức năng này trạng thái dừng và chạy của xe đ­ợc xác định nh­ sau:
 + Xác định trạng thái xe chạy
Khi tốc độ của xe khác 0 hoặc đèn phanh và đèn phanh đỗ tắt hoặc cần số ở ngoài vị trí “P” hoặc  “N”. 
+  Xác định trạng thái xe dừng
Khi trạng thái khác với các trạng thái xe chạy đ­ợc xác định. 
(2) Nguyên lý hoạt động 

• Khi xe dừng, việc điều khiển công tắc gạt n­ước từ vị trí INT hoặc HI về vị trí LO làm cho gạt n­ước hoạt động 3 lần ở tốc độ thấp và sau đó tự động chuyển về chế độ hoạt động gián đoạn với khoảng thời gian xấp xỉ 2,5 giây. 
• Khi xe đang chạy và công tắc ở vị trí LO việc dừng xe sẽlàm cho gạt n­ớc làm việc hai lần và sau đó chuyển về hoạt động gián đoạn với khoảng thời gian xấp xỉ 2,5 giây.

4. Rửa kính kết hợp với gạt n­ước có chức năng ngăn đọng n­ước trên kính 

• Với chức năng này, khi gạt n­ước ở vị trí OFF hoặc INT,bật công tắc rửa kính khoảng 0,2 giây hoặc lâu hơn sẽ làm cho bộ rửa kính hoạt động và sau khi công tắc rửa kính bị ngắt thì cơ cấu gạt n­ước sẽ cùng hoạt động 3 lần ở tốc độ thấp. 
• Tuỳ theo tốc độ xe, sau khi gạt n­ớc hoạt động ở tốc độ thấp kết thúc khoảng 3 tới 7 giây thì nó lại hoạt động trở lại để gạt hết n­ước rửa kính còn sót lại. 

5. Chức năng cảm biến n­ước mưa

(1) Khái quát chung 
Khi gạt n­ước ở vị trí AUTO, chức năng này dùng một cảm biến nước mưa, nó đ­ợc lắp ở kính tr­ước để phát hiện l­ượng m­ưa và điều khiển thời gian gạt n­ước tối ­ưu t­ương ứng theo l­ợng m­a. 
(2) Cảm biến n­ước m­ưa

• Cảm biến n­ước m­ưa gồm có 1 điốt phát tia hồng ngoại (LED) và một điốt quang để nhận các tia này. Ph­ương pháp phát hiện lượng nước mua dựa trên lượng tia hồng ngoại được phản xạ bởi kính tr­ước của xe. Ví dụ nếu không có n­ước m­ưa trên khu vực phát hiện, các tia hồng ngoại đ­ợc phát ra từ LED đều đ­ược kính tr­ước phản xạ và điốt quang sẽ nhận các tia phản xạ này. 
• Một dải của cảm biến n­ước m­ưa sẽ điền vào khe hở giữa thấu kính và kính tr­ước 
• Nếu có m­a ở khu vực phát hiện, thì một phần tia hồng ngoại phát ra sẽ bị xuyên thấu ra ngoài do sự thay đổi hệ số phản xạ của kính xe do m­a. Do đó l­ượng tia hồng ngoại do điốt quang nhận đ­ợc giảm xuống. Đây là tín hiệu để xác định l­ượng mưa. Vì vậy đây là chức năng điều khiển chế độ hoạt động của gạt n­ước ở tốc độ thấp,tốc độ cao và gián đoạn cũng như thời gian gạt n­ước tối ưu

(3) Chức năng an toàn khi có sự cố 
Nếu bộ phận điều khiển gạt n­ớc phát hiện có sự cố trong bộ phận cảm nhận n­ớc m­a nó sẽ điều khiển gạt n­ớc hoạt động một cách gián đoạn phù hợp với tốc độ xe. Đây chính là chức năng an toàn khi có sự cố trong hệ thống cảm biến n­ớc m­a. Ngoài ra, gạt n­ớc cũng có thể đ­ợc điều khiển một cách thông th­ờng bằng công tắc gạt n­ớc ở các vị trí LO và HI.