工学]第7章常用辅助电气系统

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1、第七章 常用辅助电气系统,第一节 电动刮水器与清洗装置 第二节 电动车窗 第三节 电动天窗 第四节 电控门锁系统 第五节 电动后视镜 第六节 电动座椅 第七节 防盗系统 第八节 电动风窗除霜器 练习与思考题,第一节 电动刮水器与清洗装置 一、电动刮水器 1. 电动刮水器的结构 刮水器的作用是用来清除风窗玻璃上的雨水、雪或尘土，以确保驾驶员有良好的能见度。有前风窗刮水器和后风窗刮水器。因驱动装置的不同，刮水器有真空式、气动式和电动式三种。目前汽车上广泛使用的是电动刮水器。电动刮水器由直流电动机和一套传动机构组成，见图7.1。电动机旋转经减速和连动机构的作用变成雨刮臂的摆动。,1、5刷架；2、4、

2、6摆杆；3、7、8拉杆； 9蜗轮；10蜗杆；11电动机；12底板 图7.1 电动刮水器,2. 电动刮水器的变速原理 刮水器的变速是利用直流电动机的变速原理来实现的，由直流电动机电压平衡方程式可得转速公式为 式中：U电动机端电压； I通过电枢绕组中的电流； R电枢绕组的电阻； k常数； Z正、负电刷间串联的导体数； 磁极磁通。,在电压U和直流电动机确定的条件下，即I、R、k均为常数，当磁极磁通增大时转速n下降，反之则转速上升。若两电刷之间的电枢绕组数Z增多时，转速n也下降，反之则上升。所以，刮水器变速是在直流电动机变速的理论基础上，采取改变电动机磁极磁通的强弱，或者改变两电刷之间导体数(绕组数)

3、的多少来实现的。,1) 改变磁通变速 采用改变电动机磁极磁通变速的方法，只适合于线绕式直流电动机。线绕式电动刮水器的工作原理见图7.2。 当刮水器开关在挡位置(低速)时，电流由蓄电池正极经电源开关熔断器接线柱接触片，然后分两路：一路通过接线柱串激绕组1电枢2至蓄电池负极形成回路；另一路通过接线柱并激绕组3至蓄电池负极形成回路。此时，在串激绕组1和并激绕组3的共同作用下，磁场增强，电动机以低速运转。 当刮水器开关在挡位置(高速)时，电流由蓄电池正极经电源开关熔断器接线柱接触片接线柱串激绕组1电枢2至蓄电池负极形成回路。此时，由于并激绕组3被隔除，磁场减弱，电动机以高速运转。,1串激绕组；2电枢；

4、3并激绕组；4触点； 5凸轮；6刮水器开关；7熔断器；8电源开关 图7.2 线绕式电动刮水器的工作原理,2) 改变电刷间的导体数变速 改变电刷间导体数变速的方法只能通过永磁电机(三刷永磁式直流电动机)来实现，它的磁极为铁氧体永久磁铁，具有不易退磁的优点，能够实现高、低转速，其工作原理见图7.3(a)、(b)。 图7.3中，B1为低速运转电刷，B2为高速运转电刷，B3为公共电刷。B1、B2安装位置相差60。 当电动机工作时，在电枢内同时产生反电动势，其方向与电枢电流的方向相反。如要使电枢旋转，外加电压U必须克服反电动势的作用，当电枢的转速上升时，反电动势也相应上升，只有当外加电压U几乎等于反电动

5、势时，电枢的转速才趋于稳定。,1电枢绕组；2永久磁铁；3换向器；4反电动势 图7.3 永磁式刮水器电动机的工作原理 (a) 结构原理图；(b) 电路原理图,当开关拨向“L”时(见图7.3(b)，电源电压U加在B1和B3之间，由于、和、组成两条并联支路，支路中串联的线圈(导体)均为有效线圈，串联线圈(导体)数相对较多(每条支路串联3组绕组)，故反电动势较大，电动机以较低转速运转。 当开关拨向“H”时(见图7.3(b)，电源电压U加在B2和B3之间，由于线圈和线圈产生方向相反的电动势，互相抵消，故组成两条并联支路中串联线圈(导体)数相对较少(每条支路串联2组绕组)，故反电动势较小，电动机以较高转速

6、运转。,3. 电动刮水器的自动复位装置 汽车上装用的电动刮水器都设有自动复位装置。所谓的自动复位，就是指在切断刮水器开关时，刮水片能自动停在驾驶员视野以外的指定位置。 图7.2中的触点4及凸轮5，就是线绕式电动刮水器的自动复位装置。凸轮与电枢轴连动，触点由凸轮控制，如果断开刮水器开关，当刮水片没有停在指定位置时，凸轮继续将触点顶在闭合位置，电动机继续转动。只有当刮水片停在指定位置时，凸轮的凹处把触点断开，电动机才停转。,永磁式电动刮水器的自动复位装置见图7.4。当刮水器开关推到0挡时，如果刮水片没有停在规定的位置，由于触点6与铜环9接触，则电流继续流入电枢。电流由蓄电池正极电源总开关1熔断器2

7、电动机电刷B1电枢绕组电刷B3刮水器开关接线柱刮水器开关接线柱触点臂5触点6铜环9蓄电池负极，电动机以低速运转(见图7.4(b)，直至蜗轮8转到图7.4(a)所示的位置时，触点6通过铜环7与触点4连通，将电动机电枢绕组短路。与此同时，电动机因惯性不能立即停转，以发电机方式运行，而产生很大的反电动势，产生制动力矩，电机迅速停转，使刮水片停在特定位置。,1电源总开关；2熔断器；3、5触点臂；4、6触点； 7、9铜环；8蜗轮；10电枢；11永久磁铁；12刮水器开关 图7.4 永磁式刮水器电动机自动复位装置原理图 (a) 工作电路；(b) 复位原理,4. 电动刮水器的间歇控制 电动刮水器间歇控制的作用

8、，一是在与洗涤器配合使用时，可以达到先洗后刮的循环刮洗工序，以提高刮洗效果；二是在下毛毛细雨时，雨量稀少，如果刮水器仍按原来那样不断地工作，不仅会引起刮片的颤动，而且也会对玻璃有损伤。 电动刮水器的间歇控制按其间歇时间能否调节可分为可调式和不可调式。,下面以无稳态方波发生器控制的间歇刮水器为例介绍其工作过程，电路见图7.5。由VT1、VT2组成无稳态多谐振荡器。R1、C1决定K的通电吸合时间，R2、C2决定K的断电时间。当刮水器开关处在0挡时，刮水器电动机电枢被B3与B1电刷、继电器K的常闭触点和自停开关短路，电动机不工作。此时，若接通间歇开关，则VT1导通，VT2截止，K通电使常开触点闭合，

9、刮水器以低速运转。当C1充电到一定值后，VT2导通，VT1迅速截止，K断电，常闭触点闭合，电动刮水器自动复位后停止工作。当C2充电到VT1导通电压时，VT1导通，VT2截止，K动作，常开触点闭合，重复上述过程。,1间歇刮水开关；2刮水器开关；3刮水电机； 4自停开关；5继电器 图7.5 电子间歇刮水器,5. 电动刮水器的常见故障 电动风窗刮水器系统常见的故障有：刮水器不工作、间断性工作、刮水片不能复位等。除此以外，还有一些与刮水片调整有关的故障，例如刮水片拍打风窗下方排水槽或其中一个刮水片低于另一个刮水片的停止位置等。在对风窗刮水器系统的故障进行检修之前，需要确定是电器故障还是机械故障。要做到

10、这一点，最简单的方法就是从电动机上拆下联接刮水片的机械臂，接通刮水器系统，观察电动机的运行。如果电动机工作正常，则说明是机械问题，否则说明电气系统有故障。,大多数导致刮水器动作慢的电路故障是由于接触电阻大而引起的。如果故障表现为所有的速度挡都慢，应检查电源到刮水器开关之间的电路，主要是中间继电器、熔断器和刮水器开关连接线端子插接是否牢固可靠。 如果刮水系统只是在间歇挡位工作不正常，首先应检查间歇继电器的搭铁是否良好。如果搭铁正常，利用欧姆表检查继电器到刮水器开关之间的电路；如果连接线路也是良好的，则应更换间歇继电器。 造成刮水器不能复位的故障可能是复位开关的原因，也可能是刮水器开关内接触片变形

11、所致。最常见的与复位开关有关的故障是当开关断开时，刮水器就停在该位置。,二、清洗装置 为了更好地消除附在风窗玻璃上的污物，在汽车上增设了风窗玻璃洗涤器，与刮水器配合工作，保证驾驶员有良好的视野。 风窗玻璃洗涤器由洗涤液罐、洗涤泵、软管、三通、喷嘴及刮水器开关组成，见图7.6。,1洗涤液罐；2、4喷嘴；3三通； 5刮水器开关；6洗涤液泵 图7.6 风窗玻璃洗涤器,洗涤泵由永磁直流电机和离心式液片泵组成。喷射压力约为7088 kPa。喷嘴安装在风窗玻璃下面，其喷嘴方向可以调整，使水喷射在风窗玻璃的合适位置。洗涤泵连续工作的时间一般不超过1 min，使用时应先开洗涤泵后开刮水器。在喷水停止后，刮水器

12、应继续刮25次，这样配合使用才能达到良好的洗涤效果。所以，洗涤器的电路一般是与刮水器开关联合工作的。 图7.7是奥迪轿车前风窗玻璃清洗装置电路。当刮水器开关在挡位置时，刮水器处于间歇工作状态，利用自动复位触点及C2充放电时间来实现间歇控制；当刮水器开关处于1挡时，刮水器以低速工作；当刮水器开关处于2挡时，刮水器以高速工作；当刮水器开关置于TiP位置时，刮水器电机短时间工作，松开刮水器开关，开关自动返回至0位置。,1刮水器间歇控制器；2刮水器及洗涤器开关； 3洗涤器电机；4刮水器电机 图7.7 奥迪轿车前风窗清洁装置电路,刮水器开关置于Wa位置时，将完成洗涤和刮水两项工作。具体工作过程如下： (

13、1) 洗涤器工作电路中的工作电流由蓄电池正极(经卸荷继电器触点)熔断器刮水器开关2的53a触点刮水器开关2的53c触点洗涤器电机3搭铁蓄电池负极，于是洗涤器开始工作，将洗涤液喷洒到风窗玻璃上。,(2) 上述电路中除洗涤器工作外，同时，电路中的工作电流刮水器开关2的53c触点间歇控制器1的53c触点二极管VD1电容器C1蓄电池负极，为C1充电。在C1充电的同时，电阻R8与电阻R4电路中的电流由小增大(B点的电位逐渐升高)，在此电压作用下，晶体三极管VT1导通，间歇控制器的继电器线圈通电，触点K1闭合，使间歇控制器中的触点15与53e接通，于是刮水器电机的电路接通。电路中的工作电流由蓄电池正极熔断

14、器间歇控制器触点15与53e刮水器开关的触点53e与53刮水器电机蓄电池负极，于是，刮水器电机慢速工作。,松开开关手柄时，刮水器开关自动复位，洗涤泵立刻停止喷水工作，但这时间歇控制器中的电容器C1开始向电阻R8及电阻R4放电，使晶体三极管VT1继续导通，刮水器电机仍慢速工作4 s，即电容器C1放电的时间，其目的是为了刮干前风窗玻璃上的水滴。 许多风窗清洗装置的故障都是因输液系统而引起的。因此，应首先拆下泵体上的水管，然后使电动泵工作。如果电动泵能够喷出清洗液，则故障在输液系统；否则，按照下列步骤查找故障： (1) 目测储液罐内的液体存储量。检查熔断器和线路连接是否良好。,(2) 打开洗涤器开关

15、，同时观察电动机。如果电动泵工作但不喷液，检查泵内有无堵塞，排除泵体内的任何异物；如果没有堵塞，需更换电动泵。 (3) 如果电动泵不运转，用电压表或试灯检查开关闭合时洗涤泵电动机上有无电压。若有电压，用欧姆表检查搭铁回路，若搭铁回路良好，需更换电动泵。 (4) 在第(3)步中，如果电动机上没有电压，需沿线路向开关查找，检测开关工作是否正常。如果开关有电压输入，但没有输出，需更换开关。,三、雨滴感知型刮水系统 电动刮水器虽然能够实现间歇控制，但不能够随雨量的变化及时调整雨刮的刮水频率。雨滴感知型刮水器则能根据雨量的大小自动调节刮水器的刮水频率，使驾驶员始终保持良好的视线。 1雨滴感知型刮水器的组

16、成 雨滴感知型刮水器主要由雨滴传感器、间歇刮水放大器和刮水器电动机组成，见图7.8。 传感器的作用是将雨量的大小转变为与之相对应的电信号，其结构见图7.9。,图7.8 雨滴感知型刮水器,1阻尼橡胶；2压电元件；3振动片(不锈钢)；4上盒(不锈钢)； 5集成电路；6电容器；7衬垫；8线束套筒；9线束； 10电路基板；11下盒(不锈钢)；12密封件 图7.9 雨滴传感器结构图,2工作过程 雨滴感知型刮水器控制系统的原理框图见图7.10。,图7.10 雨滴感知型刮水器控制系统原理框图,工作时，由于雨滴下落撞击到传感器的振动片3上，振动片3将振动能量传给压电元件2(见图7.9)。压电元件受压而产生电压信号，电压值与撞击振动片上的雨滴的撞击能量成正比，电压信号经过放大后送入间歇刮水放大电路，对放大器的充电电路(电容)进行20 s