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1、第7章汽车辅助电气系统 7.1 电动风扇,7.1.1 电动风扇的作用及电路组成 电动风扇主要用来冷却发动机冷却水，带空调车辆，电动风扇同时用于冷却空调冷凝器。 汽车上的散热器风扇有单风扇和双风扇两种，可以采用串联或并联的方式工作。双风扇常在有空调系统的车辆上采用，因为带空调汽车的空调冷凝器需要更高速的冷却空气，因此，双风扇一个安装在散热器前面（主要冷却冷凝器），一个安装在散热器后面（主要冷却散热器）。 电动风扇的控制电路通常由电源、点火开关、风扇继电器、温度控制开关和空调压力开关、风扇等组成。其控制方式一般采用温度控制开关和空调压力开关共同控制的方式，对于电控发动机，风扇也可采用发动机电脑进行
2、控制，其控制原理是发动机电脑根据各传感器信号，控制电磁阀的通电和断电的时间，调节液压回路流量大小，达到自动调节风机转速的目的。,7.1.2 电动风扇的控制原理,1、单风扇控制电路及工作原理 丰田5S-FE发动机单风扇控制电路如图7-1所示。 接通点火开关，发动机主继电器线圈电路接通，发动机主继电器常闭触点断开，常开触点接通，蓄电池电压通过发动机主继电器触点5、4送到冷却风扇继电器3接柱。由于点火开关接通时，冷却风扇继电器线圈电路也接通，触点断开，因此风扇不转动。 当发动机冷却水温度达到93时，水温控制开关断开，冷却风扇继电器线圈电路断路，触点闭合，风扇旋转。,7.1.2 电动风扇的控制原理,2
3、、双风扇控制电路及工作原理 丰田1UZ-FE发动机双风扇控制电路如图7-2所示。 根据电路分析，在正常工作状态有以下几种：一是水温和压力都低时，1号与2号风扇均不工作；二是水温低且压力高时，1号与2号风扇均低速运转；三是水温高且压力低时，1号与2号风扇均高速运转。四是水温高且压力高时，1号与2号风扇均高速运转。,7.1.2 电动风扇的控制原理,1）水温和压力都低时，1号与2号风扇均不工作 接通点火开关，发动机主继电器电路接通。 由于上述电路，发动机主继电器常闭触点断开（4、2断开），常开触点接通（4、5接通）；3号冷却风扇继电器常闭触点断开（4、2断开），常开触点接通（4、5接通）；1号冷却风
4、扇继电器常闭触点断开；2号冷却风扇继电器常闭触点断开。1号与2号风扇均不工作。 2）水温低且压力高时，1号与2号风扇均低速运转 水温低时，水温开关接通，3号冷却风扇继电器常开触点闭合。 压力高时，高压开关断开，1号冷却风扇继电器线圈断电，触点闭合。 由于上述电路，蓄电池的电流经蓄电池（+）ALT熔断器120A发动机主继电器5、4触点FAN熔断器30A1号冷却风扇电机3号冷却风扇继电器4、5触点1号冷却风扇继电器2、4触点2号冷却风扇电机搭铁。由于2风扇电机串联，故均低速运转。 3）水温高且压力低时，1号与2号风扇均高速运转 水温高时，水温开关断开，3号冷却风扇继电器线圈断电，常闭触点接通。蓄电
5、池的电流经蓄电池（+）ALT熔断器120A发动机主继电器5、4触点FAN熔断器30A1号冷却风扇电机3号冷却风扇继电器4、2触点搭铁，1号冷却风扇高速运转。 由于水温开关断开，使得2号冷却风扇继电器的线圈电路也断开，2号风扇继电器常闭触点接通。蓄电池的电流经蓄电池（+）ALT熔断器120A发动机主继电器5、4触点FAN熔断器30A2号冷却风扇继电器2、4触点2号冷却风扇电机搭铁，2号冷却风扇高速运转。 4）水温高且压力高时，1号与2号风扇均高速运转 水温高且压力高时，水温开关和高压开关均断开，1、2号风扇电机电路与上述相同。,7.1.2 电动风扇的控制原理,3、发动机电脑控制的双风扇电路及工作
6、原理 上海通用别克轿车发动机电脑控制的双风扇电路如图7-3所示。冷却风扇由两个熔断器（6号40A和21号15A）分别向发动机冷却风扇供电。熔断器位于发动机罩下附件熔断器接线盒内。 1）冷却风扇低速工作时电路 动力控制模块PCM控制继电器12的电磁线圈通电。其电路为：所有时间热（与电源直接连接）熔断器6继电器12线圈PCM的低速风扇控制搭铁。于是，继电器12的线圈中有电流通过，控制继电器12触点闭合，向发动机冷却液风扇电动机（左侧）供电。此时由于左侧的冷却风扇电机与右侧的冷却风扇电机串联，所以2个风扇低速运转。电流通路为：所有时间热（与电源直接连接）熔断器6继电器12触点发动机冷却液风扇电动机（
7、左侧）继电器9的常闭触点发动机冷却液风扇电动机（右侧）导线系统搭铁分配搭铁,图7-3 别克轿车发动机电脑控制的双风扇电路,7.1.2 电动风扇的控制原理,2）冷却风扇高速工作时电路 动力控制模块PCM首先经低速风扇控制电路对继电器12提供搭铁路径。经3s延时后，PCM经高速风扇控制电路为继电器9和继电器10的线圈提供搭铁路径。左侧风扇电机继续由熔断器6 提供电流。但熔断器21（15A）为右侧风扇电机提供电流。各风扇采取不同的搭铁路径。因此，风扇高速运行。 左侧风扇电机电流通路为：所有时间热（与电源直接连接）熔断器6继电器12的触点发动机冷却液风扇电动机（左侧）继电器9的触点导线系统搭铁分配搭铁
8、。 右侧风扇电机电流通路为：所有时间热（与电源直接连接）熔断器21继电器10的触点发动机冷却液风扇电动机（右侧）导线系统塔铁分配搭铁。 上述控制过程中需要注意的是动力控制模块PCM在什么情况下控制继电器12搭铁，其条件为： 发动机冷却液温度超过106。 按下A/C开关，且环境温度高于50。 按下A/C开关，制冷剂压力大于1.31MPa。 点火开关接通且发动机冷却液温度高于140。 对于风扇高速控制，动力控制模块PCM延后右侧冷却风扇电机和继电器10控制达3s。3s延时后可确保冷却风扇电负荷不超过系统的容量。动力控制模块PCM在以下各情况下为继电器12、继电器9和继电器10提供搭铁。 当发动机冷
9、却液温度超过110。 按下A/C开关时制冷剂压力大于1.655 MPa。,7.2 风窗清洁装置,7.2.1 风窗清洁装置的作用及电路组成 风窗清洁装置由风窗玻璃刮水器、风窗玻璃洗涤器与除霜装置三部分组成。其作用是清除风窗玻璃上的雨水、雪、尘土或污物，保证驾驶员有良好的驾驶视线。 前风窗玻璃刮水器、风窗玻璃洗涤器电路如图7-4所示，由电源、前风窗刮水器和清洗泵组合开关、刮水器电动机、清洗泵、电动刮水机构等组成。 后风窗除霜装置由电源、除霜开关、控制电路、除霜器等组成，如图7-15所示。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,汽车上采用的风窗玻璃刮水器按动力源的不同有真空式、气动式、电动式三种。因电动式风窗
10、玻璃刮水器（简称电动刮水器）结构简单、动力大、便于维修，故在目前的汽车上得到广泛应用。一般汽车在前风窗装有电动刮水器，部分汽车后风窗也装有电动刮水器。 1、电动刮水器的结构 电动刮水器由直流电动机、传动机构、刮臂和刮片组成。如图7-5所示。由一个微型直流电动机、蜗轮箱组成驱动部分，蜗轮的旋转运动由曲柄、连杆、摆杆变成左右往复摆动，刮水臂装在摆杆轴上。,2、电动刮水器的变速原理 由于电动刮水器的动力来源是直流电动机，故刮水器的变速就是直流电动机的变速。直流电动机的转速公式为： 公式中：U电动机端电压；I通过电枢绕组的电流；R电枢绕组的电阻；k常数；Z正、负电刷间串联的绕组（导体）数；磁极磁通 在
11、实际应用中， I、R、K均为定数，可见改变直流电机的磁通和两电刷之间的电枢绕组（导体）数Z均能改变直流电机的转速。当磁极磁通减小时转速n上升，反之则转速下降。当导体数目增多时，转速n也下降，反之则上升。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,1）磁通改变变速工作原理 磁通改变变速工作，它只适合于绕线式直流电动机。如图8-3所示。 当刮水开关在位置（低速）时，电流经由蓄电池“+” 点火开关熔断器接线柱接触片后，分为两路： 一路经过接线柱串联线圈电枢搭铁蓄电池负极形成回路；另一路经过接线柱并联线圈搭铁蓄电池负极而形成回路。此时，由于并联线圈的分流作用使电枢中的电流减小，故电动机以低速运转。,当刮水器开关在位
12、置（高速）时，电流由蓄电池“+” 点火开关熔断器接线柱接触片接线柱串联线圈电枢搭铁蓄电池负极形成回路。此时由于并联线圈回路被隔断，电流全部流经电枢，故电动机以高速运转。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,2）改变电刷间的导体数目变速 导体数目改变变速工作，它只适合于永磁式直流电动机。如图8-4所示。采用三刷式结构，B1为低速运转电刷，B2为高速运转电刷，B3为公共电刷。B1与B2相差60，电枢采用对称叠绕式。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,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。只有当外加电压U与反电动势几乎相等时，电枢的转速才趋于稳定。 当开关拨向L时，电源电压U加在B
13、1与B3电刷之间，电流经过由、与、组成的两条并联分流回路，每条回路中串联的有效线圈各三个，串联线圈（导体）数相对较多，故反电动势较大，电动机以较低转速运转。 当开关拨向H时，电源电压U加在B2和B3电刷之间，电流经过由、与、组成的两条并联分流回路，由于线圈和线圈、的绕线方向相反，产生方向相反的电动势与反电动势互相抵消，只有两个线圈的反电动势与电源电压平衡，故反电动势较小，电动机以较高转速运转。可见，并联回路中串联线圈（导体）数目减少，能使电动机转速升高。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,3、刮水器自动复位装置 当刮水器停止工作时，为了避免刮水片停在挡风玻璃中间，影响驾驶员视线，汽车上电动刮水器都设
14、有自动复位装置。其功能是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。电路如图8-5所示。 当刮水器开关推到0档时，若刮水片没有停在规定的位置，由于触点与铜环接触，电流由蓄电池 “+” 点火开关熔断器慢速电刷B1电枢绕组公共电刷B3刮水器开关接线柱刮水器开关接线柱触点臂触点铜环搭铁蓄电池“”形成电流回路，电动机仍以低速运转，直至蜗轮转到特定位置时，铜环将两触点短接，电动机电枢绕组被短路。由于电动机存在惯性，不能立即停转，以发电机方式运行，产生很大的反电动势，产生制动力矩，电机迅速停转，使刮水片停在指定位置。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,4、刮水器电子间歇控制 汽车在小雨或雾天行
15、驶，风窗玻璃上微量水分和灰尘会形成一层发粘的表面，如果刮水器仍按原来那样不断地工作，会使玻璃模糊影响视线，引起刮片的颤动，同时也会对玻璃有损伤。电动刮水器的电子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。下面以同步振荡电路控制的间歇刮水器为例介绍其工作过程，电路如图8-6所示。,7.2.2 风窗玻璃刮水器,电路中电阻R、电容C、二极管D组成间歇时间控制电路，调整其参数可改变间歇时间的长短。当刮水器开关置“0”档，且间歇开关闭合时，电流由蓄电池“+”点火开关熔断丝复位开关“上”触点（常闭）电阻R电容C搭铁蓄电池“-”形成充电回路；使电容C两端电压上升，达一定值时，T1导通，T2随之导通。
16、继电器J中有电流通过，回路为：蓄电池“+”点火开关熔断丝R4T2J间歇开关搭铁蓄电池“-”；继电器磁化线圈通电使其常闭触点断开（实线位置），常开触点闭合（虚线位置）刮水电机电路被接通，回路为：蓄电池“+”点火开关熔断丝公共电刷B3电枢低速电刷B1刮水开关“0”位继电器常开触点搭铁蓄电池“-”形成供电回路；使刮水电机低速工作。当复位开关常闭触点被复位装置顶开至常开“下”位置时，电容CD复位开关 “下”位置搭铁；快速放电，一段时间后，T1截止，T2截止，继电器断电，其触点复位，但些时电机仍运转，回路为：蓄电池“+”点火开关熔断丝公共电刷B3电枢低速电刷B1刮水开关“0”位继电器常闭触点复位开关常开触点搭铁蓄电池“-”，只有当复位开关常开触点被复位装置顶回至常闭“上”位
