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第八章汽车辅助电气系统第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置第二节电动辅助装置第三节汽车空调系统一、风窗刮水器为在各种使用条件下保证挡风玻璃表面干净、清洁，使驾驶员视觉效果良好，在车辆上安装了电动刮水器、风窗清洗装置和除霜装置。1.风窗刮水器的结构及组成(1)电动刮水的组成电动刮水器主要由电动机、减速机构、自动停位器、刮水器开关和联动机构及刮片等组成，机械传动关系如图8-1所示。刮水器电动机由磁场、电枢、电刷等组成。电动机有绕线式(激磁式)和永磁式两种。永磁式电动机具有体积小，重量轻，结构简单的特点，在大多数汽车上采用。第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置下一页永磁式电动机及减速机构和自动停位器构造如图8-2所示。减速机构采用蜗轮蜗杆，它和自动停位器与电动机制成一体，使其结构紧凑。(2)变速原理永磁式电动机的磁场强弱是不能改变的。为了改变工作速度可采用三刷式电动机，通过三个电刷可以改变正、负电刷之间串联的电枢绕组个数，从而实现变速。其变速原理如图8-3所示。原理如下:.直流电动机旋转时，在电枢绕组内同时产生反电动势，其方向与电枢电流的方向相反;.当电枢转速上升时，反电动势也相应上升;.当电枢电流产生的电磁力矩与运转阻力矩平衡时，电枢的转速下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置趋于稳定。由于运转阻力矩一定时，电枢稳定运转所需要的电枢电流一定，对应的电枢绕组反向电动势大小就一定。而电枢绕组反向电动势与转速和正、负电刷之间串联的电枢绕组个数的乘积成正比。电枢绕组反向电动势大小一定时，转速和正、负电刷之间串联的电枢绕组个数成反比，正、负电刷之间串联的电枢绕组个数越多，转速越低;反之，正、负电刷之间串联的电枢绕组个数越少，转速越高。其工作过程如下:当刮水器开关K拨至低速挡L时，电源电压加在正、负电刷之间，使其内部形成两条对称的并联支路，一条支路由1,2,3,4四个绕组串联组成，另一条支路由5,6,7,8四个绕组串联组成。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置由于各线圈反向电动势方向相同，相当于4对绕组串联，电动机以较低转速稳定旋转。当刮水器开关K拨至高速挡H时，电源电压加在负电刷与偏置电刷之间。从图中可以看出电枢绕组的一条支路由1,2,3,4,8五个绕组串联，另一条支路由5,6,7三个绕组串联，其中绕组8与绕组1,2,3,4的反电动势方向相反。互相抵消后，相当于只有三对绕组串联。因而只有转速升高，使反电动势达到与运转阻力矩相对应的值，才能形成新的平衡。2.工作过程(1)自动(停机)复位控制自动停位器使刮水器开关在任何时候断开时，刮水片能自动停止在风窗玻璃的底部。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置自动停位器的组成和电路连接如图8-4所示。通过将刮水器开关12置于不同的挡位，可实现刮水器的低速运转、高速运转及停机复位等功能。.当舌q水器开关12置于0档时，如果舌q水片没有停到适当位置，则自动复位开关触片7与滑片9接触，电路为蓄电池正极→电源开关2→k断器3→电刷4→电枢绕组→电刷10→刮水器开关12→自动复位触片7→滑片9→搭铁→蓄电池负极，维持刮水器电动机电路接通，以低速运行。.当刮水片摆到适当位置后，自动复位触片7与自动复位滑片9脱开，切断电动机的搭铁线。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置.电动机断电相当于发电机减速运行，为了使其尽快停止，通过自动复位滑片8将自动复位触片6,7短接，使电枢通过自动复位滑片8、自动复位触片6,7构成回路形成电流，产生制动作用，电动机迅速停止运转，使刮水片停到风窗玻璃的底部。图8-5所示为一种凸轮式刮水器自动复位装置，其控制原理主要是由与蜗轮联动的凸轮驱动复位开关动作来实现的。(2)低速控制如图8-4所示，电源开关2接通，当刮水器开关12置于I挡时，电刷4,10工作，电动机通电。因电刷4,10间串联的电枢绕组较多，电枢在永久磁场作用下低速运转。电路为蓄电池正极→电源开关2→熔断器3→电刷4→电枢绕组→电刷10→刮水器下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置开关12→搭铁→蓄电池负极。(3)高速控制当刮水器开关12置于n挡时，电刷4,11工作，电动机通电，因电刷4,11间串联的电枢绕组减少，电枢在永久磁场作用下高速运转。电路为蓄电池正极→电源开关2→熔断器3→电刷4→电枢绕组→电刷11→刮水器开关12→搭铁→蓄电池负极。(4)间歇控制当汽车在细雨或浓雾天气行驶时，因风窗玻璃表面形成的是不连续水滴，如果刮水器的刮片按一定速度连续刮水，风窗口微量的水分和灰尘就会形成发粘的表面，这样不仅不能将风窗玻璃刮拭干净，反而使玻璃模糊不清，影响驾驶员的视线。为避免上述情况，在现代多数轿车刮水器中设置了间歇继电器。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置下一页上一页工作时将刮水开关拨至间歇工作挡位，刮水器便在间歇继电器的控制下，按每停止2~12s刮水一次的规律自动停止和刮拭，使驾驶员获得良好的视野。以上功能主要通过系统中的间歇控制器来实现，间歇控制器有机械式和电子控制式。如图8-6为大众一轿车的刮水系统电路原理图，由间歇控制器1,刮水器开关2、洗涤电动机3,刮水电动机刮水开关4等组成。间歇刮水器的间歇时间为4~6s刮洗时间为2~4s。其工作过程为:.当刮水器开关置于间歇I档时，电路为电源→熔断器→刮水器开关53a端→刮水器开关内部I档一间歇控制器的I端，C1被充电。C1的充电电路为蓄电池正极→熔断器→刮水器开关I档→间歇第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置控制器I端→R9→R2→C1→D2→晶体管T1的基极一发射极一搭铁。此时B点的电位为5.6V，而C点的电位为1.6V，使电容C1两端有4V的电位差。C，充电时，形成充电电流，为晶体管T1提供偏流，使晶体管T1导通，接通了继电器线圈的电路，使继电器的动合触点K1闭合而K2打开，电流便经过触点K1,53e、开关内的I档、53端，从而进入刮水电动机的电枢，使刮水电动机慢速旋转，刮水器开始工作。.当刮水器的雨刷往返一次又回到风窗玻璃底部，刮水电动机旋转至自动复位时，触点K3,K4接通，使31b端搭铁，此时电容C1进行放电。电容C1的放电回路有两条:一路经R2,R1形成回路下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置进行放电;另一路经D3→R6→31b→电动机自动复位触点K3,K4→搭铁→稳压管DZ,R1放电。在放电的瞬间B点电压突然降到2.8V，但电容C1原有4V电位差，使C点电位降为-1.2V，这时晶体管T1的基极电位翻转为低电平，使晶体管截止，切断了继电器线圈的电路，从而动合触点K1又断开，动断触点K2又闭合。回到自然状态时的31b与53e接通，将电阻R5、R6并联，加速电容C1放电，为电容C1的再充电作准备。.随着电容C1放电时间的增加，C点电位逐渐升高，当C点电位接近2V时，晶体管T1又导通，电容C1又恢复为充电状态。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置因此，将刮水器开关置于间歇挡，电源便接人间歇控制器的I端，电容C，就会不间断地充、放电，晶体管T，就会不断导通、截止，使继电器反复接通与断开，从而形成间歇刮水的工作过程。3.常见故障诊断与排除应检查刮水器电动机及传动机构连接情况及刮水器是否老化、磨损等。在检查中起动刮水器开关，转换不同的挡位，看刮水器的摇臂摆动是否正常。刮水器常见故障有:不能自动停位，刮水器各挡位都不工作，个别挡位不工作等。(1)刮水器不能复位造成刮水器不能复位的故障可能是下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置复位开关的原因，也可能是刮水器开关内接触片变形所致。.复位开关最常见的故障是当开关断开时，刮水器就停在该位置。首先要拆下电动机端盖，接通刮水开关，观察复位开关的工作情况。当关闭刮水器开关时，复位开关应能使其动断触点闭合到位，否则应更换复位开关。.如果刮水器开关内接触片弯曲变形或折断，同样能造成刮水器不能复位，应检修或更换刮水器开关。(2)各个挡位都不工作1)故障现象接通点火开关后，刮水器开关置于各挡位，刮水器均不工作。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置2)主要原因熔断器断路;刮水电动机或开关有故障;机械传动部分锈蚀或与电动机脱开;连接线路断路或插接件松脱。3)诊断与排除可参照下列步骤进行诊断检查并视情维修:.检查熔断器，应无断路，线路应无松脱;.检查刮水器电动机及开关的电源线和搭铁线，应接触良好，没有断路;.检查开关各个接线极柱在相应档位能否正常接通;.检查电动机和机械连接情况。(3)个别挡位不工作1)故障现象接通点火开关后，刮水器个别挡位(低速、高速或下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置间歇挡)不工作。2)主要原因刮水电动机或开关有故障;间歇继电器有故障;连接线路断路或插接件松脱。3)诊断与排除.如果刮水器是高速档或低速档不工作，可参照下列步骤进行诊断检查并视情维修:首先检查刮水器电动机及开关对应故障档位的线路是否正常;检查开关接线极柱在相应档位能否正常接通;最后检查电动机是否个别电刷接触不良。.如果刮水器在间歇档不工作，应顺序检查间歇开关(或刮水器开关的间歇档)、线路和间歇继电器。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置二、风窗洗涤装置风窗刮水器的作用是将附着在挡风玻璃上的雨水、积雪、尘埃及其他污物刮去。但在清洁泥土和尘埃时，如果挡风玻璃上没有水而干刮就很难刮净，甚至会划伤玻璃。因此，现代轿车以及部分载货汽车上都安装有风窗洗涤装置。该装置与刮水器配合使用，使汽车风窗刮水器系统更加完善。1.风窗洗涤装置的结构及组成风窗洗涤装置有手动式、真空式和电动式三种，在轿车上大多数采用电动式其中电动式风窗洗涤装置的组成如图8-7所示。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置它由储液罐、清洗泵、输液管、喷嘴、清洗开关等组成。储液罐由塑料制成。其内盛有用水、酒精或洗涤剂等配制的清洗液。有些储液罐上装有液面传感器，以便监视储液罐清洗液的多少。清洗泵俗称喷水电动机，其作用是将清洗液加压，通过输液管和喷嘴喷洒到挡风玻璃表面，它由一个永磁电动机和液压泵组成。2.控制原理其工作原理是:当按下控制开关时，电动机即带动洗涤液泵的齿轮旋转，洗涤液以一定压力经喷嘴喷射到风窗玻璃外表面上。以下以桑塔纳汽车风窗洗涤装置的控制电路为例，介绍风窗洗涤装置的工作原理，控制电路如图8-8所示。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置由于风窗洗涤装置应与刮水器配合工作，所以两系统属同一控制电路。.接通洗涤开关，形成两路控制电路，其中一路是洗涤泵控制电路:蓄电池正极一中间继电器触点2→k断器Sll→洗涤开关3→洗涤泵电动机→搭铁→蓄电池负极。.位于发动机盖上的两个喷嘴向风窗玻璃喷射清洗液。.另一路接通了刮水器间歇继电器的控制电路:蓄电池正极→中间继电器触点2→熔断器sll→洗涤开关3→刮水/洗涤继电器4→搭铁一蓄电池负极。.刮水电动机驱动刮水片工作，刮除灰尘和污物。.当驾驶员松开控制手柄时，洗涤开关将自动复位，切断洗涤泵下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置的控制电路，同时喷嘴停止喷射清洗液，刮水电动机在自动复位开关起作用后，使刮水片停靠在档风玻璃底部。3.常见故障诊断与排除常见故障为所有喷嘴都不工作和个别喷嘴不工作。(1)主要故障原因清洗电动机或开关损坏;线路断路;清洗液液面过低或输液管脱落;喷嘴堵塞。(2)诊断步骤.如果所有喷嘴都不工作，先检查清洗液液面和愉液管是否正常;然后检查洗涤泵电动机搭铁线和电源线有无断路、松脱;洗涤开关和电动机是否正常。下一页上一页第一节风窗刮水器和风窗洗涤器及除霜装置.如果个别喷嘴不工作，检查该喷嘴是否堵塞。三、风窗除霜装置在雨、雪天气气温较低时，空气中的水分会在冷的风窗玻璃上结冰，从而影响驾驶员的视线。为了防止水蒸气在风窗玻璃上凝结，因此，需要设置风窗除霜装置，需要时可以对风窗玻璃加热。1.风窗除霜装置的组成和原理在轿车上风窗玻璃分前、侧、后风窗玻璃，通常通过如下装置进