6项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修

项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修汽车电气设备构造与维修项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修任务一风窗刮水器和洗涤器的认识一、风窗刮水器和洗涤器的作用风窗刮水器的作用是用来清除风窗玻璃上的雨水、雪或尘土，以确保驾驶人有良好的视野。在行驶中，由于泥土的飞溅或其他原因污染风窗玻璃，所以风窗刮水器还设有洗涤装置。有些轿车还装备有前照灯冲洗系统。风窗刮水器和洗涤器系统在车上的布置如图6-1所示。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修图6-1风窗刮水器和洗涤器系统在车上的布置项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修二、风窗刮水器构造与工作原理1．风窗刮水器的类型根据风窗刮水器的安装位置的不同，可分为前风窗刮水器和后风窗刮水器两种；根据风窗刮水器的驱动机构的不同，可分为真空式、气动式和电动式三种；根据刮水片连动方式的不同，可分为平行连动式、对向连动式和单臂式三种，如图6-2所示。现代汽车均使用电动机驱动平行连动式风窗刮水器，这样可以保持一定速度摆动，不受发动机转速与负荷变动的影响，且可以随驾驶人需要，视雨势大小调整动作速度。图6-2刮水片连动方式项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修2．电动风窗刮水器的组成电动风窗刮水器主要由直流电动机、蜗轮箱、曲柄、连杆、摆杆、摆臂和刮水片等组成，如图6-3所示。一般电动机和蜗杆箱结合成一体组成风窗刮水器电动机总成，刮水片采用橡胶条式，其结构如图6-4所示。图6-3电动风窗刮水器的组成项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修图6-4刮水片结构项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修3．电动风窗刮水器的工作原理电动风窗刮水器的工作过程如图6-5所示，曲柄、连杆和摆杆等杆件可以把蜗轮的旋转运动转变为摆臂的往复摆动，使摆臂上的刮水片实现刮水动作。当风窗刮水器电机转动时，使蜗轮上的曲臂旋转，经连杆使短臂以电枢中心做扇形运动，此短臂上安装右侧的风窗刮水器臂，另一连杆与左侧的短臂连接，左右两侧的风窗刮水器臂以电枢为中心做同方向左右平行的运动。图6-5风窗刮水器的工作过程项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修4．风窗刮水器电动机的结构及工作原理（1）风窗刮水器电动机的结构。风窗刮水器电动机有绕线式和永磁式两种。绕线式风窗刮水电动机的磁极绕有励磁绕组，通电流时产生磁场，而永磁式风窗刮水电动机的磁极用永久磁铁制成。永磁式风窗刮水器电动机体积小，质量轻，结构简单，使用广泛。永磁式风窗刮水电动机的结构如图6-6所示，主要由外壳、磁铁总成、电枢、电刷安装板及复位开关、输出齿轮及蜗轮、输出臂等组成。（2）风窗刮水器电动机工作原理。为了满足实际使用的需要，风窗刮水电动机需有不同的工作转数，并且需要具备自动复位功能，能够在任意时刻刮水结束后刮水片应能自动回到风窗玻璃的最下端。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修图6-6永久磁铁式风窗刮水器电机项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修①变速原理。永磁式风窗刮水电动机是利用三个电刷来改变正、负电刷之间串联线圈的个数实现变速的，如图6-7所示。其原理是：风窗刮水电动机工作时，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，外加电压必须克服反电动势的作用。当电动机转速升高时，反电动势增高，只有当外加电压等于反电动势时，电枢的转速才能稳定。三刷永磁式风窗刮水电动机工作时，电枢绕组产生的反电动势的方向见图6-7中箭头所示。当将风窗刮水器开关K拨向L（低速）时，电源电压U加在电刷B1和B3之间。在电刷B1和B3之间的两条并联支路中，每条支路中各有4个串联绕组，反电动势的大小与支路中反电动势的大小相等。由于外加电压需要平衡4个绕组所产生的反电动势，故电动机转速较低，见图6-7a）。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修a）低速旋转b）高速旋转c）电刷的布置图6-7永磁式风窗刮水电动机的变速原理项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修当将风窗刮水器开关K拨向H（高速）时，电源电压U加在电刷B3和B3之间。绕组1、2、3、4、8同在一条支路中，其中绕组8与绕组1、2、3、4的反电动势方向相反，相互抵消后，使每条支路变为3个绕组，见图6-7b）。由于电动机内部的磁场方向和电枢的旋转方向没有变化，所以各绕组内反电动势的方向与低速时相同。但是，外加电压只需平衡3个绕组所产生的反电动势，故电动机的转速增高。②电动风窗刮水器自动复位原理。铜环式风窗刮水器自动复位控制电路及自动复位装置结构如图6-8所示。风窗刮水器的开关有三个挡位，它可以控制风窗刮水器的速度和自动复位。四个接线柱分别接复位装置、电动机低速电刷、搭铁、电动机高速电刷。0挡为复位挡，Ⅰ挡为低速挡，Ⅱ挡为高速挡。复位装置在减速蜗轮（由塑料或尼龙材料制成）上，嵌有铜环。此铜环分为两部分，其中一部分铜环与电动机外壳相连（为搭铁）。触点臂用磷铜片或其他弹性材料制成，其一端分别铆有两个触点。由于触点臂具有一定的弹性，因此在蜗轮转动时，触点与蜗轮的端面和铜滑环保持接触。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修图6-8铜环风窗刮水器自动复位装置项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修当接通电源开关，并把风窗刮水器开关拉出到Ⅰ挡（低速）位置时，电流从蓄电池正极→电源开关熔断丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B1→风窗刮水器开关接线柱②→接触片→风窗刮水器开关接线柱③→搭铁→蓄电池负极，构成回路，电动机以低速运转。把风窗刮水器开关拉出到Ⅱ挡（高速）位置时，电流从蓄电池正极→电源开关→熔断丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B2风窗刮水器接线柱④→接触片→风窗刮水器接线柱③→搭铁→蓄电池负极，构成回路，电动机以高速运转。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修当把风窗刮水器开关退回到0挡时，如果刮水片没有停止到规定的位置，由于触点与铜环相接触，则电流继续流入电枢，其电路为蓄电池正极→电源开关→熔断丝→电刷B3→电枢绕组→电刷B1→接线柱②→接触片→接线柱①→触点臂→铜环→搭铁→蓄电池的负极。由此可以看出，电动机仍以低速运转，直至蜗轮旋转到复位位置，电路中断。由于电枢的运动惯性，电动机不能立即停止转动，此时电动机以发电动机方式运行。因此电枢绕组通过触点臂与铜环接通而短路，电枢绕组将产生强大制动力矩，电动机迅速停止运转，使刮水片复位到风窗玻璃的下部。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修5．电动风窗刮水器的间歇控制现代汽车电动风窗刮水器上都加装了电子间歇控制系统，使风窗刮水器能按照一定的周期停止和刮水，这样汽车在小雨或雾天中行驶时，玻璃上不至于形成发黏的表面，从而使驾驶人获得更好的视线。汽车风窗刮水器的间歇控制一般是利用自动复位装置和电子振荡电路或集成电路实现的，风窗刮水器的间歇控制按照间歇时间是否可调分为可调节型和不可调节型。图6-9为同步间歇风窗刮水器内部控制电路。当风窗刮水器开关置于间歇挡位置（开关处于0位，且间歇开关闭合）时，电源将通过自动复位开关向电容器C充电，随着充电时间的增长，电容器两端的电压逐渐升高。当电容器C两端的电压升高到一定值时，晶体管T1和T2先后相继由截止转为导通，从而接通继电器磁化线圈的电路，在电磁吸力的作用下，继电器常闭触点打开，常开触点闭合，从而接通了风窗刮水电动机的电路，此时电动机将低速旋转。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修图6-9同步间歇风窗刮水器内部电路项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修当复位装置将自动复位开关的常开触点（下）接通时，电容器C通过二极管D、自动复位装置常开触点迅速放电，此时风窗刮水电动机的通电回路不变，电动机继续转动。随着放电时间的增长，T1和T2由导通转为截止，从而切断了继电器磁化线圈的电路，继电器复位，常开触点打开，常闭触点闭合。此时由于自动复位开关的常开触点处于闭合状态，电动机仍将继续转动，只有当刮水片回到原位（不影响驾驶人视线位置），自动复位开关的常开触点打开，常闭触点闭合时，电动机方能停止转动。继而电源将再次向电容器C充电，重复以上过程。如此反复，实现刮水片的间歇动作，其间歇时间的长短取决于R、C电路充电时间的常数的大小。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修6．柔性风窗刮水器的结构及工作原理图6-10为新型柔性齿条传动风窗刮水器，这种风窗刮水器与一般拉杆传动式风窗刮水器相比，具有体积小、噪声低等优点，而且可将风窗刮水电动机总成安装在空间较大的地方，便于维修。电动机驱动的涡轮轴上有一个曲柄销，它驱动连杆机构，而连杆和一个装在硬管里的柔性齿条连接，因此，在连杆运转时，齿条则会作往复运动，齿条的往复运动带动齿轮箱中的小齿轮往复运动，从而驱动刮水片往复运动。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修图6-10柔性齿条风窗刮水器项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修三、风窗洗涤器的构造和工作原理1．风窗清洗器的作用汽车行驶时，风窗玻璃上常附着灰尘、砂粒等，若不冲洗就直接使用风窗刮水器，会使风窗刮水器片损伤，并易使风窗玻璃刮伤；同时风窗玻璃太干燥时，也使风窗刮水器片受到过大的阻力，易使风窗刮水器电机烧坏。故使用风窗刮水器前，先使洗涤器向风窗玻璃喷水，洗净玻璃上的灰尘、砂粒等，并减少风窗刮水器片的阻力。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修2．风窗清洗器的组成及工作原理（1）风窗清洗器的组成。目前汽车使用的风窗洗涤器均为电动式，其结构包括储水箱、水管及喷嘴等部分，电动机及水泵装在储水箱上，如图6-11所示。图6-11洗涤器系统的组成项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修（2）风窗清洗装置的工作原理。图6-12为风窗清洗装置的工作原理，当点火开关和喷水开关都闭合时，风窗清洗器喷水电机接通开始转动，并带动与其同轴的水泵旋转，将储水箱中的清洗液加压后通过水管由喷嘴喷出。图6-12风窗清洗装置的工作原理项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修四、典型电动风窗刮水器和洗涤器控制电路分析下面以图6-13所示的电动风窗刮水器与洗涤器电路为例来说明电动风窗刮水器与洗涤器各挡位电路的控制过程。该风窗刮水器电路由点火开关、卸荷继电器、间歇控制器、风窗刮水器开关、风窗洗涤电动机、风窗刮水电动机等组成。风窗刮水器开关有“Tip（点动）”、“0（停止）”、“I（间歇）”、“1（低速）”、“2（高速）”、“Wa（喷水）”6个挡位。1．低速挡当风窗刮水器开关位于挡位“1”时，电流由蓄电池正极→卸荷继电器→熔断丝→风窗刮水器开关的53a和53接线柱→风窗刮水器电动机53接柱→电机→搭铁，此时风窗刮水器电动机在低速挡工作。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修把图注放到图中：1-刮水器间歇控制器；2-刮水器与洗涤器开关；3-洗涤器电动机；4-刮水器电动机；5-熔断丝；6-卸荷继电器；7-点火开关；8-蓄电池图6-13奥迪轿车电动风窗刮水器与洗涤器电路图项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修2．高速挡当风窗刮水器开关位于挡位“2”时，电流由蓄电池正极→卸荷继电器→熔断丝→风窗刮水器开关53a和53b接线柱→风窗刮水器电动机53b接柱→电机→搭铁，此时风窗刮水器电动机在高速挡工作。3．间歇挡当风窗刮水器开关位于“Ⅰ”挡时，电源便经熔断丝，风窗刮水器开关53a端、风窗刮水器开关内部Ⅰ挡接入间歇控制器的“Ⅰ”端。C2被充电：其充电电路为蓄电池正极→熔断丝→风窗刮水器开关53a→Ⅰ挡→间歇控制器的“Ⅰ”端→R9→R2→C2→VD2→三极管VT的基极、发射极→搭铁→蓄电池负极。此时，C点的电位为1.6V，B点的电位为5.6V，C2两端有4V的电位差。项目六风窗刮水器和洗涤器的构造与维修C2充电时，其充电电流为三极管VT提供偏流，VT导通，接通了继电器线圈的电路，间歇控制器中的常开触点S1闭合、常闭触点S2打开，电流由蓄电池正极→卸荷继电器→间歇控制器接线柱15、触点S1、接线柱53e→风窗刮水器开关53e接线柱、Ⅰ挡和53接线柱→风窗刮水器电动机53接线柱→刮水电机→搭铁，此时风窗刮水器在低速挡工作。当雨刮片往返一次又回到风窗玻璃的最下位置时，风窗刮水电动机也旋转至自动复位位置时，复位开关中触点S3、S4接通，使