輔助電氣設備1-2

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：似水流年90 類別：汽車構造維修時間：2007-01-25

第一節風窗刮水、清潔設備
　　為了保證在各種使用條件下擋風玻璃表面干凈、清潔，汽車都安裝了刮水器，許多汽車還安裝了風窗清洗裝置和除霜裝置。
一、電動刮水器
　　1．作用
　　為了保證駕駛員在雨天、雪天和霧天有良好的視線，汽車都安裝有電動擋風玻璃刮水器，它具有一個或兩個以上的橡皮刷，由驅動裝置帶著來口擺動，以除去擋風玻璃上的水、雪等。
　　2．結構
　　電動刮水器主要由電動機、減速機構、自動停位器、刮水器開關和聯動機構及刮片等組成，機械傳動關系如圖7-1所示。

　　減速機構采用蝸輪蝸桿，和電動機一體，使結構緊湊。
　　刮水器的電動機由磁場、電樞、電刷等組成。按磁場結構來分，電動機有繞線式（激磁式）和永磁式兩種，永磁式電動機具有體積小、質量輕、結構簡單的特點，被廣泛地應用在轎車上。永磁式電動機及減速機構和自動停位器構造如圖7-2所示。
　　永磁式電動機的磁場由鐵氧體永久磁鐵產生，磁場的強弱不能改變，為了改變工作速度可采用三刷式電動機，利用三個電刷改變正負電刷之間串聯的電樞線圈個數實現變速。因為直流電動機旋轉時，在電樞繞組內同時產生反電動勢，其方向與電樞電流的方向相反，當電樞轉速上升時，反電動勢也相應上升，當電樞電流產生的電磁力矩與運轉阻力矩平衡時，電樞的轉速趨于穩定。由于運轉阻力矩一定時，電樞穩定運轉所需要的電樞電流一定．對應的電樞繞組反向電動勢高低就一定。而電樞繞組反向電動勢與轉速和正負電刷之間串聯的電樞線圈個數的乘積成正比，電樞繞組反向電動勢高低一定時，轉速和正負電刷之間串聯的電樞線圈個數成反比，正負電刷之間串聯的電樞線圈個數越多，轉速越低，反之，正負電刷之間串聯的電樞線圈個數越少，轉速越高。所以，利用三個電刷改變正負電刷之間串聯的電樞線圈個數可以實現變速，其變速原理如圖7－3所示。

　　當刮水器開關拔至低速檔時，電源電壓加在“＋”與“－”電刷之間，使其內部形成兩條對稱的并聯支路，一條支路由線圈1、2、3、4串聯組成，另一條支路由線圈5、6、7、8串聯組成，各線圖反向電動勢方向如圖中箭頭所示。由于各線圈反向電動勢方向相同，互相疊加，相當于4對線圈串聯，電動機以較低轉速穩定旋轉。當刮水器開關撥至高速檔時，電源電壓加在“－”電刷與偏置電刷之間，從圖中可以看出電樞繞組的一條支路由五個線圈1、2、3、4、8串聯，另一條支路由三個線圈5、6、7串聯，其中線圈8與線圈1、2、3、4的反電動勢方向相反，互相抵消后，相當于只有三對線圈串聯，因而只有轉速升高，才能使反電動勢達到與運轉阻力矩相應的值，形成新的平衡，故此時轉速較高。
　　自動停位器能保證刮水器開關在任何時候斷開時，使刮水片自動停止在風窗玻璃的底部。自動停位器的組成和電路連接如圖6－4所示，它由裝在減速機構端蓋上的自動復位觸片6、7和嵌在減速蝸輪上的自動復位滑片8、9組成。滑片8與殼體絕緣，而滑片9則直接搭鐵；觸片6、7靠自身彈力保持與自動復位滑片8、9接觸。能與滑片9接觸的自動復位觸片7，叫自動停位觸點，它與刮水器開關連接，在開關置于斷開位置（0檔）時與電動機低速電刷10接通；能與滑片8接觸的自動復位觸片6，叫自動停位電源觸點，它始終與電動機接電源的電刷4接通。減速蝸輪運轉時，兩彈片觸點與兩組滑片處于時通時斷的狀態。
　　3．工作過程
　　由圖7－4可見，通過將刮水器開關12置于不同的檔位，可實現刮水器的低速運轉、高速運轉及停機復位等功能。

　　電源開關 2接通，當刮水器開關 12置于“I”檔時，電刷 4、I0工作，電動機通電．因電刷4、10間串聯的電樞線圈較多，電樞在永久磁場作用下低速運轉。電路為：蓄電池正極——電源開關2——熔斷絲3——電刷4——電樞繞組——電刷10——刮水器開關12——搭鐵——蓄電池負極。
　　當刮水器開關 12置于“Ⅱ”檔時，電刷4、11工作，電動機通電，因電刷4、11間串聯的電樞線圈減少，電樞在永久磁場作用下高速運轉。電路為：蓄電池正極——電源開關2——熔斷絲3——電刷4——電樞繞組——電刷11——刮水器開關12——搭鐵——蓄電池負極。
　　當刮水器開關12置于“0”檔時，如果刮水片沒有停到適當位置，則自動復位開關觸片7與滑片9接觸，維持刮水器電動機電路接通，以低速運行，電路為：蓄電池正極——電源開關2——熔斷絲3——電刷4——電樞繞組——電刷10——刮水器開關12——觸片7——滑片9——搭鐵——蓄電池負極。當刮水片擺到適當位置后，觸片7與沿片9脫開，切斷電動機的搭鐵線，電動機斷電當作發電機減速運行，為了使其盡快停止，通過滑片8將觸片6、7短接，使電樞通過8片8、觸片6、7構成回路形成電流，產生制動作用，使刮水片停到適當位置，電路為：電樞繞組“＋”——電刷4——觸片6——滑片8——觸片7——刮水器開關12——電刷10——電樞繞組“－”。
　　當汽車在毛毛細雨或濃霧天氣行駛時，因風窗玻璃表面形成的是不連續水滴，如果刮水器的刮片按一定速度連續刮拭，微量的水分和灰塵就會形成發粘的表面，因此不僅不能將風窗玻璃刮拭干凈，相反使玻璃模糊不清，留下污斑．影響駕駛員的視線。為此有些汽車刮水器具有自動間歇刮水功能，在碰到上面提及的行駛條件時，只需將刮水開關撥至間歇工作檔位，刮水器便在間歇繼電器的控制下，按每停止 2－12s刮水一次的規律自動停止和刮拭，使風窗潔凈，駕駛員獲得良好的視野。間歇繼電器有機械式和電子式兩大類，原理各不相同。
　　圖7-5是采用機械式間歇繼電器的一個實例，刮水器開關有0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ四個檔位，其中0檔為停止檔、Ⅰ檔為間歇檔、Ⅱ檔為低速檔、Ⅲ檔為高速檔。間歇繼電器由時間繼電器、一對常開觸點A和一對常閉觸點B組成。間歇工作原理如下：
　　當刮水器開關撥至Ⅰ檔時，刮水器間除繼電器中的時間繼電器通電，電路為：蓄電他正極——總熔斷器（60 A）——電流表——烙斷器（10A）——間歇繼電器“＋”接線柱——時間繼電器線圈、觸點一間歇繼電器“9”接線柱一刮水器開關內部觸點一搭鐵一蓄電池負極，時間繼電器線圈產生吸力，將動合觸點A閉合，動斷觸點B打開，此時電動機通過間歇繼電器構成回路，電路為：蓄電池正極——總熔斷器（60 A）——電流表——熔斷器（10A）——刮水電動機電刷“＋”——～電樞繞組——電刷“—”——刮水器開關內部觸點——間歇繼電器接線柱10——動合觸點A——刮水器開關——搭鐵——一蓄電地負極。電動機低速運轉，帶動刮水片工作。

　　間歇繼電器中的時間繼電器線圈因通電發熱變形，逐漸使觸點張開而斷電．在彈簧的作用下，動合觸點A被打開，動斷觸點B又閉合。如果此時自動停位觸點處于自動停位器的搭鐵鋼片上，電動機不因繼電器線圈斷電而停止工作，此時電路為：蓄電池正極——總熔斷器（60A）——電流表——熔斷器（10 A）——刮水電動機電刷“＋”——電樞繞組——電刷“－”——刮水器開關內部觸點——間歇繼電器接線柱10——常閉觸點B——間歇繼電器接線柱P——自動停位器搭鐵片——搭鐵——蓄電池負極；當電動機轉到圖示所在位置時（即自動停位器的電源觸點和自動停位觸點處在同一銅片上）時，間歇繼電器接線柱P的搭鐵電路斷開，刮水電動機電路被切斷，電動機便停止工作。但由于機械慣性，電動機瞬間還會轉動，因而電動機以發電機運行而產生制動，迫使電動機立即停止轉動，使刮水片正好處于玻璃下方。
　　幾秒鐘間歇后，時間繼電器線圈因溫度降低恢復變形，使觸點又重新接通，刮水電動機又開始工作。如此反復循環．構成了刮水電動機的間歇工作。
　　當刮水器撥至Ⅱ、Ⅲ檔時，電動機的轉速直接由刮水開關控制，刮水開關內部檔的觸點與搭鐵斷開。只有將刮水開關撥至0、Ⅰ檔時，自動停位器才起作用。
　　4．常見故障診斷與排除
　　刮水器常見故障有：刮水器各檔位都不工作、個別檔位不工作、不能自動停位等。
　　（l）各檔位都不工作
　　①故障現象：接通點火開關后，刮水器開關置于各檔位，刮水器均不工作。
　　②主要原因：熔斷器斷路；刮水電動機或開關有故障；機械傳動部分銹蝕或與電動機脫開；連接線路斷路或插接件松脫。
　　③診斷與排除。
　　可參照下列步驟進行診斷檢查并視情維修：首先檢查熔斷器，應無斷路，線路應無松脫；然后檢查刮水器電動機及開關的電源線和搭鐵線，應接觸良好，沒有斷路；再檢查開關各個接線柱在相應檔位能否正常接通；最后檢查電動機和機械連接情況。
　　（2）個別檔位不工作
　①故障現象：接通點火開關后．刮水器個別檔位（低速、高速或間歇檔）不工作。
　　②主要原因：刮水電動機或開關有故障；間歇繼電器有故障；連接線路斷路或插接件松脫。
　　③診斷與排除。
　　如果刮水器是高速檔或低速檔不工作，可參照下列步驟進行診斷檢查并視情維修：首先檢查刮水器電動機及開關對應故障檔位的線路是否正常；檢查開關接線柱在相應檔位能否正常接通；最后檢查電動機電刷是否個別接觸不良。
　　如果刮水器在間歇檔不工作．應順序檢查間歇開關（或刮水器開關的間歇檔）、線路和間歇繼電器。
　　（3）不能自動停位
　　①故障現象：刮水器開關斷開或在間歇檔工作時，刮水器不能自動停止在設定的位置。
　②主要原因：刮水電動機自動停位機構損壞；刮水器開關損壞；刮水管調整不當；線路連接錯誤。
　　③診斷與排除。
　　可參照下列步驟進行診斷檢查井視情維修：首先檢查刮水臂的安裝及刮水器開關線路連接是否正確；再檢查刮水器開關在相應檔位的接線柱能否正常接通；最后檢查電動機自動停位機構觸點能否正常閉合和接觸良好。（相關視頻：第一集）
二、風窗清洗裝置
　　1．作用
　　汽車在灰塵較多的環境中行駛時，會造成一些灰塵飄落在風窗上影響駕駛員的視線。為此許多汽車的刮水系統中增設了清洗裝置，必要時向風窗表面噴灑專用清洗液或水，在刮水片配合下，保持風窗表面潔凈。
　　2．組成
　　風窗清洗裝置的組成如圖7－6所示。它由儲液罐、清洗泵、輸液管、噴嘴、清洗開關等組成。
　　儲液罐由塑料制成，其內盛有用水、酒精或洗滌劑等配制的清洗液。有些儲液罐上裝有液面傳感器，以便監視儲液罐清洗液的多少。
　　清洗泵，俗稱噴水電動機，其作用是將清洗液加壓，通過輸液管和噴嘴噴灑到擋風玻璃表面。它由一個永磁電動機和液壓泵組成。
　　3．原理
　　風窗清洗裝置電路比較簡單，參見圖7－5，一般和電動刮水器共用一個保險絲。有的車清洗開關單獨設置安裝，有的則和刮水器開關組合在一起．便于操作。
　　當清洗開關接通時，清洗電動機帶動液壓泵轉動，將清洗液加壓，通過輸液管和噴嘴噴灑到擋風玻璃表面。有的車型（如桑塔納轎車）在清洗開關接通時同時使刮水器低速運行，改善清洗效果。
　　4．常見故障診斷與排除
　　風窗清洗裝置常見故障有：所有噴嘴都不工作和個別噴嘴不工作。
　　主要故障原因：清洗電動機或開關損壞；線路斷路；清洗液液面過低或連接管脫落；噴嘴堵塞。
　　診斷步驟：如果所有噴嘴都不工作，先檢查清洗液液面和連接管是否正常；然后檢查清洗電動機搭鐵線和電源線有無斷路、松脫，開關和電動機是否正常。如果個別噴嘴不工作，一般是噴嘴堵塞所致。
有些轎車還有前照燈清洗裝置，原理和常見故障及診斷方法與風窗清洗裝置相同。

    三、風窗除霜（霧）裝置
    1．作用
    在較冷的季節，有雨、雪或霧的天氣，空氣中的水分會在冷的風窗玻璃上出結成細小的水滴甚至結冰，從而影響駕駛員的視線。為了防止水蒸氣在風窗玻璃上凝結，設置風窗除霜（霧）裝置，需要時可以對風窗玻璃加熱。
    2．組成和原理
    在裝有空調或暖風裝置的汽車上，可以通過風道向前面及側面風窗玻璃吹熱風以加熱玻璃、防止水分凝結。對后風玻璃璃的除霜，常常是利用電熱絲加熱實現的。如圖7—7所示，在風窗玻璃內表面均勻間隔地鍍有數條很窄的導電膜，形成電熱絲，在需要時接通電路，即可對風窗進行加熱。這種后窗除霜裝置耗電量約為50－100 W，在轎車和面包車上應用很廣。
    3．常見故障與排除
    風窗除霜（霧）裝置常見故障是不工作。
    主要故障原因：熔斷器或控制線路斷路；加熱絲或開關損壞。
　　診斷步驟：首先檢查熔斷器是否正常，然后將開關接通后檢查加熱絲火線喘電壓是否正常。如果電壓為零．應檢查開關和電源線路；否則檢查電熱絲是否斷路。若電熱絲斷路，可用潤滑脂清理加熱絲端部，并用蠟和硅脫膜劑清理加熱絲斷頭，再用專用修理劑進行修補，將斷點處連接起來，保持適當時間后即可使用。
    四、實例
　　凌志LS400轎車刮水器和清洗裝置（洗滌器）電路如圖7－8所示。
　　刮水器電動機采用永磁三刷結構，有高低兩個運行速度。
　　刮水器開關有“正常” 和“MIST”（霧天）兩種設置可以選擇。每種設置有“OFF（斷開）”、“INT（間歇）”、“LO（低速）”、“HI（高速）”4個檔位。為了便于駕駛員根據需要調整刮水器刮水角度，增設了刮水角度電動機。
　　凌志LS400轎車除霜（霧）裝置包括：后窗玻璃除霧器和左右后視鏡除霧器，電路如圖7-9所示。除霧裝置由A／C控制板總成上的除雷器開關通過除霧器繼電器控制。接通除霧器開關后，除霧器繼電器觸點接通，除霧器電熱絲通電，加熱后窗玻璃和后視鏡玻璃。

    第二節電動車窗
    一、作用
    為了方便駕駛員和乘客，減輕他們的勞動強度，許多汽車采用了電動車窗，又稱自動車窗，利用電動機來驅動升降器（又稱換向器）使車窗玻璃上下移動。
    二、組成
    電動車窗主要由車窗升降器、電動機、開關等組成。車窗升降器有兩種形式。一種是用齒扇來實現換向作用，如圖7－10所示。齒扇上連有螺旋彈簧。當車窗上升時，彈簧伸展，放出能量，以減輕電動機負荷；當車向下降時，彈簧壓縮，吸收能量，從而使車窗無論是上升還是下降，電動機的負荷基本相同。另一種換向器是使用柔性齒條和小齒輪，車窗連在齒條的一端，電動機帶動軸端小齒輪轉動，使齒條移動，以帶動車窗升降。其結構如圖7-11所示。

    三、基本工作原理及實例
    1．基本工作原理
    不同汽車所采用的電動車窗的控制電路不同，按電動機是否直接搭鐵分為電動機不搭鐵和電動機搭鐵兩種。
    電動機不搭鐵的控制電路是指電動機不直接搭鐵，電動機的搭鐵受開關控制，通過改變電動機的電流方向來改變電動機的轉向，從而實現車窗的升降，控制電路如圖7－12所示。
    電動機搭鐵的控制電路是指電動機一端直接搭鐵，而電動機有兩組磁場繞組，通過接通不同的磁場繞組，使電動機的轉向不同，實現車窗的升降。控制電路如圖7—13所示。
    電動車窗控制電路中，一般都設有駕駛員集中控制的主控開關和每一個車窗的獨立操作開關．每個車窗的操作開關可由乘客自己操作。但是，有些汽車的主控開關備有安全開關，可以切斷其他各車窗的電源，使每個車窗的操作開關不起作用，這個開關只能由駕駛員一人操作。
　　電動機不搭鐵的控制方式，因為開關既控制電動機的電源線，又控制電動機的搭鐵線，所以開關結構和線路比較復雜。但是電動機結構簡單，應用比較廣泛。

　　圖7－14和7－15是以電動機不搭鐵電動車窗系統為例，駕駛員和乘客分別操作、使右前車窗下降時的電流方向。駕駛員操作的主控開關中的右前車窗開關，使其在”下”的位置時，右前車窗電動機的一端通過主控開關與搭鐵斷開后接電源而通電轉動，使右前車窗向下運動，電流方向如圖6－14中箭頭所指。乘客操作右前車窗的獨立操作開關，使其在“下”的位置時，右前車由電動機的一端通過獨立操作開關與搭鐵斷開后接電源而通電轉動，使右前車窗向下運動，電流方向如圖6－15中箭頭所指。

　 2．實例
　　桑塔納2000型轎車采用的電動車窗裝置由翹板按鍵開關、傳動機構、升降器及電動機組成，控制電路如圖7－16所示。按鍵開關E39、E40、E41、E52和E53被安置在中央通道面板上的開關盤上，其中，黃色接鍵開關E39為安全開關，可以使后車窗開關E53和E55不起作用；E40、E41、E52和E54分別為左前、右前和左后、右后門玻璃升降開關。為使左后和右后門玻璃能獨立的升降，在兩后門上分別設置了E53和E55兩個按鍵開關。VI4、V15、V26和V27分別是左前、右前、左后、右后車窗電動機．電動機為永磁直流電動機，正常工作電流為4－15A，電動機內帶有過載斷路保護器．以免電機超載燒壞。延時繼電器J52是保證在點火開關斷開后，使車窗電路延時約 50s后再斷開，使用方便、安全；自動繼電器J51用于控制左前門車窗電動機，實現點動控制。

　　工作原理如下：
　　接通點火開關后，延時繼電器J52與C路電源相通，其常開觸點閉合，按鍵開關內的P-通過該觸點接地，而P+通過熔斷器S37與A路電源相通，此時，按動按鍵開關便可使車窗電動機轉動。
　　（1）發動機熄火后的延時控制
　　關閉點火開關后，C路電源斷電，延時繼電器J52由A路電源供電，延時50S后，繼電器觸點斷開，按鍵開關的搭鐵線被切斷，所有按鍵開關失去控制作用。
　　（2）后車窗電動機的控制
　　左后門和右后門的車窗電動機各由兩個按鍵開關E52、E53和E54、E55控制，E52和E54安裝在中央通道面板上，供駕駛員控制，E53和E55分別安裝在兩后門上，供后座乘員控制。同一后門的兩個開關采用級聯方式連接，當兩個開關被同時按下時沒有控制作用．只有當某一開關被按下時，才有控制作用。在安全開關E39被按下的情況下，E39的常閉觸點斷開，切斷了后車門上控鍵開關E53和E55的電源，使其失去了對各自車窗電動機的控制。因而，起到了保護兒童安全的作用。
　　①車窗玻璃上升
　　在安全開關E39沒有被按下的情況下，將E52（E54）置上升位，車窗電動機V26（V27）正轉，帶動左后（右后）車門玻璃上升。其電路為：A路電源——熔斷器S37——P＋——E52（E54）——E53（E55）——左后（右后）門窗電動機V26（V27）——E53（E55）——E52（E54）——P——J52觸點——接地——電源負極。如果按下左后（右后）車門上E53（E55）的上升鍵位，車窗電動機 V26（V27）同樣可帶動車門玻璃上升，此時其電路為：A路電源——熔斷器S37 ——P＋——E39——E53（E55）——左后（右后）門車窗電動機V26（V27）——E53（E55）——E52（E54）——P_——J52觸點——搭鐵——電源負極。
　　②車窗玻璃下降
　　在安全按鍵開關E39沒有被按下的情況下，按下E52（E54）或E53（E55）的下降位，車窗電動機V26（V27）電樞電流的方向與上述情況相反，電動機反轉，帶動左后（右后）車門玻璃下降。
　　（3）前車窗電動機的控制
　　右前門車窗電動機V15由按鍵開關E41控制，而左前門車窗電動機V14由按鍵開關E40和自動繼電器J51控制，且具有點動自動控制功能。
　　①車窗玻璃上升
　　按下按鍵開關E51的上升鍵位時，車窗電動機V15正轉，帶動右前門車窗玻璃上升，其電路為：A路電源——熔斷器S37——P＋——E41——車窗電動機V15——E41——P_——J52觸點——搭鐵——電源負極。
　　按下按鍵開關E40的上升鍵位時，P+和P_經E40分別接至自動繼電器J51的輸人端S2和S1，此時，自動繼電器J51的觸點1閉合，觸點2 斷開，車窗電動機V14正轉，帶動左前門玻璃上升，車窗電動機的電路為：A路電源——熔斷器——S37——P+——E40——車窗電動機V14——J51的常閉觸點1——P_——J52觸點——搭鐵——電源負極。按鍵開關E40復位時，上述電路被切斷，電動機V14停轉。
　　②車窗玻璃下降
　　按下按鍵開關 E41的下降鍵位時，車窗電動機V15反轉，帶動右前門車窗玻璃下降，其電流通路與上升時相反。
按下按鍵開關E40的下降鍵位時，P＋和P-經E40分別接至自動繼電器J5l的輸人端S1和S2此時，自動繼電器J51的觸點2閉合，觸點1斷開。車窗電動機V14的電路為：A路電源——熔斷器S37——P+ ——取樣電阻R ——J51的觸點2——V14——E40——P——J52觸點——搭鐵——電源負極，流過電動機V14的電流方向與上升時相反，電動機反轉，帶動玻璃下降。將手抬起時E40復位，J51的觸點也入l的觸點也復位（觸點2斷開，觸點1閉合），切斷了上述電路，電動機停轉。
③點動自動控制
當按下按鍵開關E40下降鍵位的時小于等于300ms時，自動繼電器J51判斷為點動自動下降操作，于是繼電器動作，使觸點2閉合。流過車窗電動機V14的電流方向與正常下降操作時相同，電動機反轉，車窗玻璃下降。如果在下降期間E40的上升鍵位不被按下，繼電器J51的觸點2將一直處于閉合狀態．直至玻璃下降到底，電動機V14空轉，此時，電樞電流將增大，當電流增至約9A時，取樣電阻R上的電壓使繼電器J51動作，觸點2斷開,自動切斷車窗電動機的通電回路，電動機停轉；如果在下降期間，按下E40的上升鍵位，繼電器J51將判斷為下降操作結束，觸點2斷開，車窗電動機。（V14停轉。這樣，通過對按鍵開關E40進行點動控制就可以使左前車窗玻璃停止在任意位置）