《汽车电气构造、原理与检修(下)汽车电气辅助设备》-第三章

第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理一、风窗刮水和洗涤的功能为了保证驾驶员在雨天或雪天驾驶汽车时有良好的视线，确保其行驶安全，在汽车的挡风玻璃上装有刮水器。电动风窗刮水器的动力源是直流电动机，通过传动机构，使雨刮片在挡风玻璃外表面上往复摆动，以扫除挡风玻璃上的雨水、积雪或灰尘。二、风窗刮水器工作原理１.刮水器的“刚性传动”方式图３－１所示为电动刮水器的组成，为了说明工作原理，先回想一下发动机的曲柄连杆机构，它是一个最直接的把直线平动转变成转动的例子。下一页返回第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理反过来，转动曲轴让活塞动起来，转动也可以转变成直线平动。电动刮水器的工作原理中电动机相当于带动曲轴转动，连杆（相当于活塞）发生直线平动，连杆的平动推动摇臂以小角度转动，进而带动雨刮片在风窗上刮动。２.刮水器的“柔性传动”方式图３－２所示为柔性齿条传动刮水器，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，齿条会做往复运动，齿条的往复运动带动齿轮箱中的小齿轮往复运动，从而驱动雨刮片往复摆动。上一页下一页返回第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理三、刮水电动机的调速原理刮水电动机按其磁场结构不同分为绕线式和永磁式两种。永磁式电动机具有体积小、质量轻、噪声小、结构简单等优点，目前在国内外汽车上得到了广泛的应用。永磁式刮水电动机是通过３个电刷改变正、负电刷之间串联线圈的个数来实现变速的。其原理是：低速旋转时控制对置的电刷向转子中通电，高速旋转时控制侧置的电刷向转子中通电。四、刮水器自动复位装置刮水器自动复位装置分为电枢一端为正电压的两静触点式和电枢一端为负电压的三静触点式两种。上一页下一页返回第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理１.两静触点式如图３－３所示，电动机通过丝杆减速器推动从动塑料齿轮转动，塑料齿轮上设计有特定形状的铜片，用来导电，Ａ、Ｂ两点是两静触点。在图３－３（ａ）中尽管雨刮器开关关闭（ＯＦＦ挡），但开关内部线路接通，电流经Ａ搭铁，电动机继续转动。在图３－３（ｂ）中，当车窗外雨刮臂回位到前风挡下部位置时，减速器从动塑料轮恰好转动到Ａ、Ｂ相通，导致电枢的两换向电刷两端电位为１２Ｖ，电动机上没有电压差，电动机停转。上一页下一页返回第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理２.三静触点式三静触点（Ａ、Ｂ、Ｃ）电枢接负式电路如图３－４所示。在图３－４（ａ）中，当车窗外雨刮臂未回位到前风挡下部位置时，减速器从动塑料轮导电片恰好转动到Ａ、Ｂ相通位置构成回路，电动机可继续转动。如图３－４（ｂ）所示，当车窗外雨刮臂回位到前风挡下部位置时，减速器从动塑料轮导电片恰好转动到Ｂ、Ｃ相通位置，导致电枢的两换向电刷两端电位为０Ｖ，电动机上没有电压差，电动机停转。上一页下一页返回第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理五、刮水器继电器的间歇控制汽车刮水器继电器的间歇控制电路有多种形式，按照间歇时间是否可调有可调节型和不可调节型之分，它们都是在开关拨到间歇挡时才触发工作的，如图３－５中０为空挡（ＯＦＦ）、Ｉ为间歇挡（Ｉｎｔｅｒｖａｌ）、１为低速挡、２为高速挡、ＡＵＴＯ为自动挡。一般轿车可通过加装在控制开关上的滑动变阻器控制刮水器继电器的间歇时间。高档轿车的间歇控制电路是自动调节式，其中刮水器继电器内置的微控制器能根据外部雨量传感器确定的雨量大小自动调节间歇时间。上一页下一页返回第一节刮水／洗涤装置结构与基本工作原理六、风窗洗涤装置风窗洗涤装置主要由储液罐、洗涤泵、输液管、喷嘴（喷水鼻）等组成。洗涤泵由永磁直流电动机和洗涤泵组成。洗涤装置喷嘴的安装位置有两种形式：一种是在前发动机机舱盖左右两侧各安装一个喷嘴，各自冲洗规定区域，洗涤泵喷嘴方向可以根据使用情况调整；也可将喷嘴直接安装在刮水器臂内，当刮水器臂做弧形刮水运动时，喷嘴即刻向挡风玻璃上喷洒清洗液。储液罐、洗涤泵和喷嘴（喷水鼻）如图３－６所示。洗涤泵安装在储液罐上或管路内，在离心泵的进口处设置有滤清器。上一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理一、前刮水电动机／洗涤泵电路图３－７所示为丰田汽车前风窗刮水器电动机和洗涤泵电路，工作原理如下：点火开关打开后，３０ＡＲＲＷＩＰ和２０ＡＷＳＨ被供电。１.ＯＦＦ（关闭）挡后雨刮电动机电刷两端接地，电位相等，电动机停转。２.ＩＮＴ（间歇）挡下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理电流流经电阻Ｒ１→调速开关（间歇时间调节开关）→电容Ｃ１→复位开关→ＥＡ接地，复位开关的动作使电容充电，电容Ｃ１的电压提高，这个电压经ＩＮＴ开关，经Ｄ→Ｒ２→晶体管Ｔ２，晶体管Ｔ２导通，继电器线圈电流经晶体管Ｔ２流过，继电器开关右摆将电流引入ＩＮＴ开关，再流出至刮水器内的Ｌ２→电动机→断路器→ＥＡ接地，这时接地开关断开，电容Ｃ１经Ｔ２的输入电路放电，Ｔ２的基极电压下降，电动机工作一个循环后，接地开关再次接地给电容充电。Ｃ１如此反复充电放电，电动机周期性循环。可由速度调节开关内的滑动变阻器调节Ｃ１的充电时间。３.ＬＯ（低速）挡上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理电流经组合开关ＬＯ，经Ｌ２→电动机→断路器→搭铁。４.ＨＩ（低速）挡电流经组合开关ＨＩ，经侧电刷→电动机→断路器→搭铁。５.ＭＩＳＴ（点动刮水）挡ＭＩＳＴ是自动回位开关，转动开关到ＭＩＳＴ时，低速挡ＬＯＷ电路工作，只要松手，ＭＩＳＴ开关便回位至ＯＦＦ。６.Ｗａｓｈ（刮水／洗涤）挡洗涤泵电动机控制开关本质上相当于图３－８所示后风窗刮水器电动机和洗涤泵电路的“ＯｎａｎｄＷａｓｈ（刮水／洗涤）”挡，它不仅要实现洗涤，还要实现刮水的低速挡工作。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理其工作原理是：洗涤电动机电流经洗涤ＯＮ挡到ＩＬ接地，洗涤泵工作，与此同时晶体管Ｔ１的基极通过Ｒ８→洗涤泵开关→ＩＬ接地，Ｔ２的输出电路有电流流经Ｒ６、Ｒ３、Ｒ４，导致Ｔ２的基极有Ｒ４的电压，使Ｔ２导通，继电器触点开关右摆，ＬＯ（低速）挡工作，如图３－７所示。二、后刮水电动机／洗涤泵电路图３－８所示为丰田汽车后风窗刮水电动机和洗涤泵电路，工作原理如下：点火开关打开后，１５ＡＲＲＷＩＰ和２０ＡＷＳＨ被供电。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理１.ＯＦＦ（关闭）挡后雨刮电动机电刷两端接地，电位相等，电动机停转。２.ＩＮＴ（间歇）挡振荡电路工作，周期性触发Ｔ晶体管，继电器Ｌ线圈的电流经Ｄ３和晶体管Ｔ至搭铁点ＩＨ。继电器内部的ＬＭ触点周期性地左摆，将电源端子＋Ｂ的电流引出到后雨刮电动机的＋１端子，电动机周期性转动，实现间歇挡。３.ＯＮ（刮水）挡继电器Ｌ线圈的电流经Ｄ２至搭铁点ＩＨ。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理继电器内部的ＬＭ触点左摆，将电源端子＋Ｂ的电流引出到后雨刮电动机的＋１端子，电动机转动，实现ＯＮ挡。４.Ｗａｓｈ（洗涤）挡后洗涤电动机电流经Ｗａｓｈ（洗涤）挡开关到ＩＨ接地。５.ＯｎａｎｄＷａｓｈ（刮水／洗涤）挡后洗涤电动机电流经Ｗａｓｈ（洗涤）挡开关到ＩＨ接地，洗涤泵电动机工作，与此同时，继电器线圈Ｌ的电流经Ｄ２→刮水／洗涤开关→ＩＨ接地，继电器触点ＬＭ左摆给刮水电动机供电，经ＢＯ接地。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理三、风窗刮水器系统的维修风窗刮水器系统常见的故障有：刮水器不工作、间断性工作、持续操作不停及刮水片不能复位等。除此以外，还有一些与刮水片调整有关的故障。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。最简单的方法就是从电动机上拆下连接刮水片的机械摇臂，接通刮水器系统，观察电动机的运行情况。如果电动机工作正常，则是机械问题。１.刮水器速度比正常慢电器或机械故障均能引起刮水器速度比正常慢。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。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理如果电源供电回路正常，则应检查刮水电动机的搭铁回路是否正常。２.间歇刮水系统不正常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，则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。３.刮水器不能复位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。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理解决方法是：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，复位开关应能使其常闭触点闭合到位，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。四、风窗洗涤装置的维修许多风窗洗涤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。若打开洗涤器开关，电动泵工作但不喷液，则检查泵内有无堵塞，排除泵体内的任何异物；如果没有堵塞，则须更换电动泵。上一页下一页返回第二节普通刮水器和洗涤装置工作原理实际上车用保护商品玻璃水是最好的选择，其中加入了去垢剂和防锈剂。当然为了省钱，在不结冰的情况下，清水也是好的选择。为了能刮掉挡风玻璃上的油、蜡、蚊虫等物，可在水中添加少量的去垢剂和防锈剂，如洗衣粉、洗碗剂等，去垢效果较好，但会使风窗密封条和刮片胶条变质，甚至还会引起车身漆变色以及储液罐、喷嘴等塑料件开裂。在冬季时，为了防止洗涤液冻结，玻璃水中添加了甲醇、异丙醇、甘醇等防冻剂，可使凝固温度下降到－２０℃以下。上一页返回第三节丰田皇冠电控刮水器和洗涤系统一、电控刮水器系统功能电控刮水器和洗涤系统也称为智能雨刮系统，这种系统有处理信号的ＥＣＵ。ＥＣＵ一般有如下功能：１.可调整间隔（ＩＮＴ）功能当刮水器开关在间隔位置时：控制刮水器的时间间隔使它与车速一致。２.车速切换功能当刮水器开关在ＬＯ位置时：在车辆停止或起动时，自动切换刮水器的操作模式。下一页返回第三节丰田皇冠电控刮水器和洗涤系统３.防滴水功能为了防止洗涤器操作后的液体流失，在操作洗涤器之后操作刮水器１次。４.落水点变化功能对于车辆静止且发动机罩盖打开的情况，落水点的位置发生了改变，为防止损坏风挡玻璃，雨刮自动停止工作。５.防胶片变形功能为了防止雨刮片停留在一处，造成胶片变形，在复位时刮片应停留在不同位置。上一页下一页返回第三节丰田皇冠电控刮水器和洗涤系统６.刮水压力控制功能根据车速改变刮片对风窗玻璃的压力，能有效阻止高速行车气流引起的刮片上升和振动。这种情况一般是由压力传感器确定空气流速和雨量大小，由ＥＣＵ确定刮片对风窗玻璃的压力，由ＥＣＵ控制合适的信号给伺服电动机，由位置传感器反馈执行杆位置（这种配置为超高端配置）。二、丰田皇冠电控刮水器系统图３－９所示为网络结构，图３－１０所示为主组件位置。１.车速调整刮水间隔（ＩＮＴ）功能上一页下一页返回第三节丰田皇冠电控刮水器和洗涤系统如图３－１１所示，当刮水器开关在间隔位置时，控制刮水器的时间间隔与车辆的速度一致。间隔时间调整范围包括：车速为０时，间隔时间较长；中等车速如为０～２２ｋｍ／ｈ时，间隔时间较短；高于２２ｋｍ／ｈ时，间隔时间最短，驾驶员仍可以通过操作调节杆上的时间间隔调整器来确定间隔时间在低速位和高速位之间的哪个点。２.车速转换功能１）简述当刮水器开关在ＬＯ位，并且车辆停止时，车速转换功能自动切换到间歇操作。决定控制车辆停止和行驶条件的描述如下。上一页下一页返回第三节丰田皇冠电控刮水器和洗涤系统车辆行驶判定：检测到汽车有车速，制动灯和驻车制动开关为闭合导通，换挡杆不在Ｐ挡或Ｎ挡同时成立。车辆停止判定：检测到汽车有车速，制动灯和驻车制动开关为闭合导通，换挡杆不在Ｐ挡或Ｎ挡有一个成立。２）工作原理当车辆停止时，如果驾驶员将刮水器控制开关从LO外的位转换到LO位，则刮水器在ＬＯ位运作３次，然后它们将自动切换到间歇操作，此间歇停止持续约2.5ｓ，如图３－１２所示。当刮水器控制开关在ＬＯ位时，将行驶中的车辆停止，刮水器在ＬＯ位运作２次，然后它们将自动切换到间歇操作，此间歇停止持续约２.５ｓ。上一页下一页返回第三节丰田皇冠电控刮水器和洗涤系统如果在刮水器间歇操作时将车辆起动，则它们将自动复位到ＬＯ操作。３.刮水器的防滴水功能如图３－１３所示，当驾驶员按下洗涤器开关达０.２ｓ或更长时间时，洗涤器泵喷射洗涤液，这时刮水器刮水，以起动ＬＯ位操作。在驾驶员将洗涤器开关转到ＯＦＦ后，刮水器在ＬＯ位（低速）运作３次。完成洗涤器连接操作后，刮水器再运作１次，将可能流掉的洗涤液清除。本操作随车速升高，操作间隔时间会增长，操作间隔时间如表３－１所示。上一页返回第四节大众速腾雨刮电动机控制雨刮电动机控制如图３－１４所示，直流电动机总成上内置有控制单元Ｊ４００，并通过ＬＩＮ总线执行指令。雨刮片停止位置隐藏在机舱盖内，摇臂左右摆动角度为１５０°，且随车速变化，雨刷间歇时间也进行变化。刮水器能通过雨滴和光强传感器进行调节，Ｊ４００控制单元内部有服务／冬季位置、交替停留位置（ＡＰＳ）、发动机舱盖控制Ｆ２６６、预清洗功能和雨刷防阻控制功能。１.服务／冬季位置服务／冬季位置是指关闭点火开关２０ｓ之内，将雨刮开关打到点动挡位置，这时雨刮器将运动到最顶端位置并保持停止不动。下一页返回第四节大众速腾雨刮电动机控制在此位置，可以更换雨刮片。同时，在冬季还可以将雨刮臂抬起，以防止结冰。重新打开点火开关后，如果再次拨动雨刮开关或车速大于２ｋｍ／ｈ，雨刮器将自动回位。当打开发动机舱盖后，雨刮器的此项功能将被禁止工作。２.ＡＰＳ交替停留位置如图３－１５所示，ＡＰＳ是ＡｌｔｅｒｎａｔｅＰａｒｋｉｎｇＰｏｓｉｔｉｏｎ的缩写，更换雨刷臂时，ＡＰＳ必须关闭，且雨刷电动机必须达到其最低位置。为了能实现这个目标，必须退出ＡＰＳ功能。上一页下一页返回第四节大众速腾雨刮电动机控制３.雨刷防阻控制当雨刷在摆动