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      1. 汽車刮水器的結(jié)構(gòu)和工作原理

        2023-04-24 14:19:03 作者:蔡金盛
        擋風(fēng)玻璃刮水器用于清除擋風(fēng)玻璃上的雨、雪或灰塵,以確保駕駛員的良好視野。

        擦窗器的組成及工作原理

        擋風(fēng)玻璃雨刷分為前擋風(fēng)玻璃雨刷和后擋風(fēng)玻璃雨刷。由于驅(qū)動裝置的不同,有三種類型的雨刷:真空,氣動和電動。目前,電動雨刷在車輛上的應(yīng)用非常廣泛。

        電動刮水器主要由DC電機、蝸輪箱、曲柄、連桿、擺桿和刮水片組成,如圖4-80所示。

        通常,馬達和蝸輪箱被集成以形成刮水器馬達組件。曲柄、連桿、擺桿將蝸輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為擺臂的往復(fù)運動,使擺臂上的雨刮片實現(xiàn)雨刮動作。

        刮水器電動機

        刮水器電機有兩種類型:繞組型和永磁型。永磁刮水器電機體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡單,應(yīng)用廣泛。

        (1)刮水器電機的結(jié)構(gòu)

        永磁刮水器電機主要由外殼、磁體組件、電樞、電刷安裝板、復(fù)位開關(guān)、輸出齒輪、蝸輪和輸出臂組成。如圖4-81所示。

        當(dāng)電機通電時,電樞開始轉(zhuǎn)動,蝸桿帶動蝸輪,蝸輪帶動搖臂轉(zhuǎn)動,搖臂使拉桿往復(fù)運動,從而帶動雨刮片左右擺動。如圖4-82所示。

        (2)刮水器電機的變速原理。

        為了滿足實際使用的要求,雨刮電機有低速、高速、間歇三檔,雨刮片可以隨時回到擋風(fēng)玻璃的最低端,即自動復(fù)位。

        永磁刮水器電機利用三個電刷來改變正負電刷之間的串聯(lián)線圈數(shù)量,實現(xiàn)變速。它的工作原理是:

        如圖4-83a所示,刮水器電機工作時,電樞中的所有小線圈同時產(chǎn)生反電動勢,每個小線圈產(chǎn)生的反電動勢相等。電動勢的方向與電樞電流的方向相反。如果電樞旋轉(zhuǎn),施加的電壓必須克服反電動勢。

        當(dāng)電機速度增加時,反電動勢增加。只有當(dāng)施加的電壓等于反電動勢時,電樞速度才能穩(wěn)定。

        三永磁刮水器電機工作時,電樞繞組產(chǎn)生的反電動勢方向如圖4-83b所示。當(dāng)刮水器開關(guān)設(shè)置為低速時,蓄電池電壓施加在電刷B1和B3之間。在電刷B1和B3之間的兩個并聯(lián)支路中,每個支路中串聯(lián)四個線圈,支路中的反電動勢相等。因為施加的電壓需要平衡四個線圈產(chǎn)生的反電動勢,所以電機轉(zhuǎn)速低;

        當(dāng)刮水器開關(guān)設(shè)置為高速時,蓄電池電壓施加在電刷B2和B3之間。線圈1、2、3、4和8在同一支路中,其中線圈8和線圈1、2、3和4的反電動勢彼此相反,使得每個支路變成三個線圈。因為電機內(nèi)部磁場的方向和電樞的旋轉(zhuǎn)方向都沒有改變,所以每個線圈中反作用電勢的方向和低速時是一樣的。施加的電壓只需要平衡三個線圈產(chǎn)生的反電動勢,因此提高了電機的速度。

        刮水器電機控制電路及自動復(fù)位原理

        圖4-84顯示了銅環(huán)擦拭器的控制電路。雨刮器開關(guān)有三個檔位,可以控制雨刮器的速度和自復(fù)位。0檔是復(fù)位檔,I檔是低檔,II檔是高檔。四個端子分別與復(fù)位裝置、電機低速刷、接地和電機高速刷連接。復(fù)位裝置在減速蝸輪上嵌有銅環(huán),分為兩部分,與電機外殼相連(接地)。接觸臂由磷銅片或其他彈性材料制成,一端與觸頭鉚接。因為接觸臂是彈性的,當(dāng)蝸輪轉(zhuǎn)動時,

        當(dāng)觸點與蝸輪端面上的銅滑環(huán)保持接觸時。

        當(dāng)刮水器開關(guān)處于“I”位置時,電流從蓄電池正極電源開關(guān)保險絲刷B3電樞繞組刷B1刮水器開關(guān)端子接觸片接地至蓄電池負極。馬達低速運轉(zhuǎn)。

        當(dāng)刮水器開關(guān)處于“II”位置時

        當(dāng)雨刮開關(guān)回到“0”位置時,如果雨刮片沒有停在規(guī)定位置,由于觸點與銅環(huán)接觸,電流會繼續(xù)流入電樞。電路為:蓄電池正極電源開關(guān)保險絲電刷B3電樞繞組電刷B1端子接觸片端子接觸臂銅環(huán)接地。此時,電機低速運轉(zhuǎn),直到蝸輪旋轉(zhuǎn)到指定位置,即接觸臂3和5與銅環(huán)7接觸。此時,電機的電樞繞組短路。但如果電樞因慣性不能立即停止,電樞繞組會通過接觸臂接觸銅環(huán)形成回路,電樞繞組會產(chǎn)生感應(yīng)電流和制動力矩,使電機快速停止轉(zhuǎn)動,雨刮器的雨刮片停在指定位置。

        刮水器電機的間歇控制

        現(xiàn)代汽車雨刮器都裝有電子間歇控制系統(tǒng),使雨刮器在一定周期內(nèi)停止刮水,這樣在小雨或霧天行駛時,玻璃上就不會有粘粘的表面,從而給駕駛員更好的視野。

        電動雨刷的間歇控制可分為可調(diào)式和不可調(diào)式。

        如圖4-85所示,其中一個不可調(diào)間歇控制電路的工作原理如下:

        當(dāng)刮水器開關(guān)處于間歇位置時(開關(guān)處于“0”位置,間歇開關(guān)閉合),電源將通過自動復(fù)位開關(guān)對電容C充電。其電路為:電池“電源開關(guān)保險絲自動復(fù)位開關(guān)常閉觸點(上)電阻R1電容C接地電池”-”。隨著充電時間的增加,電容器兩端的電壓逐漸增加。

        當(dāng)電容器C兩端的電壓上升到一定值時,晶體管T1和T2依次截止,從而完成繼電器磁化線圈的電路。電路是:電池電源開關(guān)保險絲電阻R5晶體管T2繼電器磁化線圈間歇雨刷開關(guān)接地電池-。

        在電磁力的作用下,繼電器的常閉觸點打開,常開觸點閉合,從而完成刮水器電機的電路。電路:蓄電池電源開關(guān)保險絲B3B1雨刮器繼電器常開觸點接地蓄電池-此時,電機將低速運行。

        當(dāng)復(fù)位裝置接通自動復(fù)位開關(guān)的常開觸點(底部)時,電容C會通過二極管D迅速放電,此時雨刮器電機的通電電路不會發(fā)生變化,電機會繼續(xù)轉(zhuǎn)動。隨著放電時間的增加,晶體管T1的基極電位逐漸降低。

        當(dāng)晶體管T1的基極電位下降到一定值時,T1和T2導(dǎo)通和截止,從而切斷繼電器磁化線圈的電路,使繼電器復(fù)位,常開觸點斷開,常閉觸點閉合。

        此時由于自動復(fù)位開關(guān)的常開觸點閉合,電機會繼續(xù)轉(zhuǎn)動,其電路為:蓄電池電源開關(guān)保險絲B3B1繼電器常閉觸點接地蓄電池-。只有當(dāng)雨刮片回到原位(不影響駕駛員視線)時,自動復(fù)位開關(guān)的常開觸點打開,常閉觸點閉合,電機才能停止轉(zhuǎn)動。然后,電源對電容器C再充電,并重復(fù)上述過程。實現(xiàn)雨刮器的間歇動作。

        可調(diào)間歇控制電路是指雨刮器控制電路根據(jù)降雨量自動開閉,自動調(diào)節(jié)間歇時間。

        如圖4-86所示,是雨刮器自動開關(guān)和速度控制電路。

        S1、S2和S3電路是安裝在擋風(fēng)玻璃上的流量檢測電極。當(dāng)雨水落在兩個檢測電極之間時,它們的電阻相應(yīng)降低。流量越大,阻力越小。

        S1和S3相對較近,因此晶體管T1首先導(dǎo)通,繼電器J1通電。在電磁引力的作用下,P點閉合,雨刮電機低速運行。當(dāng)降雨量增加時,S1和S2之間的電阻減小,晶體管T2導(dǎo)通,因此繼電器J2通電。在電磁引力的作用下,A點關(guān)閉,B點開啟,雨刮電機高速運轉(zhuǎn)。

        當(dāng)雨停時,檢測電阻器之間的電阻增加,晶體管T1和T2截止,繼電器復(fù)位。刮水器電機自動停止工作。

        擋風(fēng)玻璃清潔裝置

        當(dāng)風(fēng)切變時

        一般洗滌泵直接安裝在儲液箱上,在離心泵的入口處設(shè)置過濾器。清洗泵的噴嘴安裝在擋風(fēng)玻璃下,其噴嘴方向可根據(jù)使用情況進行調(diào)整。水霧的直徑一般為0.8 ~ 1.0 mm,可將洗滌液噴灑在擋風(fēng)玻璃的適當(dāng)位置。洗滌泵的連續(xù)工作時間不應(yīng)超過1分鐘。對于雨刮器和洗滌分開控制的汽車,應(yīng)先開啟洗滌泵,再開啟雨刮器。停止噴水后,擦拭器應(yīng)繼續(xù)刮3 ~ 5次,以達到良好的清潔效果。

        常用的清洗液是硬度小于205ppm的清水。

        為了刮掉擋風(fēng)玻璃上的油和蠟,可以在水中加入少量的清潔劑和防銹劑。洗潔精的除垢效果很好,但會使擋風(fēng)玻璃密封條和雨刮條變質(zhì),還會造成車身漆面變色,儲液罐、噴嘴等塑料件開裂。冬天使用洗滌器時,為了防止洗滌液結(jié)冰,要添加甲醇、異丙醇、乙二醇等防凍劑。應(yīng)該添加,然后再添加少量的清潔劑和防銹劑,即低溫洗滌液可以將凝固溫度降低到-20以下。如果冬天不使用洗滌器,應(yīng)將洗滌管中的水排空。

        擋風(fēng)玻璃刮水電路,如圖4-88所示,是桑塔納的刮水電路。

        桑塔納刮水器控制開關(guān)有五個檔位,即復(fù)位停止檔、間歇檔、低檔、高檔和點動檔。通常標(biāo)注為:F為間歇,LO為低,HI為高。

        其工作原理如下:

        當(dāng)點火開關(guān)打開時,從電池到中間繼電器磁化線圈的電路接通。電流路徑為:蓄電池點火開關(guān)30端子點火開關(guān)X端子中間繼電器磁化線圈接地蓄電池“-”。在電磁吸力的作用下,中間繼電器的觸點閉合,為刮水器電機的運行做準(zhǔn)備。

        當(dāng)刮水器控制開關(guān)置于F位置時,蓄電池將通過刮水器開關(guān)的常閉觸點和間歇繼電器向刮水器電機供電,其電流路徑如下:

        蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11刮水器開關(guān)53a接線柱刮水器開關(guān)53接線柱間歇繼電器常閉觸點電刷B1電刷B3接地蓄電池“-”。此時,電機低速運行。當(dāng)手離開刮水器開關(guān)時,開關(guān)將自動回到“0”位置。此時,如果雨刮片處于影響駕駛員視線的位置,自動復(fù)位裝置的常閉觸點斷開,常開觸點閉合,電流繼續(xù)流過雨刮電機的電樞。

        其電流通路為:蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11復(fù)位裝置常開觸點刮水器開關(guān)53e端子刮水器開關(guān)53端子間歇繼電器常閉觸點電刷B1電刷B3接地蓄電池“-”。所以電機還是低速運轉(zhuǎn),直到雨刮片到達擋風(fēng)玻璃的下端。

        當(dāng)刮水器控制開關(guān)設(shè)置為1檔時,刮水器電機低速運行。它當(dāng)前的路徑是:

        蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11刮水器開關(guān)53a后刮水器

        它當(dāng)前的路徑是:

        蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11刮水器開關(guān)53a接線柱刮水器開關(guān)53b接線柱電刷B2電刷B3蓄電池接地“-”。

        當(dāng)刮水器開關(guān)設(shè)置在J位置時,電子間歇繼電器開始工作。它的觸點不斷地打開和關(guān)閉。當(dāng)間歇繼電器的常閉觸點斷開且常開觸點閉合時,蓄電池對電機的放電電路如下:

        蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11間歇繼電器常開觸點電刷B1電刷B3接地蓄電池-電機低速運行。當(dāng)間歇繼電器斷電且其觸點復(fù)位時(常閉觸點閉合,常開觸點斷開),電機停止運行。

        當(dāng)洗滌開關(guān)打開時(刮水器開關(guān)向上),洗滌泵的控制電路打開,其電流通路為:

        蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11清洗開關(guān)清洗泵V5接地蓄電池-。發(fā)動機罩上的兩個噴嘴同時向擋風(fēng)玻璃噴射清洗液。同時接通刮水器間歇繼電器的控制電路,其電流通路為:

        電池中間繼電器觸點保險絲S11清潔開關(guān)刮水器間歇

        當(dāng)駕駛員松開手柄時,開關(guān)會自動回到原來的位置,切斷清洗泵的控制電路,噴嘴停止噴射清洗液。自動復(fù)位開關(guān)工作后,刮水器電機將停止擋風(fēng)玻璃下的刮水片。

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