第7章常用辅助电气系统.ppt
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1、第七章常用辅助电气系统,第一节 电动刮水器与清洗装置 第二节 电动车窗 第三节 电动天窗 第四节 电控门锁系统 第五节 电动后视镜 第六节 电动座椅 第七节 防盗系统 第八节 电动风窗除霜器 练习与思考题,第一节 电动刮水器与清洗装置一、电动刮水器1.电动刮水器的结构刮水器的作用是用来清除风窗玻璃上的雨水、雪或尘土,以确保驾驶员有良好的能见度。有前风窗刮水器和后风窗刮水器。因驱动装置的不同,刮水器有真空式、气动式和电动式三种。目前汽车上广泛使用的是电动刮水器。电动刮水器由直流电动机和一套传动机构组成,见图7.1。电动机旋转经减速和连动机构的作用变成雨刮臂的摆动。,1、5刷架;2、4、6摆杆;3
2、、7、8拉杆;9蜗轮;10蜗杆;11电动机;12底板图7.1 电动刮水器,2.电动刮水器的变速原理刮水器的变速是利用直流电动机的变速原理来实现的,由直流电动机电压平衡方程式可得转速公式为式中:U电动机端电压;I通过电枢绕组中的电流;R电枢绕组的电阻;k常数;Z正、负电刷间串联的导体数;磁极磁通。,在电压U和直流电动机确定的条件下,即I、R、k均为常数,当磁极磁通增大时转速n下降,反之则转速上升。若两电刷之间的电枢绕组数Z增多时,转速n也下降,反之则上升。所以,刮水器变速是在直流电动机变速的理论基础上,采取改变电动机磁极磁通的强弱,或者改变两电刷之间导体数(绕组数)的多少来实现的。,1)改变磁通
3、变速采用改变电动机磁极磁通变速的方法,只适合于线绕式直流电动机。线绕式电动刮水器的工作原理见图7.2。当刮水器开关在挡位置(低速)时,电流由蓄电池正极经电源开关熔断器接线柱接触片,然后分两路:一路通过接线柱串激绕组1电枢2至蓄电池负极形成回路;另一路通过接线柱并激绕组3至蓄电池负极形成回路。此时,在串激绕组1和并激绕组3的共同作用下,磁场增强,电动机以低速运转。当刮水器开关在挡位置(高速)时,电流由蓄电池正极经电源开关熔断器接线柱接触片接线柱串激绕组1电枢2至蓄电池负极形成回路。此时,由于并激绕组3被隔除,磁场减弱,电动机以高速运转。,1串激绕组;2电枢;3并激绕组;4触点;5凸轮;6刮水器开
4、关;7熔断器;8电源开关图7.2 线绕式电动刮水器的工作原理,2)改变电刷间的导体数变速改变电刷间导体数变速的方法只能通过永磁电机(三刷永磁式直流电动机)来实现,它的磁极为铁氧体永久磁铁,具有不易退磁的优点,能够实现高、低转速,其工作原理见图7.3(a)、(b)。图7.3中,B1为低速运转电刷,B2为高速运转电刷,B3为公共电刷。B1、B2安装位置相差60。当电动机工作时,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U必须克服反电动势的作用,当电枢的转速上升时,反电动势也相应上升,只有当外加电压U几乎等于反电动势时,电枢的转速才趋于稳定。,1电枢绕组;2永久磁
5、铁;3换向器;4反电动势图7.3 永磁式刮水器电动机的工作原理(a)结构原理图;(b)电路原理图,当开关拨向“L”时(见图7.3(b),电源电压U加在B1和B3之间,由于、和、组成两条并联支路,支路中串联的线圈(导体)均为有效线圈,串联线圈(导体)数相对较多(每条支路串联3组绕组),故反电动势较大,电动机以较低转速运转。当开关拨向“H”时(见图7.3(b),电源电压U加在B2和B3之间,由于线圈和线圈产生方向相反的电动势,互相抵消,故组成两条并联支路中串联线圈(导体)数相对较少(每条支路串联2组绕组),故反电动势较小,电动机以较高转速运转。,3.电动刮水器的自动复位装置汽车上装用的电动刮水器都
6、设有自动复位装置。所谓的自动复位,就是指在切断刮水器开关时,刮水片能自动停在驾驶员视野以外的指定位置。图7.2中的触点4及凸轮5,就是线绕式电动刮水器的自动复位装置。凸轮与电枢轴连动,触点由凸轮控制,如果断开刮水器开关,当刮水片没有停在指定位置时,凸轮继续将触点顶在闭合位置,电动机继续转动。只有当刮水片停在指定位置时,凸轮的凹处把触点断开,电动机才停转。,永磁式电动刮水器的自动复位装置见图7.4。当刮水器开关推到0挡时,如果刮水片没有停在规定的位置,由于触点6与铜环9接触,则电流继续流入电枢。电流由蓄电池正极电源总开关1熔断器2电动机电刷B1电枢绕组电刷B3刮水器开关接线柱刮水器开关接线柱触点
7、臂5触点6铜环9蓄电池负极,电动机以低速运转(见图7.4(b),直至蜗轮8转到图7.4(a)所示的位置时,触点6通过铜环7与触点4连通,将电动机电枢绕组短路。与此同时,电动机因惯性不能立即停转,以发电机方式运行,而产生很大的反电动势,产生制动力矩,电机迅速停转,使刮水片停在特定位置。,1电源总开关;2熔断器;3、5触点臂;4、6触点;7、9铜环;8蜗轮;10电枢;11永久磁铁;12刮水器开关图7.4 永磁式刮水器电动机自动复位装置原理图(a)工作电路;(b)复位原理,4.电动刮水器的间歇控制电动刮水器间歇控制的作用,一是在与洗涤器配合使用时,可以达到先洗后刮的循环刮洗工序,以提高刮洗效果;二是
8、在下毛毛细雨时,雨量稀少,如果刮水器仍按原来那样不断地工作,不仅会引起刮片的颤动,而且也会对玻璃有损伤。电动刮水器的间歇控制按其间歇时间能否调节可分为可调式和不可调式。,下面以无稳态方波发生器控制的间歇刮水器为例介绍其工作过程,电路见图7.5。由VT1、VT2组成无稳态多谐振荡器。R1、C1决定K的通电吸合时间,R2、C2决定K的断电时间。当刮水器开关处在0挡时,刮水器电动机电枢被B3与B1电刷、继电器K的常闭触点和自停开关短路,电动机不工作。此时,若接通间歇开关,则VT1导通,VT2截止,K通电使常开触点闭合,刮水器以低速运转。当C1充电到一定值后,VT2导通,VT1迅速截止,K断电,常闭触
9、点闭合,电动刮水器自动复位后停止工作。当C2充电到VT1导通电压时,VT1导通,VT2截止,K动作,常开触点闭合,重复上述过程。,1间歇刮水开关;2刮水器开关;3刮水电机;4自停开关;5继电器图7.5 电子间歇刮水器,5.电动刮水器的常见故障电动风窗刮水器系统常见的故障有:刮水器不工作、间断性工作、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,例如刮水片拍打风窗下方排水槽或其中一个刮水片低于另一个刮水片的停止位置等。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。要做到这一点,最简单的方法就是从电动机上拆下联接刮水片的机械臂,接通刮水器系统,观察电动机的运行
10、。如果电动机工作正常,则说明是机械问题,否则说明电气系统有故障。,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。如果故障表现为所有的速度挡都慢,应检查电源到刮水器开关之间的电路,主要是中间继电器、熔断器和刮水器开关连接线端子插接是否牢固可靠。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,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。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。,二、清洗装置为了更好地
11、消除附在风窗玻璃上的污物,在汽车上增设了风窗玻璃洗涤器,与刮水器配合工作,保证驾驶员有良好的视野。风窗玻璃洗涤器由洗涤液罐、洗涤泵、软管、三通、喷嘴及刮水器开关组成,见图7.6。,1洗涤液罐;2、4喷嘴;3三通;5刮水器开关;6洗涤液泵图7.6 风窗玻璃洗涤器,洗涤泵由永磁直流电机和离心式液片泵组成。喷射压力约为7088 kPa。喷嘴安装在风窗玻璃下面,其喷嘴方向可以调整,使水喷射在风窗玻璃的合适位置。洗涤泵连续工作的时间一般不超过1 min,使用时应先开洗涤泵后开刮水器。在喷水停止后,刮水器应继续刮25次,这样配合使用才能达到良好的洗涤效果。所以,洗涤器的电路一般是与刮水器开关联合工作的。图
12、7.7是奥迪轿车前风窗玻璃清洗装置电路。当刮水器开关在挡位置时,刮水器处于间歇工作状态,利用自动复位触点及C2充放电时间来实现间歇控制;当刮水器开关处于1挡时,刮水器以低速工作;当刮水器开关处于2挡时,刮水器以高速工作;当刮水器开关置于TiP位置时,刮水器电机短时间工作,松开刮水器开关,开关自动返回至0位置。,1刮水器间歇控制器;2刮水器及洗涤器开关;3洗涤器电机;4刮水器电机图7.7 奥迪轿车前风窗清洁装置电路,刮水器开关置于Wa位置时,将完成洗涤和刮水两项工作。具体工作过程如下:(1)洗涤器工作电路中的工作电流由蓄电池正极(经卸荷继电器触点)熔断器刮水器开关2的53a触点刮水器开关2的53
13、c触点洗涤器电机3搭铁蓄电池负极,于是洗涤器开始工作,将洗涤液喷洒到风窗玻璃上。,(2)上述电路中除洗涤器工作外,同时,电路中的工作电流刮水器开关2的53c触点间歇控制器1的53c触点二极管VD1电容器C1蓄电池负极,为C1充电。在C1充电的同时,电阻R8与电阻R4电路中的电流由小增大(B点的电位逐渐升高),在此电压作用下,晶体三极管VT1导通,间歇控制器的继电器线圈通电,触点K1闭合,使间歇控制器中的触点15与53e接通,于是刮水器电机的电路接通。电路中的工作电流由蓄电池正极熔断器间歇控制器触点15与53e刮水器开关的触点53e与53刮水器电机蓄电池负极,于是,刮水器电机慢速工作。,松开开关
14、手柄时,刮水器开关自动复位,洗涤泵立刻停止喷水工作,但这时间歇控制器中的电容器C1开始向电阻R8及电阻R4放电,使晶体三极管VT1继续导通,刮水器电机仍慢速工作4 s,即电容器C1放电的时间,其目的是为了刮干前风窗玻璃上的水滴。许多风窗清洗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;否则,按照下列步骤查找故障:(1)目测储液罐内的液体存储量。检查熔断器和线路连接是否良好。,(2)打开洗涤器开关,同时观察电动机。如果电动泵工作但不喷液,检查泵内有无堵塞,排除泵体内的任何异物;如果没有堵塞,需更换电动泵。(3)如果电
15、动泵不运转,用电压表或试灯检查开关闭合时洗涤泵电动机上有无电压。若有电压,用欧姆表检查搭铁回路,若搭铁回路良好,需更换电动泵。(4)在第(3)步中,如果电动机上没有电压,需沿线路向开关查找,检测开关工作是否正常。如果开关有电压输入,但没有输出,需更换开关。,三、雨滴感知型刮水系统电动刮水器虽然能够实现间歇控制,但不能够随雨量的变化及时调整雨刮的刮水频率。雨滴感知型刮水器则能根据雨量的大小自动调节刮水器的刮水频率,使驾驶员始终保持良好的视线。1雨滴感知型刮水器的组成雨滴感知型刮水器主要由雨滴传感器、间歇刮水放大器和刮水器电动机组成,见图7.8。传感器的作用是将雨量的大小转变为与之相对应的电信号,
16、其结构见图7.9。,图7.8 雨滴感知型刮水器,1阻尼橡胶;2压电元件;3振动片(不锈钢);4上盒(不锈钢);5集成电路;6电容器;7衬垫;8线束套筒;9线束;10电路基板;11下盒(不锈钢);12密封件图7.9 雨滴传感器结构图,2工作过程雨滴感知型刮水器控制系统的原理框图见图7.10。,图7.10 雨滴感知型刮水器控制系统原理框图,工作时,由于雨滴下落撞击到传感器的振动片3上,振动片3将振动能量传给压电元件2(见图7.9)。压电元件受压而产生电压信号,电压值与撞击振动片上的雨滴的撞击能量成正比,电压信号经过放大后送入间歇刮水放大电路,对放大器的充电电路(电容)进行20 s的定时充电,电容电
17、压上升。该电压输入比较电路,比较电路将其与基准电压U0比较,当电容电压达到U0时,比较电路向刮水器电动机发出信号,使其工作一次。当雨量大时,压电元件产生的电信号强,充电电路电压达到基准电压值U0所需时间就短,刮水器的工作间歇时间就短;反之,雨量小时压电元件产生的电压就小,充电电路电压达到基准电压U0所需时间就长,刮水器的工作间歇时间就长。当雨量很小,雨滴传感器没有电压信号输出时,只有定电流电路对充电电路进行充电,20 s后充电电路的输出电压达到基准电压U0,刮水器动作一次。这样,雨滴感知型刮水器就把刮水器的间歇时间控制在020 s范围内,以适应不同雨量的需要。,第二节 电 动 车 窗一、电动车
18、窗的组成与功用电动车窗可使驾驶员或乘员坐在座位上,利用开关使车门玻璃自动升降,操作简便并有利于行车安全。电动车窗系统由车窗、车窗玻璃升降器、电动机、继电器、开关等装置组成。车窗玻璃升降器常见的有钢丝滚筒式和交叉传动臂式两种,见图7.11、7.12。,1盖板;2永磁电动机及减速器;3导向套;4钢丝绳;5玻璃 图7.11 钢丝滚筒式电动车窗玻璃升降器,1调整杆;2支架与导轨;3车门;4驱动齿扇;5车窗玻璃;6电动机及插座 图7.12 交叉传动臂式电动车窗玻璃升降器,电动车窗使用的电动机是双向的,有永磁型和双绕组串激型两种。每个车窗都装有一个电动机,通过开关控制它的旋转方向,使车窗玻璃上升或下降。一
19、般电动车窗系统都装有两套控制开关。一套装在仪表板或驾驶员侧车门扶手上,为主开关,它由驾驶员控制每个车窗的升降。另一套分别装在每一个乘客门上,为分开关,可由乘客进行操纵。一般在主开关上还装有断路开关,如果它断开,分开关就不起作用。为了防止电路过载,电路或电动机内装有一个或多个热敏断路开关,用以控制电流。当车窗完全关闭或由于结冰等原因使车窗玻璃不能自如运动时,即使操纵开关没有断开,热敏开关也会自动断路。有的车上还专门装有一个延迟开关,在点火开关断开后约10 min内,或在车门打开以前,仍有电源提供,使驾驶员和乘客能有时间关闭车窗。,二、永磁型直流电机电动车窗永磁型直流电机是通过改变电枢的电流方向来
20、改变电动机的旋转方向使车窗玻璃上升或下降。图7.13所示为日本凌志LS400轿车电动车窗控制系统线路图。,图7.13 凌志LS400轿车电动车窗控制线路图,当点火开关打至点火挡时,电动车窗主继电器工作,触点闭合,给电动车窗提供了电源。如将主开关上的窗锁开关闭合,那么,所有车窗都可随时进入工作状态;若主开关上的车窗锁开关断开,则只有驾驶员侧车窗可进行工作。另外,驾驶员侧的车窗开关由点触式电路控制,驾驶员要使车窗玻璃下降时,只要点触一下下降开关,车窗玻璃就会自动下降到最低点。在下降过程中,如果要使玻璃停止在某一位置,只要再点触一下开关即可。,三、双绕组串激式直流电动机电动车窗双绕组串激式直流电动机
21、有两个绕向相反的磁场绕组,一个称为“上升”绕组,另一个称为“下降”绕组,在给不同绕组通电时,会产生相反方向的磁场,电动机的旋转方向也就不同,从而实现车窗玻璃上升或下降。典型控制电路见图7.14。电动车窗的断路保护开关是双金属触点臂结构,当电动机超载电路中电流过大时,双金属片因温度上升,产生翘曲变形张开触点,切断电路。电流消失后,双金属片冷却,变形消失,触点再次闭合。如此周期动作,使电动机电流平均值不超过规定值,不致过热而烧坏。,图7.14 双绕组串激式直流电机电动车窗电路图,四、电动车窗的常见故障电动车窗常见故障有:所有车窗均不能升降、某车窗不能升降或只能一个方向运动。1所有车窗均不能升降(1
22、)主要故障原因:熔断器断路;连接导线断路;有关继电器、开关损坏;电动机损坏;搭铁点锈蚀、松动。(2)诊断步骤:首先检查熔断器是否断路。若熔断器良好,则应将点火开关接通,检查有关继电器和开关火线接线柱上的电压是否正常。电压为零,应检查电源线路;电压正常,则应检查搭铁线是否良好。搭铁不良时,应清洁、紧固搭铁线;若搭铁良好,应对继电器、开关和电动机进行检测。,2某车窗不能升降或只能一个方向运动(1)主要故障原因:该车窗按键开关损坏;该车窗电机损坏;连接导线断路;安全开关故障。(2)诊断步骤:如果车窗不能升降,首先检查安全开关是否工作,该车窗的按键开关工作是否正常,再通电检查该车窗的电机正反转是否运转
23、稳定。若有故障,应检修或更换新件;若正常,则应检修连接导线。如果车窗只能一个方向运动,一般是按键开关故障或部分线路断路或接错所致,可以先检查线路连接是否正常,再检修开关。,第三节 电 动 天 窗电动天窗主要由天窗组件、滑动机构、驱动机构和控制系统等组成,见图7.15。天窗组件包括天窗框架、天窗玻璃、遮阳板、导流槽、排水槽等部分。电动天窗驱动机构主要由电动机、传动机构、滑动螺杆等组成。工作时,电动机驱动传动机构,使得天窗滑移开启或倾斜开启。,图7.15 电动天窗的结构组成及执行机构(a)结构图;(b)执行机构,天窗控制系统主要包括天窗控制开关、电控单元(ECU)、继电器、限位开关等。天窗控制开关
24、有滑动开启和倾斜开启两种功能,见图7.16。滑动开关有滑动打开、滑动关闭和断开三个位置;倾斜开关也有斜升、斜降和断开三个位置。通过驱动电机实现正反转,使天窗实现不同状态下的工作。,图7.16 电动天窗开关组,第四节 电控门锁系统一、中控门锁的功用、组成及分类为了使汽车的使用更加方便和安全,现代轿车多数都安装了中控门锁控制系统。装置中控门锁后可实现下列功能:(1)将驾驶员车门锁扣按下时,其他几个车门及行李舱门都能自动锁定;如用钥匙锁门,也可同时锁好其他车门和行李舱门。,(2)将驾驶员车门锁扣拉起时,其他几个车门及行李舱门锁扣都能同时打开;用钥匙开门,也可实现该动作。(3)在车室内个别车门需打开时
25、,可分别拉开各自的锁扣。中央控制门锁系统一般由门锁开关、门锁控制器和门锁执行机构组成,系统零部件位置如图7.17所示。中控门锁按结构可分为双向空气压力泵式、微型直流电动机式和电磁线圈式三种。在很多车辆上,中控门锁还与防盗系统一同工作。,图7.17 中央控制门锁系统零部件位置图,二、直流电机式中控门锁利用控制直流电动机的正反转来实现门锁的开、关动作。直流电机式中控门锁主要由双向电动机、导线、继电器、门锁开关及连杆操纵机构组成。直流电机式中控门锁的操纵机构见图7.18。,图7.18 直流电机式中控门锁的操纵机构,当门锁电动机9运转时,通过门锁操纵连杆8操纵门锁动作。电动机的旋转方向由经过电机电枢的
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