模块8+辅助控制系统-汽车电气设备构造与维修教学课件.ppt
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- 模块 辅助 控制系统 汽车 电气设备 构造 维修 教学 课件
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1、模块模块8 辅助电气设备辅助电气设备 在现代汽车上,除了前面所讲述的主要电气设备外,还有一些辅助电器。如电动汽油泵、电动刮水器和洗涤器、柴油机起动预热装置、车用电话、音响和无线电防干扰装置等。随着汽车的现代化、自动化和高速化,辅助电器将越来越多。8.1 风窗清洁装置风窗清洁装置一、电动刮水器 1.电动刮水器的结构电动刮水器的作用是为了保证汽车在雨天、雪天行驶时驾驶员有良好的视线,确保行车安全。通常汽车上装有前风窗刮水器和后风窗刮水器。目前使用最多的是气动式和电动式两种,本节只讨论电动刮水器电动刮水器由电动机和一套传动机构组成,如图8-1所示。工作时,电动机11旋转通过蜗杆10、蜗轮9降速,使与
2、蜗轮偏心相连的拉杆8做往复运动,再通过拉杆3和7以及摆杆2、4、6带动左右两刷架1和5做往复摆动,橡胶刮水片便刮去挡风玻璃上的雨水、雪花和泥土。刮水器电动机有复(或并)励式和永磁式两种。前者的磁场由磁极铁心和励磁绕组构成,绕组通以直流电便产生磁场。后者为永久磁铁,由于它体积小,质量小,结构简单,工作可靠等优点,目前在国内外汽车上得到了广泛的应用。图8-1 电动刮水器1、5一刷架 2、4、6摆杆3、7、8一拉杆 9一蜗轮10一蜗杆11一电动机12一底板2.刮水电动机的变速原理直流电动机在工作时,必须满足的电压方程式如下:U=E反+ISRS (1)式中:U电动机的端电压;E反电枢绕组中的反电动势;
3、Is通过电枢绕组中的电流;Rs电枢绕组的电阻。而 E反=Cn=KZn (2)式中:C电机常数,C=KZ;K常数;Z正、负两电刷间串联的导体数;n电动机转速;磁极磁通。kZIRUn将(2)式代人(1)式可得:由上式可知,直流电动机的转速与电源电压、电枢回路中的电阻压降、磁通及两电刷间串联的导体数有关。只要改变上述4个量中的任何一个量,就可以使转速改变。目前,汽车上刮水器电动机一般采用改变磁通或两电刷间导体数的方法来改变直流电动机的转速。图8-2三刷式电动机 1-电枢绕组 2-永久磁铁 3-换向器 4-反电动势(1)永磁式电动刮水器 由于永磁电动机的磁极是永久磁铁,其磁场强弱是不能改变的,为了得到
4、两种转速,汽车上常采用三刷式(即三个电刷)电动机。如图8-2所示,图中B3为高低速公用电刷,B1为低速电刷,B2为高速电刷,B1与B2相差60,用以改变两电刷间的导体数。刮水电动机工作时,在电枢内同时产生反电动势(E反=Cen),其方向与电枢电流的方向相反。若要使电枢旋转,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(忽略电枢压降),电枢的转速才能稳定。当刮水器开关S拨向L挡时(图8-3 a),电源电压加在电刷B1和B3之间,有两条电枢绕组并联支路,一条是由绕组1、2、3、4串联起来的支路;另一条是由绕组5、6、7、8串联起来的支路,可见,两条
5、并联支路中,各路均有四个串联绕组,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四个绕组所产生的反电动势,故永磁式刮水电动机转速较低 当刮水器开关S拨向H挡时(图8-3 b),电源电压加在电刷B2 和B3之间。两条电枢绕组并联支路中,一条由绕组1、2、3、4、8串联,另一条由绕组5、6、7串联。因电机内部的磁场方向和电枢的旋转方向没有变化,故各绕组内反电动势的方向与低速时相同。绕组1、2、3、4、8同在一条支路中,其中绕组8与绕组l、2、3、4的反电动势方向相反,抵消一绕组磁场,使每条支路变为三个绕组,外加电压只需平衡三个绕组所产生的反电动势,所以实际加在电枢绕组两端的有效电压
6、值增高,因此电动机的转速增高。电动机转速增高产生的反电动势增大,当外加电压与反电动势达到新的平衡后,永磁式刮水电动机便以某一高转速稳定运转。图8-3 三刷式电动机变速原理 永磁电动机双速刮水器工作原理如图8-4所示。接通电源开关,当把变速开关9拉到“I”档时,电流从蓄电池的+极总开关7熔断丝6高、低速共用电刷B3电枢11低速电刷B1接线柱L接触片10接线柱E搭铁蓄电池“一”极,构成回路。电流通过电刷B3和B1之间的导体数较多,电动机转速较低,故刮水片以低速状态刮去挡风玻璃上的雨和雪。当变速开关拉到“”档时,电流则从蓄电池的“+”极总开关7熔断丝6高、低速共用电刷B3电枢11高速电刷B2接线柱H
7、接触片10接线柱E搭铁蓄电池“一”极,构成回路。此时电流通过B3和B2间的有效导体数减少,转速升高,从而使刮水片在快速摆动下扫除挡风玻璃上的雨或雪。图8-4永磁电动机双速刮水器工作原理1、2-自动停位器滑片3、4-自动停位器触片5-永久磁铁6-熔断丝7-总开关8-蓄电池9-刮水器变速开关B1、B2、B3-电刷 l0-接触片 11-电枢(2)复励式电动刮水器)复励式电动刮水器 复励式电动机的磁场由磁极铁心和绕组构成。它的变速是通过改变磁极的磁通实现的。这种刮水器的工作原理如图8-5所示。当刮水器开关在“I”档(低速)位置时,电流从蓄电池“+”极电源总开关7熔断器8接线柱接触片 /接线柱串励绕组1
8、电枢2接线柱串励绕组3 /搭铁蓄电池“一”极,构成回路。当刮水器开关在“”档(高速)位置时,电流从蓄电池“+”极电源开关7熔断器8一接线柱接触片接线柱串励绕组1电枢2搭铁蓄电池“一”极,构成回路。由于并励绕组3被隔除,磁场减弱,于是电动机以高速旋转。图8-5 复励式电动机刮水器1-串励绕组 2-电动机 3-并励绕组 4-触点 5-凸轮6-雨刮开关 7-电源开关 8-熔断器3.电动刮水器的自动复位装置 刮水电动机的刮水速度应能根据雨雪的大小由驾驶员进行控制。在停止刮水时,自动复位装置可在切断刮水电动机电路的任何时刻,都能使刮水片自动停止在风窗玻璃的下部,以免影响驾驶员的视线。图8-5中的触点4及
9、凸轮5就是绕线式电动刮水器的自动复位装置。凸轮与电枢轴联动,触点由凸轮控制。如果断开刮水器开关时,刮水片没有停在指定位置,那么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,凸轮的凹处才把触点断开,电动机也相应地停转。当停止刮水时,只要将刮水器开关置于“0”档,刮片就能自动停止在风窗下沿。否则,自动复位机构的触点4仍闭合,电流从蓄电池“+”极电源开关7熔断器8接线柱触点4一串励绕组1电枢绕组2蓄电池“一”极构成回路,电枢中仍有电流通过,电动机以继续旋转至与电枢联动的凸轮5顶开触点4,切断电路为止。同时电动机采用发电制动,使刮水片正好停在风窗玻璃的下沿。发电制动短路电路为
10、:电枢“+”接线柱接触片接线柱并励绕组3电枢“一”极。图8-6 刮水器自动复位原理1-电源总开关 2-熔断器 3、5-触点臂 4、6-触点 7、9-铜环8-涡轮 10-电枢 11-永久磁铁 12-刮水器开关永磁式电动刮水器的自动复位装置的结构如图8-6所示。在减速蜗轮8上嵌有铜环,其中较大的一片铜环9与电动机外壳相连接而搭铁。当把刮水器开关推到0挡时,如果刮水片没有停在规定的位置,则由于触点6与铜环9接触,电流继续流入电枢。电流由蓄电池正极开关1熔断器2电刷B1电枢绕组电刷B3接线柱接触片接线柱触点臂5触点6铜环9搭铁蓄电池负极,构成回路,电动机以低速运转,如图8-6(b)所示。直至蜗轮8转到
11、图8-6(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。由于电枢的惯性,电动机不能立即停止转动,电动机以发电机方式运行,此时电枢绕组通过触点臂3、5,与铜环7接通而短路,电枢绕组产生很大的反电动势,产生制动力矩,电动机迅速停止转动,使橡皮刷复位到风窗玻璃的下部 4.间歇式刮水器间歇式刮水器 汽车在毛毛细雨或雾天中行驶时,如用前述刮水器按一定速度刮拭,会使挡风速玻璃上的微量水分和灰尘形成一个发黏的表面,这样不仅不能将风窗玻璃刮拭干净,相反会使玻璃模糊不清,留下污斑,从而影响驾驶员的视线,因此有些汽车刮水器加装了电子间歇控制系统。在遇到上述情况时,打开间歇开关,使刮水器按一
12、定周期工作,即每次刮拭后停止212s,这样可消除上述毛病,使驾驶员获得良好的视线。常见间歇式刮水器的间歇控制电路有以下几种:(1)无稳态多谐振荡控制电路图8-7为无稳态多谐振荡控制的电路刮水器。其中R1和C1决定继电器K的通电时间,R2和C2决定K的断电时间。当雨刮开关置于“0”档时,若接通间歇开关,多谐振荡器工作,做周期性翻转 图8-7无稳态多谐振荡控制电路刮水器l一刮水电动机2一自停开关3一继电器4一间歇开关5一刮水器开关 当V2导通,V1截止时,继电器K线圈无电流通过,常闭触点S1闭合,由于这时自停开关2和上触点接通,刮水电动机被短路而停转。当C2充电至一定值时,V1导通、V2截止,继电
13、器K线圈有电流通过,常闭触点S1打开。常开触点S2闭合,电动机电路接通;电流从蓄电池“+”极电刷B3刮水电动机1的电枢电刷B1刮水器开关5(LP)触点S2搭铁蓄电池“一”极,构成回路,刮水电动机以低速转动,从而驱动刮水片动作。当C1充电至一定值后,V2、V1截止,K断电,常闭触点S1又闭合,电动机又被短路停转,如此反复,刮水电动机便间歇旋转。刮水片间歇工作,间歇时间的长短可通过改变R2和C2的值来控制。2)同步间歇振荡控制电路 图8-8为同步间歇振荡控制电路刮水器。当刮水器开关5置于“0”档时,若接通间歇开关4,电源便向C充电。当C两端的电压增加到一定值时,V2导通,V3随之导通。这时继电器K
14、有电流通过,常闭触点S1打开,常开触点S2闭合,电动机电路接通。电流从蓄电池“+”极电刷B3电枢1电刷B1刮水器开关5(LP)触点S2搭铁蓄电池“一”极,构成回路,刮水电动机以低速转动,刮水器工作。图8-9集成电路电子间歇振荡控制电路l一间歇开关 2一自停开关 3一刮水电动机 4一刮水开关 5一继电器二、洗涤装置二、洗涤装置 为了及时清除风窗玻璃上的尘土和污物,保证驾驶员有良好的视线,许多汽车上装有风窗玻璃洗涤器。1洗涤器的组成 风窗洗涤器由洗涤液缸1、电动泵8、聚氯乙烯软管6、三通管接头4和喷嘴2、3等组成,如图8-10所示。图8-10 风霜玻璃洗涤器1一洗涤液缸2、3一喷嘴4一三通管接头5
15、一刮水器开关6一软管7一熔断器8一电动泵 电动泵一般由永磁直流电动机和叶片泵组成,喷射压力为7088KPa。电动泵有的直接装在洗涤液缸上(如图8-10所示),有的安装在管路内,电动泵的进口装有滤清器,洗涤喷嘴安装在风窗玻璃下面的适当位置。工作时,先开电动泵,将贮液器里的洗涤液喷射到挡风玻璃上,将尘污湿润,然后开动刮水器利用刮水片的摆动将玻璃上的尘污刷掉。使用时,电动泵连续工作时间不应超过lmin,喷水停止后,雨刮器还应刮动35次,无洗涤液不要开动电动泵。2洗涤器的控制电路洗涤器与刮水器是配合工作的,必须由同一电路控制。较为典型的控制电路如图8-11所示。1-刮水器开关 2-刮水电动机 3-自停
16、开关 4-洗涤器电动机 5-洗涤开关当刮水器开关置“0”档时自停开关3和继电器K的常闭触点S1,使刮水电动机电枢短路,刮水电动机不转。此时电容器C经继电器、V4、R6、R7充电,当风窗洗涤器开关5接通时,电动泵4起动,开始向风窗玻璃上喷洒洗涤液。此时一方面电容C经R7、V7、洗涤开关5放电,另一方面继电器线圈K的电流经二极管V5、洗涤开关5、搭铁构成回路,因电流较大,继电器动作,使常开触点S2闭合,若此时接通刮水器开关(I档),刮水电动机通电。其电路为:蓄电池“+”极刮水器开关1(I档)电刷B1一刮水电动机2的电枢电刷B3搭铁蓄电“一”极,构成电路。刮水电动机低速运转,刮水片动作,同时R4、R
17、3、R2组成的分压器使V3导通。此后若断开洗涤开关5,继电器线圈K仍有电流通过,刮水器可延时继续工作。开关5断开后,放电后的电容C经R6和R7重新充电。当C的电压充至V6导通电压时,V6导通,这时R4、R3、R2分压器下部经V6补充一电阻R1,于是V3的基极电位下降(低于导通值),V3截止,S1闭合,自停开关打开,继电器断电,刮水器停止工作。延时时间取决于C、R6、R7充电时间常数,一般能刮水片再刮动35次即可。图8-12 雨滴感知型刮水装置的组成1-压电元件 2-放大电路 3-雨滴传感器 4-间歇刮水放大器 5-雨刮电动机三、雨滴感知型刮水系统三、雨滴感知型刮水系统现代轿车中可调式刮水器,大
18、多数采用雨滴感知型刮水装置,它能根据雨量的大小自动调节刮水器刮水频率。1.雨滴感知型刮水装置的组成雨滴感知型刮水装置主要由雨滴传感器、间歇控制电路、刮水电机三大部分组成。如图8-12所示。雨滴传感器有压电型和电阻阻值改变型两种。压电型是利用雨滴下落撞击传感器的振动片,将振动能量传给压电元件,从而将雨量的大小转变为与之相对应的电信号。如图8-13所示。图8-13压电型雨滴传感器1-阻力橡胶 2-压电元件 3-振动片 4-上盒 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 12-密封件 变化,将电阻阻值改变型是利用雨滴流量检测电极,雨水落在两电极之间,使它们
19、的电阻值明显雨量的大小转变为与之相对应的电信号。如图8-14所示。图8-14电阻阻值改变型雨滴传感器结构 2.雨滴感知型刮水器的工作原理雨滴感知型刮水器的控制原理如图8-15所示。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(如图8-13所示)压电元件受压而产生电压信号,该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,随之电容电压上升。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
20、的电信号强,充电电路电压达到基准电压值U0所需的时间就短,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小,充电电路电压达到基准电压U0所需的时间就长,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020s范围内,以适应不同雨量的需要。图8-15雨滴感知型刮水器控制原理图 四、风窗清洁装置的故障排除四、风窗清洁装置的故障排除1.电动刮水器的故障、检修(1)电动机常见故障为换向器及电刷烧蚀,可视情修换。(2)刮水片停位不
21、准,一般是自动停位调整不当。若刮水片可停在任意位,应查停位凸轮是否窜位,停位触点臂、凸块是否磨损以及触点是否烧蚀等。(3)刮水片停位失灵,大多是因停位触点接触不好或烧蚀而引起。关掉开关后,若刮水片到达下限后又摆起几次时,应检查短路触点的接触情况及各搭铁线是否松脱。(4)若刮水器不能工作,先查电机是否正常,熔丝是否熔断。再查各接线处是否松脱或接触不良,有无短路。最后查各拉杆、摆杆是否松脱、破损及变形引起卡滞等。(5)刮水开关的检测 将刮水开关拨至各挡位,用万用表测量各接柱间的电阻,若不通,表明触点烧蚀断路,应修整或更换刮水器开关。(6)刮水片的检查 刮水器刷架的压力应适当且均匀,刮片不应出现表面
22、磨损与老化,与玻璃表面接触状态应良好。刮水器开关断开时,刷架应能自动停止在要求位置,否则应旋松刷架进行调整。2.风窗洗涤器的检修风窗洗涤器的故障大都是因输液系统而引起,因此应首先拆下泵体上的水管,然后使洗涤泵工作。如果洗涤泵能够喷出清洗液,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。如果洗涤泵工作但不喷液,检查泵内有无堵塞,去除泵体内的任何异物;如果没有堵塞,需更换洗涤泵。(3)如果洗涤泵不运转,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
23、,需更换洗涤泵。(4)在上一步中,若电动机无电压,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,但无信号输出,需更换开关。图8-16后窗除霜器l-接蓄电池 2、7-熔断丝 3-开关/定时器继电器 4供电接线柱 5-后窗电栅 6-搭铁接线柱 8-接点火开关 五、后窗除霜器五、后窗除霜器 冬天风窗玻璃会结霜,轻时影响驾驶员视野,重时会无法驾驶运行,所以汽车上必须装有风窗玻璃除霜装置。汽车前、侧风窗玻璃上的霜层通常是利用空调系统中产生的暖气进行清除的,后风窗玻璃多使用电热式除霜。后风窗玻璃除霜器一般是在玻璃成形过程中,将很细的电阻丝烧结在玻璃表面上,如图8-16所示。它由一组平行的含
24、银陶瓷电阻丝组成,在玻璃两侧有汇流条,各焊有一个接线柱,其中一个用于供电,另一个是搭铁接线柱。图8-17 后风窗自动控制除霜装置1-指示灯 2-后除霜器开关 3-自动后除霜器控制盒 4-继电器5-接点火开关IG接线柱 6-接点火开关ACC档位 7-后除霜器 8-传感器 这种除霜器的工作电流较大,因此电路中除设有开关外,有的还设有一个定时继电器。继电器在通电10 min后即能自动断电,如果霜还没有除净,驾驶员可再次接通开关,但之后每次只能通电5 min。除霜器的电阻随温度的变化而变化,具有正温度系数。温度低时,阻值减小,电流增大;温度高时,阻值增大,电流减小。因此,除霜器自身具有一定的调节功能。
25、对电阻丝通电控制方式可分为手动和自动两种。自动控制除霜装置由开关、自动除霜传感器、自动除霜控制器、电阻丝电栅等组成,如图8-17所示。自动控制除霜装置的工作过程如下:(1)当除霜开关位于“关”位置时,除霜装置不工作。(2)当除霜开关拨至“自动”位置时,除霜装置工作。当后窗玻璃下缘所装传感器检测到冰霜达到一定厚度时,传感器电阻值急剧减小到某一设定值,控制器便控制继电器使电路接通,继电器触点闭合。于是,由点火开关IG接线柱向电阻丝供电,同时仪表板上的指示灯点亮,指示除霜装置正在工作。随着玻璃上冰霜减少到某一程度后,传感器电阻值增大,控制器便将继电器电路切断,触点断开,指示灯熄灭,后窗电栅断电,除霜
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