精品课教案(第7章)

1、湖南交通职业技术学院课时授课计划 年月 日：1授课日期班次课题：辅助电气系统 课型：理论讲授 目的要求：1、 让学生了解辅助电气主要元器件的构造及功用 2、 掌握辅助电气系统的控制与工作原理 3、 培养学生对对电路的理解能力 重点难点：电动刮水器与电动车窗的控制及工作原理 版面设计： 辅助电气系统一、电动刮水器的构造及原理二、风窗清洗装置三、电动刮水器及洗涤装置电路分析四、电动刮水装置故障诊断与排除五、电动车窗的构成与电路分析复习与课外作业 复习电动刮水装置与电动车窗的控制及工作原理 第七章 辅助电气系统7.1 风窗清洁装置7.1.1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，以确保驾驶员良好的能见度。有前风窗刮水器和后风窗刮水器之分。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.l。电动机旋转经减速和连动机构的作用变成雨刮臂的摆动。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

2、端电压；I 通过电枢绕组的电流； R电枢绕组的电阻； k常数； Z正、负电刷间串联的绕组（导体）数； 磁极磁通。 在电压U和直流电动机定型的条件下，即I、R、K均为常数时，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（导体）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的导体（绕组）数多少来实现的。 （1）改变磁通变速 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：一路通过接线柱串励绕组l电枢2至蓄电池负极形成回路；另一路通过接线柱并励绕组3至蓄电池负极而形成回路。此时，在串励绕组1和并励绕组3的共同作用下，磁场增强，电动机以低速运转。当刮水器开关在位置（高速）时，电流由蓄电池正极经电源开关熔断器接钱往接触片对接线柱串励绕组1叶电枢2至蓄电池负极形成回路。此时由于井励绕组3被隔除，磁场减弱，电动机以高速运转。（2）改变电刷间的导体数变速改

3、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）。 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。 当开关拨向L时，见图7.3（b）。电源电压U加在民和B。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，电源电压U加在民和B2和B3于线圈和线圈产生方向相反的电动势，互相抵消，放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设有自动复位装置。所谓的自动复位，就是指在切断刮水器

4、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时，刮水片没有停在指定位置，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档时，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。电流由蓄电池正极十电源总开关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臂5触点6铜环9蓄电池负极构成回路，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，产生很大的反电动势，产生制动力矩，电机迅速停转，使刮水片停在指定位置。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，以提高到洗效果；二是在毛毛细雨时，雨量稀少，如果刮水器仍按原

5、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地组成无稳态多谐振荡器。R1、C1决定K的通电吸合时间，R1、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电刷B。与民、继电器的动断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通电使动合触点闭合，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，动断触点闭合，电动刮水器自动复位后停止工作。当C2充电到VT；导通电压时，VT1导通，VT2截止，K动作，动合触点闭合，重复上述过程。7.1.2清洗装置为了更好地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。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

6、，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lmin，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，洗涤器的电路一般与刮水器开关联合工作。图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1档位置时，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；刮水器开关处于回档时，刮水器以低速工作；刮水器开关处于2档时，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。刮水器开关置于Wa位置时，将完成洗涤器和刮水器两项工作。具体工作过程如下：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）叶熔断器一刮水器开关2的53a触点、刮水器开关2的53c触点洗涤器电机3搭铁蓄电池负极构成回路，于是洗涤器开始工作，将洗涤液喷洒到风窗玻璃上。上述电路中除洗涤器工作外，同时电路中的工作电流由刮水器开关2的53c触点、间歇控制器1的53C触点二极管VD1电容C1蓄电池负极构成回路，为C1充电。在C1充电的同时，电阻R8与电阻R4电路中的电流

7、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构成回路，于是刮水器电机慢速工作。松开开关手柄时，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C1开始向电阻尼R8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4s，即电容C1放电的时间，其目的是为了刮干前风窗玻璃上的水滴。7.1.3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、间歇到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，其结构见图7.9。2.工作过程雨滴感知型刮水器控制系统原理框图见图7.10。工作时，由于雨滴下落撞击到传感

8、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，电容电压上升。该电压输入比较电路，比较电路将其与基准电压U。比较。当电容电压达到此时，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q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小，充电电路电压达到基准电压U。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 U。，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。7.1.4除霜装置冬季风窗玻璃上易结冰霜，用刮水器是无法清除的，除去霜雾有效的方法是加热玻璃。前风窗玻璃和侧窗玻璃可利用暖风进行除霜；轿车的后风窗玻璃一般利用电阻丝组成的电栅加热除霜即电热式除霜，见图7.11。后风窗除霜器一般是在玻璃成型过程中，将很细的电阻丝烧结在玻璃表面上。它一组平行的含银陶瓷电阻丝组成，在玻璃两侧有汇流条，各焊有一个接线柱，其中一个用以供电，另一个是搭铁接线柱。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。这种继电器在通电10 min后即能自动断电，加霜还没有除净，驾驶员可再次接通开关，但在这之后每次只能通电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。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、自动除霜传感器启动除霜控制器、电阻丝电栅等组成，见图7.12。工作过程如下： 除霜开关位于“关”位置时，除霜装置不工作。将除霜开关拨至“自动”位置时，当后窗玻璃下线所装传感器检测到冰霜

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