精品课教案(第7章)

湖南交通职业技术学院

课时授课计划

年月日№：1

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

φ

kZ IR U n -=

式中，U ——电动机端电压；

I

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；

φ——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φ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Ⅰ位置（低速）

时，电流由蓄电池正极经电源开关→

熔断器→接线柱②→接触片，然后分

两路：一路通过接线柱③→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④→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Ⅱ位置（高速）

时，电流由蓄电池正极经电源开关→

熔断器→接钱往②→接触片对接线柱③→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 ）。

B 1为低速运转电刷，B 2为高速运转电刷，B 3为公共电刷。B 1、B 2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①、⑤、⑤和②、③、④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B 2和B 3于线圈①和线圈②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②→刮水器开关接线柱①→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VT 1、VT 2地组成无稳态

多谐振荡器。R 1、C 1决定K 的通电吸

合时间，R 1、C 2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VT 1导通，

VT 2截止，K 通电使动合触点闭合，刮

水器以低速运转。当C 1充电到一定值

后，VT 2导通，VT 1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C 2充电到VT ；导通电压时，VT 1导通，VT 2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70～88 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2～5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C 2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；