摘要
汽车天窗通风是指当汽车有⾏驶速度时，车内空⽓流动速度就会⼩于车外空⽓流动速度，从⽽形成⽓流压差，车内外的⽓流就会有交换，所以就可以通风了。汽车天窗安装于车顶，能够有效地使车内空⽓流通，增加新鲜空⽓进⼊，为车主带来健康、舒适的享受。⽽汽车电动天窗主要由天窗玻璃、滑动机构、驱动机构、控制系统、开关、滑动螺杆、ECU及继电器等组成。本论⽂分析了天窗玻璃的打开、关闭等动作的⼯作原理，介绍了电⼦控制系统的控制过程。⼜介绍了天窗密封（排⽔）⽅式：1.主动式密封⽅式2.被动式密封（排⽔）⽅式；以及天窗的功能：1.⾃动关闭功能2.防夹功能3.防盗功能4.负压换⽓功能；着重介绍了汽车天窗的故障分析以及排除的⽅法。并且简述了汽车天窗保养⽅法以及天窗保养的注意事项。
关键词：汽车电动天窗基本结构电⼦控制天窗通风
第1章绪论
别克公司汽车天窗在国外有100多年的历史，已成为汽车⽂化的⼀部分。在中国市场上，许多汽车制造⼚家已开始引⼊天窗配套项⽬，⽬前，许多⼚家的汽车都推出了天窗版轿车。
开车的⼈都知道，⼀辆车⾥挤的⼈越多，车内的空⽓就越浑浊。如果在车内吸烟，车⾥就更是烟雾缭绕，车⾥的⽓味更是难闻。为消除这些让⼈感觉不舒服的味道，许多⼈选择购买车⽤⾹⽔，但这只能起到⼀定的除味效果。当然，打开车窗也可起到换⽓的作⽤，可车辆在运⾏中打开窗户会产⽣很⼤的噪⾳，⽽且风直接冲撞到司机降低舒适感，坐在后排座位的⼈也会被侧窗的风吹得睁不开眼。
汽车在⾏驶过程中若经常打开窗户，不仅影响车内温度，会带进⼤量灰尘及传⼊车外噪声，⽽且由于⾼速⾏驶形成的风会直接冲撞到车内的乘员，降低乘坐舒适度，因此现代汽车⼀般都关窗驾驶。对于车⾝密封性不良的汽车，虽然也能带进部分新鲜空⽓，但由于不能认为地控制进风，进风量难以符合要求，⽽且进风部位是随机的，往往带进⼤量灰尘、烟⽓，污染车内空⽓。但若车内⽆新鲜空⽓补充，会使车内空⽓中⼆氧化碳含量增⼤、氧⽓含量下降；车内还会因抽烟、⼈体呼吸、⾷物及物品等使空⽓⽓味不好，影响乘员⾝体健康；为了防⽌汽车前窗结霜凝雾，也需要引⼊新风，需要有通风装置。
另外，通过天窗的玻璃可以⾃然采光，车室内明亮并可以营造浪漫的⽓氛，并给喜欢⾼档车的顾客带来了满⾜感。因此，加装天窗既为汽车改善通风状况的有效⽅法。
汽车电动天窗具有以下⼏项特点：
防夹装置：可防⽌意外关窗夹伤乘员。
⾃动关窗装置：⽤户锁好车门离开轿车时，当忘记关闭天窗时，会⾃动关闭轿车天窗，避免⽤户的财产损失。
采光性好：轿车开设天窗后可以明显地提⾼车厢内亮度，减轻压抑感，振奋驾驶精神；扩增车厢内的虚拟空间，以增添乘坐情趣。
噪声⼩：试验表明，轿车在⾏驶时打开天窗，要⽐打开侧窗时噪声⼩得多，乘驾⼈员普遍感觉良好。
性能安全可靠：经专业⼚家开发的轿车天窗，装配后均经过整车严格的性能试验，开启性、密封性、防夹性等均符合安全、可靠的技术标准。天窗玻璃有隔热、隔紫外线特性：能够遮光保护乘员⽪肤及内饰。
其次，还能够保持车内空⽓清新：打开轿车天窗后，由于车内形成负压，在“虹吸效应”下，使混浊的空⽓被迅速吸出车外，同时加快了车内外空⽓流动，使车厢内空⽓更加清新，舒适怡⼈。特别是⾏驶在⾼速公路上打开天窗，车内空⽓流通交换，⾃然风可在⼀定程度上替代汽车空调器的送风功能，从⽽有利于降低能耗。
第2章电动天窗的组成和⼯作原理
汽车电动天窗定义：是指安装于汽车顶部主体材料为玻璃的车⾝部件，并且该部件有⼀部分能够电机
驱动并通过传动机构将天窗玻璃沿滑槽前后移动，倾斜启闭，且能按要求停留在任意位置。
2.1电动天窗构成
汽车电动天窗主要由滑动机构、驱动机构、开关、控制系统（主要包括ECU、限位传感器）、电动机、传动机构、滑动螺杆、导向销、导向块、连杆、托架、（前、后）枕座等组成。
下⾯主要介绍电动天窗的滑动机构、驱动机构、控制系统和开关。
1.滑动机构
电动天窗滑动机构主要由导向块、导向销、连杆、托架和前、后枕座等构成。
2.驱动机构
驱动机构主要由电动机、传动机构等组成。
（1）电动机通过传动装置向天窗的开闭提供动⼒，能双向转动，即通过改变电流的⽅向以改变电动机的旋转⽅向，实现天窗的开闭。
（2）传动机构：主要由蜗轮蜗杆传动机构、中间齿轮传动机构（主动中间齿轮、过渡中间齿轮）和驱
动齿轮等组成。齿轮传动机构接受电机的动⼒，改变旋转⽅向，并将动⼒传给滑动螺杆，使天窗实现开闭；同时⼜将动⼒传给凸轮，使凸轮触动限位开关进⾏开闭。主动中间齿轮与蜗轮固定在同⼀轴上，并与蜗轮同步转动；过渡中间齿轮与驱动齿轮固定在同⼀输出轴上，被主动中间齿轮驱动，使驱动齿轮带动玻璃开闭。
3.开关
电动天窗的开关由控制开关和限位开关组成。
（1）控制开关
控制开关主要包括滑动开关和斜升开关。滑动开关有滑动打开、滑动关闭和断开（中间位置）3个挡位。斜升开关也是有斜升、斜降和断开（中间位置）3个挡位。通过操作这些开关，令天窗驱动机构的电动机实现正反转，在不同状态下正常⼯作。
（2）限位开关
限位开关主要是⽤来检测天窗所处的位置。限位开关靠凸轮转动来实现断开和闭合。凸轮安装在驱动机构的动⼒输出端。当电动机将动⼒输出时，通过驱动齿轮和滑动螺杆减速以后带动凸轮转动，于是凸轮周边的凸起部位触动开关使其开闭，以实现对天窗的⾃动控制[1]。
4.控制系统
控制系统是⼀个数字控制电路，并设有定时器、蜂鸣器和继电器等，其作⽤是接受开关输⼊的信息，通过数字电路进⾏逻辑运算，确定继电器的动作，控制天窗开闭。
2.2 天窗⼯作及通风原理
1.⼯作原理
天窗装置是利⽤流体⼒学的原理，将车内的混浊⽓体“抽”出，使空⽓得到充分的交换。在流体⼒学研究领域，实验证明在流速⾼的情况下流体对管壁的压⼒⼩，在流速底的情况下流体对管壁的压⼒⼤。汽车在⾼速⾏驶情况下，由于汽车顶盖都具有⼀定的弧度，因此，外部⽓流在流经汽车顶盖时速度会很⾼，外部空⽓对汽车顶盖的压⼒⼩于车内空⽓对汽车顶盖的压⼒，车内空⽓向车外流动，压⼒变⼩，外部新鲜空⽓补充进车内，这样，车内空⽓得到循环，汽车内部就可以保持新鲜的空⽓。
2.天窗通风原理
当汽车有⾏驶速度时，车内空⽓流动速度就会⼩于车外空⽓流动速度，从⽽形成⽓流压差，车内外的⽓流就会有交换，所以就可以通风了[2]。
2.3 汽车天窗的作⽤分类
1.天窗的作⽤
具有增加美观、开阔视野、增加采光、经济性和实⽤性、美化汽车形象、活动窗⼝的作⽤。
2.天窗的分类
天窗分为固定式天窗也叫全景式天窗和活动式天窗。活动天窗⼜分为⼿动式玻璃天窗及电动式天窗。
⼿动式天窗：⽤⼿的⼒量推开或关闭的天窗。这种天窗的结构原理与⼤众公交车的⼀样，只不过制造⽤的材质和精密度要⾼些。⼀般为⼩型或家庭型轿车、经济型轿车所常选⽤，由于效果较差，现安装的特别的少。电动式以电⼒⽽进⾏开启和关闭的天窗，称为电动天窗按结构形式分：敞篷式天窗、电动智慧型天窗、上掀外滑式天窗如（图2-1图2-2）、⽅格型天窗[3]。
第3章天窗的密封（排⽔）⽅式及功能
3.1 密封
1.主动式密封⽅式
通过天窗与顶盖之间的密封，以及天窗玻璃与天窗开⼝处密封条的密封，阻⽌灰尘及⾬⽔等进⼊天窗及车⾝内部。
2.被动式密封（排⽔）⽅式
通过天窗玻璃周边的密封条与车顶翻边的密封结合，阻⽌灰尘及⼤部分⾬⽔；同时，天窗总成内部需要设计有流⽔槽及排⽔导管接头，将少量从玻璃密封条与车顶接合处渗⼊的⾬⽔排到车⾝外部。
在天窗总成内部框架的4个拐⾓处各设计⼀个导管接头，排⽔导管接头连通流⽔槽并外接排⽔导管，前部的排⽔导管通过车⾝A柱，后部的排⽔导管通过车⾝C 柱或D柱，将⾬⽔导出车⾝。
3.2 汽车电动天窗的功能
1.⾃动关闭功能
当关闭点⽕开关⼤约4S后，天窗会⾃动关闭。在天窗完全关闭前按动按钮，此功能会被取消，玻璃会停留在开启位置上。如果想关闭天窗，⽆须打开点⽕开关，只需按动关闭按钮即可，操作⽅式可以是⼿动的或全⾃动的。
2.防夹功能
天窗在完全⾃动关闭过程中，遇到障碍物后会⾃动返回，直到障碍物消失为⽌。在点⽕开关关闭后，天窗的⾃动关闭过程中，此项功能依然有效。
3.防盗功能
智能探测滑动式机舱型天窗这种天窗结构⽐较特殊，采⽤战⽃机机舱式结构⽤滑动⽅式进⾏开启或关闭，其结构⾮常新颖该天窗多为多功能单厢车、变型车、商务功能车所选⽤。
4.负压换⽓
即利⽤负压原理，依靠汽车⾏驶中⽓流在天窗上的快速流动⽽形成负压区，从⽽将车内污浊的空⽓抽出，达到换⽓的⽬的。由于不是直接进风，⽽是以将污浊的空⽓抽出，新鲜空⽓从进⽓⼝补充的⽅式进⾏通风换⽓，所以，能够有效地保持车内空⽓流通，为车主带来健康、舒适和安全。不仅如此，使⽤天窗还具有节能的功效。打开天窗，利⽤负压换⽓降温要⽐单纯使⽤空调降温速度要快数倍[4]。
第4章汽车天窗常见故障分析
4.1 汽车天窗的常见故障
4.1.1天窗漏⽔
（1）现象：漏⽔严重，⽽且从天窗的后端漏⽔。
（2）可能原因：排⽔槽脱落
（3）解决办法：重新安装排⽔槽。如果是⽔槽滑块破损，则更换⽔槽滑块。
4.1.2天窗渗⽔
故障现象⼀：
（1）现象：渗⽔，⽽且从车的前部渗⽔。
（2）可能原因：前部框架与轨道之间密封不好
（3）解决办法：整个天窗框架报废。但是玻璃⾯板、电机和遮阳板等仍然可
以使⽤。
故障现象⼆：
（1）现象：渗⽔，⽽且从车的前部和后部渗⽔。
（2）可能原因：端盖与轨道密封不好
（3）解决办法：取下端盖去除原有密封胶，更换新密封胶后，重新安装端盖。
4.1.3天窗⽆法正常⼯作
故障现象⼀：
（1）现象：天窗⼯作，但是不正常，开启和关闭位置不对。
（2）可能原因：电机失效
（3）解决办法：重新进⾏电机初始化，或者更换电机。
（4）注意：天窗在初始化过程中没有防夹功能，勿将⼿伸⼊开启的天窗中。故障现象⼆：
（1）现象：天窗不⼯作，电机没有任何反应。
（2）可能原因：线束失效，或者线束插头连接不好。
（3）解决办法：检查线束及插头，改进或者更换线束。
故障现象三：
（1）现象：天窗不⼯作，电机没有任何反应。
（2）可能原因：开关失效
（3）解决办法：更换开关
故障现象四：
（1）可能原因：电压不够
（2）解决办法：蓄电池充电
故障现象四：
（1）现象：电机运⾏，但是天窗不⼯作。
（2）可能原因：机械组揉控针螺母脱落
（3）解决办法：重新安装揉控针螺母
故障现象五：
（1）注意：轨道有异物可能引起天窗防夹功能作⽤，所以天窗⽆法正常⼯作。（2）可能原因：轨道有异物
（3）解决办法：清理异物
故障现象六：
（1）现象：天窗⼯作，但是⼯作不正常现象；
（2）注意：电机内黄⾊标记与电机表⾯突起对应则电机处在零位。
（3）可能原因：电机不在零位
（4）解决办法：调整电机零位
故障现象七：
（1）现象：天窗⽆法正常⼯作，开启和关闭不到位，或者运⾏不畅。
（2）可能原因：链条与电机零位不⼀致，两根链条的零位不⼀致。
（3）解决办法：调整链条的零位，拆下电机后，推动链条端盖使其零位⼀致。
4.1.4天窗异响
故障现象⼀：
（1）现象：电机运⾏有噪⾳，或者链条运⾏有噪⾳。
（2）可能原因：电机异响，链条与盖板⼲涉。
（3）解决办法：更换异响超限的电机，更换盖板。
故障现象⼆：
（1）现象：天窗在正常⼯作中有异响
（2）可能原因：挡风条弹簧未在正确位置
（3）解决办法：将挡风条弹簧安装正确
故障现象三：
（1）现象：天窗开关状态时有异响
（2）可能原因：天窗护板未安装到位，天窗玻璃植绒胶条多灰尘。
（3）解决办法：重新安装到位，酒精擦拭。
故障现象四：
（1）现象：天窗运⾏时有异响
（2）可能原因：轨道中有异物，轨道缺乏润滑脂。
（3）解决办法：清理轨道异物，添加轨道润滑脂。
（4）注意：要使⽤专⽤润滑脂－ISOFLEX TOPAS L32
故障现象五：
（1）现象：天窗运⾏时有异响
（2）可能原因：遮阳板滑块脱落（太阳能天窗）。
（3）解决办法：取出脱落的滑块，并更换新滑块[5]。
4.2 案例分析
1.案例1上海别克CS轿车电动天窗故障检修
⼀辆2002年上海通⽤汽车公司⽣产的别克CS轿车，侧⾯发⽣严重撞车事故，经过整形修复后，在安装电动天窗总成时发现，天窗玻璃处于全开（OPE N）位置时，朝着天窗玻璃关闭⽅向按下天窗开关，天窗电机静⽌不动，天窗玻璃不能通过操作天窗开关移动到全闭（CLOSE）和倾斜通风（VENT）位置。⾸先对电动天窗的机械和电器部件进⾏外观检查，即天窗电机的轨道、拉杆、滑块、⽀架等机械传动系统部件是否存在阻塞、松旷、变形、断裂、磨损、卡滞等故障隐患；天窗电机电器系统部件线路的⾛向、固定情况以及是否存在裸线、断线；插接件中插头与插座是否连接正确；到位，插针是否存在弯曲、退缩、松旷、接触不良等现象，经过这些外观检查，没有发现任何异常现象。
接下来检查电动天窗和电动车窗共⽤的30A断路器控制电路的⼯作情况。先打开点⽕开关，操作4个电动车窗开关，4个车窗玻璃都控制⾃如。朝着天窗玻璃关
闭⽅向按下天窗开关，天窗电机仍然不动作。在操作天窗开关时，⽤⼿细⼼感觉仪表台右侧保险盒内30A断路器的温度变化情况，以初步判断电动天窗的电器系统是否存在电流过载或对地短路的故障，结果发现其温度没有异常变化，说明该断路器及其控制电路⼯作正常。该车电动天窗控制模块不但具有过载电压或电流通过时⾃动切断输出电压信号的保护功能，⽽且还具有断开电源电路时内部功能⾃动恢复（RESUM E）、回位（RESET）的功能。结合该控制模块的电路特点，在关闭点⽕开关时，
断开其30A断路器或模块左侧的12V电源输⼊插头，等待⼀会⼉之后，再把它们插回原位。再次操作天窗开关，天窗玻璃仍然不能朝着关闭⽅向移动。对电动天窗系统电路进⾏“动态”测试：先断开天窗电机上的两线插头，在电机另⼀侧的插头上并联1个12V、36欧姆的⼩灯泡（可使⽤CD机液晶显⽰屏上的背景照明灯泡），之后打开点⽕开关，朝着天窗玻璃关闭⽅向按下天窗开关，⼩灯泡没有点亮。在操作天窗开关的同时，⼜⽤数字万⽤表测量这个插头上的⼏根接线，它们与车⾝⾦属部分之间的电压都是0V，电阻都是0欧姆，可见天窗电机插头上没有电源输⼊。从蓄电池正、负极分别跨接2根导线，并且在正极跨接线与蓄电池正极之间串联1个50A的电流表（可使⽤伏尔加轿车仪表中的单个50A电流表），之后把这2根电源线的正、负极分别跨接到天窗电机侧已经断开插头的深蓝⾊和深蓝⾊/红⾊线上，观察电流表指针的摆动情况，并查看天窗电机的动作情况。这时，50A 电流表指针摆动的最⼤范围在30A以内，同时天窗电机顺利起动，天窗玻璃很顺畅地朝着关闭⽅向移动。由此可见，上述故障确实发⽣在天窗电机的电源电路上。对照电动天窗的电路图，检查天窗控制模块上输⼊、输出的电源电压信号。在打开点⽕开关时，天窗控制模块左侧插座上的黄⾊和⿊⾊线之间应有12V电源输⼊。右侧插座上的棕⾊和橙⾊线，是由天窗控制模块输出5V电压到天窗开关的参考电源信号线。在没有按下天窗开关时，这2根信号线上对地都应有5V电压存在在朝着打开或关闭天窗玻璃⽅向按下天窗开关时，棕⾊和橙⾊线上的5V参考电压信号会随着天窗开关的操作⽽相应地变化为0V经检查，上述2组电源线上都有正确的电压信号。右侧插座上的⽩⾊、红⾊、⿊⾊线，也是由天窗控制模块输出5V参考电压到天窗
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