第一节 风窗刮水、清洁设备 为了保证在各种使用条件下挡风玻璃表面干净、清洁，汽车都安装了刮水器，许多汽车还安装了风窗清洗装置和除霜装置。 一、电动刮水器 1.作用 为了保证驾驶员在雨天、雪天和雾天有良好的视线，汽车都安装有电动挡风玻璃刮水器，它具有一个或两个以上的橡皮刷，由驱动装置带着来口摆动，以除去挡风玻璃上的水、雪等。 2.结构 电动刮水器主要由电动机、减速机构、自动停位器、刮水器开关和联动机构及刮片等组成，机械传动关系如图7-1所示。 减速机构采用蜗轮蜗杆，和电动机一体，使结构紧凑。
刮水器的电动机由磁场、电枢、电刷等组成。按磁场结构来分，电动机有绕线式（激磁式）和永磁式两种，永磁式电动机具有体积小、质量轻、结构简单的特点，被广泛地应用在轿车上。永磁式电动机及减速机构和自动停位器构造如图7-2所示。
永磁式电动机的磁场由铁氧体永久磁铁产生，磁场的强弱不能改变，为了改变工作速度可采用三刷式电动机，利用三个电刷改变正负电刷之间串联的电枢线圈个数实现变速。因为直流电动机旋转时，在电枢绕组内同时产生反电动势，其方向与电枢电流的方向相反，当电枢转速上升时，反电动势也相应上升，当电枢电流产生的电磁力矩与运转阻力矩平衡时，电枢的转速趋于稳定。由于运转阻力矩一定时，电枢稳定运转所需要的电枢电流一定。对应的电枢绕组反向电动势高低就一定。而电枢绕组反向电动势与转速和正负电刷之间串联的电枢线圈个数的乘积成正比，电枢绕组反向电动势高低一定时，转速和正负电刷之间串联的电枢线圈个数成反比，正负电刷之间串联的电枢线圈个数越多，转速越低，反之，正负电刷之间串联的电枢线圈个数越少，转速越高。所以，利用三个电刷改变正负电刷之间串联的电枢线圈个数可以实现变速，其变速原理如图7－3所示。 当刮水器开关拔至低速档时，电源电压加在“＋”与“－”电刷之间，使其内部形成两条对称的并联支路，一条支路由线圈1、2、3、4串联组成，另一条支路由线圈5、6、7、8串联组成，各线图反向电动势方向如图中箭头所示。由于各线圈反向电动势方向相同，互相叠加，相当于4对线圈串联，电动机以较低转速稳定旋转。当刮水器开关拨至高速档时，电源电压加在“－”电刷与偏置电刷之间，从图中可以看出电枢绕组的一条支路由五个线圈1、2、3、4、8串联，另一条支路由三个线圈5、6、7串联，其中线圈8与线圈1、2、3、4的反电动势方向相反，互相抵消后，相当于只有三对线圈串联，因而只有转速升高，才能使反电动势达到与运转阻力矩相应的值，形成新的平衡，故此时转速较高。
自动停位器能保证刮水器开关在任何时候断开时，使刮水片自动停止在风窗玻璃的底部。自动停位器的组成和电路连接如图6－4所示，它由装在减速机构端盖上的自动复位触片6、7和嵌在减速蜗轮上的自动复位滑片8、9组成。滑片8与壳体绝缘，而滑片9则直接搭铁；触片6、7靠自身弹力保持与自动复位滑片8、9接触。能与滑片9接触的自动复位触片7，叫自动停位触点，它与刮水器开关连接，在开关置于断开位置（0档）时与电动机低速电刷10接通；能与滑片8接触的自动复位触片6，叫自动停位电源触点，它始终与电动机接电源的电刷4接通。减速蜗轮运转时，两弹片触点与两组滑片处于时通时断的状态。
3.工作过程
由图7－4可见，通过将刮水器开关12置于不同的档位，可实现刮水器的低速运转、高速运转及停机复位等功能。 电源开关 2接通，当刮水器开关 12置于“I”档时，电刷 4、I0工作，电动机通电。因电刷4、10间串联的电枢线圈较多，电枢在永久磁场作用下低速运转。电路为：蓄电池正极--电源开关2--熔断丝3--电刷4--电枢绕组--电刷10--刮水器开关12--搭铁--蓄电池负极。
当刮水器开关 12置于“Ⅱ”档时，电刷4、11工作，电动机通电，因电刷4、11间串联的电枢线圈减少，电枢在永久磁场作用下高速运转。电路为：蓄电池正极--电源开关2--熔断丝3--电刷4--电枢绕组--电刷11--刮水器开关12--搭铁--蓄电池负极。
当刮水器开关12置于“0”档时，如果刮水片没有停到适当位置，则自动复位开关触片7与滑片9接触，维持刮水器电动机电路接通，以低速运行，电路为：蓄电池正极--电源开关2--熔断丝3--电刷4--电枢绕组--电刷10--刮水器开关12--触片7--滑片9--搭铁--蓄电池负极。当刮水片摆到适当位置后，触片7与沿片9脱开，切断电动机的搭铁线，电动机断电当作发电机减速运行，为了使其尽快停止，通过滑片8将触片6、7短接，使电枢通过8片8、触片6、7构成回路形成电流，产生制动作用，使刮水片停到适当位置，电路为：电枢绕组“＋”--电刷4--触片6--滑片8--触片7--刮水器开关12--电刷10--电枢绕组“－”。
当汽车在毛毛细雨或浓雾天气行驶时，因风窗玻璃表面形成的是不连续水滴，如果刮水器的刮片按一定速度连续刮拭，微量的水分和灰尘就会形成发粘的表面，因此不仅不能将风窗玻璃刮拭干净，相反使玻璃模糊不清，留下污斑。影响驾驶员的视线。为此有些汽车刮水器具有自动间歇刮水功能，在碰到上面提及的行驶条件时，只需将刮水开关拨至间歇工作档位，刮水器便在间歇继电器的控制下，按每停止 2－12s刮水一次的规律自动停止和刮拭，使风窗洁净，驾驶员获得良好的视野。间歇继电器有机械式和电子式两大类，原理各不相同。
图7-5是采用机械式间歇继电器的一个实例，刮水器开关有0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ四个档位，其中0档为停止档、Ⅰ档为间歇档、Ⅱ档为低速档、Ⅲ档为高速档。间歇继电器由时间继电器、一对常开触点A和一对常闭触点B组成。间歇工作原理如下：
当刮水器开关拨至Ⅰ档时，刮水器间除继电器中的时间继电器通电，电路为：蓄电他正极--总熔断器（60 A）--电流表--烙断器（10A）--间歇继电器“＋”接线柱--时间继电器线圈、触点一间歇继电器“9”接线柱一刮水器开关内部触点一搭铁一蓄电池负极，时间继电器线圈产生吸力，将动合触点A闭合，动断触点B打开，此时电动机通过间歇继电器构成回路，电路为：蓄电池正极--总熔断器（60 A）--电流表--熔断器（10A）--刮水电动机电刷“＋”--～电枢绕组--电刷“-”--刮水器开关内部触点--间歇继电器接线柱10--动合触点A--刮水器开关--搭铁--一蓄电地负极。电动机低速运转，带动刮水片工作。 间歇继电器中的时间继电器线圈因通电发热变形，逐渐使触点张开而断电。在弹簧的作用下，动合触点A被打开，动断触点B又闭合。如果此时自动停位触点处于自动停位器的搭铁钢片上，电动机不因继电器线圈断电而停止工作，此时电路为：蓄电池正极--总熔断器（60A）--电流表--熔断器（10 A）--刮水电动机电刷“＋”--电枢绕组--电刷“－”--刮水器开关内部触点--间歇继电器接线柱10--常闭触点B--间歇继电器接线柱P--自动停位器搭铁片--搭铁--蓄电池负极；当电动机转到图示所在位置时（即自动停位器的电源触点和自动停位触点处在同一铜片上）时，间歇继电器接线柱P的搭铁电路断开，刮水电动机电路被切断，电动机便停止工作。但由于机械惯性，电动机瞬间还会转动，因而电动机以发电机运行而产生制动，迫使电动机立即停止转动，使刮水片正好处于玻璃下方。
几秒钟间歇后，时间继电器线圈因温度降低恢复变形，使触点又重新接通，刮水电动机又开始工作。如此反复循环。构成了刮水电动机的间歇工作。
当刮水器拨至Ⅱ、Ⅲ档时，电动机的转速直接由刮水开关控制，刮水开关内部 档的触点与搭铁断开。只有将刮水开关拨至0、Ⅰ档时，自动停位器才起作用。
4.常见故障诊断与排除
刮水器常见故障有：刮水器各档位都不工作、个别档位不工作、不能自动停位等。
（l）各档位都不工作
①故障现象：接通点火开关后，刮水器开关置于各档位，刮水器均不工作。
②主要原因：熔断器断路；刮水电动机或开关有故障；机械传动部分锈蚀或与电动机脱开；连接线路断路或插接件松脱。
③诊断与排除。
可参照下列步骤进行诊断检查并视情维修：首先检查熔断器，应无断路，线路应无松脱；然后检查刮水器电动机及开关的电源线和搭铁线，应接触良好，没有断路；再检查开关各个接线柱在相应档位能否正常接通；最后检查电动机和机械连接情况。
（2）个别档位不工作
①故障现象：接通点火开关后。刮水器个别档位（低速、高速或间歇档）不工作。
②主要原因：刮水电动机或开关有故障；间歇继电器有故障；连接线路断路或插接件松脱。
③诊断与排除。
如果刮水器是高速档或低速档不工作，可参照下列步骤进行诊断检查并视情维修：首先检查刮水器电动机及开关对应故障档位的线路是否正常；检查开关接线柱在相应档位能否正常接通；最后检查电动机电刷是否个别接触不良。
如果刮水器在间歇档不工作。应顺序检查间歇开关（或刮水器开关的间歇档）、线路和间歇继电器。
（3）不能自动停位
①故障现象：刮水器开关断开或在间歇档工作时，刮水器不能自动停止在设定的位置。
②主要原因：刮水电动机自动停位机构损坏；刮水器开关损坏；刮水管调整不当；线路连接错误。
③诊断与排除。
可参照下列步骤进行诊断检查井视情维修：首先检查刮水臂的安装及刮水器开关线路连接是否正确；再检查刮水器开关在相应档位的接线柱能否正常接通；最后检查电动机自动停位机构触点能否正常闭合和接触良好。（相关视频：第一集）
二、风窗清洗装置
1.作用
汽车在灰尘较多的环境中行驶时，会造成一些灰尘飘落在风窗上影响驾驶员的视线。为此许多汽车的刮水系统中增设了清洗装置，必要时向风窗表面喷洒专用清洗液或水，在刮水片配合下，保持风窗表面洁净。
2.组成
风窗清洗装置的组成如图7－6所示。它由储液罐、清洗泵、输液管、喷嘴、清洗开关等组成。
储液罐由塑料制成，其内盛有用水、酒精或洗涤剂等配制的清洗液。有些储液罐上装有液面传感器，以便监视储液罐清洗液的多少。
清洗泵，俗称喷水电动机，其作用是将清洗液加压，通过输液管和喷嘴喷洒到挡风玻璃表面。它由一个永磁电动机和液压泵组成。
3.原理
风窗清洗装置电路比较简单，参见图7－5，一般和电动刮水器共用一个保险丝。有的车清洗开关单独设置安装，有的则和刮水器开关组合在一起。便于操作。
当清洗开关接通时，清洗电动机带动液压泵转动，将清洗液加压，通过输液管和喷嘴喷洒到挡风玻璃表面。有的车型（如桑塔纳轿车）在清洗开关接通时同时使刮水器低速运行，改善清洗效果。
4.常见故障诊断与排除
风窗清洗装置常见故障有：所有喷嘴都不工作和个别喷嘴不工作。
主要故障原因：清洗电动机或开关损坏；线路断路；清洗液液面过低或连接管脱落；喷嘴堵塞。
诊断步骤：如果所有喷嘴都不工作，先检查清洗液液面和连接管是否正常；然后检查清洗电动机搭铁线和电源线有无断路、松脱，开关和电动机是否正常。如果个别喷嘴不工作，一般是喷嘴堵塞所致。
有些轿车还有前照灯清洗装置，原理和常见故障及诊断方法与风窗清洗装置相同。 三、风窗除霜（雾）装置
1.作用
在较冷的季节，有雨、雪或雾的天气，空气中的水分会在冷的风窗玻璃上出结成细小的水滴甚至结冰，从而影响驾驶员的视线。为了防止水蒸气在风窗玻璃上凝结，设置风窗除霜（雾）装置，需要时可以对风窗玻璃加热。
2.组成和原理
在装有空调或暖风装置的汽车上，可以通过风道向前面及侧面风窗玻璃吹热风以加热玻璃、防止水分凝结。对后风玻璃璃的除霜，常常是利用电热丝加热实现的。如图7-7所示，在风窗玻璃内表面均匀间隔地镀有数条很窄的导电膜，形成电热丝，在需要时接通电路，即可对风窗进行加热。这种后窗除霜装置耗电量约为50－100 W，在轿车和面包车上应用很广。
3.常见故障与排除
风窗除霜（雾）装置常见故障是不工作。
主要故障原因：熔断器或控制线路断路；加热丝或开关损坏。
诊断步骤：首先检查熔断器是否正常，然后将开关接通后检查加热丝火线喘电压是否正常。如果电压为零。应检查开关和电源线路；否则检查电热丝是否断路。若电热丝断路，可用润滑脂清理加热丝端部，并用蜡和硅脱膜剂清理加热丝断头，再用专用修理剂进行修补，将断点处连接起来，保持适当时间后即可使用。
四、实例
凌志LS400轿车刮水器和清洗装置（洗涤器）电路如图7－8所示。
刮水器电动机采用永磁三刷结构，有高低两个运行速度。
刮水器开关有“正常” 和“MIST”（雾天）两种设置可以选择。每种设置有“OFF（断开）”、“INT（间歇）”、“LO（低速）”、“HI（高速）”4个档位。为了便于驾驶员根据需要调整刮水器刮水角度，增设了刮水角度电动机。
凌志LS400轿车除霜（雾）装置包括：后窗玻璃除雾器和左右后视镜除雾器，电路如图7-9所示。除雾装置由A／C控制板总成上的除雷器开关通过除雾器继电器控制。接通除雾器开关后，除雾器继电器触点接通，除雾器电热丝通电，加热后窗玻璃和后视镜玻璃。 第二节 电动车窗 一、作用 为了方便驾驶员和乘客，减轻他们的劳动强度，许多汽车采用了电动车窗，又称自动车窗，利用电动机来驱动升降器（又称换向器）使车窗玻璃上下移动。 二、组成 电动车窗主要由车窗升降器、电动机、开关等组成。车窗升降器有两种形式。一种是用齿扇来实现换向作用，如图7－10所示。齿扇上连有螺旋弹簧。当车窗上升时，弹簧伸展，放出能量，以减轻电动机负荷；当车向下降时，弹簧压缩，吸收能量，从而使车窗无论是上升还是下降，电动机的负荷基本相同。另一种换向器是使用柔性齿条和小齿轮，车窗连在齿条的一端，电动机带动轴端小齿轮转动，使齿条移动，以带动车窗升降。其结构如图7-11所示。 三、基本工作原理及实例
1.基本工作原理
不同汽车所采用的电动车窗的控制电路不同，按电动机是否直接搭铁分为电动机不搭铁和电动机搭铁两种。
电动机不搭铁的控制电路是指电动机不直接搭铁，电动机的搭铁受开关控制，通过改变电动机的电流方向来改变电动机的转向，从而实现车窗的升降，控制电路如图7－12所示。
电动机搭铁的控制电路是指电动机一端直接搭铁，而电动机有两组磁场绕组，通过接通不同的磁场绕组，使电动机的转向不同，实现车窗的升降。控制电路如图7-13所示。
电动车窗控制电路中，一般都设有驾驶员集中控制的主控开关和每一个车窗的独立操作开关。每个车窗的操作开关可由乘客自己操作。但是，有些汽车的主控开关备有安全开关，可以切断其他各车窗的电源，使每个车窗的操作开关不起作用，这个开关只能由驾驶员一人操作。
电动机不搭铁的控制方式，因为开关既控制电动机的电源线，又控制电动机的搭铁线，所以开关结构和线路比较复杂。但是电动机结构简单，应用比较广泛。 图7－14和7－15是以电动机不搭铁电动车窗系统为例，驾驶员和乘客分别操作、使右前车窗下降时的电流方向。驾驶员操作的主控开关中的右前车窗开关，使其在”下”的位置时，右前车窗电动机的一端通过主控开关与搭铁断开后接电源而通电转动，使右前车窗向下运动，电流方向如图6－14中箭头所指。乘客操作右前车窗的独立操作开关，使其在“下”的位置时，右前车由电动机的一端通过独立操作开关与搭铁断开后接电源而通电转动，使右前车窗向下运动，电流方向如图6－15中箭头所指。 2.实例
桑塔纳2000型轿车采用的电动车窗装置由翘板按键开关、传动机构、升降器及电动机组成，控制电路如图7－16所示。按键开关E39、E40、E41、E52和E53被安置在中央通道面板上的开关盘上，其中，黄接键开关E39为安全开关，可以使后车窗开关E53和E55不起作用；E40、E41、E52和E54分别为左前、右前和左后、右后门玻璃升降开关。为使左后和右后门玻璃能独立的升降，在两后门上分别设置了E53和E55两个按键开关。VI4、V15、V26和V27分别是左前、右前、左后、右后车窗电动机。电动机为永磁直流电动机，正常工作电流为4－15A，电动机内带有过载断路保护器。以免电机超载烧坏。延时继电器J52是保证在点火开关断开后，使车窗电路延时约 50s后再断开，使用方便、安全；自动继电器J51用于控制左前门车窗电动机，实现点动控制。 工作原理如下：
接通点火开关后，延时继电器J52与C路电源相通，其常开触点闭合，按键开关内的P-通过该触点接地，而P+通过熔断器S37与A路电源相通，此时，按动按键开关便可使车窗电动机转动。
（1）发动机熄火后的延时控制
关闭点火开关后，C路电源断电，延时继电器J52由A路电源供电，延时50S后，继电器触点断开，按键开关的搭铁线被切断，所有按键开关失去控制作用。
（2）后车窗电动机的控制
左后门和右后门的车窗电动机各由两个按键开关E52、E53和E54、E55控制，E52和E54安装在中央通道面板上，供驾驶员控制，E53和E55分别安装在两后门上，供后座乘员控制。同一后门的两个开关采用级联方式连接，当两个开关被同时按下时没有控制作用。只有当某一开关被按下时，才有控制作用。在安全开关E39被按下的情况下，E39汽车自动关窗器的常闭触点断开，切断了后车门上控键开关E53和E55的电源，使其失去了对各自车窗电动机的控制。因而，起到了保护儿童安全的作用。
①车窗玻璃上升
在安全开关E39没有被按下的情况下，将E52（E54）置上升位，车窗电动机V26（V27）正转，带动左后（右后）车门玻璃上升。其电路为：A路电源--熔断器S37--P＋--E52（E54）--E53（E55）--左后（右后）门窗电动机V26（V27）--E53（E55）--E52（E54）--P--J52触点--接地--电源负极。如果按下左后（右后）车门上E53（E55）的上升键位，车窗电动机 V26（V27）同样可带动车门玻璃上升，此时其电路为：A路电源--熔断器S37 --P＋--E39--E53（E55）--左后（右后）门车窗电动机V26（V27）--E53（E55）--E52（E54）--P_--J52触点--搭铁--电源负极。
②车窗玻璃下降
在安全按键开关E39没有被按下的情况下，按下E52（E54）或E53（E55）的下降位，车窗电动机V26（V27）电枢电流的方向与上述情况相反，电动机反转，带动左后（右后）车门玻璃下降。
（3）前车窗电动机的控制
右前门车窗电动机V15由按键开关E41控制，而左前门车窗电动机V14由按键开关E40和自动继电器J51控制，且具有点动自动控制功能。
①车窗玻璃上升
按下按键开关E51的上升键位时，车窗电动机V15正转，带动右前门车窗玻璃上升，其电路为：A路电源--熔断器S37--P＋--E41--车窗电动机V15--E41--P_--J52触点--搭铁--电源负极。
按下按键开关E40的上升键位时，P+和P_经E40分别接至自动继电器J51的输人端S2和S1，此时，自动继电器J51的触点 | 
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