汽車刮水器的結構和工作原理

擋風玻璃刮水器用于清除擋風玻璃上的雨、雪或灰塵，以確保駕駛員的良好視野。

擦窗器的組成及工作原理

擋風玻璃雨刷分為前擋風玻璃雨刷和后擋風玻璃雨刷。由于驅動裝置的不同，有三種類型的雨刷：真空，氣動和電動。目前，電動雨刷在車輛上的應用非常廣泛。

電動刮水器主要由DC電機、蝸輪箱、曲柄、連桿、擺桿和刮水片組成，如圖4-80所示。

通常，馬達和蝸輪箱被集成以形成刮水器馬達組件。曲柄、連桿、擺桿將蝸輪的旋轉運動轉化為擺臂的往復運動，使擺臂上的雨刮片實現雨刮動作。

刮水器電動機

刮水器電機有兩種類型：繞組型和永磁型。永磁刮水器電機體積小，重量輕，結構簡單，應用廣泛。

(1)刮水器電機的結構

永磁刮水器電機主要由外殼、磁體組件、電樞、電刷安裝板、復位開關、輸出齒輪、蝸輪和輸出臂組成。如圖4-81所示。

當電機通電時，電樞開始轉動，蝸桿帶動蝸輪，蝸輪帶動搖臂轉動，搖臂使拉桿往復運動，從而帶動雨刮片左右擺動。如圖4-82所示。

(2)刮水器電機的變速原理。

為了滿足實際使用的要求，雨刮電機有低速、高速、間歇三檔，雨刮片可以隨時回到擋風玻璃的最低端，即自動復位。

永磁刮水器電機利用三個電刷來改變正負電刷之間的串聯線圈數量，實現變速。它的工作原理是：

如圖4-83a所示，刮水器電機工作時，電樞中的所有小線圈同時產生反電動勢，每個小線圈產生的反電動勢相等。電動勢的方向與電樞電流的方向相反。如果電樞旋轉，施加的電壓必須克服反電動勢。

當電機速度增加時，反電動勢增加。只有當施加的電壓等于反電動勢時，電樞速度才能穩定。

三永磁刮水器電機工作時，電樞繞組產生的反電動勢方向如圖4-83b所示。當刮水器開關設置為低速時，蓄電池電壓施加在電刷B1和B3之間。在電刷B1和B3之間的兩個并聯支路中，每個支路中串聯四個線圈，支路中的反電動勢相等。因為施加的電壓需要平衡四個線圈產生的反電動勢，所以電機轉速低；

當刮水器開關設置為高速時，蓄電池電壓施加在電刷B2和B3之間。線圈1、2、3、4和8在同一支路中，其中線圈8和線圈1、2、3和4的反電動勢彼此相反，使得每個支路變成三個線圈。因為電機內部磁場的方向和電樞的旋轉方向都沒有改變，所以每個線圈中反作用電勢的方向和低速時是一樣的。施加的電壓只需要平衡三個線圈產生的反電動勢，因此提高了電機的速度。

刮水器電機控制電路及自動復位原理

圖4-84顯示了銅環擦拭器的控制電路。雨刮器開關有三個檔位，可以控制雨刮器的速度和自復位。0檔是復位檔，I檔是低檔，II檔是高檔。四個端子分別與復位裝置、電機低速刷、接地和電機高速刷連接。復位裝置在減速蝸輪上嵌有銅環，分為兩部分，與電機外殼相連(接地)。接觸臂由磷銅片或其他彈性材料制成，一端與觸頭鉚接。因為接觸臂是彈性的，當蝸輪轉動時，

當觸點與蝸輪端面上的銅滑環保持接觸時。

當刮水器開關處于“I”位置時，電流從蓄電池正極電源開關保險絲刷B3電樞繞組刷B1刮水器開關端子接觸片接地至蓄電池負極。馬達低速運轉。

當刮水器開關處于“II”位置時

當雨刮開關回到“0”位置時，如果雨刮片沒有停在規定位置，由于觸點與銅環接觸，電流會繼續流入電樞。電路為：蓄電池正極電源開關保險絲電刷B3電樞繞組電刷B1端子接觸片端子接觸臂銅環接地。此時，電機低速運轉，直到蝸輪旋轉到指定位置，即接觸臂3和5與銅環7接觸。此時，電機的電樞繞組短路。但如果電樞因慣性不能立即停止，電樞繞組會通過接觸臂接觸銅環形成回路，電樞繞組會產生感應電流和制動力矩，使電機快速停止轉動，雨刮器的雨刮片停在指定位置。

刮水器電機的間歇控制

現代汽車雨刮器都裝有電子間歇控制系統，使雨刮器在一定周期內停止刮水，這樣在小雨或霧天行駛時，玻璃上就不會有粘粘的表面，從而給駕駛員更好的視野。

電動雨刷的間歇控制可分為可調式和不可調式。

如圖4-85所示，其中一個不可調間歇控制電路的工作原理如下：

當刮水器開關處于間歇位置時(開關處于“0”位置，間歇開關閉合)，電源將通過自動復位開關對電容C充電。其電路為：電池“電源開關保險絲自動復位開關常閉觸點(上)電阻R1電容C接地電池”-”。隨著充電時間的增加，電容器兩端的電壓逐漸增加。

當電容器C兩端的電壓上升到一定值時，晶體管T1和T2依次截止，從而完成繼電器磁化線圈的電路。電路是：電池電源開關保險絲電阻R5晶體管T2繼電器磁化線圈間歇雨刷開關接地電池-。

在電磁力的作用下，繼電器的常閉觸點打開，常開觸點閉合，從而完成刮水器電機的電路。電路：蓄電池電源開關保險絲B3B1雨刮器繼電器常開觸點接地蓄電池-此時，電機將低速運行。

當復位裝置接通自動復位開關的常開觸點(底部)時，電容C會通過二極管D迅速放電，此時雨刮器電機的通電電路不會發生變化，電機會繼續轉動。隨著放電時間的增加，晶體管T1的基極電位逐漸降低。

當晶體管T1的基極電位下降到一定值時，T1和T2導通和截止，從而切斷繼電器磁化線圈的電路，使繼電器復位，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。

此時由于自動復位開關的常開觸點閉合，電機會繼續轉動，其電路為：蓄電池電源開關保險絲B3B1繼電器常閉觸點接地蓄電池-。只有當雨刮片回到原位(不影響駕駛員視線)時，自動復位開關的常開觸點打開，常閉觸點閉合，電機才能停止轉動。然后，電源對電容器C再充電，并重復上述過程。實現雨刮器的間歇動作。

可調間歇控制電路是指雨刮器控制電路根據降雨量自動開閉，自動調節間歇時間。

如圖4-86所示，是雨刮器自動開關和速度控制電路。

S1、S2和S3電路是安裝在擋風玻璃上的流量檢測電極。當雨水落在兩個檢測電極之間時，它們的電阻相應降低。流量越大，阻力越小。

S1和S3相對較近，因此晶體管T1首先導通，繼電器J1通電。在電磁引力的作用下，P點閉合，雨刮電機低速運行。當降雨量增加時，S1和S2之間的電阻減小，晶體管T2導通，因此繼電器J2通電。在電磁引力的作用下，A點關閉，B點開啟，雨刮電機高速運轉。

當雨停時，檢測電阻器之間的電阻增加，晶體管T1和T2截止，繼電器復位。刮水器電機自動停止工作。

擋風玻璃清潔裝置

當風切變時

一般洗滌泵直接安裝在儲液箱上，在離心泵的入口處設置過濾器。清洗泵的噴嘴安裝在擋風玻璃下，其噴嘴方向可根據使用情況進行調整。水霧的直徑一般為0.8 ~ 1.0 mm，可將洗滌液噴灑在擋風玻璃的適當位置。洗滌泵的連續工作時間不應超過1分鐘。對于雨刮器和洗滌分開控制的汽車，應先開啟洗滌泵，再開啟雨刮器。停止噴水后，擦拭器應繼續刮3 ~ 5次，以達到良好的清潔效果。

常用的清洗液是硬度小于205ppm的清水。

為了刮掉擋風玻璃上的油和蠟，可以在水中加入少量的清潔劑和防銹劑。洗潔精的除垢效果很好，但會使擋風玻璃密封條和雨刮條變質，還會造成車身漆面變色，儲液罐、噴嘴等塑料件開裂。冬天使用洗滌器時，為了防止洗滌液結冰，要添加甲醇、異丙醇、乙二醇等防凍劑。應該添加，然后再添加少量的清潔劑和防銹劑，即低溫洗滌液可以將凝固溫度降低到-20以下。如果冬天不使用洗滌器，應將洗滌管中的水排空。

擋風玻璃刮水電路，如圖4-88所示，是桑塔納的刮水電路。

桑塔納刮水器控制開關有五個檔位，即復位停止檔、間歇檔、低檔、高檔和點動檔。通常標注為：F為間歇，LO為低，HI為高。

其工作原理如下：

當點火開關打開時，從電池到中間繼電器磁化線圈的電路接通。電流路徑為：蓄電池點火開關30端子點火開關X端子中間繼電器磁化線圈接地蓄電池“-”。在電磁吸力的作用下，中間繼電器的觸點閉合，為刮水器電機的運行做準備。

當刮水器控制開關置于F位置時，蓄電池將通過刮水器開關的常閉觸點和間歇繼電器向刮水器電機供電，其電流路徑如下：

蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11刮水器開關53a接線柱刮水器開關53接線柱間歇繼電器常閉觸點電刷B1電刷B3接地蓄電池“-”。此時，電機低速運行。當手離開刮水器開關時，開關將自動回到“0”位置。此時，如果雨刮片處于影響駕駛員視線的位置，自動復位裝置的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，電流繼續流過雨刮電機的電樞。

其電流通路為：蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11復位裝置常開觸點刮水器開關53e端子刮水器開關53端子間歇繼電器常閉觸點電刷B1電刷B3接地蓄電池“-”。所以電機還是低速運轉，直到雨刮片到達擋風玻璃的下端。

當刮水器控制開關設置為1檔時，刮水器電機低速運行。它當前的路徑是：

蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11刮水器開關53a后刮水器

它當前的路徑是：

蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11刮水器開關53a接線柱刮水器開關53b接線柱電刷B2電刷B3蓄電池接地“-”。

當刮水器開關設置在J位置時，電子間歇繼電器開始工作。它的觸點不斷地打開和關閉。當間歇繼電器的常閉觸點斷開且常開觸點閉合時，蓄電池對電機的放電電路如下：

蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11間歇繼電器常開觸點電刷B1電刷B3接地蓄電池-電機低速運行。當間歇繼電器斷電且其觸點復位時(常閉觸點閉合，常開觸點斷開)，電機停止運行。

當洗滌開關打開時(刮水器開關向上)，洗滌泵的控制電路打開，其電流通路為：

蓄電池中間繼電器觸點保險絲S11清洗開關清洗泵V5接地蓄電池-。發動機罩上的兩個噴嘴同時向擋風玻璃噴射清洗液。同時接通刮水器間歇繼電器的控制電路，其電流通路為：

電池中間繼電器觸點保險絲S11清潔開關刮水器間歇

當駕駛員松開手柄時，開關會自動回到原來的位置，切斷清洗泵的控制電路，噴嘴停止噴射清洗液。自動復位開關工作后，刮水器電機將停止擋風玻璃下的刮水片。