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1、1,汽车电气设备,沈阳大学 凌永成,2,配 套 教 材 信 息,教材名称：汽车电气设备（第2版） 教材主编：凌永成 教材定价：38RMB 出版社：北京大学出版社 出版时间/版次：2010年3月第2版 国际标准书号（ISBN ）： 978-7-301-16916-2 教材所属系列： 21世纪全国高等院校汽车类 创新型应用人才培养规划教材,3,第9章 安全与舒适系统,9.1 风窗刮水清洗设备,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。,9.1.1电动刮水器,1.作用,电动挡风玻璃刮水器（俗称雨刷）的作用是保证驾驶人在雨天、雪天和雾天
2、有良好、清晰的视野，它具有一个或两个橡皮刷，由驱动装置带着来回摆动，除去挡风玻璃上的水、雪等。,2.结构,4,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。,图9-1 电动刮水器的结构 1电动机；2蜗轮蜗杆减速机构；3底板； 4、6曲柄；5、7连杆；8、10摆杆；9、11摆臂,5,图9-2 电动刮水器的传动机构 1、5刮片架；2、4、6摆杆；3、7、8连杆； 9减速蜗轮；10蜗杆；11电动机；12底板,蜗轮蜗杆减速机构和电动机连成一体，使总体结构更加紧凑。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（励磁式）和永磁式两种，永磁式电动
3、机具有体积小、质量轻、结构简单的特点，广泛应用在轿车上。,6,图9-3 永磁式电动机 1电枢；2永久磁铁磁极；3蜗杆；4蜗轮；5自动停位滑片,7,刮水电机实物,8,刮水器的变速原理是利用直流电动机的变速原理实现的，由直流电动机电压平衡方程式可得转速公式为：,（9-1）,式中：U 电动机端电压，单位为V； Ia 过电枢绕组中的电流，单位为A； Ra 电枢绕组的电阻，单位为； K 常数； Z 正、负电刷间串联的电枢绕组数； 磁极磁通，单位为Wb。,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，
4、其变速原理如图9-4所示。,9,图9-4 三刷电动机变速原理,低速挡，相当于4对线圈串联，电动机以较低转速稳定旋转。,高速挡，相当于三对线圈串联，电动机转速较高。,10,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。,图9-5 永磁式双速刮水器控制电路 1蓄电池；2电源开关；3熔断器；4、10、11电刷；5永久磁铁； 6、7自动复位触片；8、9自动复位滑片；12刮水器开关；13电枢,11,3.工作原理,由图9-5可见，通过将刮水器开关12置于不同挡位，可实现刮水器的低速运转、高速运转及停机复位等功能。,图9-5 永磁式双速刮水器控制电路 1蓄电池；2电源开关；3
5、熔断器；4、10、11电刷；5永久磁铁； 6、7自动复位触片；8、9自动复位滑片；12刮水器开关；13电枢,12,图9-6是采用机械式间歇继电器（图9-7）控制的刮水器电路，刮水器开关有0、I、四个挡位，其中0挡为停止挡、I挡为间歇挡、挡为低速挡、挡为高速挡。,间歇继电器由时间继电器、一对动合触点A和一对动断触点B组成。,13,图9-6 采用机械式间歇继电器控制的刮水器电路,14,4.齿条传动刮水器,图9-8 柔性齿条刮水器,15,5.常见故障诊断与排除,（1）各挡位都不工作。 （2）个别挡位不工作。 （3）不能自动停位。,9.1.2风窗清洗装置,图9-9 风窗清洗装置 1喷嘴；2输液管；3三
6、通接头； 4箱盖；5储液罐；6清洗泵；7衬垫,16,有些高档汽车还配有前照灯自动清洗装置，平时隐藏在保险杠里，使用时喷头自动伸出并向前照灯喷出强劲的清洗液（图9-10），以确保前照灯光线良好，驾驶人视野清晰。,图9-10 前照灯自动清洗装置,17,9.1.3风窗除霜（雾）装置,图9-11 后窗除霜（雾）装置 1蓄电池；2点火开关；3熔断器； 4除霜器开关及指示灯；5除霜器（电热丝）,18,9.2 电动辅助装置,9.2.1电动车窗,1.作用,电动车窗（也称自动车窗）利用电动机驱动玻璃升降器（又称换向器）实现车窗玻璃升降。,2.组成,电动车窗主要由玻璃升降器、电动机、开关等组成。,玻璃升降器有两种
7、形式。一种是用齿扇来实现换向作用，如图9-12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；当车窗下降时，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。,19,图9-12 电动车窗齿扇式升降器 1电线接头；2电动机； 3齿扇；4推力杆（用于推动车窗玻璃）,20,另一种是使用柔性齿条和小齿轮，车窗玻璃连在齿条的一端，电动机带动轴端小齿轮转动，使齿条移动，以带动车窗玻璃升降。其结构如图9-13所示。,图9-13 电动车窗齿条升升降器 1齿条；2电线接头；3电动机； 4小齿轮；5定位架,21,3.工作原理,采用永磁式电动机时，电动机不直接搭铁
8、，电动机的搭铁受开关控制，通过改变电动机的电流方向改变电动机的转向，从而实现车窗的升降。,图9-14 用永磁式电动机的电动车窗控制电路 1右前车窗开关；2右前车窗电动机；3右后车窗开关；4右后车窗电动机； 5左前车窗电动机；6左后车窗电动机；7左后车窗开关；8驾驶人主控开关组件,22,采用双绕组串励式电动机时，电动机一端直接搭铁，电动机有两组磁场绕组，通过接通不同的磁场绕组，使电动机转向不同，实现车窗玻璃升降。,图9-15 用双绕组串励式电动机的电动车窗控制电路 1驾驶人主控开关组件；2右前车窗开关；3右前车窗电动机；4左前车窗电动机,23,电动车窗控制电路中，一般都设有驾驶人集中控制的主控开
9、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人一人操作。,采用永磁式电动机时，开关既控制电动机的电源线，又控制电动机的搭铁线，所以开关结构和电路比较复杂。但是电动机结构简单，应用比较广泛。,24,驾驶人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9-16中箭头所指。,图9-16 主控开关控制右前车窗下降,25,乘客操作右前车窗的独立操作开关，使其在“下”的位
10、置时，右前车窗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9-17中箭头所指。,图9-17 独立操作开关控制右前车窗下降,26,4.常见故障诊断与排除,（1）所有车窗均不能升降。 （2）部分车窗不能升降或只能一个方向运动。,9.2.2电动坐椅,1.作用,电动坐椅又称自动坐椅，即用电动机调整的坐椅。它可以满足驾驶人多种坐姿势的操作和安全要求，当然也满足乘客对舒适性的要求。,2.组成,电动坐椅由坐椅开关、电动机、传动和执行机构、控制装置等组成。,27,3.基本工作原理,电动坐椅最普通的形式是使用三个电动机实现坐椅六个不同方向的位置调整：上、下、前、后、
11、前倾、后倾。三个电动机分别称为前高度调整电动机、后高度调整电动机与前后移动电动机。,图9-18 电动坐椅电路原理图 M1前高度电动机；M2前进后退电动机；M3后高度电动机；FU熔断器,28,图9-19是自动坐椅控制开关使坐椅前方上升时的电流方向示意图。控制坐椅后方上升和下降的操作方法与控制坐椅前方的方法类似。,图9-19 电动坐椅前方上升时的电流方向,29,图9-20 有存储功能的电动坐椅系统示意图 1接蓄电池；2热过载保护；3主继电器；4手动调整开关； 5存储器操作开关；6控制单元；7位置传感器；8电动机,30,4.实例,图921 凌志LS400轿车电动坐椅控制电路（不带储存功能）,31,图
12、922 凌志LS400轿车电动坐椅控制电路（带储存功能）,32,图9-23 可调整坐姿的电动坐椅,33,9.2.3电动门锁,图9-24 电动门锁电路图 S1左前门锁开关；S2右前门锁开关；K门锁继电器；M1尾门锁电机； M2左后门锁电机；M3左前门锁电机；M4右前门锁电机；M5右后门锁电机；F U熔断器,34,图9-25 门锁开关在锁定位置时的电流方向,35,电动门锁实例,图9-26 桑塔纳2000轿车电动门锁控制电路 J53-集控继电器；V30-右前门锁电动机 ； 31-左后门锁电动机 ；V32-右后门锁电动机,36,中央控制门锁系统简介,中央控制门锁系统简称中控门锁，是指利用控制单元（EC
13、U）对汽车锁门、开门进行控制和完成一些其他功能的系统。驾驶人可以在锁住或打开所有车门，乘客还可以利用各车门的机械式弹簧锁来锁住或打开车门。,1）主要功能,根据汽车的状态等控制车门，同时打开门锁或锁定。 控制、打开后行李箱盖。 控制、打开顶灯、中控台各操作键照明灯及门锁照明灯。,有的中控门锁还具有自动锁门（当行车速度超过某一限值而驾驶人忘记锁门时，则中控门锁系统会自动把车门锁紧，以策安全）、防盗锁定、防止钥匙锁入车内和遥控门锁等功能。,2）组成,中控门锁主要由门锁总成、门锁控制开关、钥匙开关、控制单元、门锁电动机和位置开关等组成，如图9-27所示。,37,图9-27 中控门锁的组成,38,图9-
14、28 中控门锁遥控器,9.2.4电动后视镜及防炫目后视镜,1.电动后视镜,（1）作用。电动后视镜可以使驾驶人通过电动机对后视镜的后视角度进行随意调节。,（2）组成。电动后视镜由调整开关、电动机、传动和执行机构等组成。,39,（3）基本工作原理。,V33-1-调整右外侧后视镜左右摇摆角度的电动机；33-2-调整右外侧后视镜的上下摇摆角度的电动机； V34-1-调整左外侧后视镜左右摇摆角度的电动机；V34-2-调整左外侧后视镜上下摇摆角度的电动机,图9-29 桑塔纳2000轿车电动后视镜控制电路,40,2.防炫目后视镜,防炫目后视镜一般安装在车厢内，由一面特殊镜子和两个光敏二极管及电子控制器组成。
15、,图9-30 防炫目后视镜效果（左侧无防炫目功能）,在普通反射平面镜的镜面上敷设一层液晶导电层，利用液晶通电改变透光率（变色）的原理，就可以降低反射率，实现防炫目的目的。,41,9.3 汽车影音娱乐设备,9.3.1汽车音响概述,汽车音响所带来的优美的音乐，不但可以减轻驾驶人的疲劳，同时也是一种艺术享受。因此，现代汽车都非常重视汽车音响，并将汽车音响作为评价汽车舒适性的指标之一。,早期的汽车音响多以一个收放两用机（由收音机和磁带放音机组成）与一对扬声器为基础组合，扬声器分左右两路声道，有的置于仪表板总成的两侧，有的置于车门板内，有的置于后座的后方，收放两用机输出功率在20W左右。,目前，汽车音响
16、已向大功率多路输出、多扬声器环绕音响、多碟式镭射CD等方向发展。,42,在高级音响设备中，多将大功率放大器和电子网络器安置在汽车行李箱内，将超低音大口径扬声器和其他型号扬声器分别嵌入后窗下围板和车门板内，使用独立的直流电源，功率输出达100W以上，音色浑厚优美，高低错落有致，把车厢内狭小的空间变成了音乐厅，给人以美的享受。,9.3.2汽车音响的特点,1.外形体积受到限制,汽车音响的体积按有关标准规定为183mm50mm153mm ,一般使用高密度贴装元件，采用多层立体装配方式。,2.使用环境恶劣,汽车在不同等级的路面上行驶，使汽车音响受到冲击；同时，汽车音响还要承受室内外温度的变化，汽车音响的
17、安装位置距发动机较近，故经常在高温条件下（温度有时可达60）工作，在阳光照射下仪表板的温度可达7080，而在寒冷地区的冬季最低温度可达3040。,43,在这种使用条件下，要求汽车音响中的元件焊接装配要绝对牢固，很多元件还要用强力胶加以固定，同时要求汽车音响元件的耐高温和耐低温性能要好，工作稳定。,3.采用蓄电池供电,汽车音响采用蓄电池的低压直流电供电，这样电压变化将直接影响汽车音响的功率输出，所以要求汽车音响线路的阻抗要非常小。,若要求输出功率大，一般还要采取降低扬声器阻抗的方法来提高输出功率。扬声器的阻抗多为24，也有采用1.6特制规格的，以获得更大的功率。,同时，在功率放大器方面，将电源电
18、压升至3040V，这样在电压波动时，可保证输出功率稳定。因此，要求汽车音响的功放要大、电流线性良好、饱和压降小、效率高，并且具有过热保护、短路保护等措施。,44,4.抗干扰能力强,在整个汽车电气系统中，发动机的点火系统以及各种电器设备对汽车音响的信号输入产生很大干扰。同时汽车在行驶过程中，既有方向变化又有外界环境影响（高楼、桥梁、电网等）等空间辐射。因此汽车音响中都装有抗干扰装置，如抗干扰集成块、高频扼流圈等。,5.调幅调频接收灵敏度高，动态范围大,汽车音响对调幅段的接受灵敏度一般要求小于50V，调频段的接收灵敏度要求小于3V。调幅段自动增益的范围要求大于40dB，能承受100mV的大信号而不
19、产生阻塞失真。,否则，当汽车在高速公路上飞速行驶时，就无法保证正常的收听；对调频段要求信号捕捉稳定可靠，更要求调频的灵敏度和信噪比等有较高的性能。,45,6.具有夜间灯光照明,为了方便夜间操作，汽车音响都设有透光照明按键，用内部光源照明各个按键的操作字符和旋钮的位置等。,7.配用功率大、阻抗小、体积小的扬声器,与汽车音响配用的扬声器的阻抗多为4，口径一般在102152mm之间。扬声器的结构方式分为全频带、同轴二或三分频，功率在30100W之间。扬声器的接线较粗，接线柱采用镀银或镀镍铜排，以降低接触电阻，减小线损。,8.其他特殊要求,部分高档汽车音响还具有多功能液晶显示屏，线路输出（LINE O
20、UT，可接大功率汽车音响功放）端口，还有激光唱机输入（CD IN）端口，遥控电源等。,9.汽车音响的防盗,46,某些汽车音响有防盗功能，其类型有两种，一是汽车音响的主要部分变为不可拆卸，或强行拆下即损坏，通常利用电磁铁及其他机械锁定装置；,二是设定密码，当驾驶人设定密码并进入防盗状态后，音响系统被拆下重新使用时必须输入驾驶人设定的密码，这种音响系统可较容易地拆下，但密码不正确时，音响系统不正作。,防盗系统的标识是在录音磁带槽盖上刻有英文ANTI-THEFT SYSTEM，即防盗系统。,9.3.3汽车音响装置的基本组成,汽车音响系统主要由信号源、放大器和扬声器等组成。信号源是指收放机和激光唱机。
21、,1.收放机,收音机是无线电接收装置，专门接收广播节目。一般接收的信号有调幅和调频两种，调幅又分中波和短波。,47,磁带放音机一般由机芯、电动机、磁头以及放音降噪电路、自动选曲电路等组成。,图9-31 收放机的基本原理图,48,（a）安装图 （b）接线图 图9-32 收放机的安装电路,49,图9-33 数字式收音机,2.激光唱机,激光唱机（Laser Compact Disc Player）又称镭射唱机、CD唱机。激光唱机具有优异的电声指标，其信噪比和动态范围远远优于传统的电唱机。激光唱机具有自动选曲、程序重放、遥控操作等功能，激光唱片又不易磨损，曲目丰富，成为汽车音响的重要组成部分。,图9-
22、34 汽车激光唱机,50,激光唱机一般具有自动存取唱片、选择放唱、编辑加工、长期记忆等功能。多片激光唱机在CD唱片舱盒中可同时安放多张唱片，又称自动换片式CD唱机。,多片激光唱机分抽屉式和转盘式两种，抽屉式激光唱机是将多张唱片平行装入一个换片盒内（最多可达12片），放唱时可连续放音，换片时间为56s；转盘式激光唱机采用开盖方式，转盘上放置35张激光唱片，开机后可无限循环进行放唱，中途无需打开或中断放唱换片。,图9-34 汽车激光唱机,51,激光唱机主要由激光拾音器、伺服传动机构、数模转换系统、控制及显示电路等组成，如图9-35所示。,图9-35 激光唱机的组成,52,图9-36 索尼激光唱机的
23、安装图,53,9.3.4汽车多媒体系统,由于计算机、音响、视频、网络等新技术在汽车上的大量应用，在高端汽车上已形成包括汽车音响、VCD、DVD、汽车电视、汽车导航、可视电话、汽车网络及汽车行驶信息系统在内的汽车多媒体系统。,图9-37 迈巴赫62型汽车的多媒体系统（装在中控台上）,54,图9-38 DVD-DH-801汽车多媒体系统显示屏,9.3.5电动天线,许多汽车音响系统安装了电动天线（又称自动天线），通过永磁式电动机控制天线的升降。,电动天线由开关、电动机、继电器、减速机构和天线等组成。永磁式电动机通过改变通电电流的方向，可实现正转和反转。电动机通常经过一个减速器，再通过两块波形板来带动
24、一根齿条状驱动绳。,55,图9-39 电动天线的结构及安装,56,图9-40 电动天线电路图 1收音机及其开关；2继电器；3天线电动机,57,图9-41 电动天线上升时的电流方向,58,图9-42 电动天线下降时的电流方向,59,9.3.6汽车音响的防盗与解码,1.汽车音响的防盗,现在，许多高档汽车的音响都具有防盗功能。对于配备有防盗功能的音响而言，如果蓄电池电压过低，蓄电池电源线断开，或音响系统电源中断，都将导致音响被锁止，失去正常的操作功能。,即使重新将音响电源接好，音响也不能正常工作，必须重新输入正确密码，才能恢复正常。,为防止因为拆卸蓄电池电源线而触发音响防盗功能，可以在拆卸蓄电池电源线之前先给音响系统提供额外的电源。,其方法是准备一个12 V的辅助电源，将其插入汽车的点烟器插孔即可。然后，就可以放心地拆卸蓄电池电源线了。此时，由于有辅助电源供电，汽车音响就不会锁止。,60,2.汽车音响的解码,1）奔驰车系音响解码操作程序 2）宝马（BMW）车系音响解码操作程序,GAME OVER,