浅析电控刮水器.docx

浅析电控刮水器摘要:刮雨器是用以清扫前窗玻璃雨水、霜雪、尘埃等物质的重要安全部件，广泛应用于各种车辆。文章较系统地介绍电动刮雨器组成、类型、工作原理、控制方式和无骨雨刷的特点，重点阐述了刮雨器的控制及使用维护，最后对刮雨器的发展进行了展望。关键词：刮水器 刮水电动机 无骨雨刷0 引言汽车风窗玻璃电动机刮水器是用以刮刷风窗玻璃外表面上雨水、霜雪和尘埃物质的重要安全装置。性能优异的刮水器能够增加司机对外界的能见度。特别是随着路面改进、车速增加、车箱封闭、风挡玻璃大型化曲面化,对视野清晰度的要求就格外迫切。而且近年来国内车祸发生率呈上升趋势，人们更重视车的安全性能。可见,确保刮水器的可靠及最佳运行是至关重要的。1 刮水器的组成[1]-[2]刮雨器安装于车辆头罩上，用于清洁玻璃，给驾驶员一个清晰视线，其主要由电机组件、刮雨片、刮雨器臂、控制系统4部分组成，有些还具有喷水装置。电机组件电机组件是刮雨器的核心部件，其结构见图1。刮水电动机为直流电动机，按其输出形式分可分为旋转输出与摆动输出二种。其减速方式也可采用圆柱齿轮减速和蜗轮蜗杆减速二种，目前轿车上多采用蜗轮蜗杆减速摆动输出结构，当采用摆动输出型式时，除减速外，还需要一套将旋转运动改变为摆地动的装置如图1所示。为了保证刮水器系统在不工作时其雨刷能始终停在挡风玻璃下沿，在大多刮水器电动机的减速箱内都装有一套回位装置，用这个装置来控制电路，使刮水电动输出轴每次停在一个固定的位置。这种回位装置的控制电路有两触点回位双速控制电路和三触点回位双速控制电路二种结构。图1 刮雨器电机组成刮雨片刮雨片由橡胶唇、外壳、可移动臂、螺钉4部分组成（见图2）。图2 刮雨片组成刮雨器臂刮雨器臂也包括4部分，由臂、压缩弹簧、夹紧件、支座组成（见图3）图3 刮水器臂组成控制系统控制系统由控制盒、控制面板两部分组成（见图4）。图4 控制系统组成2 刮雨器类型刮雨器有很多类型：按制动方式分，有电动、气动刮雨器；按安装位置分，有上置式、侧置式、下置式、前后置式和内外置式。目前城轨车辆中应用较多的是上置式、下置式、侧置式。按运动方式分，有四杆机构左右摆动式、导轨式直线和弧线运动式；按制作材料分，有普通黑胶体刮雨器、透明塑料体刮雨器和磁性体刮雨器；按刮刷方式分，有同向刮刷、对刮、单臂可控与普通单臂刮刷（见图5）。前两种刮刷方式又根据驱动电机数量的不同可分为单电机驱动和双电机驱动，其中具备伺服功能的双电机驱动的对刷模式是目前比较先进的刮刷方式。这种模式具有能够减少噪声、增大刮刷面积、有效清洁玻璃的优点。图5刮雨器刮刷方式3刮水器的工作原理刮雨器工作时，电机的旋转运动经过蜗轮蜗杆的减速增扭后驱动摆臂，摆臂再带动四连杆机构，四连杆机构使得安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动刮雨片，刮扫前窗玻璃。图6 车窗刮水器的ECU车窗刮水器ECU与整车中央控制单元通过CAN网络进行数据信息交换，同时还要接受各种传感器和测量装置传送进来的不同信号，并做出相应的控制操作。电控刮水器的电动机驱动电路需要满足电机正反两个方向运转的要求，因此电机驱动模块多采用H桥形式，其电路原理如图6所示。图7 刮水电机H桥驱动电路由图7可以看出，当A和A’晶体管同时导通时，电流按实线箭头方向流动；当B和B’晶体管同时导通时，电流按虚线箭头方向流动。不同的电流方向对应不同的电机转动方向。刮水器ECU的所有控制功能可以按事先设定的程序运行。电机过载信号的获取是通过检测电机工作电流的方式实现的。雨量检测、刮水器压力检测则要通过专门的检测装置。4 电控刮水器的控制4.1 基本控制[3]电控刮水器具有以下基本控制功能：前刮水器／清洗器基本逻辑控制当清洗器开关打开时，ECU控制刮水器电机转动，并且在清洗器开关关闭后继续工作6s。间歇刮水当刮水器开关置于间歇工作状态时，ECU控制电机转动，使刮水器实现一次往复运动，并且等待预先设定的延时，然后进行下一个往复控制，直到刮水器开关置于关闭状态。延时的时间长短由驾驶员设定，通过改变串联电阻的大小来实现。后窗刮水器当后窗刮水器开关打开时，ECU控制后窗刮水器电机转动，使其工作3个循环（对摆动条撞击停止位置限位开关计数），然后延时6s，再进行下一个工作循环，直到后窗刮水器开关关闭。后窗刮水器、清洗器当后窗清洗器开关打开时，ECU控制后窗刮水器转动，并在清洗器开关关闭后继续工作3个工作循环，等待18s后再进行一次循环，这被称为漏滴擦洗，用于擦干后水膜重新汇聚而产生的水珠。过载保护当后窗刮水器开关打开后，ECU触发一个计时器，如果15s后仍然没有检测到刮水器运动的信号，电机的电流将被切断。4.2摆动条正压力控制刮水器压力控制系统可以根据车速、雨水量等因素对其压力进行无级调整。汽车高速行驶时，气流往往导致摆动条升起并抖动，大大