ΑΣΚΗΣΗ 7 η : ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΑΛΟΚΑΘΑΡΙΣΤΗΡΩΝ

Transcript

1 Εργαστήριο ΜΕΚ και Τεχνολογίας Αυτοκινήτου Καθηγητής: Χριστολουκάς Δημήτριος ΑΣΚΗΣΗ 7 η : ΣΥΣΤΗΜΑ ΥΑΛΟΚΑΘΑΡΙΣΤΗΡΩΝ Υαλοκαθαριστήρες παρμπίζ Ο κύριος σκοπός του συστήματος υαλοκαθαριστήρων είναι να καθαρίζουν το παρμπρίζ αρκετά και να παρέχουν κατάλληλη ορατότητα στον οδηγό ανά πάσα στιγμή. Το σύστημα υαλοκαθαριστήρων πρέπει να εκτελεί τα εξής: 1. Η αποτελεσματική αφαίρεση της σκόνης, νερού και χιονιού. 2. Λειτουργία σε θερμοκρασία που κυμαίνεται από 243 Κ έως 353 Κ 3. Η ικανότητα να περάσουν τη δοκιμή φορτίου στο χιόνι. 4. Να έχει διάρκεια ζωής περίπου κύκλους, 5. Αντοχή σε διάβρωση από οξύ, αλκάλια και όζον. Για την ικανοποίηση των παραπάνω απαιτήσεων, απαιτούνται σωστός σχεδιασμός και κατασκευή με καλή ποιότητα στοιχείων τόσο για τον υαλοκαθαριστήρα όσο και για τον εκτοξευτήρα ύδατος. Η μέθοδος καθαρισμού του παρμπρίζ από τους υαλοκαθαριστήρες μπορεί να ποικίλει, αρκεί το πεδίο όρασης του οδηγού, που ορίζεται από κανονισμούς, πάνω στο παρμπρίζ να είναι καθαρό. Σχεδόν όλοι οι υαλοκαθαριστήρες λειτουργούν ηλεκτρικά. Επίσης, σήμερα είναι μια κοινή πρακτική για να χωρέσουν δύο (2) υαλοκαθαριστήρες στο μπροστινό παρμπρίζ πρέπει να οδηγούνται από ένα μόνο κινητήρα. Σύμφωνα με τους κανονισμούς, ο υαλοκαθαριστήρας στην πλευρά του οδηγού πρέπει να λειτουργεί αποτελεσματικά. Συνήθως χρησιμοποιείται υαλοκαθαριστήρας και για το πίσω παράθυρο, ενώ μερικά ακριβά αυτοκίνητα διαθέτουν υαλοκαθαριστήρες και για τους προβολείς. Σχήμα 1: Τυπικό διάγραμμα λειτουργίας του μηχανισμού των υαλοκαθαριστήρων Το μάκτρο του υαλοκαθαριστήρα από καουτσούκ (σχήματα 2 και 3) απαιτεί σημαντική δύναμη για να κινηθεί πάνω σε μια γυάλινη επιφάνεια, ειδικά όταν έχει να σαρώσει ένα μεγάλο όγκο νερού ή χιονιού.

2 Το παρμπρίζ των σύγχρονων οχημάτων έχει σύνθετη καμπυλότητα, η οποία απαιτεί μακρούς αρθρωτούς υαλοκαθαριστήρες (μάκτρα) με ικανότητα να λυγίζουν πάνω στην επιφάνεια του γυαλιού. Τα συστήματα υαλοκαθαριστήρων χρησιμοποιούν συνήθως δύο ταχύτητες ανάλογα με τις συνθήκες. Σχήμα 2: Σύγχρονο εύκαμπτο μάκτρο υαλοκαθαριστήρα 1 Σχήμα 3: Κλασικό αρθρωτό μάκτρο 2 Ένα μοτέρ υαλοκαθαριστήρα αυτοκινήτου σε έναν σύγχρονο όχημα θα πρέπει να είναι αθόρυβο και υψηλής απόδοσης και να λειτουργεί σε ένα ρεύμα από 2-4 Α. Κατά το παρελθόν, χρησιμοποιούνταν οι

3 κινητήρες shunt-wound motors αλλά σήμερα έχει επικρατήσει ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος (DC) μόνιμου μαγνήτη. Η διάταξη ενός τυπικού συστήματος υαλοκαθαριστήρα παρουσιάζεται στο σχήμα 1. Ένας ατέρμονας κοχλίας πάνω στον άξονα του οπλισμού οδηγεί μια τροχαλία που συνδέονται με ντίζες για να μειώνει την ταχύτητα και να αυξάνει τη ροπή, δίνοντας την παλινδρόμηση που απαιτείται ώστε να ταλαντεύονται τα μάκτρα των υαλοκαθαριστήρων. Σχήμα 4: Τυπικό απλό σχηματικό διάγραμμα υαλοκαθαριστήρων 3 Το σύστημα ενεργοποίησης των υαλοκαθαριστήρων φαίνεται στην κλασική του μορφή στο σχήμα 4. Τον έλεγχο του μοτέρ αναλαμβάνει ένας πολύπλοκος διακόπτης ο οποιος διαθέτει πολλές επιλογές για την συχνότητα κίνησης των μάκτρων και επιλέγει ο οδηγός την επιθυμητή συχνότητα χειροκίνητα μέσω του διακόπτη. Στο σχήμα 5 φαίνεται ένα κύκλωμα υαλοκαθαριστήρων με κινητηράκι για ψεκασμό νερού και τους απαραίτητους διακόπτες για τη λειτουργία του όλου συστήματος. 3

4 Σχήμα 5: Τυπικό απλό ηλεκτρικό κύκλωμα υαλοκαθαριστήρων 4 Υπάρχουν και πιο σύγχρονα συστήματα με ηλεκτρονικό έλεγχο της κίνησης των μάκτρων μέσω ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (σχήμα 6) και με λιγότερα καλώδια, καθώς και δυνατότητα χρήσης αυτόματης κίνησης των υαλοκαθαριστήρων μέ εντολή από αισθητήρα βροχής και απεμπλοκή πλήρους του οδηγού από τον έλεγχο του συστήματος αυτού. Στο τέλος της άσκησης υπάρχει εργαστηριακή άσκηση με τη χρήση ενός τέτοιου αισθητήρα βροχής. Το ηλεκτρικό κύκλωμα που φαίνεται στο σχήμα 6 έχει τη δυνατότητα ρύθμισης της συχνότητας κίνησης των μάκτρων από 1 sec μέχρι 10 sec. Η ρύθμιση αυτή γίνεται με την μεταβλητή αντίσταση R2. Η μεταβλητή αντίσταση R3 ρυθμίζει τον σωστό μοναδιαίο κύκλο της κίνησης των υαλοκαθαριστήρων. 4

5 Σχήμα 6: Τυπικό ηλεκτρικό διάγραμμα κυκλώματος υαλοκαθαριστήρων με ηλεκτρονικό έλεγχο 5 Μια τροποποιημένη έκδοση του παραπάνω κυκλώματος φαίνεται παρακάτω. Μια δίοδος προστίθεται στην αντίσταση R3 και καθιστά το χρόνο φόρτισης και το χρόνο εκφόρτισης ανεξάρτητο το ένα από το άλλο. Μια ελεύθερη δίοδος προστίθεται στο μοτέρ των υαλοκαθαριστήρων. Τα τρανζίστορ αντικαθίστανται από ένα MOSFET για καλύτερα χαρακτηριστικά μεταγωγής. Σχήμα 7: Τροποποιημένο ηλεκτρικό διάγραμμα κυκλώματος υαλοκαθαριστήρων με χρήση MOSFET

6 Υαλοκαθαριστήρες προβολέων Υπάρχουν δύο τρόποι με τους οποίους καθαρίζονται οι προβολείς: Ακροφύσια νερού υψηλής πίεσης, και μικρά μάκτρα υαλοκαθαριστήρων με παροχή νερού χαμηλής πίεσης. Ο δεύτερος τρόπος είναι ο ίδιος με τους υαλοκαθαριστήρες καθαρισμού παρμπρίζ, αλλά σε μικρότερη κλίμακα. Το σύστημα υψηλής πίεσης (σχήμα 8), το οποίο έχει αναπτυχθεί από την Bosch, είναι πιο διαδεδομένο αλλά έχει το μειονέκτημα, ότι σε πολύ ψυχρές συνθήκες το νερό παγώνει. Όταν το ακροφύσιο ψεκάζει νερό, εκτείνεται προς τα έξω από τη θέση στάθμευσής του. Όταν η πλύση ολοκληρωθεί το ακροφύσιο κατόπιν αποσύρεται μέσα στο περίβλημα, και στο ίδιο επίπεδο με το αμάξωμα για καλύτερη αεροδυναμική όταν δεν λειτουργεί. Οι υαλοκαθαριστήρες προβολέων (σχήμα 9) συχνά συνδυάζονται με τους υαλοκαθαριστήρες του παρμπρίζ, ώστε να λειτουργούν κάθε φορά που οι δεύτεροι είναι σε λειτουργία, εφόσον και οι προβολείς είναι αναμμένοι. Στο σχήμα 12 φαίνεται το ηλεκτρικό κύκλωμα για υαλοκαθαριστήρες προβολέων. Σχήμα 8: Καθαρισμός προβολέων με ακροφύσιο νερού υψηλής πίεσης o-cadillac-vehicles/

7 Σχήμα 9: Καθαρισμός προβολέων με υαλοκαθαριστήρες και ακροφύσιο νερού χαμηλής πίεσης 8 8

8 Σύστημα υαλοκαθαριστήρων με αισθητήρα βροχής Το σύστημα με αισθητήρα βροχής λειτουργεί ως εξής: Όταν η βροχή πέφτει πάνω στον αισθητήρα βροχής, τότε ενεργοποιείται το τρανζίστορ BC557 PNP και το τρανζίστορ PNP ανοίγει την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος του κυκλώματος και αρχίζει να λειτουργεί για όσο χρόνο υπάρχει νερό στον αισθητήρα βροχής. Στη συνέχεια ο χρονοδιακόπτης 555 αρχίζει να ανοιγοκλείνει σε συγκεκριμένη συχνότητα. Όταν η έξοδος του χρονοδιακόπτη 555 IC γίνει HIGH τότε ο συγκριτής LM358 δίνει LOW και όταν η έξοδος του 555 IC γίνει LOW τότε η έξοδος του συγκριτή γίνεται HIGH. Με τις δύο αυτές εξόδους το μοτέρ DC αρχίζει να γυρίζει μέσω του ενεργοποιητή Motor Driver IC L293D. Οι δύο λυχνίες LED, D1 και D2 χρησιμοποιούνται για ένδειξη. 555 Timer IC L293D IC LM358 Transistor BC557 Resistors (1K, 10K, 2.2M) Capacitors (0.01μf, 0.47μf) DC Motor Rain Sensor Power supply (5-12v) Σχήμα 10: Εργαστηριακή διάταξη κατασκευής

9 Σχήμα 11: Διάγραμμα κυκλώματος λειτουργίας του κινητήρα των υαλοκαθαριστήρων με χρήση αισθητήρα βροχής

10 9 Σχήμα 12: Ηλεκτρικό κύκλωμα για υαλοκαθαριστήρες προβολέων 9