宝马刮水和清洗装置的系统功能解析与使用方法
BMWCHE/2015-11-10/技术解析/阅读:次
一、概述
风挡玻璃刮水和清洗装置是宝马各车型的标准配置，它可以执行以下功能：1挡持续刮水、2挡持续刮水、点动刮水。刮水器电动机连接在 LIN总线上。
选装配置包括： 前灯清洗装置、清洗喷嘴加热器、晴雨/光照/水雾传感器。利用晴雨/光照/水雾传感器可以启用自动运行模式。晴雨/光照/水雾传感器见下图。
1.晴雨/光照传感器 2.平视显示屏传感器 3.水雾传感器
晴雨/光照/水雾传感器图
晴雨传感器为风挡玻璃刮水器提供自动接通信号。光照传感器为行车灯自动控制装置提供接通和关闭信号。在光线较差的情况下，例如黎明、黄昏或穿过隧道时，接通信号就会使行车灯自动接通。光照传感器能够帮助自动空调系统实现车内空气最佳分布。在风挡玻璃上形成水雾之前，水雾传感器能够使自动空调系统及时采取措施，而无需驾驶员进行相应的操作。刮水和清洗装置的信号流程见下图。
1.刮水器和刮水器电动机 2.车外温度传感器
3.清洗喷嘴加热器(3个) 4.前灯清洗装置电动机
5.清洗液泵电动机 6. 清洗液液位传感器
7.刮水器开关组合开关杆 8.晴雨/光照/水雾传感器
9.车灯操作单元
10.动态稳定控制模块 JB.接线盒电子装置 LIN-Bus.LIN总线
刮水和清洗装量的信号流程图
3.清洗喷嘴加热器(3个) 4.前灯清洗装置电动机
5.清洗液泵电动机 6. 清洗液液位传感器
7.刮水器开关组合开关杆 8.晴雨/光照/水雾传感器
9.车灯操作单元
10.动态稳定控制模块 JB.接线盒电子装置 LIN-Bus.LIN总线
刮水和清洗装量的信号流程图
操作刮水器开关组合开关杆，可以接通或关闭刮水器电动机。接线盒电子装置是刮水和清洗装置的主控模块，它控制刮水器电动机、清洗液泵电动机和前灯清洗装置电动机。
在带有行车灯自动控制功能的车辆上，接线盒电子装置根据晴雨/光照/水雾传感器信号控制刮水和清洗装置。动态稳定控制模块提供车速信号。
刮水和清洗装置电路图见下图。
1.中央网关控制模块(ZGM控制模块) 2.刮水器电动机
3.驾驶员侧清洗喷嘴加热器 4.车辆中部清洗喷嘴加热器
5.前乘客侧清洗喷嘴加热器 6.车外温度传感器
7.清洗液液位传感器 8.清洗液泵电动机
9.前灯清洗装置电动机 10.前部配电盒
11.接线盒电子装置(JB) 12.刮水器开关组合开关杆
13.转向柱开关中心(SZL) 14.仪表板(KOMBI)
15.晴雨/光照/水雾传感器
16.车顶功能中心(FZD) Flex Ray. Flex Ray总线 K-CAN2.车身总线2 KL.30.30号电源 KL.30B.30B号电源 LIN-Bus.LIN总线 PT-CAN.动力总线
3.驾驶员侧清洗喷嘴加热器 4.车辆中部清洗喷嘴加热器
5.前乘客侧清洗喷嘴加热器 6.车外温度传感器
7.清洗液液位传感器 8.清洗液泵电动机
9.前灯清洗装置电动机 10.前部配电盒
11.接线盒电子装置(JB) 12.刮水器开关组合开关杆
13.转向柱开关中心(SZL) 14.仪表板(KOMBI)
15.晴雨/光照/水雾传感器
16.车顶功能中心(FZD) Flex Ray. Flex Ray总线 K-CAN2.车身总线2 KL.30.30号电源 KL.30B.30B号电源 LIN-Bus.LIN总线 PT-CAN.动力总线
刮水和清洗装量电路图
二、系统功能
(一)刮水 ·
利用刮水器开关可以打开或关闭刮水和清洗装置。刮水器开关是转向柱开关中心的一个组件。
1、刮水器开关
由于刮水器开关组合开关杆没有采用卡槽设计方案，因此每次操作后都会返回初始位置。当每次操作晴雨/光照/水雾传感器的按钮后，该按钮也会返回初始位置。多挡开关采用卡槽设计方案。
利用刮水器开关组合开关杆可以激活以下功能：自动刮水功能、1挡持续刮水功能、2挡持续刮水功能、点动刮水功能、风挡玻璃清洗功能。
刮水器开关组合开关杆的信号由转向柱开关中心通过 Flex Ray总线发送至中央网关控制模块，然后由中央网关控制模块通过K-CAN2总线传送至接线盒电子裝置，接线盒电子装置对该信号进行分析并控制刮水器电动机。接线盒电子装置通过LIN总线监控刮水工况，为此需要以循环方式接收刮水器电动机的状态信号。
刮水器开关组合开关杆的操作方向见下图。
0.组合开关杆/多挡开关初始位置 1.刮水器1挡
2.刮水器2挡 3.操作组合开关杆时刮水
4.启用或停用晴雨/光照/水雾传感器 5.清洗和风挡玻璃刮水功能同时进行
6.提高晴雨/光照/水雾传感器的灵敏度 7.降低晴雨/光照/水雾传感器的灵敏度
2.刮水器2挡 3.操作组合开关杆时刮水
4.启用或停用晴雨/光照/水雾传感器 5.清洗和风挡玻璃刮水功能同时进行
6.提高晴雨/光照/水雾传感器的灵敏度 7.降低晴雨/光照/水雾传感器的灵敏度
刮水器开关组合开关杆的操作方向图
2、风挡玻璃刮水 .
(1)多挡间歇刮水。可利用多挡开关对刮水间歇时间进行设置，共有4个间歇挡位。间歇时间根据设置的间歇挡位和车速而定。接线盒电子装置计算间歇时间并对刮水器电动机进行控制。
(2) 自动刮水。当总线端 R接通时，按压轴向按钮，可以激活自动刮水功能。当该功能被激活后，刮水器开关上的LED灯点亮。按压轴向按钮，还可以激活单次刮水功能 (确认性刮水)。利用多挡开关提高间歇挡位时也可以激活确认性刮水功能，但降低间歇挡位时不能激活确认性刮水功能。
晴雨/光照/水雾传感器根据雨量发出刮水请求信号。接线盒电子装置每隔20ms进行一次晴雨/光照/水雾传感器信号分析。在自动刮水模式下，刮水速度按晴雨/光照/水雾传感器信号执行。此外，可以根据雨量启用1挡或2挡持续刮水模式。
(3) 1挡持续刮水。操作刮水器开关组合开关杆，启用1挡持续刮水模式，刮水器电动机低速运转。当车速降至 0km/h时，1挡持续刮水模式切换为间歇刮水模式。一旦车速超过4km/h，1挡持续刮水模式将重新被启用。
可以对车辆停止时降低刮水器挡位功能进行解除，此后即使车辆静止，刮水器也会在l挡持续刮水模式下运行。
(4) 2挡持续刮水。当启用2挡持续刮水模式后，刮水片以1挡的双倍速度移动。当车辆停止时，2挡持续刮水模式自动切换为l挡持续刮水模式。当车速超过4km/h时，2挡持续刮水模式将重新被启用。当车速超过210km/h时，1挡持续刮水模式将再次被启用。当车速低于205km/h时，2挡持续刮水模式再次被启用。
可以对车辆静止时刮水器挡位复位功能进行解除，此后即使车辆静止，刮水器也会在2挡持续刮水模式下运行。
(5) 点动刮水。只要一直向下按住刮水器开关组合开关杆，就会使刮水器进行持续点动刮水。松开刮水器开关组合开关杆后，刮水器完成整个刮水过程，直至刮水片运行到静止位置。
3、风挡玻璃刮水器卡止保护功能
该功能由刮水器电动机的电子装置执行。如果刮水器电动机卡止，那么该电子装置就会对刮水器电动机进行相应调整。若调整无效，则刮水器停止。在接线盒电子装置的査询下，该电子装置通过LIN总线传送相关信息，从而尝试接通刮水器。如果刮水器再次卡止，那么此后约3min 内无法接通刮水器。
(二)清洗
1、清洗风挡玻璃
当拉动刮水器开关组合开关杆时，首先接通的是清洗液泵，随后接通的是风挡玻璃刮水器。只要一直使刮水器开关组合开关杆处于拉出位置，清洗液泵就会保持接通状态。相关信号由转向柱开关中心通过 Flex Ray总线发送至中央网关控制模块，然后由中央网关控制模块通过K-CAN2 总线传送至接线盒电子装置，接线盒电子装置控制清洗液泵电动机。
当关闭清洗液泵后，风挡玻璃刮水器还会运行几个刮水循环，以便刮干风挡玻璃。
如果清洗液储液罐内液位过低，那么接线盒电子装置将不再控制清洗液泵电动机。清洗液储液罐内液位过低信号是由清洗液液位传感器传送至接线盒电子装置的。
2、清洗液液位传感器
当总线端 R接通时，接线盒电子装置对清洗液液位传感器进行监控。清洗液液位传感器集成在清洗液储液罐内，工作方式是接地方式。
当清洗液储液罐装满清洗液时，接线盒电子装置接收到一个低电平信号。如果清洗液储液罐的液位降至某一限值以下，那么低电平信号将变为高电平信号。接线盒电子装置将生成一条信息并通过仪表板显示出来。
3、总线端50
在发动机启动期间，清洗功能将暂时被解除。在启动过程结束后，清洗功能将重新被激活。
4、前灯清洗装量
在总线端 R接通且车灯打开的情况下，第一次进行风挡玻璃清洗时，前灯清洗装置也将接通，随后前灯清洗装置被禁用7min。如果在此7min内操作风挡玻璃清洗装置5次，那么前灯清洗装置将被启用。
当接线盒电子装置发出前灯清洗请求信号时，前部配电盒内的一个继电器接通前灯清洗装置。
如果清洗液储液罐内的清洗液过少，那么将无法启用前灯清洗装置。如果刮水器卡止，那么也不会启用前灯清洗装置。
5、夜视系统
对于装有夜视系统 (行人识别功能) 的车辆，进行清洗前灯的同时也会清洗夜视系统摄像机的镜头。前灯清洗装置电动机为前灯和夜视系统摄像机的所有清洗喷嘴提供清洗液。
三、系统部件
刮水和清洗装置包括以下部件： 控制模块类部件 (转向柱开关中心、中央网关控制模块、接线盒电子装置、仪表板、动态稳定控制模块)、晴雨/光照/水雾传感器、刮水器开关组合开关杆、风挡玻璃刮水器、风挡玻璃清洗装置泵(前部清洗液泵)、前灯清洗装置泵、前灯清洗装置继电器、清洗喷嘴加热器。
1、转向柱开关中心
转向柱开关中心对刮水器开关组合开关杆的状态进行分析，相关信号通过 Flex Ray总线进行发送。
2、接线盒电子装置
接线盒电子装置是刮水和清洗功能的中央控制模块。接线盒电子装置通过 LIN 总线传送刮水请求信号，该信号由刮水器电动机内的电子装置读取，执行相应挡位的刮水功能。
3、动态稳定控制模块
动态稳定控制模块提供车速信号。
4、晴雨/光照/水多传感器
只有车辆安装平视显示屏或自动空调系统 (四区) 时才装有晴雨/光照/水雾传感器，其他车辆装有晴雨/光照传感器。
晴雨/光照/水雾传感器安装在车内后视镜底座内，它通过一个固定弹簧卡在一个固定板上，该固定板与风挡玻璃内壁牢固地黏接在一起。晴兩/光照/水雾传感器通过光学元件上的硅胶层与风挡玻璃实现光学连接。
水雾传感器直接固定在印刷电路板上，该印刷电路板压在风挡玻璃上，这样可以确保与风挡玻璃之间有良好的热传导。特氟龙渗透膜可防止水雾传感器受到污染。
晴雨/光照/水雾传感器的故障信息由接线盒电子装置储存。当水雾传感器失灵时，接线盒控制装置通过 K-CAN2总线发送相关信号。中央网关控制模块将该信号发送到 K-CAN总线上。自动空调控制模块收到该信号后停用相关程序，以免风挡玻璃起水雾。
5、刮水器开关组合开关杆
刮水器开关组合开关杆位于转向柱开关中心上，可执行下列功能：间歇刮水、1挡和2挡刮水、风挡玻璃清洗、前灯清洗、晴雨/光照/水雾传感器的打开/关闭、晴雨/光照/水雾传感器指示灯的启用。刮水器开关组合开关杆见下图。
1.刮水器开关组合开关杆 2.睛雨传感器灵敏度/间歇挡位开关
3.晴雨/光照/水雾传感器指示灯 (LED灯) 4.晴雨/光照/水雾传感器按钮
刮水器开关组合开关杆图
刮水器开关带有滑动触点，滑动触点位于转向柱开关中心的印刷电路板上，利用这些滑动触点可以实现打开、关闭功能。
间歇挡位开关是一个4挡开关，每个开关挡位在转向柱开关中心内的输入值都不同，这些输入值经过分析后用于调节晴雨 /光照 /水雾传感器的灵敏度或间歇挡位。
晴雨/光照/水雾传感器按钮是一个接地式按钮，用于接通晴雨/光照/水雾传感器。当晴雨/光照/水雾传感器处于启用状态时，晴雨/光照/水雾传感器指示灯点亮。
6、风描玻璃刮水器
风挡玻璃刮水器具有以下优点：重量轻，噪音小，刮水速度稳定，刮水器电动机可反向运动，刮水片发出格格声的可能性较小，刮水片可以交替停止在不同位置。刮水片的交替停止位置见下图。
1.刮水片停止位置1 2.刮水片停止位置2
刮水片的交替停止位量
刮水器电动机有两个速度挡位。刮水器电动机内的电子装置通过LIN总线接收并分析刮水挡位信号。当进行风挡玻璃刮水时，该电子装置使刮水器电动机的运行速度保持恒定，从而确保刮水器匀速刮水。
刮水器电动机使刮水器摆臂和刮水片停止在视野范围外，而且停止位置采用交替式设计方案，这样可以避免刮水片产生不必要的磨损，还可以使刮水片长时间保持柔韧性。
7、风挡玻璃清洗装置泵
用于清洗风挡玻璃的清洗液泵安装在清洗液储液罐上，该泵由接线盒电子装置直接控制。
8、前灯清洗装置泵
前灯清洗装置使用一个高压泵，该泵由前部配电盒内的一个继电器控制。
9、清洗喷嘴加热器
风挡玻璃清洗装置使用3个清洗喷嘴加热器，这些清洗喷嘴加热器都有控制自身耗电量的PTC电阻。清洗喷嘴加热器的PTC电阻特性曲线见下图。
1.特性曲线 R.电阻 t.时间
清洗喷嘴加热器的PTC电阻特性曲线图
四、维修与服务
(一)转向柱开关中心失灵时的应急运行功能
当转向柱开关中心失灵或总线连接中断时，将无法操作刮水器。接线盒电子装置启用应急运行模式。风挡玻璃刮水器只能在l挡刮水模式下运行。
(二)晴雨/光照/水霉传感器失灵时的应急运行功能
当晴兩/光照/水雾传感器出现故障时，接线盒电子裝置启用应急运行模式。在该模式下，风挡玻璃刮水器根据车速信号进行间歇刮水。
(三) 更换購雨/光照/水·传感器
当更换晴雨/光照/水雾传感器后，必须使用诊断仪执行以下步骤：
(1) 对晴雨/光照/水雾传感器进行设码。
(2)清除故障码。
(3) 对晴雨/光照/水雾传感器进行初始化设定。
(四) 更换刮水器电动机
刮水器电动机连接在LIN总线上，维修时必须十分小心。如果LIN总线失灵，那么刮水器电动机就会进入应急运行模式状态。
(五)更换刮水片
当更换刮水片时，需要将刮水器摆臂移动到维修位置，这样可以轻松触及并更换刮水片，操作步骤如下：
(1) 使用启动/停止按钮接通点火开关。
(2) 使用启动/停止按钮关闭点火开关。
(3)操作刮水器开关组合开关杆，向上压过限位位置并按住3s以上，刮水器摆臂移动到维修位置(刮水片处于上部折返位置) ，此时可以更换刮水片。
五、案例分析
(1) 故障现象： 刮水器自动功能失效，下雨时将刮水器开关调到自动挡位，刮水器只刮动一次便停止不动。刮水器开关在其他挡位时，刮水器工作正常。 ·
(2) 故障检修： 在正常情况下，当刮水器自动功能被激活后，刮水器能够根据晴雨/光照/ 水雾传感器信号调整刮水频率。对故障症状进行确认，按下晴雨/光照/水雾传感器按钮，该按钮的指示灯点亮，说明该按钮及其线路没有问题。往风挡玻璃上淋水，刮水器没有反应，这有可能是晴兩/光照/水雾传感器信号不良造成的。
使用诊断仪进行自诊断，故障信息为晴雨/光照/水雾传感器没有完成初始化设定。执行服务功能，对该传感器进行初始化设定，结果诊断仪显示无法进行初始化设定。晴雨/光照/水雾传感器位于风挡玻璃内侧，进行检査，发现有拆卸过的痕迹。用手一碰，竟掉了下来，传感器贴合面的凝胶垫所剩无几。由于晴雨/光照/水雾传感器必须通过凝胶垫透水，因此该传感器无法再使用。进行更换处理，然后进行初始化设定，试车，故障彻底排除。
(3) 故障总结： 晴雨/光照/水雾传感器的贴合面有一层凝胶垫，这层凝胶垫是一次性使用的。安装晴雨/光照/水雾传感器时要确保凝胶垫贴合严密，没有气泡，否则该传感器无法正常工作。拆卸后的晴雨/光照/水雾传感器无法再使用，因为凝胶垫已被破坏，只有更换整个晴雨/ 光照/水雾传感器。
进行初始化设定时应满足以下3个条件： 一是环境温度为15 ~35℃；二是风挡玻璃必须干燥、洁净且传感器区域没有损坏；三是晴雨/光照/水雾传感器正确安装在风挡玻璃上，凝胶垫没有气泡，透光良好。
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