余姚東江名車專修廠 葉正祥

葉正祥，Tech Gear 汽車診斷學(xué)院汽車免拆診斷專家，現(xiàn)任余姚東江名車專修廠廠長兼技術(shù)總監(jiān)，被聘為哈弗汽車區(qū)域技術(shù)專家；2015 年獲得首屆中國汽車診斷師大賽總決賽三等獎；2016 年取得中國汽車工程學(xué)會汽車診斷專業(yè)領(lǐng)域中級工程師資格證書。

故障現(xiàn)象一輛2011款奔馳G55 AMG車，搭載113 933發(fā)動機，累計行駛里程約為8.9萬km。該車因接通點火開關(guān)后刮水器一直工作，且無法關(guān)閉的故障，在其他修理廠維修，維修人員更換了刮水器電動機及相關(guān)繼電器后故障依舊，于是向筆者請求技術(shù)支持。

故障診斷接車后試車，接通點火開關(guān)，刮水器一直以低速擋工作；操作刮水器開關(guān)，無法關(guān)閉刮水器，但可以正常切換高低速。用故障檢測儀檢測，無相關(guān)故障代碼存儲；讀取組合開關(guān)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)刮水器開關(guān)（S4s5）實際值為“未操作”，說明故障不是由刮水器開關(guān)信號異常引起的。

分析刮水器電動機（M16/1）控制電路（圖1）可知，刮水器電動機由前SAM模塊（N10/1）通過KL繼電器和KQ繼電器進行控制。正常情況下，接通刮水器開關(guān)，KQ繼電器工作，其觸點c與觸點b接通，通過熔絲f46為刮水器電動機供電；低速擋時，KL繼電器不工作，其觸點c與觸點a接通，刮水器電動機低速運轉(zhuǎn)；高速擋時，KL繼電器工作，其觸點c與觸點b接通，刮水器電動機高速運轉(zhuǎn)。斷開刮水器開關(guān)，KL繼電器不工作，KQ繼電器工作，刮水器電動機繼續(xù)低速運轉(zhuǎn)；當(dāng)刮水器電動機運轉(zhuǎn)到復(fù)位位置時，刮水器電動機通過端子2向前SAM模塊發(fā)送復(fù)位信號（搭鐵信號），KQ繼電器停止工作，使刮水片停在風(fēng)窗玻璃下方的設(shè)定位置。

圖1 刮水器電動機控制電路

分析上述刮水器電動機的工作原理，推斷導(dǎo)致刮水器電動機一直低速運轉(zhuǎn)的可能原因有：KQ繼電器觸點黏連，無法斷開；KQ繼電器線圈的控制線對搭鐵短路，導(dǎo)致KQ繼電器一直吸合；刮水器電動機低速擋電源線對電源短路；刮水器電動機復(fù)位信號異常。由于之前的維修人員已經(jīng)對相關(guān)線路進行了初步檢查，并更換了KQ繼電器和刮水器電動機，于是筆者決定使用pico示波器對相關(guān)線路進行測量。

用pico示波器的4個通道同時測量KQ繼電器端子87a對應(yīng)導(dǎo)線上的電壓（藍色波形）、端子85對應(yīng)導(dǎo)線上的電壓（綠色波形）、端子30對應(yīng)導(dǎo)線上的電流（黃色波形）及刮水器電動機復(fù)位信號線上的電壓（紅色波形），測得刮水器電動機一直低速運轉(zhuǎn)時的相關(guān)波形如圖2所示。放大其中一段波形如圖3所示，分析可知，在前SAM模塊接收到復(fù)位信號（紅色波形由高電位拉低至低電位）后發(fā)出了停止控制KQ繼電器吸合的指令（綠色波形由低電位升高電位），同時刮水器電動機電源線上的電流由2 A左右降低至0 A，說明此時刮水器電動機的電源已經(jīng)被切斷，由此可以排除刮水器電動機復(fù)位信號異常、KQ繼電器觸點黏連、KQ繼電器線圈的控制線對搭鐵短路及刮水器電動機低速擋電源線對電源短路的可能。進一步分析可知，前SAM模塊每次接收到復(fù)位信號時，都會停止控制KQ繼電器吸合，正常情況下，此時刮水器電動機應(yīng)立即停止，復(fù)位信號一直保持低電位，但該車的復(fù)位信號會立即由低電位升高至高電位（注意此時刮水器電動機電源線上的電流為0 A），隨后前SAM模塊控制KQ繼電器吸合，刮水器電動機低速運轉(zhuǎn)，周而復(fù)始。值得注意的是，在前SAM模塊停止控制KQ繼電器吸合期間，KQ繼電器端子87a對應(yīng)的導(dǎo)線上出現(xiàn)9 V左右的電壓（藍色波形）。

圖2 刮水器電動機一直低速運轉(zhuǎn)時的相關(guān)波形（截屏）

圖3 放大后的相關(guān)波形（截屏）

是什么原因?qū)е卤驹撘恢睘榈碗娢坏膹?fù)位信號又升高至高電位呢？筆者懷疑刮水器電動機在轉(zhuǎn)動慣量的作用下未能及時停止，運轉(zhuǎn)過了復(fù)位位置。進一步查看相關(guān)技術(shù)資料得知，在斷電時，刮水器電動機因為轉(zhuǎn)子和負(fù)載慣量會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一定時間，如果不對該慣量產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩加以控制，就無法使刮水器電動機精準(zhǔn)停在復(fù)位位置，因此就需要給刮水器電動機一個反向的制動轉(zhuǎn)矩。如圖4所示，開關(guān)S1閉合，電動機產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩（T1），驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)；接著斷開開關(guān)S1、閉合開關(guān)S2，電動機電源被切斷；由于慣量，電動機轉(zhuǎn)子繼續(xù)按原來的方向轉(zhuǎn)動，此時電動機當(dāng)做發(fā)電機運行，電動機電樞繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電流（I2）方向與原電流（I1）方向相反；由于磁場方向不變，此時電動機的電磁轉(zhuǎn)矩（T2）與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反，成為了電動機的制動轉(zhuǎn)矩，電動機迅速停止運轉(zhuǎn)。以上為電動機能耗制動的過程，而一般刮水器電動機就采用這種制動方式，只要在切斷刮水器電源后，通過車身搭鐵電路將刮水器電動機低速擋的正、負(fù)接線柱短接，便可形成能耗制動的回路。

圖4 電動機的能耗制動過程

懂得刮水器電動機的能耗制動原理后，再分析圖1可知，該車刮水器電動機的能耗制動回路為：刮水器電動機端子1→前SAM模塊導(dǎo)線連接器16端子3→KL繼電器端子87a、觸點a、觸點c、端子30→KQ繼電器端子30、觸點c、觸點a、端子87a→前SAM模塊內(nèi)部搭鐵電路→前SAM模塊導(dǎo)線連接器16端子1→刮水器電動機端子3?，F(xiàn)在回看圖3，正常情況下，KQ繼電器停止工作后，為了實現(xiàn)刮水器電動機能耗制動，KQ繼電器端子87a應(yīng)與搭鐵接通，但KQ繼電器端子87a對應(yīng)的導(dǎo)線上出現(xiàn)了9 V左右的電壓，說明KQ繼電器端子87a并未與搭鐵接通，而9 V左右的電壓是刮水器電動機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。人為將KQ繼電器端子87a搭鐵后試車，刮水器電動機停止運轉(zhuǎn)，且刮水片能夠停在風(fēng)窗玻璃下方的設(shè)定位置，由此推斷前SAM模塊內(nèi)部的搭鐵電路斷路，導(dǎo)致KQ繼電器端子87a無法搭鐵，使刮水器電動機無法實現(xiàn)能耗制動，不能及時停止在設(shè)定位置，最終導(dǎo)致刮水器電動機一直低速運轉(zhuǎn)。

故障排除 更換前SAM模塊后試車，刮水器電動機工作恢復(fù)正常，故障排除。測得的相關(guān)波形如圖5所示，可以看到，當(dāng)KQ繼電器停止工作后，刮水器電動機電源線上出現(xiàn)反相感應(yīng)電流，隨后刮水片停止在設(shè)定位置，復(fù)位信號始終為低電位。

圖5 刮水器電動機正常停止運轉(zhuǎn)時的相關(guān)波形（截屏）