2011 款奔驰G55 AMG 车刮水器工作异常

余姚东江名车专修厂 叶正祥

叶正祥，Tech Gear 汽车诊断学院汽车免拆诊断专家，现任余姚东江名车专修厂厂长兼技术总监，被聘为哈弗汽车区域技术专家；2015 年获得首届中国汽车诊断师大赛总决赛三等奖；2016 年取得中国汽车工程学会汽车诊断专业领域中级工程师资格证书。

故障现象一辆2011款奔驰G55 AMG车，搭载113 933发动机，累计行驶里程约为8.9万km。该车因接通点火开关后刮水器一直工作，且无法关闭的故障，在其他修理厂维修，维修人员更换了刮水器电动机及相关继电器后故障依旧，于是向笔者请求技术支持。

故障诊断接车后试车，接通点火开关，刮水器一直以低速挡工作；操作刮水器开关，无法关闭刮水器，但可以正常切换高低速。用故障检测仪检测，无相关故障代码存储；读取组合开关数据流，发现刮水器开关（S4s5）实际值为“未操作”，说明故障不是由刮水器开关信号异常引起的。

分析刮水器电动机（M16/1）控制电路（图1）可知，刮水器电动机由前SAM模块（N10/1）通过KL继电器和KQ继电器进行控制。正常情况下，接通刮水器开关，KQ继电器工作，其触点c与触点b接通，通过熔丝f46为刮水器电动机供电；低速挡时，KL继电器不工作，其触点c与触点a接通，刮水器电动机低速运转；高速挡时，KL继电器工作，其触点c与触点b接通，刮水器电动机高速运转。断开刮水器开关，KL继电器不工作，KQ继电器工作，刮水器电动机继续低速运转；当刮水器电动机运转到复位位置时，刮水器电动机通过端子2向前SAM模块发送复位信号（搭铁信号），KQ继电器停止工作，使刮水片停在风窗玻璃下方的设定位置。

图1 刮水器电动机控制电路

分析上述刮水器电动机的工作原理，推断导致刮水器电动机一直低速运转的可能原因有：KQ继电器触点黏连，无法断开；KQ继电器线圈的控制线对搭铁短路，导致KQ继电器一直吸合；刮水器电动机低速挡电源线对电源短路；刮水器电动机复位信号异常。由于之前的维修人员已经对相关线路进行了初步检查，并更换了KQ继电器和刮水器电动机，于是笔者决定使用pico示波器对相关线路进行测量。

用pico示波器的4个通道同时测量KQ继电器端子87a对应导线上的电压（蓝色波形）、端子85对应导线上的电压（绿色波形）、端子30对应导线上的电流（黄色波形）及刮水器电动机复位信号线上的电压（红色波形），测得刮水器电动机一直低速运转时的相关波形如图2所示。放大其中一段波形如图3所示，分析可知，在前SAM模块接收到复位信号（红色波形由高电位拉低至低电位）后发出了停止控制KQ继电器吸合的指令（绿色波形由低电位升高电位），同时刮水器电动机电源线上的电流由2 A左右降低至0 A，说明此时刮水器电动机的电源已经被切断，由此可以排除刮水器电动机复位信号异常、KQ继电器触点黏连、KQ继电器线圈的控制线对搭铁短路及刮水器电动机低速挡电源线对电源短路的可能。进一步分析可知，前SAM模块每次接收到复位信号时，都会停止控制KQ继电器吸合，正常情况下，此时刮水器电动机应立即停止，复位信号一直保持低电位，但该车的复位信号会立即由低电位升高至高电位（注意此时刮水器电动机电源线上的电流为0 A），随后前SAM模块控制KQ继电器吸合，刮水器电动机低速运转，周而复始。值得注意的是，在前SAM模块停止控制KQ继电器吸合期间，KQ继电器端子87a对应的导线上出现9 V左右的电压（蓝色波形）。

图2 刮水器电动机一直低速运转时的相关波形（截屏）

图3 放大后的相关波形（截屏）

是什么原因导致本该一直为低电位的复位信号又升高至高电位呢？笔者怀疑刮水器电动机在转动惯量的作用下未能及时停止，运转过了复位位置。进一步查看相关技术资料得知，在断电时，刮水器电动机因为转子和负载惯量会继续旋转一定时间，如果不对该惯量产生的转矩加以控制，就无法使刮水器电动机精准停在复位位置，因此就需要给刮水器电动机一个反向的制动转矩。如图4所示，开关S1闭合，电动机产生电磁转矩（T1），驱动电动机运转；接着断开开关S1、闭合开关S2，电动机电源被切断；由于惯量，电动机转子继续按原来的方向转动，此时电动机当做发电机运行，电动机电枢绕组产生的感应电流（I2）方向与原电流（I1）方向相反；由于磁场方向不变，此时电动机的电磁转矩（T2）与电动机旋转方向相反，成为了电动机的制动转矩，电动机迅速停止运转。以上为电动机能耗制动的过程，而一般刮水器电动机就采用这种制动方式，只要在切断刮水器电源后，通过车身搭铁电路将刮水器电动机低速挡的正、负接线柱短接，便可形成能耗制动的回路。

图4 电动机的能耗制动过程

懂得刮水器电动机的能耗制动原理后，再分析图1可知，该车刮水器电动机的能耗制动回路为：刮水器电动机端子1→前SAM模块导线连接器16端子3→KL继电器端子87a、触点a、触点c、端子30→KQ继电器端子30、触点c、触点a、端子87a→前SAM模块内部搭铁电路→前SAM模块导线连接器16端子1→刮水器电动机端子3。现在回看图3，正常情况下，KQ继电器停止工作后，为了实现刮水器电动机能耗制动，KQ继电器端子87a应与搭铁接通，但KQ继电器端子87a对应的导线上出现了9 V左右的电压，说明KQ继电器端子87a并未与搭铁接通，而9 V左右的电压是刮水器电动机运转时产生的感应电压。人为将KQ继电器端子87a搭铁后试车，刮水器电动机停止运转，且刮水片能够停在风窗玻璃下方的设定位置，由此推断前SAM模块内部的搭铁电路断路，导致KQ继电器端子87a无法搭铁，使刮水器电动机无法实现能耗制动，不能及时停止在设定位置，最终导致刮水器电动机一直低速运转。

故障排除 更换前SAM模块后试车，刮水器电动机工作恢复正常，故障排除。测得的相关波形如图5所示，可以看到，当KQ继电器停止工作后，刮水器电动机电源线上出现反相感应电流，随后刮水片停止在设定位置，复位信号始终为低电位。

图5 刮水器电动机正常停止运转时的相关波形（截屏）