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帕萨特领驭轿车雨刮器失效分析

  • 2018-11-20
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背景介绍:上海大众各车型中,帕萨特领驭轿车较易出现大雨中雨刮器突然停止工作的故障,这对行车安全十分不利。多例故障处理的统计结果表明,只有更换雨刮电机才可排除故障,但事后对更换下来的雨刮电机进行单体检测,并未发现异常,这就需要对其失效机理进行分析。

查阅维修档案得知,该故障涉及的车型为1.8T和2.0领驭轿车,行驶里程均在2.5万 km以上。其共性问题是蓄电池舱室下方泄水孔堵塞,使雨刮电机舱室内存留污水,并汇集大量树叶、淤泥和腐蚀物。

图1 雨刮系统电路示意图

图1 雨刮系统电路示意图

图2 J31外形图

图2 J31外形图

失效分析:帕萨特领驭轿车雨刮系统由雨刮开关(E22)、间歇时间调节器(E38)、雨量传感器(G213)、风窗清洗与间歇刮水控制器(J31)、雨刮电机(V)、风窗清洗泵电机(V59)和大灯清洗泵电机(V11)组成(图1)。J31外形见图2,其31b端子为雨刮电机复位信号输入端。其功能是当雨刮开关OFF,雨刮器未复位时,复位触点处于断开状态,31b信号保持高电压,J31维持对雨刮电机的供电,电机继续运转直至复位触点导通,31b信号由高电压翻转至低电压为止,此时雨刮器恰好处于风窗下沿。

图3 试验方法示意图

图3 试验方法示意图

为进行失效分析,笔者设计了一个试验方法(图3),试灯反映J31对雨刮电机低速挡的输出。在开关K、F断开的情况下,对J31加电,试灯点亮,此时迅速将开关K接通,试灯熄灭。这模拟了雨刮开关OFF时,点火开关ON,雨刮电机从某一位置转动到复位点后停止的情形。

断开J31的电源,然后重新加电,使其初始化。然后,在开关K接通的情况下,将开关F接通(模拟雨刮开关ON),试灯点亮一段时间后熄灭;在开关K断开的情况下,重复上述试验,试灯仍然是点亮一段时间后熄灭。这样便明白了J31的设计思路,也就是当雨刮开关接通后,雨刮电机开始转动。如果在规定时间内复位信号没有变化,则说明雨刮电机蜗轮复位凸起始终没有离开复位点或始终没有到达复位点(图4),由此推断雨刮电机蜗轮没有随蜗杆转动,即传动系统存在机械故障。按照控制策略,J31应进入保护状态,切断输出信号,使雨刮电机停转。通过试验得知,31b信号除起到让雨刮器恰好停在风窗下沿的作用外,还能起到监视雨刮器运转情况的作用,那么接下来就是要找出31b信号失效的原因。

图4 国产雨刮电机蜗轮室结构

图4 国产雨刮电机蜗轮室结构

拆开雨刮电机,能够清晰地观察到蜗轮室接合面密封纸垫有缩入的迹象(图4),复位触点有水渍。按图5所示的试验方法进一步试验(试验时蓄电池电压为12.3 V),雨刮电机连续转动,复位触点断开时的高电压信号为11.7 V,复位触点导通时的低电压信号为2.4 V,但有时高电压信号可达16.7 V,低电压信号可达9.5 V(这应该是由阶跃振荡所造成的)。试验过程中雨刮电机未出现停机现象。

图5 复位触点测试方法示意图

图5 复位触点测试方法示意图

为了解水对31b信号的影响,将雨刮电机浸泡在水中继续进行试验,模拟大雨时雨刮电机的工作环境。31b复位触点导通时, 31与31b间的电阻值为2.0 Ω,31b信号电压值为0.3 V;断开时,电阻值为14.15 kΩ(干燥时为1.56 MΩ),电压值为10.3 V。遗憾的是故障不能重现,这可能由于试验是在清水中做的,无法完全模拟实际的使用条件。观察复位触点的结构,发现其转动触点与固定触点间的绝缘间隙很小见图4,分析判断有可能是由于蓄电池舱室下方泄水孔堵塞,雨刮电机周围汇集大量树叶、淤泥和腐物,大雨时雨水中溶入电解质,其导电率增高,使复位触点本应处于断开状态时变成“导通”,这将会拉低复位信号高电压时的电压,使复位信号一直处于低电压,从而出现停机故障。

图6 德国产雨刮电机

图6 德国产雨刮电机

根据本站的维修案例统计,早期生产的上海大众帕萨特轿车没有出现过此类故障,究其原因发现,那时所使用的雨刮电机为德国生产(图6),雨刮电机蜗轮室接合面为扣接,采用O型圈密封,不易进水。而帕萨特领驭轿车所使用的雨刮电机为国产法雷奥产品,型号为ZD15316A,电机蜗轮室接合面为螺纹连接,使用纸垫密封,容易进水。

分析结论:雨刮电机密封存在缺陷,导致雨刮系统失效。

应对措施:建议雨刮电机生产厂对电机密封结构进行改进,以提高可靠性。在尚未改进雨刮电机前,每次车辆保养时,应及时清理雨刮电机所在舱室内积存的树叶等杂物,检查并疏通蓄电池下方的泄水孔,使其保持畅通,同时提醒用户经常清理此部位,预防故障的发生。(陈中泽)

 

 

 

 

 

 

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