斯巴鲁森林人汽车雨刮器电路故障诊断方案设计

2023年12月4日发(作者：b级车销量排行榜)

摘要雨刮系统作为汽?安全系统，是重要的主动式安全装置。它不但可以保证驾驶者在雨天行?时获得良好的视认特性，而且还可以保证对汽??窗起到清洁和保护作用。它起到了至关重要的作用，但是它工作的环境又非常恶劣，易损坏。在实习过程中，雨刮系统故障是我遇到的汽?电器故障最常?的故障之一。雨刮系统故障检修方案从斯巴鲁森林人轿?雨刮系统工作原理入手，对斯巴鲁森林人轿?雨刮系统的常?故障原因进行分析，深入探讨和研究故障发生的具体原因所在，什么措施才能排除故障，并提出具体的方案设计思路及检修方案。关键词：汽?雨刮器；雨刮电路；检修案例第1?共19?目录摘要.............................................................................................................................1一、雨刮系统组成和作用........................................................................................31.1雨刮器的组成.........................................................................................................31.2雨刮器的作用.........................................................................................................31.2.1雨刮器系统的作用............................................................................................31.2.2雨刮开关的作用................................................................................................31.2.3雨刮继电器的作用............................................................................................41.2.4雨刮电动机的作用............................................................................................51.2.5雨刮支座的作用................................................................................................51.2.6连杆总成的作用................................................................................................61.2.7刮水橡皮的作用................................................................................................6二、雨刮器系统工作原理........................................................................................7三、维修案例.............................................................................................................93.1斯巴鲁森林人雨刮系统检修案例.........................................................................93.2斯巴鲁森林人雨刮系统检修案例.......................................................................13结束语...........................................................................................................................19参考文献......................................................................................................................20第2?共20?一、雨刮系统组成和作用1.1雨刮器的组成:雨刮器的主要组成有，雨刮继电器、雨刮开关、雨刮电动机、雨刮支座、连杆总成、雨刮橡皮等部件（如图1-1）。图1-1雨刮器的组成结构1.2雨刮器的作用1.2.1雨刮器系统的作用：雨刮器又称为刮水器、水拨、雨刮器或挡?玻璃雨刷，是用来刷刮除附着于?辆挡?玻璃上的雨点及灰尘的设备，以改善驾驶人的能?度，增加行?安全。因为法律要求，几乎所有地方的汽?都带有雨刷。掀背?及休旅?等?辆的后?窗也装有雨刷。除了汽?外，其他运输工具也设置了雨刷，像是火?、电?等。某部份工程用机具，如起重机等亦装有雨刷。1.2.2雨刮开关的作用：雨刮器开关是控制刮水器的操作装置（如图1-2），大多数安装在方向盘右下第3?共20?方转向柱上，用右手操纵；将开关手柄向下拉或向上推，可选择不同的刮刷档位；向内拉手柄，喷出?窗玻璃清洗液。雨刮拨杆和?灯拨杆一样，上面印了很多功能标识，虽然不同品牌的标识及标识位置都有区别，但其实功能都是差不多的，某些?型雨刮的自动间歇工作挡位是可以调节摆动频率的，让雨刮摆动频率根据?速高低而快慢不同——将雨刮拨杆置于“自动间歇摆动”挡位时，雨刮便会依照调节的频率，根据?速快慢来变化摆动频率。摆动频率的调节机构主要有两种样式：拨动式及旋钮式。图1-2雨刮器开关1.2.3雨刮继电器的作用：是区分档位的，比如低速，高速，间隙，手动等，最主要是用小电流控制大电流的，继电器是一种电子控制器件（如图1-3），它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。图1-3雨刮继电器第4?共20?1.2.4雨刮电动机的作用:刮水器电动机是整个刮水器系统的动力来源，是整个系统的核心部件。其主要包括电枢、蜗轮蜗杆传动系统两大部分（如图1-4）。是汽?前挡?玻璃上雨刮器的执行电动机，电动机的控制信号由方向盘上的刮水控制器发出。图1-4雨刷电动机1.2.5雨刮支座的作用:支座是指用以支承容器或设备的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。还要承受操作时的振动与地震载荷。如室外的塔器还要承受?载荷。（如图1-5）图1-5雨刮器支座第5?共20?1.2.6连杆总成的作用:连杆总成就是把多个连杆综合到一起，一般就是为了更好的发挥其稳定性。（如图1-6）图1-6连杆总成1.2.7刮水橡皮的作用：用于清洁玻璃,瓷砖等，除尘去污，刮水干净快捷，不留痕迹,可以刮掉玻璃上的水。（如图1-7）图1-7刮水橡皮第6?共20?二、雨刮器系统工作原理如图2-1、2-2所示电动雨刷器上的电动机，它通过电枢轴上的蜗轮驱动输出轴并通过惰轮和惰轮轴动输出?轮，然后由输出轴操纵连接雨刷器连杆的输出臂。当电动机旋转时，输出臂和连杆就被驱动，做前后方向的运动。位于控制开关上的电阻器与电动机的电枢绕组相连接，以控制电动机的速度，驾驶员可以按照需要扳动开关使电流流入电动机的输入电路。现今的雨刮器已经普遍采用高速档、低速档和间歇控制档。其中间歇控制档一般是利用电机的回位开关触点与电阻电容的充放电功能使雨刮器按照一定周期刮扫，即每动作一次停止2－12秒时间，对司机的干扰更少。有些?辆的雨刮器还装有电子调速器，该调速器附带感应功能，能根据雨量的大小自动调节雨臂的摆动速度，雨大刮水臂转得快，雨小刮水臂转得慢，雨停刮水臂也停。雨刮器的动力源来自电动机，它是整个雨刮器系统的核心。雨刮器电动机的质量要求是相当高的。它采用直流永磁电动机，安装在前档?玻璃上的雨刮器电动机一般与蜗轮蜗杆机械部分做成一体。蜗轮蜗杆机构的作用是减速增扭，其输出轴带动四连杆机构，通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。雨刮器电动机采用3刷结构以方便变速。间歇时间由间歇继电器控制，利用电机的回位开关触点与继电器电阻电容的充放电功能使雨刮器按照一定周期刮扫。第7?共20?图2-1电动刮水器电路原理图2-2电动刮水器电路原理上图2-1、2-2是电动雨刮的工作原理图，挡位开关处于不同的位置，电动雨刮的速度不同，所经过的路线也有所差异。三、维修案例3.1斯巴鲁森林人雨刮系统检修案例?型：斯巴鲁森林人底盘号：LFV2A21K5657657发动机号：KHB013225第8?共20?行驶里程：50267km维修日期：2013年07月16日?辆情况：?主描述该?在下雨天开雨刮器时前雨刮器无反应，但有喷水，后雨刮器工作正常。经询问?主得知，该?有过一次?头事故，修复使用已经有一段时间了，但无改装。检查分析：先检查了相关的保险丝，没有缺失和熔断现象。连接诊断仪检测，读取故障码：所有控制单元均无故障；接着查看?身集成单元系统的数据流，打开雨刮器查看雨刮器每个挡位开关信号，数据显示正常。(如图3-1所示)图3-1?辆数据情况图根据之前检查的结果，分析造成前雨刮器不工作的原因可能有以下几点：（1）线路问题；（2）前雨刮电机问题；（3）前雨刮继电器控制单元问题；（4）?身集成单元问题。循着这个思路，认为在读取?身集成单元的故障和数据流均无异常的情况下，由线路问题造成前雨刮不工作的可能性相对来说比较大。查阅电路图分析（如图3-2所示），然后进行检测：首先检测保险丝FB/26号与接地电压，测量为12Ⅴ（正常，第9?共20?提供给雨刮器继电器的控制电源）；FB/7号与接地电压，测量为12Ⅴ（正常，提供给?身集成单元的控制电源）。图3-2?身集成单元相关电路在图3-2中B550的9号与接地电压，测量为12Ⅴ（正常，说明B475雨刮继电器工作正常）；21号与接地电压，测量为12Ⅴ（正常，提供给雨刮电机和前雨刮继电器单元的电源）。以上检测说明保险丝的相关线路都正常。考虑到该?型为高配的雨刮系统，雨刮开关信号输入有无异常在?身集成单元系统的数据流中可以直接查看。鉴于雨刮开关的每个挡位信号?身集成单元都能接收到，说明雨刮开关至?身集成单元的线路无异常。由于?身集成单元系统部件位置处于转向柱处，检查其相关的线路有点困难，为了检查的方便性，直接拆下保险杆查看前雨刮器继电器单元的输入信号。经检查雨刮器继电器单元输入信号电压无异常（12V）。再次查阅电路图（如图3-3所示），检测B409的A4→B2电压，测量为12V（雨刮器继电器单元的电源和搭铁无异常）。第10?共20?图3-3雨刮器继电器相关电路测量雨刮继电器单元B410的B1→B2电压，测量为12V（慢挡和间歇挡输入正常）。测量雨刮继电器单元B410的B3→B2电压，测量为12V（快挡输入正常），如图3-4所示位测量实际值。图3-4实测电压值检测B409的A3（快挡电源）与接地电压，测量为0V（正常为12V）。B409的A1（慢挡和间歇挡电源）与接地电压，测量为0V（正常为12V）。故障排除：现在能确认故障为：雨刮器继电器单元故障（输入信号正常，输出信号异常），更换后故障排除。故障总结：接?后得知该?进行过事故维修但无改装，检查后最终发现是雨刮第11?共20?器继电器单元损坏，我们判定应该是在事故维修中处理不当引起的隐患，属于人为故障（如图3-5、图3-6所示）。图3-5故障位置图3-6故障位置所以在维修操作中还是要做到仔细严格，同时要对维修历史查询，重点关注减少人为故障带来的困惑。第12?共20?3.2斯巴鲁森林人雨刮系统检修案例?辆信息：?型：斯巴鲁森林人底盘号：LFV2A21K54234发动机号：KHB014973行驶里程：70257km维修日期：2015年08月16日故障现象：?主反映该?每次打开点火开关后，雨刮器会自动工作一次再返回到初始位置。故障诊断：根据客户描述的故障现象，经笔者反复试?，发现该情况在点火开关打开那一瞬间肯定会出现，而雨刮器的其他功能，不管是间歇挡，1挡还是2挡，工作状态都完全正常。用VAS6150进入?身控制模块检测无任何故障存储，那么究竟是什么原因导致出现这种情况呢？既然电子检测系统反映一切正常，那么只有从其工作原理来分析故障，再根据相关的线路来检查了。该雨刮器系统相关联的部件包括有雨刮器电机、雨刮器继电器、?身控制单元以及网关J533、转向柱电子控制单元J527和雨刮器开关，经简化其相关电路如图3-7所示。图3-7雨刮器控制电路通过线路图来看一下雨刮器电机工作过程和控制原理，才能有利于后续的故障分析及排除。首先该雨刮器电机和之前?型的普通雨刮器电机工作原理有着本质的区别，之前的普通雨刮器电机就只是一个单纯的执行器，也就是一个普通的电机，连接有搭铁线，低速挡供电线和高速挡供电线，另外还有一条常火线用于雨刮第13?共20?器电机的自动回位。只要给相应挡位供电线提供电源，则电机就会工作。而该?型雨刮器电机不仅仅是一个执行器，还集成了雨刮器控制单元（属于一个子控制单元），该控制单元上连接也是四条线路，一条控制线路（LIN线与?载网络控制单元相通信），另外一条为地线，剩余两条则直接连接至继电器J369（简称R1）两个输出端子（1号和5号）上面。接下来了解一下雨刮器电机的工作过程，通过图中可以看出，雨刮器电机上面的四条线路，除开3号（紫/白）为LIN线，4号（棕）为搭铁线，剩下只有1号（绿/?）和2号（绿/黑）两根线路连接至继电器，这两根线就是雨刮控制单元的供电线，观察图中两个继电器J368（简称R2）和J369（简称R1）相互串联，R2串联在前端且只有5号端子连接至保险丝（常火线），因此该5号端子是雨刮器工作时的唯一一个电源线，不论雨刮器在何种挡位运转，R2继电器必须处在工作状态，才可能给雨刮器控制模块提供工作电源，而R1继电器则不管是否工作，其内部两个触点总有一个闭合，从而将R2继电器的供电通过触点传递给雨刮器控制单元，以便让雨刮器电机以对应的速度运转。为了便于理解，下面根据线路图来模拟一下雨刮器电机各个挡位时的电路走向：当驾驶员打开雨刮器的1挡开关后，雨刮器开关将模拟信号直接传递给J527，而J527则通过CAN线将信号传送至网关J533，再由J533通过CAN线将信号输送至?载网络控制单元J519，J519接收雨刮器1挡信号后，则为52b/23脚提供低电位信号，于是R2继电器线圈被通电，触点3和5导通，电源经过蓄电池→保险丝→R2继电器（5号脚→触点→3号脚）→线路到R1继电器（2号脚→触点→1号脚）→雨刮器控制单元的2号脚，于是雨刮器以1挡速度运转。此时R1继电器是不工作的，但是其常闭触点却起到了导线的作用。当驾驶员打开雨刮器的高速挡开关后，通过1挡的相同途径，J519接收到J527传输过来指令，需要开启雨刮器高速挡时，则同时会提供52b/18和52b/23低电位信号，于是R1和R2同时工作，此时R1继电器触点被吸合，电源经过R2继电器触点后，再经过R1继电器（2号脚→5号脚）→雨刮器控制单元1号脚，此时雨刮器电机就以高转速在运转了。雨刮器电机还存在另外一个工作状态，那就是雨刮器的间歇挡，在新帕萨特?型中，雨刮间歇挡的时间?短可以调节是一种标配，其间隔工作时间分别为4s、9s、第14?共20?16s、24s，而这个信号则是?载网络控制单元通过LIN线，直接输出指令让雨刮器控制单元来工作的。当然在雨刮器以间歇挡运转时，雨刮器电机的转速是以1挡转速来工作的，此时电源供应途径和1挡工作途径完全相同了，只是间隔的时间是由J519来控制。根据上述的分析，结合本案例中的故障现象，感觉两个雨刮器继电器R1和R2都不应该出现问题，因为若两个继电器任一个出现任何故障，都有可能导致雨刮器电机无法正常工作。那么接下来最大的可能性应该在控制部分，包括雨刮器控制单元本身，或者是J519本身了。怀疑电子控制单元本身存在故障，在条件允许的情况下代换自然是最快捷的方法，可是按照这个思路更换同类型?上的雨刮器控制单元后故障依旧，而将该?雨刮器控制单元替换到其他?上，却不会出现类似故障，接着继续代换了?载网络控制单元J519，可是故障现象依旧没丝毫的改变，说明判断失误。那么问题会出在哪里呢？反复思考这个奇怪的现象，雨刮器工作一次相当于雨刮器的间歇挡开启，那有没有可能是雨刮器控制单元的通讯LIN线存在问题呢？带着这个想法直接将雨刮器控制单元的T4a/3与J519的T52b/20针脚挑出并另外?线，该故障依旧存在。说明该假设依旧不成立，维修至此陷入僵局。由于雨刮器控制部分配件只有寥寥几个，除开两个控制单元（?载网络控制单元和雨刮器控制单元），还有就是两个继电器R1和R2，而继电器本身非常的简单，无非就是一个执行器而已，仅仅起到传递电压信号的作用，若没有外界控制，继电器是绝对不可能这么有规律的来工作。那么还有哪里值得怀疑呢？难道问题会出在雨刮器开关本身，是雨刮器开关本身给出了一个错误的信号？而若是雨刮器开关给出了错误的信号，J519自然无法读取任何的故障码的，但是若这个假设正确，则错误信号应该不仅只是在开钥匙的瞬间才给。不过为了排除这个可能性，笔者在J519里面读取数据流，反复打开关闭雨刮器开关，数据流里面显示的信号符合开关的状态，至此说明雨刮器开关是正常的，该问题与雨刮器开关没有任何关联。既然相关元件都不存在问题，那么还是将重点放在检查线路上了。由于雨刮器电机已经拆下来，测量一下雨刮器电机各个针脚在钥匙打开一瞬间和关闭时对地电压也非常方便。经测量如下：点火开关关闭时，T4a/1（绿/?）为0V，T4a/2（绿第15?共20?/黑）为0V，T4a/3（紫/白）为12V，T4a/4（棕）搭铁正常。这个测量结果符合正常工作范围。接着测量点火开关打开一瞬间时各脚与T4a/4之间的电压，T4a/1为8V，T4a/2为12V，T4a/3为12V。这个测试结果明显反映出在点火开关打开的一瞬间T4a/1、T4a/2竟然有电压，这肯定是一个异常情况，直接的结果就是引起雨刮器低速运转一次，这个和本例故障现象相符。而通过上面的电路图可知，T4a/1与T4a/2都与R1相连接，难道真的是该继电器存在问题？为了消除这个疑问，先更换两个全新的继电器之后，再打开点火开关后故障依旧存在，至此说明问题点在继电器的控制部分，接下来应该检查线路了。为了便于判断是哪段线路存在故障，找来一辆同样的?型，来测量雨刮器控制单元相关线路的数据：雨刮器开关关闭，点火开关打开一瞬间时，T4a/1为0V，T4a/2为0V，T4a/3为12V；这个结果明显与故障?有差别，接着打开点火开关后，雨刮器控制单元对应针脚电压以及继电器工作状态如表1所示。元件档位点动复位档1档2档3档T4a/1绿/?8V8V12V12VT4a/2绿/黑12V12V17.5V17.5VT4a/3紫/白12V5-12V(跳跃)12V12VR1继电器未工作未工作工作工作R2继电器工作工作工作工作表1测量实际值再测量故障?辆雨刮器控制单元在各个挡位时候，各针脚的电压数据，经比较数据完全正常，不正常的数据只是在打开点火开关的瞬间，在T4a/1和T4a/2有一下子电压，这个是引起雨刮器瞬间工作一次的根本原因，而这两个针脚都来自于R1，但是R1上输出电压又来自于R2，若R2不工作，则R1上不存在有任何电压，那么问题的根源最大可能性应该还是出在R2上面，因此接下来还是重点来检查R2的控制部分。根据这个思路重新检查R2本身控制线路以及相关的供电电路（包括SB14保险丝）,如图3-9所示都集中在SB保险丝座上。第16?共20?图3-9保险丝及继电器位置由于R2以及保险丝都是插在该座上面，为了排除故障，只有小心的拆开该保险丝座，在拆的过程中发现该集成座的底部有几根插脚几乎将要脱出，而这几个插脚恰恰连接至R2的2号脚，于是将其重新插入对应的孔中固定好，最后将其他部件都恢复好，试?发现该?故障终于排除，至此可以判定该?的故障原因是保险丝集成座（在发动机左前部）后面的线速插脚松动导致的。故障总结：故障虽然已经被排除，但是关于雨刮器的LIN线，还有必要继续说明一下，当该LIN线断路，则打开点火开关瞬间，雨刮器会自动运转一次，这个和本文的故障完全相同，不同的是，关闭点火开关一瞬间，雨刮器同样又再运转一次。而当LIN线出现短路或搭铁时候，则雨刮器一直以间歇挡来工作，此时是不受开关的控制。这个可以看做是该雨刮器控制单元的一种应急控制了。该雨刮器控制模块还有几个功能，包括更换雨刮片的维修位置，在关闭点火开关的10s内，将雨刮器开关推至点动位置，则雨刮器会自动停止到最高位置，以方便更换雨刮片。还有一个雨刮器的APP功能，该功能是，雨刮器臂回位到最低位置后，会略微向上运动一点。每次关闭雨刮器系统两次，则起作用一次。而雨刮器每工作10个循环后，APP功能就自动激活。该功能的主要作用是避免雨刮片每次固定在同一个位置，导致雨刮片接触早期老化。最后还包括发动机的舱盖控制，当?辆机舱盖被打开，若?速低于16km/h时，则雨刮器被禁止工作，但是若再次拨动雨刮器开关一次，则雨刮器被激活。而当?速高于16km/h时，尽管舱盖未关闭，雨刮器依旧会工作，直至?速低于2km/h，雨刮器才会被重新禁止工作。第17?共20?结束语上述为斯巴鲁森林人轿?与雨刮系统检测与维修设计方案，着重描述了雨刮系统的结构和运作原理，雨刮系统的常?故障和检测维修与雨刮系统的真确使用。雨刮系统是汽?不可缺少的重要部件，是保障驾驶员安全的重要系统.通过这次毕业设计我学到了很多的知识。当我在不断的复习巩固中完成本设计特别是理论与实际的结合更让我感觉到了一种知识的升华。让我更好的把书本的理论知识和实践操作相结合在以后的生产工作中更灵活的运用。第18?共20?参考文献[1]张军.董?兴.汽?总线系统检修[M].北京:北京理工大学出版社,2016.[2]张永波.汽?故障诊断技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2016.[3]曽鑫.汽??身电控系统检修[M].北京：北京理工大学出版社,2016.第19?共20?