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本帖最后由 hongo 于 2023-3-24 09:24 编辑
拆修一个发生故障的奔驰的发动机电子节气门，这个型号的节气门广泛用在奔驰的M112、M113、M272和M273等几代较老的V6和V8发动机上。原车的故障现象是偶尔会突发发动机发疯的状况，出现故障时发动机有非常严重的闯车现象，怠速会突然蹿升到3000转以上又突然降到500转以下甚至0导致熄火，有时还会发动机油门失去反应，即无论怎么踩油门发动机都固定在1000转左右上下窜动。引擎故障灯亮，用奔驰专用的STAR C4诊断系统查看故障码有通用码P0120（节气门位置传感器A回路错误）、P0101（空气流量传感器信号范围错误）还有奔驰的专用码P20D4（发动机强制负荷限制）。最后诊断出故障根源是节气门传感器的电压输出不稳定，有时有剧烈跳动的现象，输出电压低至零对应的节气门开度变成负值。所以就把节气门拆下看看出了什么毛病。
这就是拆下的节气门，很明显积碳相当多，特别是朝向发动机的一侧，但是积碳并不是故障原因：
侧面图：
这东西拆起来很容易，它是用几个卡簧片把塑料壳和铝合金本体夹在一起的，只要用平口螺丝刀撬开即可：
然后用螺丝刀就能轻松撬开塑料壳：
这是塑料壳部分，其实它不仅仅是壳，而且是重要的节气门位置传感器以及节气门电气接头的所在：
塑料壳上有各种型号标记，上面的标志表明这个奔驰节电子气门是德国博世代工的：
先把塑料壳上的节气门位置传感器放在一边，看看节气门的其他部分，剩下的一半就是铝合金压铸结构的节气门本体了，里面有一些减速齿轮：
中间那个塑料齿轮可以取下：
取下中间那个塑料齿轮后，节气门的结构就很清楚了，显然左边有个小齿轮的部分是驱动电机，而右边有电刷的塑料齿轮部分就是节气门的阀体，阀体里面有回位弹簧让节气门在电机不动作时能自动复位到关闭状态，气门控制塑料齿轮上还有四个电刷，应该就是位置传感器的电刷：
驱动电机那头：
节气门阀体那头：
驱动电机上看起来只有两个电极，那不可能是步进电机而只可能是直流电机了。驱动电机是用两个T8型螺丝固定，把这俩螺丝拆下：
然后就可以把驱动电机拔下来了，哦，其实拔下来的是电机的转子，定子是直接做在节气门铸铝主体里面的：
转子拆下来了，果然是普通直流电机不是步进电机，而且是碳刷结构的有刷电机！几十万的车上和普通几万元的车也没区别 。节气门电机是通过齿轮而不是涡杆驱动，所以电机断电后节气门阀片上的回位弹簧会把节气门强制回到初始关闭位置以保证安全，但是这样也有一个负面的后果，就是节气门是无法自动保持当前位置的，它必须在任何时候都靠电机维持位置，只要发动机打开节气门的电机必须是始终通电工作才行，在保持节气门位置不动的时候节气门电机就要不停地以脉冲方式通电以给它动力不使节气门自动复位又不能从当前位置朝前移动，所以使用直流有刷电机的电子节气门在发动机工作时会发出一种高频振动的声音，就是在不停地脉冲通电以维持节气门的位置不变，这是其结构和工作方式所决定的。
拆掉转子以后的节气门主体，可以看到电机的定子只是两个简单的弧形永磁铁卡在铸铝电机安装洞里面，底部还有一个小轴承：
虽然节气门驱动电机是有刷直流电机，但是看起来电刷还剩很多磨损并不大，换向器电枢也没有什么问题，这部分都是正常的，电机直接接电源也转动正常。下面再回头检查一下塑料盖那部分，特别是节气门位置传感器。
这是塑料盖上的电机的电极插座，直流有刷电机，所以只有两个接头：
而另一头是节气门位置传感器，其实就是碳膜电位器：
传感器放大一下看看，它其实是有两个独立的碳膜电位器组成的，一共有四条碳膜，做在镀金的电路板上。两个独立的碳膜电位器可以反向互相对照验证，当两者的输出电压不符合验证规律的时候电脑就知道传感器出了问题，点亮故障灯提醒司机并在必要时自动限制发动机的转速以保证安全。因为节气门位置是对行车安全有致命影响的关键数据，所以这里用两个独立的传感器随时互相比对来保证这个数据的可靠性：
传感器电路板通过类似于集成电路芯片键合方式用超声波压焊的铝丝连接到塑料盖的电路接头上。把这部分再放大看看，终于发现了故障的根源：照片中可以看到最左边那条铝丝变形几乎接触到左边第二条铝丝，这个节气门在发动机上的安装方式是最左边那条铝丝在上面，所以在这种临界接触下震动会导致这两条铝丝有时会间歇性短路，引起电脑对节气门位置的误判而驱动节气门电机带动节气门进行调整，因而发生节气门开度忽大忽小的情况，产生严重的闯车、怠速严重错误以及油门失控等故障的发生，同时短路也导致节气门位置信号电压超出规定范围，产生P0120故障码。而错误的节气门开度数据也让电脑认为空气流量传感器的数据和节气门不符，从而给出P0101、P0104等和空气流量传感器相关的故障码。而且在那两根铝丝短路严重时，电脑还会因为有时节气门位置数据持续严重失常而自动限制发动机的负荷（输出功率和转速）而进入“跛行”状态，此时汽车的油门就会失控，无论怎么踩都不会有反应。
故障根源找到了，那么为什么左边那根铝丝会变形和另一根相碰呢？虽然节气门的安装位置是那根铝丝在上面，但是重力显然不足以让它这样变形，因为另外四根同样的铝丝都是好好的，没有问题。个人猜测最大的可能是这个节气门在生产线上生产过程中就被工人或设备误碰而变形，但是当时还没接触到旁边的铝丝。在装到发动机上长期运行之后在重力和震动作用下已经变形靠得很近的铝丝最终接近到接触的位置从而引起了上面一系列故障。归根结底还是博世的质量控制出现了问题，而这个问题在出厂产品检测时也根本不可能发现，只有在车辆上长期使用后才暴露出来。这个问题如果不是模具、工装夹具的问题所导致的话应该是极小概率事件，基本上不会在第二辆车上发现同样的故障。节气门传感器信号故障通常都是传感器的电阻碳膜的问题，但是这个节气门是非常罕见的引线短路问题。
问题找到了，用小螺丝刀把那个变形的铝丝轻轻拨会原位就能零成本修复了！幸亏拆开了节气门仔细检查，如果直接换个新的原厂节气门的话几千块成本打不住。
引线短路问题处理完，再顺便用酒精清洗一下节气门传感器的碳膜：
把节气门按原样组装好，然后再用化油器清洗剂把节气门阀片上的积碳清洗干净，具体过程没有拍照片，这是清洗完以后的照片，干净多了吧：
装回到发动机上，奔驰的V6、V8发动机都是纵置，节气门的位置在发动机最后面朝着防火墙的那里，而且在发动机比较靠下的部位，拆装也都比较麻烦：
把其他部件安装回位并清除故障码，这个非常罕见的奇怪故障就修理完成，最终是零成本修好。如果直接换原厂节气门的话，仅配件成本都要5k往上。
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雷达卡
发表于 2023-3-20 10:20:12
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千斤顶
发表于 2023-3-20 10:46:51
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