謝曙光

（淮海機(jī)械廠，安徽 合肥 230031）

汽車作為現(xiàn)代交通工具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要的地位，其安全性是首當(dāng)其沖的重要考核指標(biāo)。

1 故障現(xiàn)象

某知名企業(yè)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)某款手動(dòng)檔微型車，采用BOSCH M7.8發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)，0公里記錄。批量出現(xiàn)斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，發(fā)動(dòng)機(jī)不立即停機(jī)卻還能有一腳轟油門的現(xiàn)象，我們稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)延時(shí)熄火故障，延時(shí)時(shí)間從3～7s不等。

2 故障檢查

經(jīng)評(píng)估分析認(rèn)為，故障模式與電噴系統(tǒng)有關(guān)。首先，著手排查全車線束，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)線，也沒(méi)有竄線、短路故障。其次，檢查電噴系統(tǒng)各個(gè)插接件：轉(zhuǎn)速傳感器、相位傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、怠速控制閥、進(jìn)氣壓力溫度傳感器、水溫傳感器、上下游氧傳感器等，特別是重點(diǎn)查驗(yàn)BOSCH M7.8發(fā)動(dòng)機(jī)ECU插接件端子，無(wú)歪斜、無(wú)短路問(wèn)題。期間，用型號(hào)X-431C版本號(hào)24的故障診斷儀檢測(cè)，沒(méi)有故障提示，也沒(méi)有故障代碼。

該型號(hào)的微型汽車已經(jīng)生產(chǎn)數(shù)萬(wàn)臺(tái)，為什么這時(shí)候批量出現(xiàn)問(wèn)題？涉及汽車電器的方方面面基本過(guò)濾一遍，能想到的都檢查了，正當(dāng)一籌莫展之時(shí)，偶然拉起手制動(dòng)，閉合手制動(dòng)開(kāi)關(guān)該故障卻消失了。采用拆解法搜索故障器件，當(dāng)拆除到組合儀表，上述故障也不再顯現(xiàn)。這樣，故障關(guān)鍵點(diǎn)集中在組合儀表上。

不得不說(shuō)明一下，有的駕駛員習(xí)慣于左腳不脫離合器掛檔停車，這樣不用拉手制動(dòng)，利用變速檔位自鎖功能駐車，這才有該故障的出現(xiàn)，才有其后續(xù)排除、改進(jìn)的過(guò)程。停車變速操縱桿回空檔，沒(méi)有拉手制動(dòng)時(shí)，故障出現(xiàn)，而正常停車時(shí)，回空檔拉手制動(dòng)，則沒(méi)有上述故障發(fā)生，這也就是該故障難以捉摸，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)而產(chǎn)生的難度所在。

3 故障分析

圖1為簡(jiǎn)略電器原理圖。手制動(dòng)回路是通過(guò)組合儀表構(gòu)成的，可以初步判斷是通過(guò)組合儀表手制動(dòng)回路而使故障消失，聯(lián)想到組合儀表供應(yīng)商新近推出一款以FUJITSU芯片為主的組合儀表平臺(tái)，是不是問(wèn)題可能就出在這兒？

為了能夠闡述故障原因，我們不妨簡(jiǎn)單描述一下該型汽車電器原理圖幾個(gè)關(guān)鍵件連接工作原理：BW線是發(fā)電機(jī)工作輸出回路，B9為組合儀表電源端口，A15是組合儀表OBD指示端口，A3是組合儀表充放電指示端口，A9為檢查接線端口，這二者與WR線到發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器連接構(gòu)成檢測(cè)回路。BOSCH M7.8發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的16腳始終連接蓄電池電源正極，作為常規(guī)備份并處于待機(jī)狀態(tài)，ECU的17腳是電源工作端口，ECU的32腳為主繼電器線圈回路端，當(dāng)其為低電平時(shí)，主繼電器吸合工作，當(dāng)ECU的60腳處于低電平時(shí)，油泵繼電器吸合，燃油泵總成工作。其中涉及本批次安全隱患問(wèn)題關(guān)鍵的是ECU的20腳OBD檢測(cè)端口，當(dāng)其低電平時(shí)，點(diǎn)亮組合儀表OBD指示燈。

由于該款車為國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn)，所以配置有OBD功能。我們知道OBD即車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)，其功能為系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況——即時(shí)是否尾氣超標(biāo)，一旦超標(biāo)，會(huì)馬上發(fā)出警示。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， 故障 （MIL）燈或檢查發(fā)動(dòng)機(jī) （Check Engine）報(bào)警燈亮，同時(shí)動(dòng)力總成控制模塊PCM將故障信息存入存儲(chǔ)器，通過(guò)一定的程序可以將故障碼從PCM中讀出。根據(jù)故障代碼的提示，維修人員能迅速準(zhǔn)確地確定故障的性質(zhì)和部位。OBD車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展到加入環(huán)保檢測(cè)功能，主要監(jiān)控三元催化轉(zhuǎn)化器的效率下降、氧傳感器劣化、廢氣回收裝置故障等問(wèn)題，其指示燈點(diǎn)亮發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員盡快對(duì)車輛進(jìn)行維修保養(yǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控以保證機(jī)動(dòng)車尾氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

由圖1可見(jiàn)該車型發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的20腳與組合儀表A15端口連接構(gòu)成通道。進(jìn)一步分析組合儀表電路，發(fā)現(xiàn)A3腳與A15腳之間構(gòu)成回路，測(cè)量其等效電阻為2.75～2.76 kΩ （見(jiàn)圖2）。 對(duì)比原來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題的同型號(hào)組合儀表，該兩端口之間等效電阻基本上為無(wú)窮大。再看圖1，從ECU的20腳→A15→A3→WR→發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器→BW發(fā)電機(jī)輸出→ECU的17腳→ECU的20腳，顯而易見(jiàn)從ECU到發(fā)電機(jī)，再通過(guò)該平臺(tái)的組合儀表構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)通道。

提取1臺(tái)故障樣本數(shù)據(jù)加以說(shuō)明，實(shí)際著車測(cè)量發(fā)電機(jī)輸出電壓14.1～14.3V，斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)延時(shí)故障時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出電壓從7.4～6.4V逐漸減少，發(fā)動(dòng)機(jī)延時(shí)熄火延時(shí)時(shí)長(zhǎng)5.6s，延時(shí)過(guò)程中主繼電器竟然延時(shí)5.9s繼電器觸點(diǎn)才斷開(kāi)。特別值得一提的是，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)鑰匙位于點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ACC位置，組合儀表處于待機(jī)檢測(cè)過(guò)程時(shí)，發(fā)電機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)處于低電位。通過(guò)WR檢測(cè)線導(dǎo)通A3端口點(diǎn)亮充放電指示燈 ，此時(shí)A3端口電流8.44mA方向如圖3實(shí)線箭頭所示；起動(dòng)起動(dòng)機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作后，A3端口電流為0.59 mA，即組合儀表A3端口正常工作電流，見(jiàn)圖3軸線箭頭所示；斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，卻逆向輸入發(fā)電機(jī)0.24 mA電流，見(jiàn)圖3虛線箭頭方向。同樣，A15端口在組合儀表處于待機(jī)檢測(cè)時(shí)，電流為11.9 mA，點(diǎn)亮OBD指示燈，方向見(jiàn)實(shí)線箭頭；出現(xiàn)故障時(shí)，由ECU的20腳饋入組合儀表A15端口0.11 mA電流，方向見(jiàn)虛線箭頭。至于端口A3、A15為什么在出現(xiàn)故障時(shí)，電流不是同等數(shù)量，我們認(rèn)為由于該型號(hào)組合儀表有25個(gè)端口與內(nèi)部電路連接，存在著眾多元器件導(dǎo)通與連接關(guān)系，又與各種工作電壓狀態(tài)、電路頻率響應(yīng)等等有著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，也就是說(shuō)這2個(gè)端口有聯(lián)系但不是孤立對(duì)等的導(dǎo)通關(guān)系。

為清楚說(shuō)明組合儀表A3端口電流方向與時(shí)間關(guān)系，還是以這臺(tái)故障樣本車為例，其中以組合儀表為主體，進(jìn)為正、出為負(fù)，圖4為組合儀表A3端口時(shí)間、電流模擬示意圖。

對(duì)于組合儀表和發(fā)電機(jī)這二者來(lái)說(shuō)，正常工作時(shí)，是通過(guò)WR線輸入組合儀表電流，而反向輸入電流到發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器這一異常情況一定會(huì)帶來(lái)意想不到的結(jié)果。這異常的0.24 mA電流卻使發(fā)電機(jī)在斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，持續(xù)輸出7.4V左右的電壓，而繼電器行業(yè)技術(shù)指標(biāo)要求繼電器吸合電壓≤8.5V能夠正常吸合工作，必須說(shuō)明這款車采用的繼電器大多在7.1～7.5V能夠吸合工作。當(dāng)主繼電器、油泵繼電器在發(fā)電機(jī)延續(xù)輸出7.2～7.4V電壓情況下吸合，其觸點(diǎn)閉合恰恰得以持續(xù)維持發(fā)動(dòng)機(jī)基本工作狀態(tài)，即滯后停機(jī)故障的發(fā)生。我們知道，發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器原理是通過(guò)調(diào)節(jié)器調(diào)整勵(lì)磁電流而達(dá)到穩(wěn)壓輸出目的，由圖1看出這個(gè)WR線連接調(diào)節(jié)器內(nèi)部電路，可以認(rèn)為這個(gè)異常的饋入發(fā)電機(jī)的電流起著補(bǔ)償勵(lì)磁電流的效果，也就是說(shuō)起著發(fā)電機(jī)續(xù)緩輸出電壓的作用。在發(fā)電機(jī)續(xù)緩輸出電壓過(guò)程中，通過(guò)上述閉環(huán)通道傳遞這盡管微弱卻異常失真錯(cuò)誤的電傳感信號(hào)，使ECU的32腳、60腳仍處于低電平，使得主繼電器、油泵繼電器繼續(xù)保持吸合狀態(tài)而促使發(fā)動(dòng)機(jī)延時(shí)故障形成。這種由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的20腳異常導(dǎo)入的電流是一種閉環(huán)反饋，并呈逐步衰竭的變量過(guò)程，造成發(fā)電機(jī)臨界延時(shí)輸出7.2~7.5V電壓，維持其延時(shí)過(guò)程3～7s自然衰竭為0。當(dāng)拉起手制動(dòng)，導(dǎo)通制動(dòng)燈回路，則加速泄放發(fā)電機(jī)輸出電量，破壞了這種臨界穩(wěn)態(tài)而不出現(xiàn)延時(shí)熄火故障就可以理解了。由此可見(jiàn)該平臺(tái)的組合儀表存在缺陷漏洞，確鑿無(wú)疑。

可以理解當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的20腳OBD端口沒(méi)有相關(guān)的隔離電路，再加上該組合儀表相應(yīng)OBD指示燈端口A15也沒(méi)有隔離電路，這兩者缺陷非常巧合地在一起構(gòu)成了這批次發(fā)動(dòng)機(jī)延時(shí)熄火事故。從另一個(gè)方面描述，可以認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)ECU是一個(gè)高度集成的電子模塊，其工作時(shí)富集大量電荷電量，當(dāng)斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，通過(guò)其內(nèi)部電路泄放，但由于其連接的外部電路存在端口漏洞，形成新的電荷電量泄放回路，即與該型號(hào)組合儀表通道端口未設(shè)計(jì)隔離的電路形成閉合反饋回路，正是這種二者漏洞巧合，造成這起批量發(fā)動(dòng)機(jī)延時(shí)熄火故障。聯(lián)系到作者曾處理過(guò)多次發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火故障涉及主角均是BOSCH M7.8發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，可以認(rèn)為該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU本身有著尚待完善的補(bǔ)缺漏洞。

4 故障排除

本著精簡(jiǎn)電路，低成本、最簡(jiǎn)化處理的思路，我們選擇成本低廉的M7貼片二極管作為隔離電路的元件，該貼片二極管反向耐壓1000V，正向平均整流電流1A，反向穿透電流30μA，該車型工作電壓一般是14.2~14.4 V，即使在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，有著幾十伏尖峰脈沖極端條件下，該元件的技術(shù)參數(shù)也完全滿足安全保護(hù)技術(shù)指標(biāo)要求。我們將該二極管植入組合儀表A15腳內(nèi)電路，使ECU的20腳OBD端與發(fā)電機(jī)之間形成單向?qū)ɑ芈?，即?gòu)成最簡(jiǎn)化的隔離電路。由于BOSCH M7.8系統(tǒng)端口低電平有效，改造組合儀表的二極管位置及極性如圖5所示。

這款汽車配裝經(jīng)改造升級(jí)的組合儀表，在斷開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，發(fā)動(dòng)機(jī)再也沒(méi)有出現(xiàn)延時(shí)熄火故障，后經(jīng)數(shù)萬(wàn)臺(tái)該款汽車產(chǎn)品檢測(cè)，證實(shí)安全可靠，至此組合儀表改造升級(jí)成功。

由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，提出的改進(jìn)方案簡(jiǎn)潔合理并且及時(shí)到位，避免了由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，有效地維護(hù)了產(chǎn)品品牌形象，從而創(chuàng)造了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)的探索是無(wú)止境的，隨著汽車電子技術(shù)迅猛發(fā)展，包括發(fā)動(dòng)機(jī)ECU在內(nèi)的各個(gè)汽車電器產(chǎn)品有待于我們不斷完善、不斷創(chuàng)新，汽車科技才能得以不斷發(fā)展進(jìn)步。