蔣 波

（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州 510650）

0 引言

汽車起重機除了在普通輪式汽車底盤上安裝有常規(guī)駕駛室以外，還設(shè)置有起重操縱室和起升作業(yè)時所用的液壓支腿；因而這種起重機相對于履帶式起重機具有機動性好和轉(zhuǎn)移迅速等優(yōu)點，但是也存在進行起重作業(yè)時必須依賴液壓支腿，不能負(fù)荷行駛，也不適合在松軟或泥濘的場地上工作等缺點。

下面以配備上柴SC8DK260Q3電控柴油機的QY25C型汽車起重機為例，分析電子油門控制系統(tǒng)的故障檢測與診斷問題。

1 電子油門控制系統(tǒng)工作原理

在傳統(tǒng)的柴油機燃油供給系統(tǒng)中，駕駛員通過調(diào)整油門踏板，帶動齒輪齒條機構(gòu)改變柱塞泵的斜槽傾角以便調(diào)節(jié)供油量，從而改變發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和功率，以適應(yīng)機動車行駛的需要。這種傳統(tǒng)的機械式油門由于布置空間受到限制，并且控制精度較差，因而在電控柴油機上普遍采用電子油門。

圖1 SC8DK260Q3電控柴油機電子油門示意圖

電子油門的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。兩個位移傳感器安裝在油門踏板下方，當(dāng)油門踏板的高度發(fā)生變化時，油門踏板首先將踏板的機械位移信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換和放大處理以后迅速將此信息送往發(fā)動機ECU。ECU對該信息和其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息進行運算處理，計算出一個控制信號，通過電路送到柴油機的噴油器電磁閥，由電磁閥控制該噴油器的噴油時刻和噴油時間的長短。整個過程精準(zhǔn)而快速，不存在機械磨耗，并且能夠根據(jù)踩油門的動作幅度來判斷駕駛員的意圖，控制精確，工作平順，穩(wěn)定性更高，但是電子油門控制系統(tǒng)也存在結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，故障率較高等問題。

2 上柴SC8DK系列電控柴油機電子油門控制系統(tǒng)原理

上柴SC8DK系列電控柴油機電子油門控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

汽車起重機在路面行駛時采用常規(guī)汽車底盤工作，依賴車輪行走；而在進行起重作業(yè)時，由于車輪屬于柔性支撐，容易造成重心不穩(wěn)，如果爆胎，更是容易造成側(cè)翻等事故，因而在起重作業(yè)時需要設(shè)置起重操縱室進行專門操控，并且同時提供液壓支腿加強汽車起重機的工作穩(wěn)定性和支撐能力；此外，汽車起重機工作環(huán)境多變，工作負(fù)荷變化劇烈，因而汽車起重機必須設(shè)置有特殊的油門控制模式。

下面對汽車起重機油門的控制模式進行介紹。

（1）發(fā)動機的怠速與最高轉(zhuǎn)速的設(shè)定：根椐工況的不同，發(fā)動機需要對怠速大小和最高轉(zhuǎn)速進行設(shè)定。傳統(tǒng)的機械直列式柴油機通過機械調(diào)速器進行調(diào)整；而電控柴油機都是通過專用軟件或便攜式編程器與發(fā)動機ECU聯(lián)機建立通信以后，通過專用軟件直接標(biāo)定目標(biāo)怠速與最高轉(zhuǎn)速進行工作。

（2）主油門：主油門又叫下車油門，指的是安裝在汽車起重機駕駛室內(nèi)的腳油門，或稱行車油門。當(dāng)汽車起重機處于道路行駛工況時，把油門踏板的位移轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓信號，控制發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的噴油時間和噴油時刻；主油門踏板同時傳遞給ECU駕駛員是否希望怠速的請求。

（3）上車油門：上車油門又叫遠(yuǎn)程油門，當(dāng)汽車起重機從行駛工況切換到起重工況作業(yè)時所使用的手油門。進行起升作業(yè)時，操縱油門切換開關(guān)，或直接給發(fā)動機ECU一個請求操縱上車油門的信號，發(fā)動機即進入上車油門工作狀態(tài)，便于汽車起重機進行起重作業(yè)。

（4）支腿油門：支腿油門指的是設(shè)置在駕駛室內(nèi)的汽車起重機液壓支腿轉(zhuǎn)速控制開關(guān)。支腿油門根據(jù)汽車起重機的工作要求分為幾個特定的轉(zhuǎn)速檔，進行速度分級控制，而不是連續(xù)控制。

SC8DK系列柴油機是上柴公司在D6114系列B型柴油機的基礎(chǔ)上，采用日本電裝公司先進技術(shù)—ECD-U2高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)，自主開發(fā)的一款滿足國III排放要求的電控柴油機。QY25C型汽車起重機上相對于一般汽車起重機除了設(shè)置有上述電子油門或開關(guān)以外，還增設(shè)有PTO工作模式。在PTO工作模式下，柴油機可以以一種特定的工作狀態(tài)進行工作，如怠速、最高轉(zhuǎn)速、各轉(zhuǎn)速下的最大扭矩工況等。具體數(shù)據(jù)，可以在發(fā)動機的輸出范圍內(nèi)根椐要求進行修訂。PTO油門和加速油門互鎖，即進入PTO模式后，PTO油門踏板起作用，加速油門踏板不起作用。

圖2 上柴SC8DK系列電控柴油機電子油門控制原理圖

當(dāng)以下條件均滿足時，則進入PTO模式：

（1）PTO油門在零位；

（2）無停車、起動信號；

（3）車輛在駐車狀態(tài)；

（4）水溫正常；

（5）空檔信號（ECM中466引腳高電平信號）；

（6）系統(tǒng)無故障；

（7）PTO開關(guān)接通（ECM中489引腳得電）。

當(dāng)有下列任一條件，則退出PTO模式：

（1）有停車、起動信號；

（2）水溫高；

（3）空檔信號無；

（4）系統(tǒng)有故障；

（5）PTO開關(guān)斷開。

3 電子油門控制系統(tǒng)主要故障及原因

QY25C型汽車起重機電子油門控制系統(tǒng)產(chǎn)生故障的原因較復(fù)雜，但是歸納起來主要有下列幾種原因。

（1）控制轉(zhuǎn)換信號問題：開關(guān)損壞或未接通。

（2）控制程序問題：ECU內(nèi)部損壞或內(nèi)部程序未開通。

（3）線束問題：線束損壞或連接錯誤。

（4）其他問題：主要是用戶需求不明確，制造、裝配錯誤等。

4 故障診斷方法

4.1 通過故障指示燈提供的“閃碼”進行診斷

符合國III排放標(biāo)準(zhǔn)的高壓共軌電控柴油機大部分可以通過“閃碼”讀取故障信息。一種是國III已有的柴油機故障指示器，用于指示，一旦柴油機的燃油系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此燈就會激活以便提示駕駛員檢修發(fā)動機。當(dāng)柴油機出現(xiàn)故障時，故障指示燈將亮起，此時將診斷開關(guān)閉合，故障指示燈將有規(guī)律地閃動，用戶通過讀取閃碼，再對照相應(yīng)的閃碼列表即可知道當(dāng)前柴油機的故障。

另一種通過CAN總線顯示代碼，發(fā)動機ECU上電時會不斷向CAN總線（CAN2）上發(fā)送DM1（18FECA00）報文，當(dāng)沒有故障或只有一個故障時，DM1以單包發(fā)送，存在多個故障時，DM1以多包發(fā)送。DM1的定義，符合SAEJ1939-73的規(guī)定，其單包報文定義如表1所示。

其中第1和第2字節(jié)用于控制和排放相關(guān)的故障燈MIL的狀態(tài)（亮或閃）。其余字節(jié)中的SPN內(nèi)容為代表當(dāng)前故障的SPN值，CAN儀表的CAN控制器讀取DM1報文中的SPN，和SPN列表對照后即可解析出相應(yīng)的故障，并在液晶屏上予以顯示。

上柴電控柴油機通過ECU引腳驅(qū)動的故障指示器一般稱為故障燈（Check Engine Lamp），可通過ECU上的V09引腳驅(qū)動，其接線圖如3所示。

圖3 上柴SC8DK系列電控柴油機故障指示燈接線示意圖

上柴電控柴油機的各故障代碼相應(yīng)的SPN列表如表1所示。該電控柴油機在DM1報文的第1和第2字節(jié)的第7-8位分別定義了MIL的亮和閃的狀態(tài)，其含義如表1所示。需要說明的是閃的優(yōu)先級高于亮，即當(dāng)DM1同時要求亮和閃時，MIL應(yīng)處于閃爍狀態(tài)。

表1 上柴電控柴油機的各故障代碼相應(yīng)的SPN列表

4.2 利用故障診斷儀讀取的故障碼進行診斷

電控柴油機診斷儀相當(dāng)于OBD（車載診斷系統(tǒng)）的終端設(shè)備，不僅具有讀碼與清碼功能，而且能對故障發(fā)生的部位及原因作出準(zhǔn)確的判斷，往往還增添了數(shù)據(jù)流、圖形顯示等功能，是現(xiàn)代電控柴油機維修不可缺少的工具。汽車起重機除了設(shè)置有常規(guī)主油門以外，還加設(shè)有上車油門、支腿油門和PTO油門等，利用OBD診斷儀進行診斷，能夠顯著提高診斷的效率。

5 案例分析

（1）故障現(xiàn)象

某配備上柴SC8DK260Q3電控柴油機的QY25C型汽車起重機，上車無法啟動，并且上車無油門，支腿無油門；將離合器開關(guān)斷路后上車啟動正常，但仍無油門，后檢查上、下車油門切換489引腳有24 V電壓接入ECU。

（2）故障原因分析

1）未檢測到操縱室電子油門切換信號進入ECU，可能存在線束斷路、鑰匙開關(guān)失效等故障；

2）未檢測到空檔信號進入ECU；

3）操縱室電子油門本身異常；

4）里程表信號誤進入ECU；

5）水溫過高，自動退出PTO模式；

6）ECU自身故障。

圖4 QY25C型汽車起重機上車電子油門與ECU的連接示意圖

（3）排除過程

QY25C型汽車起重機上車電子油門與ECU的連接關(guān)系如圖4所示。

1）檢查489號線，此時，489號線得電，故有切換信號。

2）懷疑ECU工作不正常，申請更換ECU后問題沒有得到解決。

3）檢查空擋信號466是否為高電平，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)無空檔信號。

4）通過工程師反應(yīng)：掛檔后，且掛上PTO開關(guān)后又將PTO開關(guān)撥回，從而上車油門不能切換。（這是問題的關(guān)鍵）重新將PTO開關(guān)掛上后，能夠?qū)崿F(xiàn)上車油門切換，問題解決。

6 結(jié)語

在日漸嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)下，電子油門已經(jīng)發(fā)展成為車輛控制單元對車輛狀態(tài)進行自診斷的重要部件，對保證車輛良好的燃油經(jīng)濟性具有重要意義。然而電子油門結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率較高。據(jù)統(tǒng)計，與電子油門有關(guān)的故障約占機動車輛總故障的6%以上。

汽車起重機油門設(shè)置遠(yuǎn)比一般機動車復(fù)雜，除了主油門以外，還設(shè)置有上車油門、支腿油門和PTO油門等，故障率遠(yuǎn)比一般機動車高得多。掌握汽車起重機油門設(shè)置的特點和規(guī)律，利用現(xiàn)代化的故障檢測手段和工具進行檢測是排除汽車起重機柴油機用電子油門故障的必要條件。

［1］蔣波.現(xiàn)代工程機械電液控制技術(shù)［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2011.

［2］上海柴油機股份有限公司研發(fā)中心.《國四柴油機OBD應(yīng)用手冊》［Z］.上海柴油機股份有限公司，2009.

［3］梁杰.現(xiàn)代工程機械電氣與電子控制［M］.北京：人民交通出版社，2005.