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        某車型發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 失效分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2021-10-08 09:23:58武立勝饒生源
        汽車電器 2021年9期
        關(guān)鍵詞:發(fā)動(dòng)機(jī)

        武立勝,饒生源

        (安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,安徽 合肥 230022)

        發(fā)動(dòng)機(jī)ECM,全稱為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制模塊,具有連續(xù)監(jiān)測(cè)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。ECM根據(jù)各路傳感器的輸入數(shù)據(jù)測(cè)試和計(jì)算,ECM直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的噴油量、噴油時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速以及其他附件系統(tǒng)的狀態(tài)。ECM可靠性不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能,甚至危及人身安全。本文根據(jù)市場(chǎng)反饋的ECM故障問(wèn)題,進(jìn)行詳細(xì)排查分析,最終找到故障要因并提出整改方案。

        1 現(xiàn)狀調(diào)查

        根據(jù)國(guó)外客戶反饋,某車型在出廠駁運(yùn)途中,熄火后出現(xiàn)無(wú)法起動(dòng)現(xiàn)象,里程從幾十公里到兩千公里不等,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,對(duì)可能的原因逐一進(jìn)行確認(rèn),見表1。

        根據(jù)以上排查,初步確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)ECM失效的可能性最大,為此我們對(duì)故障車ECM進(jìn)行測(cè)試和拆解。

        1.1 ECM測(cè)試

        首先對(duì)發(fā)生故障的車輛進(jìn)行ECM測(cè)試,發(fā)現(xiàn)無(wú)法跟診斷設(shè)備建立通信,接著對(duì)ECM進(jìn)行拆解,如圖1所示,發(fā)現(xiàn)針腳PIN27和PIN41有明顯燒蝕現(xiàn)象。

        1.2 PIN27和PIN41電壓測(cè)試

        為了驗(yàn)證PIN27和PIN41兩針腳燒蝕是否為電壓過(guò)大導(dǎo)致,在以下7種工況下:①鑰匙開關(guān)上電;②起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī);③關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī);④接通AC開關(guān);⑤斷開AC開關(guān);⑥接通鼓風(fēng)機(jī)開關(guān);⑦斷開鼓風(fēng)機(jī)開關(guān),分別進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果為:PIN27針腳僅在斷開AC開關(guān)時(shí),出現(xiàn)200V異常電壓;PIN41針腳在7種工況中未出現(xiàn)異常電壓。

        表1 無(wú)法起動(dòng)排查

        圖1 ECM拆解圖

        由于PIN27針腳電壓值超出了9~36V承受范圍,直接導(dǎo)致針腳燒蝕。但PIN41針腳未檢測(cè)出異常大電壓,進(jìn)一步分析ECM內(nèi)部的PCB電路板,發(fā)現(xiàn)PIN27和PIN41存在關(guān)聯(lián),推斷PIN27針腳燒毀的同時(shí)將PIN41針腳燒毀。綜上分析:PIN27針腳在斷開AC開關(guān)瞬間,產(chǎn)生200V電壓,導(dǎo)致ECM電路板燒毀,進(jìn)而影響整車起動(dòng)。下一步對(duì)PIN27針腳燒蝕進(jìn)行深入分析測(cè)試。

        2 失效原因分析

        為了排查PIN27針腳燒蝕原因,我們分析了與之相關(guān)的ECM電路圖(圖2)。與PIN27相關(guān)的負(fù)載有AC繼電器、壓縮機(jī)繼電器、冷凝器繼電器、壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)扇共5個(gè)因素,因而得出PIN27針腳燒蝕的5個(gè)可能原因分別是:壓縮機(jī)回路異常、冷凝器風(fēng)扇回路異常、壓縮機(jī)繼電器反向電動(dòng)勢(shì)大、AC繼電器反向電動(dòng)勢(shì)大和冷凝器繼電器反向電動(dòng)勢(shì)大。通過(guò)測(cè)試電壓法,首先分別斷開壓縮機(jī)插接件(圖3)和冷凝器風(fēng)扇插接件(圖4),在接通或斷開AC開關(guān)工況下,測(cè)試PIN27對(duì)搭鐵電壓,結(jié)果為:在斷開AC開關(guān)瞬間,都出現(xiàn)200V異常電壓,從而排除壓縮機(jī)和冷凝器風(fēng)扇回路的影響。其次,分別在壓縮機(jī)繼電器(圖5)、AC繼電器(圖6)和冷凝器繼電器(圖7)端并聯(lián)續(xù)流二極管,在接通或斷開AC開關(guān)工況下,測(cè)試PIN27針腳電壓,唯獨(dú)在“冷凝器繼電器端并聯(lián)續(xù)流二極管”時(shí),測(cè)試電壓在PIN27針腳9~36V,最終鎖定該因素為導(dǎo)致PIN27針腳燒蝕的要因。

        圖2 空調(diào)控制電路簡(jiǎn)圖

        圖3 斷開壓縮機(jī)插接件

        圖4 斷開冷凝器風(fēng)扇插接件

        圖5 壓縮機(jī)繼電器并聯(lián)續(xù)流二極管

        圖6 AC繼電器并聯(lián)續(xù)流二極管

        圖7 冷凝器繼電器并聯(lián)續(xù)流二極管

        3 優(yōu)化方案

        根據(jù)上一節(jié)分析得出的結(jié)論,制定如下對(duì)策。

        1)對(duì)策1:切斷空調(diào)與ECM之間關(guān)聯(lián);措施:①修改空調(diào)控制原理,PIN27和PIN48不接線;②關(guān)閉ECM的空調(diào)控制功能。優(yōu)點(diǎn)是快速解決問(wèn)題,缺點(diǎn)是無(wú)法滿足部分客戶的功能需求。

        2)對(duì)策2:消除感應(yīng)負(fù)載對(duì)ECM的影響;措施:修改空調(diào)原理,保留ECM的空調(diào)控制功能。優(yōu)點(diǎn)是能根據(jù)需求決定是否提高怠速轉(zhuǎn)速,進(jìn)而提升空調(diào)制冷效果,另一方面能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高低,決定是否切斷空調(diào)壓縮機(jī)的工作。

        綜合考慮,選擇對(duì)策2。修改后的空調(diào)原理圖如圖8所示。

        4 方案驗(yàn)證

        4.1 靜態(tài)測(cè)試

        對(duì)策2實(shí)施后,整車靜態(tài)下測(cè)試PIN27和PIN41針腳電壓,結(jié)果見表2。

        4.2 動(dòng)態(tài)測(cè)試

        分別對(duì)整改后的車輛進(jìn)行了3000km高環(huán)和20000km城郊路況的測(cè)試,在試驗(yàn)過(guò)程中,每50km先斷開AC開關(guān),再開啟,如此循環(huán)直到里程完成,沒(méi)有出現(xiàn)ECM燒蝕問(wèn)題。

        5 總結(jié)

        本文根據(jù)客戶的反饋,通過(guò)深入調(diào)查分析和樣件拆解,確認(rèn)是針腳燒蝕。又根據(jù)電氣原理圖,分析出引起針腳燒蝕的幾種可能原因,并逐一進(jìn)行測(cè)試排除,最終鎖定引起針腳燒蝕的要因。針對(duì)要因提出了解決方案,落實(shí)整改后,分別進(jìn)行整車靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試,測(cè)試結(jié)果未出現(xiàn)ECM燒蝕故障,整改方案有效,為后期空調(diào)原理圖設(shè)計(jì)提供了參考。

        表2 優(yōu)化后測(cè)試結(jié)果

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