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        卡車制造端的電氣故障分析與排除(七)

        2022-07-28 02:02:06高恩壯于彥權(quán)郭紅雷劉從萍
        汽車電器 2022年7期

        高恩壯,于彥權(quán),郭紅雷,劉從萍

        (一汽解放汽車有限公司,吉林 長(zhǎng)春 130011)

        1 前言

        本文選取的車型配備有整車控制器VCU,該控制器承擔(dān)了發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的部分作用,也為各組CAN總線提供路由功能,將成為高端車型的標(biāo)配,因此值得探究。

        2 案例分析與排除

        案例車型簡(jiǎn)介見(jiàn)表1。

        表1 案例車型簡(jiǎn)介

        2.1 下線時(shí)的電氣故障

        2.1.1 故障現(xiàn)象

        無(wú)法啟動(dòng);遙控鑰匙匹配失??;儀表提示坡度傳感器未校準(zhǔn)。

        2.1.2 原因分析

        1)無(wú)法啟動(dòng)故障原因分析

        PS控制器需在啟動(dòng)前實(shí)現(xiàn)配電,按下啟動(dòng)按鈕時(shí)先后吸合ACC繼電器和ON繼電器完成上電過(guò)程,期間將電子轉(zhuǎn)向柱鎖ESCL解鎖。AMT車型啟動(dòng)時(shí)需擋位手柄在空擋,并踩制動(dòng)踏板和長(zhǎng)按啟動(dòng)按鈕,這個(gè)過(guò)程是要獲取制動(dòng)信號(hào)和發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)。VCU獲取啟動(dòng)信號(hào)后控制啟動(dòng)繼電器吸合,起動(dòng)機(jī)動(dòng)作,啟動(dòng)控制的接線簡(jiǎn)圖如圖1所示。

        圖1 啟動(dòng)控制的接線簡(jiǎn)圖

        無(wú)法啟動(dòng)的故障原因較多,故障現(xiàn)象也不同,通常需讀取VCU故障信息作判斷。

        2)遙控鑰匙匹配失敗故障原因分析

        該型車輛下線后需對(duì)遙控鑰匙與PS控制器進(jìn)行匹配,遙控鑰匙的電量、鑰匙制件品質(zhì)、天線信號(hào)都會(huì)影響匹配。隨車遙控鑰匙有兩把,若都無(wú)法匹配則天線故障可能性較大??上扔迷\斷儀讀取PS控制器故障信息再作判斷。

        3)坡度傳感器未校準(zhǔn)故障原因分析

        產(chǎn)線EOL檢測(cè)時(shí)要完成坡度傳感器校準(zhǔn),該傳感器的信號(hào)用于車輛載荷的計(jì)算,校準(zhǔn)時(shí)要求安裝角度接近水平。該車的坡度傳感器安裝在駕駛室內(nèi),產(chǎn)線作業(yè)時(shí),需駕駛室在舉升狀態(tài)完成加注、汽車銘牌的安裝等工作,如果此時(shí)進(jìn)行坡度校準(zhǔn)就可能導(dǎo)致失敗。同時(shí)檢測(cè)完畢時(shí),應(yīng)當(dāng)執(zhí)行下電操作,確??刂破鲝?fù)位并保存數(shù)據(jù),若斷電時(shí)間不夠,也會(huì)校準(zhǔn)失敗,故障現(xiàn)象如圖2所示。

        圖2 坡度傳感器待校準(zhǔn)故障

        2.1.3 排除過(guò)程

        1)無(wú) 法 啟 動(dòng)排除過(guò)程。按下啟動(dòng)按鈕至ON擋,儀表完成自檢,發(fā)現(xiàn)儀表還提示前防碰撞預(yù)警故障、變速器故障和ABS故障,踩下制動(dòng)踏板并長(zhǎng)按啟動(dòng)按鈕,儀表則滅屏斷電至OFF擋,車輛未啟動(dòng)。診斷儀讀取VCU故障信息為:制動(dòng)信號(hào)不可信。讀取ABS故障信息為:制動(dòng)開關(guān)電流低于下限,似乎故障點(diǎn)都指向了制動(dòng)方向。

        由于該車采用AMT+ABS配置,車輛的坡道起步輔助功能由ABS實(shí)現(xiàn),因此制動(dòng)閥上還安裝有ABS壓力傳感器。該傳感器與制動(dòng)開關(guān)安裝位置很近,有錯(cuò)接的可能。將二者的插接器拔下,發(fā)現(xiàn)確實(shí)反接,從接線數(shù)量來(lái)看制動(dòng)開關(guān)為4線,壓力傳感器為3線。將二者正確插接后,車輛恢復(fù)啟動(dòng),故障消除。

        制動(dòng)開關(guān)的管腳1為供電,2為搭鐵,不踩制動(dòng)踏板時(shí),管腳1與管腳4常閉合,VCU和PS獲取非制動(dòng)狀態(tài)信號(hào);踩下制動(dòng)踏板時(shí),管腳1與管腳4斷開后,與管腳3閉合,VCU和PS獲取制動(dòng)信號(hào),如圖1所示。由于制動(dòng)開關(guān)被錯(cuò)接,不滿足啟動(dòng)條件,所以無(wú)法啟動(dòng)。電子掃描雷達(dá)工作時(shí)也需要該信號(hào),因此制動(dòng)信號(hào)異常時(shí)儀表會(huì)提示前防碰撞預(yù)警故障。

        2)遙控鑰匙匹配失敗故障排除過(guò)程。讀取PS故障信息為:車內(nèi)天線3信號(hào)故障。PS系統(tǒng)在駕駛室內(nèi)共安裝有5處天線,其主要作用有接收遙控鑰匙信號(hào)來(lái)控制車門控制器完成解閉鎖、探測(cè)遙控鑰匙的位置確定PS工作狀態(tài)。其中天線3安裝在啟動(dòng)按鈕處,它會(huì)影響匹配過(guò)程。

        檢查發(fā)現(xiàn)天線未插接,重新插接后,故障排除,鑰匙與控制器匹配成功。

        3)坡度傳感器未校準(zhǔn)故障排除過(guò)程。診斷儀連接VCU重新進(jìn)行坡度校準(zhǔn),并順利完成。調(diào)取檢測(cè)日志發(fā)現(xiàn),產(chǎn)線校準(zhǔn)時(shí)坡度傳感器呈一個(gè)較大角度,因此校準(zhǔn)失敗,應(yīng)該是當(dāng)時(shí)駕駛室未完全落平導(dǎo)致的。

        2.2 靜檢時(shí)的電氣故障

        2.2.1 故障現(xiàn)象

        儀表顯示VCU故障燈、制動(dòng)系統(tǒng)氣壓過(guò)高;儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈和駕駛室翻轉(zhuǎn)警報(bào)燈;空氣懸架無(wú)法標(biāo)定;前照燈及轉(zhuǎn)向燈控制開關(guān)失效。

        2.2.2 原因分析

        1)VCU故障、制動(dòng)系統(tǒng)氣壓過(guò)高故障原因分析。本車采用VCU控制的智能APU(Air Process Unit),當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)氣壓超過(guò)12bar時(shí),APU通過(guò)節(jié)能氣管向空壓機(jī)施加壓力反饋,空壓機(jī)卸荷,制動(dòng)系統(tǒng)氣壓將不再升高。可先查看VCU故障信息再作判斷。

        2)儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈原因分析。引起發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障的原因有很多,需讀取發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EMS故障信息再作判斷。值得注意的是本車為國(guó)VI排放系列發(fā)動(dòng)機(jī),GB 7258—2017中規(guī)定:關(guān)于具有電子控制單元(ECU)的汽車至少有一個(gè)ECU應(yīng)記載有車輛識(shí)別代號(hào)等特征信息的要求對(duì)于除乘用車以外的其他汽車。如果產(chǎn)線進(jìn)行數(shù)據(jù)灌裝時(shí),因某些原因?qū)е耉IN未被寫入EMS,則儀表就會(huì)提示發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈。

        3)駕駛室翻轉(zhuǎn)警告燈常亮原因分析。翻轉(zhuǎn)警告燈的接線原理(圖3)是儀表輸出10V電壓,警告開關(guān)閉合時(shí)該電壓被拉低,儀表顯示警告燈,儀表端的信號(hào)特征為低電平有效。警告開關(guān)位于液壓鎖附近,當(dāng)駕駛室銷軸落入液壓鎖時(shí),警告開關(guān)被斷開,翻轉(zhuǎn)警告燈熄滅??上葘⒕瘓?bào)開關(guān)拔下,測(cè)量來(lái)自儀表的輸出電壓是否正常。

        圖3 駕駛室翻轉(zhuǎn)警報(bào)開關(guān)原理

        4)ECAS無(wú)法標(biāo)定故障原因分析。車輛下線后需完成ECAS標(biāo)定,實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中一些故障將導(dǎo)致無(wú)法標(biāo)定,基本可分為電、氣兩類,通常先讀取控制器的故障信息。

        5)前照燈及轉(zhuǎn)向燈控制開關(guān)故障原因分析。本車的左組合開關(guān)集成有轉(zhuǎn)向和前照燈變光控制功能,采用光電耦合器(光耦)傳輸電信號(hào),對(duì)于不熟悉光耦原理的人可能會(huì)將光電耦合器的供電忽略。當(dāng)然轉(zhuǎn)向開關(guān)失效的原因也有車身控制器的因素,應(yīng)當(dāng)先仔細(xì)查看故障現(xiàn)象后再作判斷。光耦基本結(jié)構(gòu)如圖4所示,管腳1、2間串入發(fā)光二極管,3、4間為光控晶閘管,當(dāng)有光照時(shí),3、4間導(dǎo)通。

        圖4 光耦基本結(jié)構(gòu)

        2.2.3 排除過(guò)程

        1)VCU故障、制動(dòng)系統(tǒng)氣壓過(guò)高故障排除過(guò)程。診斷儀讀取到兩條VCU故障信息,如圖5所示,這表明APU未能使空壓機(jī)卸荷,導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)壓力過(guò)高。先查看節(jié)能氣管的連接情況,節(jié)能氣管的兩端分別接APU和空壓機(jī)。檢查發(fā)現(xiàn)節(jié)能氣管在空壓機(jī)端崩開(圖6),重新插接后,故障排除。

        圖5 APU故障信息

        圖6 節(jié)能氣管崩開

        2)儀表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈排除過(guò)程。讀取EMS的基本信息,發(fā)現(xiàn)車輛EIN未被寫入,故障信息如圖7所示。原因可能是EOL檢測(cè)完畢后操作者未能嚴(yán)格執(zhí)行斷電要求,導(dǎo)致該部分?jǐn)?shù)據(jù)未被EMS存入。重 新 寫入并將歷史故障清除后,故障排除。

        圖7 發(fā)動(dòng)機(jī)EIN未刷寫故障

        3)駕駛室翻轉(zhuǎn)警告燈常亮排除過(guò)程。將駕駛室舉起后發(fā)現(xiàn),液壓鎖上卡入了一個(gè)螺母,導(dǎo)致駕駛室下落后無(wú)法歸位,警報(bào)開關(guān)也無(wú)法斷開。將螺母取出后,故障排除。

        4)ECAS無(wú)法標(biāo)定故障排除過(guò)程。診斷儀連接ECAS后,顯示系統(tǒng)無(wú)故障。用ECAS遙控器操作空氣彈簧升降時(shí)發(fā)現(xiàn),按下上升鍵,空氣彈簧正常充氣舉升,但是按下降鍵時(shí),空氣彈簧不僅不放氣回落,反而繼續(xù)充氣。這表明ECAS可能存在高度傳感器反接或者氣路錯(cuò)接的故障。

        檢查左右兩側(cè)的高度傳感器狀態(tài),未見(jiàn)異常,再檢查電磁閥氣路接口,進(jìn)氣和出氣管路均連接正確,懷疑是電磁閥電路存在問(wèn)題。

        ECAS控制器與電磁閥之間有4根接線,只需首尾測(cè)量接線的通斷即可排查出電路問(wèn)題。測(cè)量發(fā)現(xiàn)控制器至電磁閥的2x8和2x2號(hào)線均不通,問(wèn)題點(diǎn)出現(xiàn)在儀表板線束與底盤線束對(duì)接處,通過(guò)圖紙比對(duì)發(fā)現(xiàn)二者顛倒,接線重置后故障排除。

        下面分析故障背后的原理,電磁閥控制原理如圖8所示。電磁閥內(nèi)部包含3個(gè)子電磁閥,分別為中心電磁閥、左側(cè)和右側(cè)電磁閥。2x6號(hào)線是3個(gè)子閥的公共供電端,2x2、2x1和2x8分別為各子閥的控制端。由圖可知,中心電磁閥是兩位三通,其余兩個(gè)閥為兩位兩通電磁閥。

        圖8 ECAS電磁閥電氣原理圖

        當(dāng)2x2與2x8被反接后,按上升鍵時(shí),2x1、2x2、2x8的電壓均被拉低至0V,2x6的電壓變?yōu)?4V,3個(gè)電磁閥均動(dòng)作,氣口1向22和23口輸入高壓空氣,氣囊被充氣;當(dāng)按下降鍵時(shí),2x6電壓仍為24V,2x1被拉低至0V,該側(cè)電磁閥氣路導(dǎo)通,23口的氣壓由氣囊向電磁閥排氣口3輸出。此時(shí)2x2電壓不拉低,右側(cè)電磁閥無(wú)法動(dòng)作,其氣路呈關(guān)閉狀態(tài),而2x8被拉低至0V,中央電磁閥氣路導(dǎo)通,高壓空氣從1口將從23口輸出的空氣給“頂回去”,并繼續(xù)為左側(cè)空氣彈簧充氣。這就是按下降鍵時(shí),空氣彈簧不僅不放氣回落,反而繼續(xù)充氣的原因。

        5)前照燈及轉(zhuǎn)向燈控制開關(guān)故障排除過(guò)程。操作左組合開關(guān),發(fā)現(xiàn)撥至轉(zhuǎn)向擋和前照燈的近光、遠(yuǎn)光擋,各燈具均不工作,儀表上也不顯示對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)多功能方向盤的按鍵也失效,由于多功能方向盤按鍵以時(shí)鐘彈簧為轉(zhuǎn)接點(diǎn)通過(guò)LIN線與VCU通信,VCU再將操作指令傳遞給儀表,并顯示對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)。而時(shí)鐘彈簧的其中一路供電與左組合開光的光耦供電一致。

        由此認(rèn)定此供電出問(wèn)題的概率較大,通過(guò)查看熔斷器盒的熔斷絲,未見(jiàn)異常,且熔斷絲的上游電壓正常。再查看熔斷絲的下游接線,發(fā)現(xiàn)下游對(duì)應(yīng)的插接器插針彎折(圖9),導(dǎo)致供電在此處截止。插針修復(fù)后,故障排除。

        圖9 插針彎折

        2.3 動(dòng)檢時(shí)的電氣故障

        2.3.1 故障現(xiàn)象

        定速巡航失效;低速時(shí),儀表不顯示車速。

        2.3.2 原因分析

        1)定速巡航失效故障原因分析。定速巡航功能通常只受VCU或EMS電控?cái)?shù)據(jù)的影響。巡航功能開啟后,當(dāng)滿足多個(gè)條件時(shí),巡航才可生效。如車速應(yīng)當(dāng)達(dá)到閾值,本車的巡航生效的車速條件是大于20km/h,制動(dòng)信號(hào)(包括行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、排氣制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、緩速器制動(dòng)等輔助制動(dòng),牽引車則還有掛車制動(dòng))和油門信號(hào)未介入,以及巡航OFF開關(guān)未被按下等。巡航失效時(shí)應(yīng)當(dāng)先用診斷儀讀取VCU和EMS電控?cái)?shù)據(jù)是否正確,然后讀取巡航開關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),查看開關(guān)信號(hào)是否正常。

        2)儀表不顯示車速故障原因分析。車輛采集車速的方式主要有兩個(gè),一個(gè)是通過(guò)車速傳感器采集變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速,另一則是通過(guò)ABS的輪速傳感器采集齒圈的轉(zhuǎn)速,二者的轉(zhuǎn)速還要結(jié)合后橋速比、輪胎半徑才能計(jì)算出車速。大部分車輛通常都會(huì)有這兩種傳感器(圖10),但有些車取消了車速傳感器,只保留了輪速傳感器。如果儀表不顯示車速可用診斷設(shè)備讀取車速傳感器和輪速傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),再作判斷。

        圖10 車速傳感器

        2.3.3 排除過(guò)程

        1)定速巡航失效故障排除過(guò)程。診斷儀連接VCU和EMS讀取對(duì)應(yīng)的基本信息,發(fā)現(xiàn)各自的電控?cái)?shù)據(jù)版本均正確,讀取巡航各開關(guān)信號(hào)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流,也未見(jiàn)異常。由于該車配置有緩速器,如果動(dòng)檢時(shí),緩速器開關(guān)被撥至工作擋位,定速續(xù)航將無(wú)法生效。

        在確認(rèn)緩速器開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)下,將車輛重新進(jìn)行了一輪路試,發(fā)現(xiàn)定速巡航仍不工作。用診斷儀讀取制動(dòng)信號(hào)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流,仍未見(jiàn)異常。最后發(fā)現(xiàn)未踩制動(dòng)踏板時(shí),汽車的制動(dòng)燈仍然工作。制動(dòng)燈工作的條件之一是制動(dòng)踏板被踩下,而本車是牽引車,駕駛室內(nèi)還安裝有掛車手制動(dòng)手柄(圖11),因?yàn)槭直c車身控制器間有控制線路,若手柄未被釋放,制動(dòng)燈同樣會(huì)工作,巡航也無(wú)法生效。檢查發(fā)現(xiàn)掛車手制動(dòng)手柄雖處于釋放狀態(tài),但內(nèi)部存在卡滯,將其反復(fù)提拉幾次后,卡滯現(xiàn)象消失,制動(dòng)燈熄滅,再次動(dòng)檢時(shí)巡航正常工作。

        2)儀表不顯示車速故障排除過(guò)程。檢查變速器輸出軸上的車速傳感器,發(fā)現(xiàn)其插接良好。診斷儀連接VCU同時(shí)讀取車速傳感器和輪速傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流(圖12),當(dāng)變速器輸出軸轉(zhuǎn)速在348r/min時(shí),車速傳感器計(jì)算的車速幾乎為0,而ABS計(jì)算的車速卻達(dá)到了18.21km/h,顯然車速傳感器的計(jì)算數(shù)值有誤。根據(jù)汽車?yán)碚撝械能囁儆?jì)算公式,可知車速=0.377×發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速×車輪半徑/變速器擋位速比/后橋速比,本車采用輪胎規(guī)格為295/80R22.5,半徑約為0.52m,此時(shí)變速器擋位為7擋,擋位速比為2.724,后橋速比為3.727,計(jì)算的理論車速為18.30km/h,與ABS輪速傳感器采集的車速接近。

        圖11 掛車手制動(dòng)手柄

        圖12 車速信號(hào)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

        測(cè)量車速傳感器的供電、信號(hào)和搭鐵,發(fā)現(xiàn)三者均正常,認(rèn)為是該傳感器內(nèi)部故障。重新更換傳感器后,故障排除。

        2.4 分析小結(jié)

        案例車故障及成因統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

        表2 案例車故障及成因統(tǒng)計(jì)

        3 總結(jié)

        重卡在舒適性方面正加速向乘用車靠攏,本車配置的一鍵啟動(dòng)系統(tǒng)就是一個(gè)例子。本文中還涉及到國(guó)家法規(guī)項(xiàng)對(duì)下線車輛的影響和空氣懸架氣路分析,因此要求從業(yè)人員拓展知識(shí)面,不斷學(xué)習(xí)才能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的步伐。

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