豐田卡羅拉失效保護(hù)模式探究

楊 志

（上海永達(dá)路捷汽車銷售服務(wù)有限公司，上海 201203）

失效保護(hù)模式是指電子控制模塊在檢測(cè)到故障并記錄故障代碼后，為保護(hù)系統(tǒng)及行駛安全，系統(tǒng)進(jìn)入的一種安全保護(hù)模式，以使車輛能夠暫時(shí)行駛，同時(shí)點(diǎn)亮故障指示燈，警告駕駛員就近盡快維修。但不同的控制系統(tǒng)，失效保護(hù)操作不同，而且同一控制系統(tǒng)的失效保護(hù)模式也未必相同，不同的故障點(diǎn)有不同的失效保護(hù)操作。

卡羅拉轎車全車電控系統(tǒng)中，共有11個(gè)系統(tǒng)具有失效保護(hù)功能，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全帶警告系統(tǒng)、自動(dòng)傳動(dòng)橋系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、儀表／量表系統(tǒng)、駐車輔助監(jiān)視系統(tǒng)、電動(dòng)車窗控制系統(tǒng)、CAN通信系統(tǒng)。本文以2007年天津一汽豐田汽車有限公司生產(chǎn)的卡羅拉轎車 （型號(hào)為ZRE151）為例，主要介紹發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)入失效保護(hù)模式后的失效保護(hù)操作及數(shù)據(jù)變化情況。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

在發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，節(jié)氣門體總成、質(zhì)量空氣流量計(jì)、進(jìn)氣溫度傳感器等元器件發(fā)生故障時(shí)，存儲(chǔ)故障碼后，ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式。ECM實(shí)物如圖1所示，在車輛上的安裝位置如圖2所示。

1.1 節(jié)氣門電控系統(tǒng)故障

節(jié)氣門電控系統(tǒng)如發(fā)生故障，可產(chǎn)生故障碼P0120、 P0121、 P0122、 P0123、 P0220、 P0222、P0223、 P2102、 P2103、 P2111、 P2112、 P2118、P2119、P2135，其中任意一個(gè)故障碼 （實(shí)碼）被存儲(chǔ)，ECM將進(jìn)入失效保護(hù)模式。

在失效保護(hù)模式下，ECM切斷通往節(jié)氣門執(zhí)行器的電流，并且節(jié)氣門被回位彈簧拉回到開度6°，然后ECM根據(jù)油門踏板開度控制燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)，以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，確保車輛維持最低車速；如果油門踏板被輕輕踏下，汽車會(huì)緩慢行駛。

一輛案例車由于節(jié)氣門體總成連接器松脫造成ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式。用故障診斷儀KT600讀得有3個(gè)故障碼:P0121節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)A／電路范圍／性能故障、P0123節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)A電路高輸入、P2135節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)A／B電壓相關(guān)性，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入失效保護(hù)模式，讀取數(shù)據(jù)流，很多數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯變化。發(fā)動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù)的前后變化情況如表1所示。

通過對(duì)比還可以看出，ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式后，發(fā)動(dòng)機(jī)處于高怠速狀態(tài)，且加速時(shí)最高轉(zhuǎn)速也只為3000r／min， 進(jìn)氣量被執(zhí)行在9.28g／s恒定不變，點(diǎn)火提前角也接近最小，節(jié)氣門傳感器位置被執(zhí)行在接近最大位置81.2%，2根信號(hào)線電壓值 （即節(jié)氣門位置1和節(jié)氣門位置2）也都為最大值4.980V。同時(shí)，2個(gè)氧傳感器的電壓值都變成0 V，炭罐凈化真空轉(zhuǎn)換閥也處于關(guān)閉狀態(tài)，且空燃比也由正常的1.000變?yōu)榱?.948， 這說明此時(shí)控制單元已將閉環(huán)控制變?yōu)殚_環(huán)控制了。插牢插頭，排除故障后，失效保護(hù)模式解除。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù)前后變化情況表

1.2 質(zhì)量空氣流量計(jì)故障

質(zhì)量空氣流量計(jì)如發(fā)生故障，可產(chǎn)生故障碼P0100、P0102、P0103，其中任意一個(gè)故障碼 （實(shí)碼）被存儲(chǔ)，ECM將進(jìn)入失效保護(hù)模式。在此失效保護(hù)模式下，ECM根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門位置來計(jì)算點(diǎn)火正時(shí)。

由于卡羅拉車質(zhì)量空氣流量計(jì)和進(jìn)氣溫度傳感器是集成到一起的，一輛案例車由于流量計(jì)連接器松脫造成ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式，讀得故障碼為:P0102質(zhì)量或體積空氣流量電路低輸入／P0113進(jìn)氣溫度電路高輸入。起動(dòng)現(xiàn)象為發(fā)動(dòng)機(jī)怠速稍有不穩(wěn)，轉(zhuǎn)速在640～678r／min間快速波動(dòng)；加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速最高也只能達(dá)到3000 r／m。數(shù)據(jù)流變化情況如表2所示。

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流變化情況表

從以上數(shù)據(jù)看出，進(jìn)氣量和進(jìn)氣溫度被恒定在0.06 g／s和-40℃，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略有波動(dòng)，以及噴油時(shí)間略有增加，2個(gè)氧傳感器電壓接近為0，其余數(shù)據(jù)變化并不大。故障排除后，失效保護(hù)模式解除，所以說不同故障的失效保護(hù)操作是不同的。筆者分析得還不夠詳細(xì)，值得我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究。

1.3 加熱型氧傳感器故障

當(dāng)ECM存儲(chǔ)了故障碼P0134未檢測(cè)到氧傳感器電路動(dòng)作 （B1 S1）、P0136氧傳感器電路故障 （B1 S2）中任一個(gè)，ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式，失效保護(hù)操作為停止空燃比反饋控制。

因?yàn)楫?dāng)氧傳感器輸出高電位信號(hào)，說明空燃比偏濃，ECM為了把空燃比控制在接近理論空燃比范圍內(nèi)，當(dāng)其接到高電位信號(hào)后，ECM將反饋修正系數(shù)減小，控制噴油器少噴油，從而使混合氣變??；反之，ECM接到氧傳感器輸出的搭鐵電位信號(hào)后，會(huì)增加噴油量，使混合氣變濃。因此，若加熱型氧傳感器發(fā)生故障，ECM就不能完成精確的空燃比控制。另外，還為了避免三元催化凈化器過熱和發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的性能，ECM停止空燃比反饋控制。

1.4 加熱型氧傳感器加熱器故障

當(dāng)ECM儲(chǔ)存了P0031氧傳感器加熱器控制電路低電位 （B1 S1）、P0032氧傳感器加熱器控制電路高電位 （B1 S1）、P0037氧傳感器加熱器控制電路低電位 （B1 S2）、P0038氧傳感器加熱器控制電路高電位 （B1 S2）4個(gè)故障碼中的任意一個(gè)，ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式。失效保護(hù)操作為ECM關(guān)閉加熱型氧傳感器加熱器，即阻斷加熱器在ECM內(nèi)部的搭鐵線路。

1.5 冷卻液溫度傳感器故障

當(dāng)ECM存儲(chǔ)了故障碼P0015發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度電路故障、P0017發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度電路低輸入、P0118發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度電路高輸入中的任意一個(gè)，ECM將進(jìn)入失效保護(hù)模式。

失效保護(hù)操作為ECM估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度為80℃，因?yàn)楫?dāng)不能準(zhǔn)確地反映冷卻液溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就無法準(zhǔn)確地修正目標(biāo)氣門正時(shí)，精確地控制噴油等，那么此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)為了保證目標(biāo)氣門正時(shí)得到基本修正，便將冷卻液溫度執(zhí)行在80℃，以保證其他系統(tǒng)得以正常工作。當(dāng)存儲(chǔ)故障碼為P0017發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度電路低輸入時(shí)，從數(shù)據(jù)流上讀得冷卻液溫度為-40℃；當(dāng)故障碼為P0118發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度電路高輸入時(shí)，從數(shù)據(jù)流上讀得冷卻液溫度為140℃。

1.6 VVT系統(tǒng)故障

當(dāng)VVT系統(tǒng)故障時(shí)，如存儲(chǔ)故障碼P0011凸輪軸位置A-正時(shí)過于提前或系統(tǒng)性能 （B1），ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式。故障現(xiàn)象為怠速轉(zhuǎn)速稍有提升，其它數(shù)據(jù)沒有明顯變化，同時(shí)，ECM將正常工作氣缸組的氣門正時(shí)固定在最大延遲角位置上，故障排除后失效保護(hù)操作解除。

1.7 燃油修正系統(tǒng)故障

當(dāng)ECM存儲(chǔ)了故障碼P0171系統(tǒng)過稀、P0172系統(tǒng)過濃中的任意一個(gè)，ECM將進(jìn)入失效保護(hù)模式，失效保護(hù)操作為停止空燃比反饋控制。

1.8 爆震傳感器故障

當(dāng)ECM存儲(chǔ)了故障碼P0327爆震傳感器低輸入、P0328爆震傳感器高輸入中的任一個(gè)，ECM將進(jìn)入失效保護(hù)模式，失效保護(hù)操作為ECM將點(diǎn)火正時(shí)設(shè)定為最大延遲。

1.9 點(diǎn)火器故障

當(dāng)ECM存儲(chǔ)了故障碼P0351點(diǎn)火線圈A初級(jí)／次級(jí)電路、P0352點(diǎn)火線圈B初級(jí)／次級(jí)電路、P0353點(diǎn)火線圈C初級(jí)／次級(jí)電路、P0354點(diǎn)火線圈D初級(jí)／次級(jí)電路這4個(gè)故障碼中的任意一個(gè)，ECM將進(jìn)入失效保護(hù)模式，失效保護(hù)操作為ECM切斷該缸燃油，直至故障排除后失效保護(hù)模式解除。

1.10 油門踏板位置傳感器故障

油門踏板位置傳感器有2條傳感器電路:主電路和副電路。如果任意一條電路出現(xiàn)故障，則ECM使用另一條電路控制發(fā)動(dòng)機(jī)；如果2個(gè)電路都出現(xiàn)故障，則ECM認(rèn)為油門踏板處于松開狀態(tài)，節(jié)氣門關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)怠速。

以下8個(gè)故障碼都將導(dǎo)致ECM進(jìn)入失效保護(hù)模式:P2120節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)D電路、P2122節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)D電路低輸入、P2123節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)D電路高輸入、P2125節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)E電路、P2127節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)E電路低輸入、P2128節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)E電路高輸入、P2138節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)D／E電壓相關(guān)性、P2121節(jié)氣門／踏板位置傳感器／開關(guān)D電路范圍／性能。失效保護(hù)模式一直運(yùn)行，直至故障排除后失效保護(hù)操作解除。

2 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

豐田卡羅拉的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，當(dāng)電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU將停止動(dòng)力轉(zhuǎn)向輔助、保持動(dòng)力轉(zhuǎn)向輔助持續(xù)、減小動(dòng)力輔助，這樣可以保護(hù)系統(tǒng)不受到大損害。具體的失效保護(hù)操作如表3所示。

實(shí)際維修當(dāng)中，也經(jīng)常遇到轉(zhuǎn)向沉重的車輛，其中較常見的就是轉(zhuǎn)向輔助功能被禁用了，原因就是存儲(chǔ)了以上故障代碼，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)入失效保護(hù)模式。下面來看一個(gè)故障案例。

2.1 故障現(xiàn)象

一輛剛過保的卡羅拉，突然出現(xiàn)轉(zhuǎn)向非常沉重的現(xiàn)象，接通點(diǎn)火開關(guān)，P／S報(bào)警燈亮起。

表3 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效保護(hù)操作列表

2.2 故障診斷與排除

首先懷疑是否因輪胎氣壓不足而造成轉(zhuǎn)向困難，目測(cè)輪胎沒有被壓癟跡象，用胎壓表測(cè)量氣壓均正常。那會(huì)不會(huì)是下球節(jié)卡滯造成轉(zhuǎn)向費(fèi)力？升起車來檢查，發(fā)現(xiàn)下球節(jié)沒什么問題，活動(dòng)正常。因?yàn)槭请妱?dòng)助力轉(zhuǎn)向，蓄電池嚴(yán)重饋電也會(huì)影響轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作，但由于該車已起動(dòng)，所以此種情況可以排除。那會(huì)是哪出了問題呢？最后拿來故障診斷儀讀取故障碼，出現(xiàn)了C1511、C1512、C1513三個(gè)故障碼。再進(jìn)一步測(cè)量動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU端子6和8間的電壓，電壓為8V，正常，說明動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU沒有問題。那問題極有可能出在扭矩傳感器上。

更換了轉(zhuǎn)向柱總成，準(zhǔn)備試車，以為這回問題應(yīng)該解決了，但意想不到的事發(fā)生了。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)試車，轉(zhuǎn)向仍舊困難，再用故障診斷儀讀取故障碼，在原來的三個(gè)碼基礎(chǔ)上又多出了兩個(gè)碼:C1515扭矩傳感器零點(diǎn)調(diào)整未進(jìn)行、C1516扭矩傳感器零點(diǎn)調(diào)整未完成。這是為什么呢？扭矩傳感器零點(diǎn)調(diào)整怎么調(diào)整呢？修理工翻遍了故障診斷儀的各個(gè)菜單項(xiàng)，也沒有找到扭矩傳感器零點(diǎn)調(diào)整這項(xiàng)。后來打電話求救，我過去幫忙做了扭矩傳感器的零點(diǎn)校正，最后把故障碼清除掉，問題解決了。

2.3 故障總結(jié)

這個(gè)案例就是因?yàn)闆]有進(jìn)行扭矩傳感器零點(diǎn)校正，而存儲(chǔ)了故障碼C1511、C1512、C1513，動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU進(jìn)入失效保護(hù)模式，執(zhí)行失效保護(hù)操作，致使轉(zhuǎn)向沉重。