卡車制造端的電氣故障分析與排除（二）

高恩壯， 于彥權(quán)

（一汽解放汽車有限公司， 吉林長春 130011）

1 前言

本篇將繼續(xù)采用第一篇的敘述布局， 按照試制車型基本信息簡介、 不同階段的故障現(xiàn)象、 分析及排除方法的順序展開全文， 讓讀者對汽車電氣故障的處置和方法有深入的理解。

2案例分析與排除

本篇選取分析的案例車型是一臺配置機(jī)械式自動變速器的牽引車， 機(jī)械式自動變速器簡稱AMT， 是目前各類自動變速器中在重型卡車上應(yīng)用最為廣泛的一種， 見表1。國內(nèi)高端重卡通常也將AMT列為標(biāo)配， 主要是得益于其技術(shù)成熟、 可靠性高、 經(jīng)濟(jì)節(jié)油等特點(diǎn)， 而且智能駕駛技術(shù)快速發(fā)展的大背景下， AMT對自動緊急制動、 車道偏離預(yù)警、 自適應(yīng)巡航等功能的高效發(fā)揮也起到至關(guān)重要的作用。

表1 案例車型簡介

2.1 下線時的電氣故障

2.1.1 故障現(xiàn)象

儀表上提示自動變速器故障， 點(diǎn)火開關(guān)撥至ST擋時，起動機(jī)無動作。

2.1.2 原因分析

AMT車型相對于MT車型有幾處區(qū)別， 如增加了變速器控制單元TCU和AMT換擋手柄， 同時取消了空擋開關(guān)。 TCU和換擋手柄都是車輛動力CAN總線上的節(jié)點(diǎn)， 擋位信號由擋位傳感器產(chǎn)生， 并通過CAN線傳輸。 如果發(fā)動機(jī)控制單元EMS未收到空擋信號或者起動信號， 將會導(dǎo)致無法起動?？上扔迷\斷儀讀取EMS和TCU的故障信息再作判斷。 圖1為MT和AMT車型的起動控制方式對比簡圖。

圖1 MT和AMT車型的起動控制對比簡圖

2.1.3 排除過程

用診斷儀讀取EMS故障信息為動力CAN通信中斷； 讀取TCU的故障信息則不僅包括動力CAN故障， 還有換擋手柄節(jié)點(diǎn)丟失。 對于排查CAN通信故障， 應(yīng)當(dāng)首先熟悉各控制器連接的拓?fù)鋱D， 通過測量節(jié)點(diǎn)的電壓、 終端電阻、 導(dǎo)線的通斷等方法進(jìn)行排查。 圖2為該車動力CAN拓?fù)鋱D。

圖2 動力CAN拓?fù)鋱D

第1步： 用萬用表測量OBD診斷接口動力CAN管腳的電壓， 測量發(fā)現(xiàn)CANH 和CANL 的電壓異常， 正常情況下CANH電壓約為2.6～2.7V， CANL電壓約為2.3～2.4V。

第2步： 分段測量， 逐步排除。 由動力CAN拓?fù)鋱D可知， 線束可大致分為5部分： 儀表板線束 （細(xì)實(shí)線區(qū)） 的CAN節(jié)點(diǎn)有儀表、 網(wǎng)關(guān)等， 換擋手柄位于換擋手柄線束（雙細(xì)線區(qū)）， 與儀表板線束對接； 粗實(shí)線區(qū)為右底盤線束，對接TCU所在的變速器線束 （粗虛線區(qū)）、 發(fā)動機(jī)和氮氧傳感器（NOx） 所在的右擋泥板線束 （細(xì)虛線）。

將儀表板線束與右底盤線束包含動力CAN的插接器拔掉， 分別測量CANH和CANL。 發(fā)現(xiàn)儀表板側(cè)的CAN線電壓正常， 而右底盤側(cè)的異常， 由此可排除儀表板側(cè)的故障。

第3步： 將右擋泥板線束上的氮氧傳感器節(jié)點(diǎn)拔掉， 測量底盤端的CAN 線電壓， 發(fā)現(xiàn)仍然異常， 排除氮氧傳感器的問題。

第4步： 由于TCU所在的變速器線束與底盤對接的部分比較特殊， CANH和CANL接線各兩條， 此處出現(xiàn)故障的概率比較大。 將車輛電源總開關(guān)關(guān)閉， 拔掉變速器與底盤的線束插接器， 用萬用表測量底盤端CANH和CANL管腳間的電阻， 發(fā)現(xiàn)CANH和CANL線是導(dǎo)通狀態(tài)。

第5步： 結(jié)合圖紙對應(yīng)接線孔位， 發(fā)現(xiàn)底盤線束端的一處CANH和CANL顛倒， 如圖3所示。 最終將右底盤端線束的24和25孔導(dǎo)線對調(diào)后， 故障排除， 車輛可以起動。

圖3 變速器（左）與右底盤線束（右）對接線序顛倒示意圖

2.2 靜檢時的電氣故障

2.2.1 故障現(xiàn)象

掛擋后， 車輛無法行駛， 儀表顯示變速器系統(tǒng)故障和掛車制動襯片磨損報警燈。

2.2.2 原因分析

1） 變速器換擋故障

前一階段排查時， 診斷儀讀取TCU故障顯示換擋手柄CAN節(jié)點(diǎn)丟失和手柄備用信號故障， 由于擋位信號無法傳輸給TCU， 所以無法掛擋行駛， 見圖4。 換擋手柄相當(dāng)于一個控制器， 它的供電、 搭鐵、 CAN信號、 備用信號等故障都會影響掛擋。 而且換擋手柄線束位于駕駛室地板墊下方，裝配過程中可能出現(xiàn)線束被螺栓壓壞的情形。

圖4 變速器故障信息

2） 變速器系統(tǒng)故障

AMT車輛下線后還要完成自學(xué)習(xí)， 所謂自學(xué)習(xí)就是對TCU的一些參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)， 主要包括系統(tǒng)自檢、 變速器主箱學(xué)習(xí)、 副箱學(xué)習(xí)、 坡度傳感器校準(zhǔn)和離合器學(xué)習(xí)， 一些系統(tǒng)故障可在自學(xué)習(xí)完成后清除， 見圖5。

圖5 變速器自學(xué)習(xí)界面

3） 掛車襯片磨損報警故障

掛車襯片磨損警報裝置的接線和主車襯片磨損報警的接線原理相同， 但牽引車未連接掛車時， 通常采用在掛車襯片報警插座處將儀表的輸入管腳用一金屬件搭鐵， 卡車用戶連接掛車時則將該金屬件取出， 搭鐵原理如圖6所示。如果掛車襯片燈亮可查看金屬件是否脫落或者金屬件對接孔位是否正確。 同時掛車線束處的掛車主供電和襯片報警二者的插接器外觀比較接近， 也有可能出現(xiàn)錯接的情況。

圖6 掛車襯片報警搭鐵示意圖

2.2.3 排除過程

1） 變速器換擋故障

打開駕駛室熔斷器盒， 發(fā)現(xiàn)44號熔斷絲熔斷， 通過提示標(biāo)簽獲知該熔斷絲是換擋手柄和加速度傳感器的供電。安裝上一個同規(guī)格的備用熔斷絲， 發(fā)現(xiàn)仍然熔斷， 表明該熔斷絲所在的支路存在搭鐵點(diǎn)。 通過查看圖紙， 確定支路的走向是： 熔斷器盒—儀表板線束—換擋手柄線束。

根據(jù)以往經(jīng)驗分析認(rèn)為換擋手柄線束出問題的概率大，因此將儀表板線束與換擋手柄線束之間的插接器斷開，測量手柄線束端的供電線， 發(fā)現(xiàn)其對搭鐵導(dǎo)通。 拆卸發(fā)現(xiàn)該線束在隔熱墊下被螺栓夾壞， 如圖7 所示。 修復(fù)后，手柄相關(guān)故障排除。

圖7 換擋手柄線束夾線示意圖

2） 變速器系統(tǒng)故障

用診斷儀連接TCU進(jìn)行自學(xué)習(xí)， 發(fā)現(xiàn)除了系統(tǒng)自檢和坡度傳感器校準(zhǔn)成功外， 其余幾項均失敗， 且TCU無故障代碼。 主、 副箱和離合器自學(xué)習(xí)需滿足氣壓不低于0.6MPa的條件， 儀表上的氣壓值是0.9MPa， 滿足要求。

正常情況下， 主、 副箱自學(xué)習(xí)時， 變速器內(nèi)部換擋機(jī)構(gòu)執(zhí)行動作時會產(chǎn)生氣閥進(jìn)排氣和機(jī)構(gòu)撞擊的聲音。 再次進(jìn)行自學(xué)習(xí)， 發(fā)現(xiàn)幾乎聽不到聲響， 斷定是高壓空氣未輸入到換擋系統(tǒng)內(nèi)部。 檢查雙腔貯氣筒發(fā)現(xiàn)AMT供氣腔的單向閥安裝方向錯誤， 正常情況下， 單向閥的閥口1應(yīng)該接貯氣筒， 閥口2通過氣管為變速器供氣， 如圖8所示。 錯誤的安裝方向?qū)е峦矁?nèi)氣壓雖然滿足條件， 但仍無法執(zhí)行換擋。

圖8 AMT供氣系統(tǒng)與氣壓傳感器簡圖

鑒于這種單向閥和氣壓傳感器安裝形式的弊端， 可將單向閥的閥口2與貯氣筒端對接， 閥口1接氣源， 單向閥不再對接變速器， 而變速器由貯氣筒供氣， 這樣單向閥方向安裝錯誤， 就能檢測出氣壓異常， 如圖9所示。

圖9 改良后的AMT供氣系統(tǒng)

將單向閥調(diào)換方向重新安裝后， 再次進(jìn)行AMT自學(xué)習(xí)，主箱和副箱自學(xué)習(xí)通過。 起動發(fā)動機(jī)進(jìn)行離合器自學(xué)習(xí)時卻未能成功。 讀取TCU故障為離合器位置傳感器信號開路，此故障導(dǎo)致離合器無法獲取準(zhǔn)確的物理結(jié)合點(diǎn)。 圖10為離合器位置傳感器線束壓環(huán)示意圖。

圖10 離合器位置傳感器線束壓壞

找到離合器位置傳感器安裝位置， 拔下插接器檢查孔位及端子未發(fā)現(xiàn)異常， 用萬用表測量傳感器的供電、 信號及對搭鐵管腳， 發(fā)現(xiàn)其信號電壓為0。 沿著傳感器至TCU的線束分支檢查發(fā)現(xiàn)在靠近車架縱梁處該線束保護(hù)層有明顯壓痕。 剝開保護(hù)層， 發(fā)現(xiàn)該信號線已被壓斷， 可能是產(chǎn)線裝配時， 發(fā)動機(jī)與變速器的合件通過吊具落入車架時發(fā)生磕碰導(dǎo)致的。 修復(fù)后， 再次自學(xué)習(xí)， 各項順利完成， TCU無故障， 車輛可以正常換擋行駛。

3） 掛車襯片磨損報警故障

將掛車襯片磨損警報插座的翻蓋掀開， 發(fā)現(xiàn)金屬塊并未脫落， 而且對接的孔位都正確。 用萬用表測得儀表輸入端管腳電壓為0， 標(biāo)準(zhǔn)電壓為10V。 進(jìn)入駕駛室打開小燈，聽見爆熔斷絲的聲音， 發(fā)現(xiàn)47號熔斷絲熔斷。 提示標(biāo)簽顯示該熔斷絲為左側(cè)小燈的供電， 同時也為掛車牌照燈和后位燈供電。

檢查線束對接發(fā)現(xiàn)， 掛車主供電和襯片報警插接器的外觀尺寸完全相同， 二者混接導(dǎo)致開啟小燈時， 24V供電通過金屬件搭鐵造成熔斷絲熔斷。 二者插接器管腳定義見圖11。

圖11 掛車主供電（左）與襯片報警（右）插接器管腳定義對比簡圖

將二者插接器重新對接并將47號熔斷絲更換， 接通小燈開關(guān)， 儀表上不再顯示掛車襯片磨損報警燈， 熔斷絲也不再熔斷。 從生產(chǎn)工藝角度， 這種外觀尺寸相同或相近的插接器， 都應(yīng)該加裝避錯標(biāo)示。

2.3 動檢時的電氣故障

2.3.1 故障現(xiàn)象

雷達(dá)標(biāo)定失敗， 右側(cè)后組合燈工作異常。

2.3.2 原因分析

1） 雷達(dá)標(biāo)定失敗

《營運(yùn)貨車安全技術(shù)條件第2部分： 牽引車輛與掛車》 中規(guī)定： 牽引車輛應(yīng)具備車道偏離報警功能和車輛前碰撞預(yù)警功能。 智能前視攝像頭和電子掃描雷達(dá)則正是為實(shí)現(xiàn)上述功能而配置的， 整車下線后需要在檢測線對二者進(jìn)行標(biāo)定。 通常低成本雷達(dá)僅具有前碰撞預(yù)警功能， 與攝像頭共用同一控制器， 二者間通過私有CAN連接。

生產(chǎn)活動中， 電子掃描雷達(dá)標(biāo)定故障可大致分為6大類，如表2所示。 大部分故障可通過診斷儀讀取故障代碼來識別。

表2 雷達(dá)標(biāo)定失敗原因分析

2） 右后組合燈工作異常

右后組合燈包括后示廓燈、 轉(zhuǎn)向燈、 制動燈、 牌照燈、 后位燈、 后霧燈和倒車燈， 如圖12 所示。 各燈供電電壓均為24V， 其中示廓燈、 牌照燈和后位燈的供電來自同一支路， 轉(zhuǎn)向燈供電是方波電壓， 其余為穩(wěn)恒電壓。 故障原因可從燈具的供電電壓、 搭鐵以及對接孔位方向查起。

圖12 右后組合燈

2.3.3 排除過程

1） 雷達(dá)標(biāo)定失敗故障

用診斷儀連接智能攝像頭控制器， 讀取故障信息為：雷達(dá)與攝像頭通信丟失。 根據(jù)表2中的分析， 先檢查電子掃描雷達(dá)的插接器， 并與圖紙上的管腳位置進(jìn)行對照， 未發(fā)現(xiàn)異常。 然后用萬用表測量雷達(dá)的兩路供電、 私有CAN的電壓及搭鐵， 發(fā)現(xiàn)私有CANL電壓為0。 該CAN線的走向是由智能前視攝像頭—儀表板電線束—左底盤電線束—保險杠電線束—電子掃描雷達(dá)。 進(jìn)入駕駛室將攝像頭插接器拔下， 發(fā)現(xiàn)一根插針已經(jīng)彎曲， 正是私有CANL的位置， 如圖13所示。 修復(fù)后， 故障消除， 雷達(dá)可以正常標(biāo)定。

圖13 攝像頭插針彎曲

2） 右后組合燈工作異常排除過程

排查中發(fā)現(xiàn)， 車輛掛倒擋時， 轉(zhuǎn)向燈和制動燈工作；接通小燈或前照燈開關(guān)， 制動燈、 倒車燈及倒車蜂鳴器工作， 接通后霧燈開關(guān)時， 也是這種情況， 但后霧燈正常；踩制動踏板時， 示廓燈、 后位燈和制動燈工作； 開啟右轉(zhuǎn)向開關(guān)時， 無燈具工作。 右后組合燈插接器管腳及其定義分別見表3和圖14。

表3 右后組合燈插接器管腳定義

圖14 右后組合燈插接器

這種燈具混亂工作的“奇觀” 是燈具之間的供電未正確對應(yīng)導(dǎo)致的。 上述現(xiàn)象表明， 接通各個開關(guān)時制動燈都會工作， 表明制動燈成為了各個燈具的共同回路， 即制動燈管腳搭鐵， 電路如圖15所示。

圖15 燈具混亂工作電路圖

通過檢查后組合燈圓形插接器發(fā)現(xiàn)， 操作時燈具端插頭是固定的， 線束端插頭確實(shí)可從不同定位角度完成對接， 存在設(shè)計缺陷。 表4和表5分別分析了線束端插頭以兩種錯誤角度對接時的燈具工作情形， 有興趣的讀者可以補(bǔ)充其他幾種情形。

表4 右后組合燈插接器混接情形1

表5 右后組合燈插接器混接情形2

2.4 分析小結(jié)

至此該車的電氣故障排除完畢， 令筆者印象深刻是處置44號熔斷絲熔斷的故障， 由于涉及到內(nèi)飾件的拆解和安裝， 工時消耗很大。 該故障代表了電氣故障排查的一個特點(diǎn)， 就是 “小問題， 大麻煩”。 表6是該車各故障的成因統(tǒng)計。

表6 案例車故障及成因統(tǒng)計

3 總結(jié)

國內(nèi)重卡配備AMT已經(jīng)成為趨勢， 自主AMT和外國品牌AMT將在重卡市場正面交鋒， 同臺競技。 目前國內(nèi)多家企業(yè)如法士特、 中國一汽、 東風(fēng)汽車、 中國重汽等都具備研發(fā)和生產(chǎn)重型AMT的能力， 技術(shù)水平也較為先進(jìn)， 但距離世界一流水平還有一定的距離， 仍然需要奮力追趕。