卡車制造端的電氣故障分析與排除（六）

高恩壯， 于彥權(quán)， 劉從萍， 鄭治華

（一汽解放汽車有限公司， 吉林 長春 130011）

本篇選取分析的故障案例車型是一臺國Ⅵ排放的牽引車， 重型柴油車于2021年7月1日起全面實施國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)，國Ⅵ車型也將成為市場的主流， 因此有必要選取該車型作為分析和學(xué)習(xí)的對象， 分享一些國Ⅵ車型電氣故障分析和排除的經(jīng)驗。

1 案例分析與故障排除

一輛6×4牽引車， 配置6DM2-46E6發(fā)動機、 12TAX230A變速器、 智能前視攝像頭、 電子掃描雷達(dá)、 電控空氣懸架ECAS、 緩速器。

1.1 下線時的電氣故障

1.1.1 故障現(xiàn)象

點火開關(guān)撥至ST擋， 起動機無動作， 車輛無法啟動；儀表顯示發(fā)動機故障燈、 排放故障燈及變速器故障燈。

1.1.2 原因分析

1） 無法啟動。 無法啟動的故障通常要先根據(jù)發(fā)動機控制單元EMS的故障信息來判斷原因， 儀表上提示發(fā)動機故障燈和排放故障燈表明EMS存在故障。 該系列的國VI發(fā)動機相對于國V發(fā)動機在控制單元EMS的供電方面存在了一些區(qū)別， 例如國VIEMS的常電通過底盤熔斷器盒直接配電，而國VEMS則通過繼電器輸出供電。 另外二者的ON擋電管腳序號也不一樣。

2） 儀表顯示故障燈。 配備AMT的車輛， AMT控制器TCU的故障可能導(dǎo)致無法啟動， 需要用診斷儀讀取TCU故障信息。

1.1.3 排除過程

1） 無法啟動。 用診斷儀 讀 取EMS 故 障 信 息， 顯示一系列后處理方面的故障， 如圖1所示， 表明發(fā)動機后處理CAN 總線處于中斷狀態(tài)。 但這類故障會點亮發(fā)動機故障燈和排放故障燈， 通常不會影響啟動，暫時不作處理。

圖1 后處理故障

2） 儀表顯示故障燈。 用診斷儀連接TCU， 發(fā)現(xiàn)其連接超時， 無法讀取相關(guān)信息。 先檢查TCU的插接器安裝情況，未見異常。 將TCU的Ⅰ號插接器拔出， 測量供電、 搭鐵及CAN信號， 發(fā)現(xiàn)點火開關(guān)處于ON擋時， 測得4號管腳電壓為25.13V， 5號管腳電壓不足1V， 其他供電和搭鐵均正常。

該控制器的供電分成4路， 分別為2路常電和2路ON擋電。 檢查發(fā)現(xiàn)變速器線束與底盤線束對接處有導(dǎo)線斷開，可能是裝配過程中發(fā)生磕碰導(dǎo)致的， 如圖2所示。 修復(fù)后，變速器故障排除， 發(fā)動機可以正常啟動。

圖2 TCU插接器導(dǎo)線斷點

1.2 靜檢時的電氣故障

1.2.1 故障現(xiàn)象

儀表顯示發(fā)動機故障燈、 排放故障燈 （后處理故障），啟動后， 發(fā)動機無法熄火 （可通過拔掉底盤熔斷器盒內(nèi)為發(fā)動機EMS供電的9號熔斷絲使其熄火）； 儀表顯示ECAS和緩速器故障燈 （圖3）； 儀表不顯示前照燈和轉(zhuǎn)向燈指示圖標(biāo)； 雷達(dá)無法標(biāo)定。

圖3 ECAS和緩速器故障燈

1.2.2 原因分析

1） 發(fā)動機后處理故障及無法熄火。 用診斷儀讀取EMS的故障仍為后處理故障， 該類故障應(yīng)該不是導(dǎo)致無法熄火的真因。 正常狀態(tài)下點火開關(guān)由ON擋撥至ACC擋或LOCK擋時均能使發(fā)動機熄火， 其中一個充分不必要條件是EMS的ON擋電被切斷。 如果LOCK擋時仍不熄火， 表明EMS的ON擋電仍存在。 應(yīng)當(dāng)查看圖紙， 分析EMS的ON擋電的來源和線路走向。

2） ECAS和緩速器故障。 必須借助診斷儀， 進入相應(yīng)的控制器讀取相關(guān)故障信息再作判斷。

3） 燈具指示圖標(biāo)故障。 前照燈和轉(zhuǎn)向燈圖標(biāo)是當(dāng)車身控制器BCM通過CAN線傳輸開關(guān)信號至儀表時， 儀表才會顯示相應(yīng)的圖標(biāo)。 如果不顯示， 應(yīng)當(dāng)檢查儀表至BCM之間的CAN總線通信。

通常儀表上 “點亮” 指示燈的輸入來自CAN信號或者硬線信號， 例如差速鎖工作指示燈、 蹄片磨損報警指示燈、油箱油量指示燈、 蓄電池充電指示燈等通過硬線信號傳輸，即儀表內(nèi)有對應(yīng)的管腳， 如表1所示。

表1 某型儀表部分管腳定義

前照燈、 轉(zhuǎn)向燈等燈具的指示燈在儀表內(nèi)部沒有專門的接線， 但在BCM處有必要的接線， 如圖4所示。 除了燈具的指示燈通過CAN信號 “點亮”， 本車還有多個指示燈如冷卻液溫度指示燈、 緩速器故障燈、 ECAS故障燈、 尿素液位指示燈等也是如此。 隨著CAN總線廣泛的應(yīng)用， 一些原本通過硬線信號激活的指示燈， 也逐漸切換為由CAN信號激活。

圖4 部分燈具指示燈CAN通信接線圖

4） 雷達(dá)無法標(biāo)定。 可先用診斷儀讀取雷達(dá)（LDW/FCW控制器） 故障信息， 再作判斷。

1.2.3 排除過程

1.2.3.1 發(fā)動機后處理及無法熄火故障

本車后處理采用的技術(shù)路線是DOC+SCR+EGR+DPF，是當(dāng)前主流路線的一種。 國Ⅵ車型相對于國Ⅴ車型在CAN總線方面增加了后處理CAN， 為發(fā)動機和排放類故障的分析和排除增加了難度， 圖5為該車后處理CAN拓?fù)鋱D。

圖5 后處理CAN拓?fù)鋱D

排查后處理CAN中斷故障有一個便捷方法是： 可通過測量尿素品質(zhì)傳感器各管腳的供電、 CAN信號、 搭鐵等信息作為故障診斷的依據(jù)。 點火開關(guān)在ON擋狀態(tài)時， 將尿素品質(zhì)傳感器插接器拔下， 測量線束端1～4號管腳， 分別測得電壓為25.18V、 2.32V、 0V、 2.62V， 與管腳定義不符， 正確管腳定義如圖6 所示。表明該車因尿素品質(zhì)傳感器在線束端的搭鐵與CANL接線顛倒而引起一系列的后處理故障。

圖6 尿素品質(zhì)傳感器管腳定義

將尿素品質(zhì)傳感器的搭鐵與CANL 接線重置，再次上電發(fā)現(xiàn)發(fā)動機和排放故障燈仍未消除， 讀取EMS故障信息如圖7所示。國VI后處理系統(tǒng)中布置有上游和下游NO（氮氧）傳感器， 分別安裝于發(fā)動機排氣管和后處理器排氣尾管處。 雖然二者功能類似， 但CAN通信中規(guī)定不允許2個及多個完全一樣的節(jié)點出現(xiàn)在同一網(wǎng)絡(luò)中， 因此這2個NOx傳感器的管腳定義并不相同， 其各自的管腳定義見表2。

圖7 上游和下游Nox傳感器故障

表2 上、 下游NOx傳感器管腳定義

將上游NOx傳感器拔下， 檢查其供電、 CAN信號未見異常， 但發(fā)現(xiàn)該傳感器插接器僅管腳2為搭鐵線， 管腳5為空置， 如圖8所示。 這種情形就與下游NOx接線完全相同，顯然是違背了CAN通信的原則， 也與圖紙接線不符。

圖8 上游NOx傳感器及其插接器

將上游NOx管腳5搭鐵線接入后， 再次上電， 儀表上的發(fā)動機和排放故障燈消失， 再讀取EMS故障信息， 已無故障。 但啟動發(fā)動機后， 仍然無法通過點火開關(guān)控制熄火。

1.2.3.2 ECAS和緩速器故障

啟動發(fā)動機， 然后將點火開關(guān)撥至LOCK擋， 此時發(fā)動機仍在運轉(zhuǎn)。 打開底盤熔斷器盒， 找到ON擋功率繼電器，將其拔出， 但發(fā)動機依未熄火。

按照常規(guī)思維， 點火開關(guān)撥至LOCK擋后， ON擋功率繼電器的輸出就已經(jīng)被切斷， 因為該繼電器的控制高端就來自于點火開關(guān)ON擋電。 而拔出該繼電器， 則可排除其常閉合的問題。

查看圖紙發(fā)現(xiàn)， 發(fā)動機EMS的常電經(jīng)過底盤熔斷器盒內(nèi)的9號熔斷絲， 將其拔出后， 發(fā)動機會熄火。 而EMS的ON擋電則經(jīng)過駕駛室熔斷器盒內(nèi)的43號熔斷絲， 將其拔出后， 發(fā)動機也停止運轉(zhuǎn)， 表明常電和ON擋電在此處的走向是符合設(shè)計的。 繼續(xù)分析圖紙， ON擋功率繼電器輸出端的分支分別經(jīng)過39～44號熔斷絲， EMS的ON擋電是其中的分支， 見圖9。 既然功率繼電器被拔出， 干路就應(yīng)該沒有電壓， 而43號熔斷絲依然帶電， 這不符合常理。

圖9 發(fā)動機EMS供電原理圖

將43號熔斷絲安裝上， 再次啟動發(fā)動機， 依次拔下其他支路的熔斷絲， 驗證43號熔斷絲的供電是否來自于其他控制器。 當(dāng)拔下41號熔斷絲時， 發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)， 圖紙上顯示該熔斷絲是ECAS控制器的ON擋電。 難道是ECAS控制器的ON擋電被接入了常電或者該控制器損壞， 導(dǎo)致對外輸出供電？

再次審視儀表上顯示的故障現(xiàn)象， 其上顯示緩速器和ECAS故障燈。 但診斷儀連接緩速器控制器 （RCU） 和ECAS控制器時均無法通信。 考慮 到RCU 和ECAS 控 制 器通常安裝在臥鋪之下， 且安裝位置很近， 可查看二者插接情況。 對照插接器的線束標(biāo)簽， 發(fā)現(xiàn)RCU控制器的Ⅰ號插接器與ECAS控制器Ⅰ號插接器插接顛倒。 如圖10所示。

圖10 ECAS和RCU控制器

這2個控制器Ⅰ號插接器結(jié)構(gòu)完全相同， 甚至還有兩處接線也一致， 見圖11。 兩個控制器的管腳定義如表3所示，其中ECAS的10孔的2x6號線的供電就是由ON擋功率繼電器經(jīng)圖9中41號熔斷絲輸入的。

圖11 RCU與ECAS的插接器部分接線圖

表3 RCU與ECAS控制器部分管腳定義

當(dāng)此兩個插接器被混插后， 7x6號線的常電為RCU供電， RCU的10孔即輸出24V的制動擋位公共端信號 （RCU的搭鐵在另一個插接器上）。 由于常電不受ON擋功率繼電器和點火開關(guān)的控制， 所以點火開關(guān)在LOCK擋時， RCU的10孔輸出電壓經(jīng)2x6號線和41號熔斷絲串聯(lián)接入了43號熔斷絲， 持續(xù)為發(fā)動機EMS供電， 導(dǎo)致發(fā)動機無法熄火。

這兩個控制器混接后， 均不能正常工作， 因此診斷儀無法連接， 儀表上也顯示故障燈。 將二者正確插接后， 故障排除。

1.2.3.3 燈具指示圖標(biāo)故障

檢查發(fā)現(xiàn)， 儀表既不顯示前照燈和轉(zhuǎn)向燈圖標(biāo)， 且危險警報開關(guān)開啟時， 轉(zhuǎn)向燈不工作， 儀表上也不顯示對應(yīng)的圖標(biāo)。 讀取網(wǎng)關(guān)故障信息為： 舒適CANbusoff和車身控制器節(jié)點丟失。

查看圖紙的車輛舒適CAN和通信CAN總線拓?fù)鋱D， 燈具開關(guān)信號需BCM經(jīng)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)接后才能傳輸至儀表， 如圖12所示。

圖12 車輛舒適CAN和通信CAN拓?fù)鋱D

由于網(wǎng)關(guān)與BCM的安裝位置臨近， 可測量舒適CAN的電壓和通斷情況。 ON擋電狀態(tài)， 分別測量網(wǎng)關(guān)和BCM的舒適CAN的電壓， 未見異常。 然后下電狀態(tài)， 將二者的插接器 拔 下， 分 別 測 量 對 應(yīng)CANH 和CANL 線 的 通 斷， 發(fā) 現(xiàn)CANH處于中斷狀態(tài)， 這就是燈具指示異常的原因， 由于雷達(dá) （FCW） 也是舒適CAN上的節(jié)點， 因此這也是其標(biāo)定失敗的原因。

根據(jù)以往經(jīng)驗， 行車記錄儀所在的車身線束與儀表板線束對接處， 接線密集， 容易出現(xiàn)插針彎折現(xiàn)象。 將該處插接器拔下， 查看發(fā)現(xiàn)該處兩根插針被懟彎， 如圖13所示。修復(fù)后， 近光燈等指示燈圖標(biāo)顯示恢復(fù)正常， 但雷達(dá)仍然無法標(biāo)定。

圖13 插接器插針彎折

1.2.3.4 雷達(dá)無法標(biāo)定故障排除過程

雷達(dá)標(biāo)定失敗的原因在本系列的第3篇文章中已分析過， 本文不再贅述。 診斷儀讀取LDW/FCW控制器故障信息僅為雷達(dá)待標(biāo)定。 再檢查標(biāo)定記錄中雷達(dá)的角度參數(shù)， 也無異常。

懷疑是雷達(dá)本體存在問題， 更換一個新雷達(dá)， 再次進行標(biāo)定， 仍然標(biāo)定失敗。 最終檢查舒適CAN上各控制器零件編號及版本時， 發(fā)現(xiàn)車身控制器的零件版本與生產(chǎn)信息系統(tǒng)配置的不一致， 更換BCM后， 雷達(dá)標(biāo)定成功。

由于被錯裝的BCM具備診斷信號的路由功能， 而本車還安裝有網(wǎng)關(guān)， 導(dǎo)致這兩個控制器的路由功能發(fā)生沖突，因此雷達(dá)無法正常標(biāo)定。

1.3 動檢時的電氣故障

1.3.1 故障現(xiàn)象

右轉(zhuǎn)彎報警失效； 坡道起步功能開關(guān)異常， 如圖14所示。

圖14 坡起功能開啟指示

1.3.2 原因分析

1） 右轉(zhuǎn)彎報警失效。 先檢查右轉(zhuǎn)彎報警器的外部接線情況再作判斷。

2） 坡道起步功能開關(guān)異常。 本車的坡道起步開關(guān)是自復(fù)位形式的， 初次按下開關(guān)時坡道起步 （以下簡稱坡起）功能開啟， 儀表上提示相應(yīng)的文字描述， 再次按下為功能關(guān)閉。 先操作開關(guān)查看其故障現(xiàn)象再作判斷。

1.3.3 排除過程

1） 右轉(zhuǎn)彎報警失效。 拔下右轉(zhuǎn)彎報警器插接器， 測量到供電、 搭鐵正常， 手柄撥至右轉(zhuǎn)向時， 由BCM輸出的晝間和夜間使能 （為一定占空比的方波信號） 信號均沒有。檢查BCM的Ⅱ號插接器， 外觀上未見異常， 但發(fā)現(xiàn)車隊控制器FM的工作指示燈不亮。

最終發(fā)現(xiàn)， FM的插接器與BCM的Ⅱ號插接器混接， 如圖15所示。 重新恢復(fù)后， 右轉(zhuǎn)報警功能和FM恢復(fù)正常。

圖15 BCM（左）和FM（右）插接器

2） 坡起功能開關(guān)異常。 檢查該開關(guān)時， 發(fā)現(xiàn)為自鎖開關(guān)。 初次按下時，儀表無任何提示， 關(guān)閉之，儀表提示坡起功能開啟，再次按下， 又提示坡起功能開啟， 再關(guān)閉， 坡起功能關(guān)閉。核對圖紙發(fā)現(xiàn)， 圖紙要求為自復(fù)位開關(guān)。 換裝開關(guān)后， 坡起功能恢復(fù)正常。

1.4 分析小結(jié)

案例車故障及成因統(tǒng)計見表4。

表4 案例車故障及成因統(tǒng)計

2 總結(jié)

目前車輛的各類控制器中， 確實存在個別的插接器外觀、 管腳數(shù)量完全相同的情況， 加之安裝位置接近就很可能造成混接， 并引發(fā)一系列故障現(xiàn)象。 因此， 零件制造階段就需要粘貼必要的防錯標(biāo)示， 同時也應(yīng)該從設(shè)計角度對插接器外形進行改進， 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)防錯。