卡車的起動類電氣故障分析與排除

高恩壯， 于彥權(quán)， 房 松， 閆云雷

（一汽解放汽車有限公司， 吉林 長春 130011）

由于影響起動的因素復雜多樣，本文分析的案例只涉及電氣方面的故障。通常發(fā)動機控制單元EMS、自動變速器控制器TCU、整車控制器VCU及一鍵起動控制器PS等電控與起動息息相關，CAN總線故障同樣會影響起動，因此本文重點分析有這類電控配置的車型。

1 ST擋時起動機無動作，且發(fā)動機控制單元無故障

各案例車型的配置見表1，√表示配置有該電控，×表示無此配置。案例1～3的起動接線原理如圖1所示。

表1 案例1～7車輛的電控配置

1.1 案例1：空擋開關故障

1） 原理分析：由圖1可知，本車的空擋開關有4根接線，其功能包括起動控制開關（空擋開關1、2管腳） 和空擋信號開關（空擋開關3、4管腳），二者空擋時同為閉合，在擋時則同為斷開，其狀態(tài)受換擋手柄控制。當點火開關撥至ST擋時，輸出的高電平經(jīng)空擋開關至起動繼電器的控制正極端，繼電器觸點吸合，起動機控制端獲得輸入，起動機動作。

圖1 起動原理簡圖

2） 故障排除：換擋手柄處于空擋時，將空擋開關卸下，測得其插接器3孔電壓為24.7V，將點火開關撥至ST擋，測得1孔電壓也為24.7V，表明二者供電是正常的。將插接器的1、2孔用導線短接，再次撥至ST擋，起動機動作，并能起動發(fā)動機，表明空擋開關在空擋時內(nèi)部開關可能無法閉合?？論蹰_關實物如圖2所示，空擋時鋼球壓入，在擋時鋼球凸出。更換空擋開關后，故障排除。

圖2 空擋開關

1.2 案例2：起動繼電器故障

1） 原理分析：由案例1中分析可知，起動繼電器故障同樣會導致無法起動，可通過短接觸點端檢查繼電器輸出端至起動機的接線情況。

2） 故障檢查：先用萬用表測量起動繼電器觸點端的供電，測得電壓為25.4V，表明供電正常；將繼電器拔出，在ST擋時測量其控制端的電壓，發(fā)現(xiàn)也是正常的；再將觸點端短接，此時起動機有動作，基本可斷定是起動繼電器本體故障。

3） 故障排除：更換起動繼電器后，故障排除。繼電器的控制負極端搭鐵同樣會影響繼電器的吸合，檢查時可測量其是否對搭鐵導通。

實際生產(chǎn)中通常先更換繼電器，然后再測量電壓、電阻等參量，而且更多時候是接線問題導致的無法起動，例如當起動繼電器的控制正極端的接線縮退時，如圖3所示，同樣無法起動。

圖3 接線縮退

1.3 案例3：起動機電源線問題

1） 原理分析：起動機處的接線既有控制線，也有電源線（圖1中起動機右下方的接線）。本例中控制線的導線截面積為1.50mm2，而電源線還接蓄電池電源總開關，導線截面積高達50.0mm2，可承載很大的起動電流，同時也是發(fā)電機為蓄電池充電的導線。正常情況下ST擋時，起動機內(nèi)部的吸引線圈和保持線圈會產(chǎn)生吸力實現(xiàn)活動鐵芯與接線柱的動合[1]，結(jié)合時會發(fā)生聲響。

2） 故障排除：ST擋時，可聽到起動機處的吸合聲音，表明起動機控制端線路正常。測量起動機的電源線電壓時未見該線，由于該線是帶電的，如果搭鐵將會很危險。先將蓄電池的電源總開關斷開，沿著開關處的接線走向?qū)ふ?，最終發(fā)現(xiàn)電源線被捆扎在線束中，所幸未與底盤搭接。重新接線后，故障排除。

1.4 案例4：空擋信號缺失

1） 原理分析：有些車型的起動繼電器的吸合由發(fā)動機控制單元EMS控制，當EMS接收到空擋信號和起動信號時，會拉低起動繼電器控制負極端的電位（非起動狀態(tài)時該電位約2.5V），使得繼電器吸合，其起動控制原理如圖4所示。

圖4 起動原理簡圖

2） 故障排除：踩下離合踏板并ST擋時，起動機動作，發(fā)動機能起動，表明EMS未收到空擋信號。離合信號的優(yōu)先級要高于空擋信號，所以當離合信號介入時，EMS同樣可控制起動繼電器吸合。該車型的空擋開關僅有2根接線，將開關卸下，用萬用表可測得一孔電壓為24V，表明供電正常；另一接線通EMS，需測量其通斷，拔下EMS插接器發(fā)現(xiàn)空擋信號接線缺失。重新接線后，故障排除。

1.5 案例5：起動信號缺失

1） 原理分析：由案例4可知，起動信號同樣與起動過程緊密相關，圖4中的起動信號由點火開關輸出并經(jīng)過一熔斷絲后輸入至EMS，該熔斷絲熔斷或該路徑接線出故障時同樣導致無法起動。

2） 故障排除：可通過讀取與起動相關的動態(tài)數(shù)據(jù)流，如圖5所示。發(fā)現(xiàn)無論是否在ST擋，讀到的點火開關始終為關閉狀態(tài)，表明EMS未接收到起動信號。

圖5 動態(tài)數(shù)據(jù)流

檢查起動信號熔斷絲，未見異常；在ST擋時，用萬用表測量該熔斷絲的輸入，可測得24V電壓，表明該熔斷絲下游的接線出問題。最終發(fā)現(xiàn)起動信號所在的駕駛室熔斷器盒內(nèi)的插針彎折，如圖6所示。修復后，故障排除。

圖6 插針彎折

1.6 案例6：起動機控制信號缺失

案例6、案例7中的車型為出口產(chǎn)品，排放等級低，無EMS，但作為一款產(chǎn)品其故障案例仍然值得分析和學習。

1） 原理分析：起動控制接線原理如圖7所示，圖中7、8分別為導線編號。

圖7 起動原理簡圖

2） 故障排除：卸下空擋開關，ST擋時可測得一孔電壓為24V，其余孔位電壓為0，表明點火開關的輸入正常，因此懷疑是空擋開關至起動機控制端的8號線有斷點。測量該導線的通斷，發(fā)現(xiàn)其導通，按照常規(guī)思路此時應更換空擋開關。更換后，仍無法起動。

將空擋開關與圖紙對比，如圖8所示，ST擋時空擋開關處的9號線有24V電壓，而正確的7 號線無電壓，表明存在接線錯誤。該空擋開關雖有4根接線，但僅7、8號線在空擋時可連接，9、10號線不連接，且在點火開關線束端無對接線，如圖9所示。

圖8 空擋開關和倒車燈開關

圖9 線束對接

由這種錯接方式可知，ST擋時，通過短接空擋開關的9、10號線可實現(xiàn)起動。根據(jù)設計要求重新調(diào)整空擋開關端接線后，故障排除。

1.7 案例7：空擋開關與倒車燈開關反接

1） 原因分析：空擋開關與倒車燈開關都是安裝在變速器上的附件，安裝位置臨近，可能出現(xiàn)二者被反接的情況，管腳定義如圖8所示。

正常情況下車輛掛入倒擋時，50號線與51號線連接，空擋時，50、51及86號線三者互不相連。開關反接后，7、8號線分別對接51、86號線，50號線接入空端子（9、10號在線束端無接線），因此無法起動。

2） 故障排除：卸下空擋開關發(fā)現(xiàn)其僅有3根接線，再卸下倒車燈開關，發(fā)現(xiàn)其有4根接線，基本斷定二者反接。調(diào)換插接后，故障排除。

2 異常起動

各案例車型的配置見表2。

表2 案例8～10車輛的電控配置

2.1 案例8：起動機動作，無法著車

車輛電檢時，EMS無法通過（診斷設備無法連接EMS），儀表提示冷卻液溫度報警燈（表明動力CAN有故障）、發(fā)動機故障燈、排放故障燈。點火開關即使為非ST擋，起動機也一直動作，但無法著車。拔下起動繼電器，對其接線插孔短接，再將點火開關撥至ON擋時，發(fā)動機可以起動著車，冷卻液溫度報警燈熄滅，接線原理與圖4相同，但作了必要修正，如圖10所示。

圖10 接線原理簡圖

1） 原理分析：起動機持續(xù)動作表明其控制端輸入了高電平，且該高電平是常電，而發(fā)動機無法著車，冷卻液溫度報警燈和EMS無法通過電檢等現(xiàn)象則很可能是EMS未工作導致的。短接起動繼電器能起動發(fā)動機，表明繼電器的輸出端接入了EMS的供電端，EMS恢復工作。

2） 故障排除：將EMS供電端的6x號線所在的熔斷絲7取下，測量該熔斷絲插孔至起動機控制端的通斷，發(fā)現(xiàn)二者導通；將起動繼電器拔下，測量輸出端4x號線所在的插孔至EMS供電端的通斷，發(fā)現(xiàn)二者也導通，由此可斷定接線錯誤。由于6x和4x號線經(jīng)過兩處共同的線束對接點，通過圖紙判斷在左右底盤線束對接處的錯接概率較大，該處還涉及發(fā)動機后處理方面的接線，與儀表上提示的發(fā)動機故障燈、排放故障燈關聯(lián)性大。

將該對接處拔下，發(fā)現(xiàn)兩段線束的插接器可從正向和旋轉(zhuǎn)180°兩個不同方向?qū)崿F(xiàn)對接，導向機構(gòu)的防錯效果不明顯。本車線束正是以錯誤的方向連接的，由于4x號線與6x號線恰巧位于矩形對角線上，錯向連接時二者正好互連，與后處理相關的接線同樣“張冠李戴”。重新連接后，故障排除。

2.2 案例9：ON擋起動

點火開關為ON擋時發(fā)動機能起動，點火開關原理見圖1，起動繼電器接線見圖4，有些車型的起動由VCU控制，原理上只需將圖4中的EMS換成VCU即可。

1） 原理分析：ON擋時，相關控制器已經(jīng)進入工作狀態(tài)，如果此時起動信號（點火開關6孔至EMS或VCU） 被輸入到了EMS或VCU，則EMS或VCU將控制起動繼電器吸合，發(fā)動機起動。因此該現(xiàn)象應是起動信號線與ON擋電源線搭接在了一起，可檢查點火開關處接線。

2） 故障排除：將起動信號線所在的熔斷絲拔下，再將點火開關撥至ST擋時，起動機無動作，表明該信號在此處的路徑是對的。檢查點火開關處的接線，發(fā)現(xiàn)5、6孔的接線順序顛倒，由圖1知，5孔接線為ON擋供電。重新調(diào)整接線順序后，故障排除。

2.3 案例10：上電即起動

1） 原理分析：配備一鍵起動的手動擋車輛起動時需踩下離合器踏板，離合開關為常閉開關，踩下時為斷開狀態(tài)。此時按下起動按鈕，PS將向VCU輸出起動請求信號，后者控制起動繼電器吸合，起動機動作。本車的上電即起動是指起動按鈕初始為OFF擋，只按一次至ACC擋時即能起動發(fā)動機，起動控制原理見圖11。根據(jù)原理應重點排查離合信號的路徑，包括開關的供電端和信號端。

圖11 起動原理簡圖

2） 故障排除：按下起動按鈕至ACC擋，此時按鈕指示燈為綠色，表明為起動狀態(tài)，經(jīng)過約2s時間后起動機開始動作，發(fā)動機起動。拔下離合器開關插接器，測得其供電為0，正常情況下供電為24V。剖開接線保護層，發(fā)現(xiàn)導線折斷，導致VCU認為離合踏板被踩下。

接線修復后，故障排除。值得關注的是本車的離合開關的熔斷絲缺失/熔斷也會導致上電即起動的故障。

3 AMT車型的無法起動

各案例車型的配置見表3。

表3 案例11～12車輛的電控配置

3.1 案例11：動力CAN故障

儀表提示發(fā)動機冷卻液溫度報警燈、變速器故障燈，ST擋，起動機無動作，發(fā)動機無法起動。

1） 原理分析：前文提及冷卻液溫度報警燈是車輛動力CAN故障的標志之一，該溫度信號是經(jīng)CAN總線由EMS發(fā)送至儀表的。對于配置AMT的車輛，其TCU和EMS均為動力CAN上的節(jié)點，即通過該CAN線通信，因此動力CAN故障很可能會導致無法起動。

2） 故障排除：診斷儀讀取EMS的故障信息為動力CAN中斷，讀取TCU的故障信息如圖12所示。測得OBD診斷接口處的動力CANH和CANL均為2.53V，顯然不正常。根據(jù)CAN總線網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和線束連接走向，分段測量CAN線的電壓。

圖12 TCU的故障信息

將底盤與駕駛室線束對接處斷開，測得駕駛室端CAN線電壓正常，檢查底盤端線束發(fā)現(xiàn)CANH、CANL接線被焊絲搭接。

處置焊絲后，故障排除。動力CAN故障形式復雜多樣，本篇不多介紹。

3.2 案例12：無法上電

車輛配備PS和AMT，按下起動按鈕可正常實現(xiàn)ACC擋和ON擋的上電，再長按起動按鈕并踩下制動踏板時（AMT+PS的車輛起動時需踩制動踏板），車輛下電至OFF擋，無法起動。儀表提示ABS故障燈、LDW及FCW故障燈（LDW/FCW是牽引車的標配[2]）。

1） 原理分析：ON擋時，再次按下起動按鈕，此時有制動信號（5x號線與3x號線斷開，接2x號線） 輸入PS時，PS才會向VCU發(fā)送起動請求信號，否則PS不再控制ACC、ON擋繼電器的吸合（原理同圖11），導致整車斷電，原理見圖13。

圖13 起動原理簡圖

2） 故障排除：診斷儀讀取的ABS故障信息為ABS壓力傳感器故障—對搭鐵短路或開路；讀取的VCU故障信息為制動信號不可信。由于制動燈開關和ABS壓力傳感器安裝位置臨近，如圖14所示，加之同時存在故障，很可能二者被反接。

圖14 制動燈開關與ABS壓力傳感器

檢查發(fā)現(xiàn)，二者被反接，重新對接后，故障排除。LDW和FCW因需采集制動信號，因此會在儀表上提示故障。

4 結(jié)語

對于EMS、VCU、TCU及PS，其任一控制器不工作，如缺少供電、電控數(shù)據(jù)等，均可能導致無法起動。車輛的燃料供給管路（如油、天然氣管路） 問題，可能會導致無法著車，而蓄電池電量不足可能導致發(fā)動機有起動但不著車，以上故障均不在本文討論之內(nèi)。造成車輛異常起動的問題還有很多，囿于筆者知識面和文章篇幅的限制，請讀者指正和補充。