謝曙光

（淮海機械廠，安徽 合肥 230031）

汽車作為現(xiàn)代交通工具，在國民經(jīng)濟中占據(jù)重要的地位，其安全性是首當其沖的重要考核指標。

1 故障現(xiàn)象

某知名企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)某款手動檔微型車，采用BOSCH M7.8發(fā)動機ECU，國Ⅳ排放標準，0公里記錄。批量出現(xiàn)斷開點火開關(guān)后，發(fā)動機不立即停機卻還能有一腳轟油門的現(xiàn)象，我們稱之為發(fā)動機延時熄火故障，延時時間從3～7s不等。

2 故障檢查

經(jīng)評估分析認為，故障模式與電噴系統(tǒng)有關(guān)。首先，著手排查全車線束，沒有發(fā)現(xiàn)錯線，也沒有竄線、短路故障。其次，檢查電噴系統(tǒng)各個插接件：轉(zhuǎn)速傳感器、相位傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、怠速控制閥、進氣壓力溫度傳感器、水溫傳感器、上下游氧傳感器等，特別是重點查驗BOSCH M7.8發(fā)動機ECU插接件端子，無歪斜、無短路問題。期間，用型號X-431C版本號24的故障診斷儀檢測，沒有故障提示，也沒有故障代碼。

該型號的微型汽車已經(jīng)生產(chǎn)數(shù)萬臺，為什么這時候批量出現(xiàn)問題？涉及汽車電器的方方面面基本過濾一遍，能想到的都檢查了，正當一籌莫展之時，偶然拉起手制動，閉合手制動開關(guān)該故障卻消失了。采用拆解法搜索故障器件，當拆除到組合儀表，上述故障也不再顯現(xiàn)。這樣，故障關(guān)鍵點集中在組合儀表上。

不得不說明一下，有的駕駛員習慣于左腳不脫離合器掛檔停車，這樣不用拉手制動，利用變速檔位自鎖功能駐車，這才有該故障的出現(xiàn)，才有其后續(xù)排除、改進的過程。停車變速操縱桿回空檔，沒有拉手制動時，故障出現(xiàn)，而正常停車時，回空檔拉手制動，則沒有上述故障發(fā)生，這也就是該故障難以捉摸，時隱時現(xiàn)而產(chǎn)生的難度所在。

3 故障分析

圖1為簡略電器原理圖。手制動回路是通過組合儀表構(gòu)成的，可以初步判斷是通過組合儀表手制動回路而使故障消失，聯(lián)想到組合儀表供應商新近推出一款以FUJITSU芯片為主的組合儀表平臺，是不是問題可能就出在這兒？

為了能夠闡述故障原因，我們不妨簡單描述一下該型汽車電器原理圖幾個關(guān)鍵件連接工作原理：BW線是發(fā)電機工作輸出回路，B9為組合儀表電源端口，A15是組合儀表OBD指示端口，A3是組合儀表充放電指示端口，A9為檢查接線端口，這二者與WR線到發(fā)電機調(diào)節(jié)器連接構(gòu)成檢測回路。BOSCH M7.8發(fā)動機ECU的16腳始終連接蓄電池電源正極，作為常規(guī)備份并處于待機狀態(tài)，ECU的17腳是電源工作端口，ECU的32腳為主繼電器線圈回路端，當其為低電平時，主繼電器吸合工作，當ECU的60腳處于低電平時，油泵繼電器吸合，燃油泵總成工作。其中涉及本批次安全隱患問題關(guān)鍵的是ECU的20腳OBD檢測端口，當其低電平時，點亮組合儀表OBD指示燈。

由于該款車為國IV排放標準，所以配置有OBD功能。我們知道OBD即車載自動診斷系統(tǒng)，其功能為系統(tǒng)監(jiān)控發(fā)動機的運行狀況——即時是否尾氣超標，一旦超標，會馬上發(fā)出警示。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， 故障 （MIL）燈或檢查發(fā)動機 （Check Engine）報警燈亮，同時動力總成控制模塊PCM將故障信息存入存儲器，通過一定的程序可以將故障碼從PCM中讀出。根據(jù)故障代碼的提示，維修人員能迅速準確地確定故障的性質(zhì)和部位。OBD車載自動診斷系統(tǒng)進一步發(fā)展到加入環(huán)保檢測功能，主要監(jiān)控三元催化轉(zhuǎn)化器的效率下降、氧傳感器劣化、廢氣回收裝置故障等問題，其指示燈點亮發(fā)出警報，提醒駕駛員盡快對車輛進行維修保養(yǎng)，實時監(jiān)控以保證機動車尾氣穩(wěn)定達標排放。

由圖1可見該車型發(fā)動機ECU的20腳與組合儀表A15端口連接構(gòu)成通道。進一步分析組合儀表電路，發(fā)現(xiàn)A3腳與A15腳之間構(gòu)成回路，測量其等效電阻為2.75～2.76 kΩ （見圖2）。 對比原來沒有出現(xiàn)問題的同型號組合儀表，該兩端口之間等效電阻基本上為無窮大。再看圖1，從ECU的20腳→A15→A3→WR→發(fā)電機調(diào)節(jié)器→BW發(fā)電機輸出→ECU的17腳→ECU的20腳，顯而易見從ECU到發(fā)電機，再通過該平臺的組合儀表構(gòu)成一個閉環(huán)通道。

提取1臺故障樣本數(shù)據(jù)加以說明，實際著車測量發(fā)電機輸出電壓14.1～14.3V，斷開點火開關(guān)，出現(xiàn)發(fā)動機延時故障時，發(fā)電機輸出電壓從7.4～6.4V逐漸減少，發(fā)動機延時熄火延時時長5.6s，延時過程中主繼電器竟然延時5.9s繼電器觸點才斷開。特別值得一提的是，當轉(zhuǎn)動點火開關(guān)鑰匙位于點火開關(guān)ACC位置，組合儀表處于待機檢測過程時，發(fā)電機未運轉(zhuǎn)處于低電位。通過WR檢測線導通A3端口點亮充放電指示燈 ，此時A3端口電流8.44mA方向如圖3實線箭頭所示；起動起動機使發(fā)動機工作后，A3端口電流為0.59 mA，即組合儀表A3端口正常工作電流，見圖3軸線箭頭所示；斷開點火開關(guān)出現(xiàn)故障時，卻逆向輸入發(fā)電機0.24 mA電流，見圖3虛線箭頭方向。同樣，A15端口在組合儀表處于待機檢測時，電流為11.9 mA，點亮OBD指示燈，方向見實線箭頭；出現(xiàn)故障時，由ECU的20腳饋入組合儀表A15端口0.11 mA電流，方向見虛線箭頭。至于端口A3、A15為什么在出現(xiàn)故障時，電流不是同等數(shù)量，我們認為由于該型號組合儀表有25個端口與內(nèi)部電路連接，存在著眾多元器件導通與連接關(guān)系，又與各種工作電壓狀態(tài)、電路頻率響應等等有著錯綜復雜的關(guān)系，也就是說這2個端口有聯(lián)系但不是孤立對等的導通關(guān)系。

為清楚說明組合儀表A3端口電流方向與時間關(guān)系，還是以這臺故障樣本車為例，其中以組合儀表為主體，進為正、出為負，圖4為組合儀表A3端口時間、電流模擬示意圖。

對于組合儀表和發(fā)電機這二者來說，正常工作時，是通過WR線輸入組合儀表電流，而反向輸入電流到發(fā)電機調(diào)節(jié)器這一異常情況一定會帶來意想不到的結(jié)果。這異常的0.24 mA電流卻使發(fā)電機在斷開點火開關(guān)后，持續(xù)輸出7.4V左右的電壓，而繼電器行業(yè)技術(shù)指標要求繼電器吸合電壓≤8.5V能夠正常吸合工作，必須說明這款車采用的繼電器大多在7.1～7.5V能夠吸合工作。當主繼電器、油泵繼電器在發(fā)電機延續(xù)輸出7.2～7.4V電壓情況下吸合，其觸點閉合恰恰得以持續(xù)維持發(fā)動機基本工作狀態(tài)，即滯后停機故障的發(fā)生。我們知道，發(fā)電機調(diào)節(jié)器原理是通過調(diào)節(jié)器調(diào)整勵磁電流而達到穩(wěn)壓輸出目的，由圖1看出這個WR線連接調(diào)節(jié)器內(nèi)部電路，可以認為這個異常的饋入發(fā)電機的電流起著補償勵磁電流的效果，也就是說起著發(fā)電機續(xù)緩輸出電壓的作用。在發(fā)電機續(xù)緩輸出電壓過程中，通過上述閉環(huán)通道傳遞這盡管微弱卻異常失真錯誤的電傳感信號，使ECU的32腳、60腳仍處于低電平，使得主繼電器、油泵繼電器繼續(xù)保持吸合狀態(tài)而促使發(fā)動機延時故障形成。這種由發(fā)動機ECU的20腳異常導入的電流是一種閉環(huán)反饋，并呈逐步衰竭的變量過程，造成發(fā)電機臨界延時輸出7.2~7.5V電壓，維持其延時過程3～7s自然衰竭為0。當拉起手制動，導通制動燈回路，則加速泄放發(fā)電機輸出電量，破壞了這種臨界穩(wěn)態(tài)而不出現(xiàn)延時熄火故障就可以理解了。由此可見該平臺的組合儀表存在缺陷漏洞，確鑿無疑。

可以理解當發(fā)動機ECU的20腳OBD端口沒有相關(guān)的隔離電路，再加上該組合儀表相應OBD指示燈端口A15也沒有隔離電路，這兩者缺陷非常巧合地在一起構(gòu)成了這批次發(fā)動機延時熄火事故。從另一個方面描述，可以認為發(fā)動機ECU是一個高度集成的電子模塊，其工作時富集大量電荷電量，當斷開點火開關(guān)后，通過其內(nèi)部電路泄放，但由于其連接的外部電路存在端口漏洞，形成新的電荷電量泄放回路，即與該型號組合儀表通道端口未設(shè)計隔離的電路形成閉合反饋回路，正是這種二者漏洞巧合，造成這起批量發(fā)動機延時熄火故障。聯(lián)系到作者曾處理過多次發(fā)動機不熄火故障涉及主角均是BOSCH M7.8發(fā)動機ECU，可以認為該型號發(fā)動機ECU本身有著尚待完善的補缺漏洞。

4 故障排除

本著精簡電路，低成本、最簡化處理的思路，我們選擇成本低廉的M7貼片二極管作為隔離電路的元件，該貼片二極管反向耐壓1000V，正向平均整流電流1A，反向穿透電流30μA，該車型工作電壓一般是14.2~14.4 V，即使在發(fā)電機出現(xiàn)故障時，有著幾十伏尖峰脈沖極端條件下，該元件的技術(shù)參數(shù)也完全滿足安全保護技術(shù)指標要求。我們將該二極管植入組合儀表A15腳內(nèi)電路，使ECU的20腳OBD端與發(fā)電機之間形成單向?qū)ɑ芈罚礃?gòu)成最簡化的隔離電路。由于BOSCH M7.8系統(tǒng)端口低電平有效，改造組合儀表的二極管位置及極性如圖5所示。

這款汽車配裝經(jīng)改造升級的組合儀表，在斷開點火開關(guān)后，發(fā)動機再也沒有出現(xiàn)延時熄火故障，后經(jīng)數(shù)萬臺該款汽車產(chǎn)品檢測，證實安全可靠，至此組合儀表改造升級成功。

由于發(fā)現(xiàn)及時，提出的改進方案簡潔合理并且及時到位，避免了由此帶來的經(jīng)濟損失，有效地維護了產(chǎn)品品牌形象，從而創(chuàng)造了相應的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)束語

科學的探索是無止境的，隨著汽車電子技術(shù)迅猛發(fā)展，包括發(fā)動機ECU在內(nèi)的各個汽車電器產(chǎn)品有待于我們不斷完善、不斷創(chuàng)新，汽車科技才能得以不斷發(fā)展進步。