p3. 電子油門(mén)故障解析及整車電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 電子油門(mén)故障、診斷原理及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

電子油門(mén)故障、診斷原理及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響

3.2 電子油門(mén)失效分析與整車電氣系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)

3.2.1 案例1：康明斯共軌系統(tǒng)

某匹配康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)車型在路試中出現(xiàn)電子油門(mén)失效現(xiàn)象，并且儀表報(bào)“傳感器供電電壓一電壓過(guò)低或短路到搭鐵”，隨后消失，伴隨行駛時(shí)間加長(zhǎng)，油門(mén)失效問(wèn)題出現(xiàn)頻繁，最后車輛進(jìn)入跛行模式。

1）解析

現(xiàn)車排查，發(fā)現(xiàn)計(jì)量泵線束磨破，即計(jì)量泵電源線短路?？得魉拱l(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)部將計(jì)量泵電源和電子油門(mén)2電源設(shè)計(jì)做為共電源，因此，當(dāng)計(jì)量泵電源短路時(shí)，油門(mén)電源也短路，最終導(dǎo)致電子油門(mén)失效。

2）匹配設(shè)計(jì)

整車電氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)部電子油門(mén)的電源或搭鐵與其他系統(tǒng)是否有共電情況，如果有，針對(duì)這些系統(tǒng)的線束需要增加線束固定點(diǎn)，避免線束出現(xiàn)干涉、活擺、磨損等不正常的情況。

3.2.2 案例2：康明斯共軌系統(tǒng)

在顛簸路況下，某匹配康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)車型在路試中電子油門(mén)信號(hào)突然丟失，500km路程大概出現(xiàn)過(guò)8、9次。插接件重新插拔后故障未消除，更換電子油門(mén)后目前沒(méi)有故障再現(xiàn)。

1）解析

檢測(cè)油門(mén)踏板報(bào)文，油門(mén)踏板信號(hào)1可以隨油門(mén)踏板行程角做相應(yīng)變化，但油門(mén)踏板信號(hào)2一直為102％。經(jīng)分析，確認(rèn)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收油門(mén)踏板兩路信號(hào)，通過(guò)兩路信號(hào)計(jì)算油門(mén)踏板百分比，但只對(duì)外轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)1的數(shù)據(jù)，不發(fā)信號(hào)2的數(shù)據(jù)。同時(shí)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)ECU標(biāo)定與油門(mén)踏板相關(guān)的數(shù)據(jù)只有2個(gè)：油門(mén)信號(hào)的最低有效電壓、最高有效電壓。

因此，整車系統(tǒng)要求油門(mén)踏板有一個(gè)失效模式：當(dāng)搭鐵線斷開(kāi)，要求信號(hào)輸出高于91％供電電壓(第1路)和50％供電電壓(第2路)。對(duì)于整車車型不相同，布線、連接器都不盡相同，加上商用車一般振動(dòng)比較大，容易導(dǎo)致虛接。如果油門(mén)連接器或者ECU端連接器搭鐵線出現(xiàn)虛接就會(huì)報(bào)信號(hào)偏高故障。

2）匹配設(shè)計(jì)

整車電氣系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于振動(dòng)比較大的車型，所有連接器應(yīng)采用鎖緊式的，連接器端子的公頭和母頭的材質(zhì)要求一致；傳感器和執(zhí)行器的線束要走不同的路徑，線束走線避免急轉(zhuǎn)彎，線束必須采用保護(hù)措施能夠防御噴水；發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、蓄電池和發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)一起接到汽車底盤(pán)上一點(diǎn)，確保共搭鐵。

線束從蓄電池到噴油器及噴油器本身再回到蓄電池的阻值決定了共軌系統(tǒng)在蓄電池容量低的情況下的總體功能狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部功能，噴射系統(tǒng)需要從蓄電池獲得一個(gè)最小的工作電流，也就需要蓄電池能夠提供給噴射系統(tǒng)一個(gè)最小的供電電壓，這個(gè)最小電壓取決于線束電阻?；谏鲜鲈贓CU接頭處的電壓，需要嚴(yán)格限制線束的阻值。

BOSCH推薦的線束阻值見(jiàn)表。

3.2.3 案例3：玉柴單體泵和氣體機(jī)

某匹配玉柴單體泵發(fā)動(dòng)機(jī)車型，多車反饋踩油門(mén)無(wú)反應(yīng)。更換同供應(yīng)商的油門(mén)后，故障消失，但運(yùn)行一段時(shí)間后仍出現(xiàn)油門(mén)失效故障。

3.2.3.1 解析

油門(mén)供應(yīng)商有2家，更換另一家供應(yīng)商后，原多輛故障車不再重現(xiàn)油門(mén)失效問(wèn)題。故障車的隨機(jī)油門(mén)故障信息見(jiàn)圖11～圖13。

圖11

圖12

圖13

為此，重新核查ECU與油門(mén)踏板的匹配性。首先確認(rèn)玉柴對(duì)油門(mén)匹配的要求及故障機(jī)理。

3.2.3.1.1 油門(mén)踏板要求及接口電路、信號(hào)識(shí)別

1）玉柴自主單體泵和氣體機(jī)要求使用的電子油門(mén)，其特性曲線如圖所示。

2）玉柴ECU油門(mén)接口電路見(jiàn)圖。

3）玉柴ECU對(duì)怠速開(kāi)關(guān)信號(hào)的識(shí)別如下：電平大于3.1V，怠速開(kāi)關(guān)標(biāo)志識(shí)別為1(怠速狀態(tài))；電平小于2.5V，怠速開(kāi)關(guān)標(biāo)志識(shí)別為0(非怠速狀態(tài))。

3.2.3.1.2 玉柴ECU的油門(mén)開(kāi)度不合理故障診斷策略

1）油門(mén)開(kāi)度不合理故障進(jìn)入條件：①油門(mén)開(kāi)度>20％，且怠速開(kāi)關(guān)閉合(idle switch為1)或②油門(mén)開(kāi)度<2％，且怠速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(idle switch為0)。

2）油門(mén)開(kāi)度不合理故障退出條件：油門(mén)開(kāi)度≤20％，且怠速開(kāi)關(guān)閉合(idle switch為1)。

3）滿足所有進(jìn)入條件時(shí)才進(jìn)入軟故障，經(jīng)過(guò)確認(rèn)延時(shí)后，成為硬故障。一旦硬故障確認(rèn)，必須滿足退出判斷條件才能退出故障。故障確認(rèn)延時(shí)5s(可標(biāo)定)，故障退出延時(shí)2s(可標(biāo)定)。

3.2.3.1.3 結(jié)果

根據(jù)3個(gè)油門(mén)開(kāi)度與怠速開(kāi)關(guān)信號(hào)的波形可知，在油門(mén)開(kāi)度變化的過(guò)程中，ECU識(shí)別到的怠速開(kāi)關(guān)標(biāo)志始終為1，根據(jù)油門(mén)接口電路，即油門(mén)在變化過(guò)程中，怠速開(kāi)關(guān)線輸出的信號(hào)電壓始終大于3.1V。

根據(jù)故障車采集的油門(mén)波形圖以及油門(mén)開(kāi)度不合理故障診斷原理，可知：ECU會(huì)檢測(cè)到油門(mén)開(kāi)度不合理故障，從而進(jìn)入limp home或限扭功能。

怠速開(kāi)關(guān)信號(hào)一直為1，即輸入到ECU內(nèi)部的怠速開(kāi)關(guān)信號(hào)電壓電平一直大于3.1V。具體和油門(mén)內(nèi)部的怠速開(kāi)關(guān)信號(hào)的處理電路有關(guān)。

3.2.3.2 匹配設(shè)計(jì)

因該油門(mén)踏板大量匹配BOSCH和康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，并未出現(xiàn)油門(mén)失效問(wèn)題，對(duì)此玉柴自主ECU適應(yīng)性較窄，需要優(yōu)化玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)ECU特性。
審核編輯：郭婷