p3. 電子油門故障解析及整車電氣系統(tǒng)設(shè)計

3.1 電子油門故障、診斷原理及對發(fā)動機(jī)的影響

電子油門故障、診斷原理及對發(fā)動機(jī)的影響

3.2 電子油門失效分析與整車電氣系統(tǒng)的匹配設(shè)計

3.2.1 案例1：康明斯共軌系統(tǒng)

某匹配康明斯發(fā)動機(jī)車型在路試中出現(xiàn)電子油門失效現(xiàn)象，并且儀表報“傳感器供電電壓一電壓過低或短路到搭鐵”，隨后消失，伴隨行駛時間加長，油門失效問題出現(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)計量泵線束磨破，即計量泵電源線短路?？得魉拱l(fā)動機(jī)ECU內(nèi)部將計量泵電源和電子油門2電源設(shè)計做為共電源，因此，當(dāng)計量泵電源短路時，油門電源也短路，最終導(dǎo)致電子油門失效。

2）匹配設(shè)計

整車電氣系統(tǒng)在設(shè)計時，應(yīng)關(guān)注發(fā)動機(jī)ECU內(nèi)部電子油門的電源或搭鐵與其他系統(tǒng)是否有共電情況，如果有，針對這些系統(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)動機(jī)車型在路試中電子油門信號突然丟失，500km路程大概出現(xiàn)過8、9次。插接件重新插拔后故障未消除，更換電子油門后目前沒有故障再現(xiàn)。

1）解析

檢測油門踏板報文，油門踏板信號1可以隨油門踏板行程角做相應(yīng)變化，但油門踏板信號2一直為102％。經(jīng)分析，確認(rèn)康明斯發(fā)動機(jī)ECU接收油門踏板兩路信號，通過兩路信號計算油門踏板百分比，但只對外轉(zhuǎn)發(fā)信號1的數(shù)據(jù)，不發(fā)信號2的數(shù)據(jù)。同時康明斯發(fā)動機(jī)ECU標(biāo)定與油門踏板相關(guān)的數(shù)據(jù)只有2個：油門信號的最低有效電壓、最高有效電壓。

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

2）匹配設(shè)計

整車電氣系統(tǒng)在設(shè)計時，對于振動比較大的車型，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)動機(jī)ECU、蓄電池和發(fā)動機(jī)應(yīng)一起接到汽車底盤上一點(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)一個最小的供電電壓，這個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)動機(jī)車型，多車反饋踩油門無反應(yīng)。更換同供應(yīng)商的油門后，故障消失，但運(yùn)行一段時間后仍出現(xiàn)油門失效故障。

3.2.3.1 解析

油門供應(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)油門失效問題。故障車的隨機(jī)油門故障信息見圖11～圖13。

圖11

圖12

圖13

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

3.2.3.1.1 油門踏板要求及接口電路、信號識別

1）玉柴自主單體泵和氣體機(jī)要求使用的電子油門，其特性曲線如圖所示。

2）玉柴ECU油門接口電路見圖。

3）玉柴ECU對怠速開關(guān)信號的識別如下：電平大于3.1V，怠速開關(guān)標(biāo)志識別為1(怠速狀態(tài))；電平小于2.5V，怠速開關(guān)標(biāo)志識別為0(非怠速狀態(tài))。

3.2.3.1.2 玉柴ECU的油門開度不合理故障診斷策略

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

2）油門開度不合理故障退出條件：油門開度≤20％，且怠速開關(guān)閉合(idle switch為1)。

3）滿足所有進(jìn)入條件時才進(jìn)入軟故障，經(jīng)過確認(rèn)延時后，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5s(可標(biāo)定)，故障退出延時2s(可標(biāo)定)。

3.2.3.1.3 結(jié)果

根據(jù)3個油門開度與怠速開關(guān)信號的波形可知，在油門開度變化的過程中，ECU識別到的怠速開關(guān)標(biāo)志始終為1，根據(jù)油門接口電路，即油門在變化過程中，怠速開關(guān)線輸出的信號電壓始終大于3.1V。

根據(jù)故障車采集的油門波形圖以及油門開度不合理故障診斷原理，可知：ECU會檢測到油門開度不合理故障，從而進(jìn)入limp home或限扭功能。

怠速開關(guān)信號一直為1，即輸入到ECU內(nèi)部的怠速開關(guān)信號電壓電平一直大于3.1V。具體和油門內(nèi)部的怠速開關(guān)信號的處理電路有關(guān)。

3.2.3.2 匹配設(shè)計

因該油門踏板大量匹配BOSCH和康明斯發(fā)動機(jī)，并未出現(xiàn)油門失效問題，對此玉柴自主ECU適應(yīng)性較窄，需要優(yōu)化玉柴發(fā)動機(jī)ECU特性。
審核編輯：郭婷