發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)典型故障診斷與排除
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摘要：為了提高能源的利用率，降低汽車油耗和尾氣排放對(duì)大氣的污染，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)可在怠速情況下，實(shí)現(xiàn)車輛智能啟停。在實(shí)際使用過程中，由于各種原因，導(dǎo)致汽車怠速啟停系統(tǒng)無法運(yùn)行，車輛組合儀表盤提示怠速啟停系統(tǒng)功能異常。文章針對(duì)奔騰某車型發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)進(jìn)行分析，并提出故障診斷和排除方法。
關(guān)鍵詞：怠速啟停系統(tǒng)；故障診斷；故障排除
引言
隨著汽車節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配備了怠速啟停系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)能夠有效降低燃油量、減少環(huán)境污染，避免發(fā)動(dòng)機(jī)積碳問題[1]。然而發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)功能復(fù)雜、故障時(shí)有發(fā)生，維修繁瑣。下面就以奔騰B50手動(dòng)擋轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)為例，介紹其工作原理和故障診斷排除方法。
1怠速啟停系統(tǒng)概述
怠速啟停系統(tǒng)是在整車短時(shí)間停止時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)停止，并在駕駛員操作或者系統(tǒng)有需求時(shí)再次起動(dòng)的智能控制系統(tǒng)。當(dāng)遇到紅綠燈或者堵車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；當(dāng)駕駛員踩下離合器、油門踏板或松開剎車的瞬間，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。該系統(tǒng)通過傳感器采集車輛運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)判斷車輛是否具備智能啟停條件，通過采集駕駛員操作信號(hào)判斷是否執(zhí)行智能啟停，上述條件滿足情況下進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)或啟動(dòng)，完全實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)測(cè)操控功能，不影響駕駛員合理的操作習(xí)慣[2]。怠速啟停系統(tǒng)主要由控制器ECU、蓄電池、起動(dòng)機(jī)、啟停系統(tǒng)儀表指示燈、主開關(guān)、繼電器、離合器踏板開關(guān)、空擋位置傳感器、制動(dòng)真空度傳感器、蓄電池傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等組成?？刂破鱁CU是車輛控制中心，用以整理各種傳感器檢測(cè)的參數(shù)，并進(jìn)行分析，用于控制車輛的運(yùn)行；蓄電池用于儲(chǔ)存電能，給起動(dòng)機(jī)供電；啟停系統(tǒng)儀表指示燈能夠顯示系統(tǒng)運(yùn)行情況，方便駕駛員查看車輛狀況；主開關(guān)位于儀表板左側(cè)護(hù)板上，用于人為操控怠速啟停系統(tǒng)的開啟和關(guān)閉。其他各類傳感器用于監(jiān)測(cè)車輛的各類參數(shù)，并傳輸給控制器[3]。
2怠速啟停系統(tǒng)功能
駕駛員旋轉(zhuǎn)點(diǎn)火開關(guān)至ON位置，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速啟停系統(tǒng)自動(dòng)開啟。按下怠速啟停系統(tǒng)主開關(guān)以關(guān)閉怠速啟停系統(tǒng)，怠速啟停系統(tǒng)關(guān)閉0FF指示燈黃色顯示，再次按下此開關(guān)可重新啟用怠速啟停系統(tǒng)。如果在自動(dòng)停車狀態(tài)時(shí)按下怠速啟停系統(tǒng)主開關(guān)，將重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并關(guān)閉系統(tǒng)。為了保證安全，怠速啟停系統(tǒng)的功能觸發(fā)、自動(dòng)停機(jī)、自動(dòng)啟動(dòng)都由控制器ECU根據(jù)車輛運(yùn)行參數(shù)和人為操作進(jìn)行控制。下面就怠速起停系統(tǒng)的觸發(fā)條件、自動(dòng)停機(jī)的人為條件、自動(dòng)起動(dòng)的人為條件及特殊情況進(jìn)行介紹。
2.1發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)條件
對(duì)于手動(dòng)變速箱的車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，組合儀表盤上的怠速啟停指示燈黃色顯示。待車輛行駛一段時(shí)間，滿足特定條件時(shí)，才能觸發(fā)怠速啟停系統(tǒng)運(yùn)行，也就是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)組合儀表盤上的怠速啟停指示燈不亮。自動(dòng)停機(jī)需要滿足以下所有條件。（1）車輛無怠速啟停系統(tǒng)故障。（2）怠速啟停功能處于開啟狀態(tài)。（3）駕駛員側(cè)車門關(guān)閉。（4）駕駛員側(cè)安全帶使用正確且系緊。（5）發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)蓋關(guān)閉。（6）空調(diào)除霜功能關(guān)閉。（7）空調(diào)溫度不能處在最低（LOW）溫度或最高（HIGH）溫度。（8）空調(diào)設(shè)置的目標(biāo)溫度與車內(nèi)實(shí)際溫度差小于3攝氏度。（9）車輛行駛道路的橫向和縱向坡度分別不大于4.5度。（10）行駛車速大于10km/h。（11）蓄電池電量充足，且蓄電池電解液溫度處于-10——70攝氏度之間。（12）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度大于40攝氏度。（13）制動(dòng)真空度大于450hPa。（14）如果檔位處于R檔行駛（在檔時(shí)間大于500ms）后，車輛停止后需要向前行駛速度超過10km/h（公里/小時(shí)）后才能進(jìn)行停機(jī)操作。（15）方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角小于45度，其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度小于25度/秒。
2.2發(fā)動(dòng)機(jī)停止的人為條件
發(fā)動(dòng)機(jī)滿足自動(dòng)停機(jī)條件后，即組合儀表盤上的怠速啟停指示燈不亮。此時(shí)駕駛員按照以下步驟進(jìn)行操作，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，進(jìn)入自動(dòng)停機(jī)狀態(tài)。此時(shí)組合儀表盤上的怠速啟停指示燈綠色顯示。（1）踩下制動(dòng)剎車踏板直到車速為零；（2）將檔桿切換至N檔；（3）松開離合器踏板；（4）發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停機(jī)。
2.3發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的人為條件
發(fā)動(dòng)機(jī)由怠速啟停系統(tǒng)控制下的自動(dòng)停機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)啟動(dòng)，需要駕駛員執(zhí)行以下的操作，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，此時(shí)組合儀表盤上的怠速啟停指示燈黃色顯示。具體方法如下：（1）方法一：踩下離合器踏板；（2）方法二：踩下加速踏板；（3）方法三：轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤角度大于20度或角速度大于100度/秒；（4）方法四：按下空調(diào)除霜按鍵。2.4發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的特殊條件當(dāng)車輛狀況滿足一定條件后，無需駕駛員操作，發(fā)動(dòng)機(jī)即可自動(dòng)啟動(dòng)，此時(shí)組合儀表盤上的怠速啟停指示燈黃色顯示。當(dāng)下列情況的任意一種發(fā)生時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。（1）蓄電池處于饋電狀態(tài)；（2）制動(dòng)真空度小于45000帕；（3）車輛溜車車速度大于3千米/小時(shí)；（4）空調(diào)設(shè)定目標(biāo)溫度與車內(nèi)溫度差大于5攝氏度。
3怠速啟停系統(tǒng)起動(dòng)電氣原理圖
發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的電氣原理圖可以為故障診斷維修提供依據(jù)。奔騰B50車型發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)的電氣原理圖，如圖1所示。
4.1怠速啟停系統(tǒng)儀表指示燈
儀表指示燈能夠反映怠速啟停系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。指示燈無故障狀態(tài)下，當(dāng)?shù)∷賳⑼Ｏ到y(tǒng)關(guān)閉時(shí)，組合儀表上的指示燈OFF點(diǎn)亮。同時(shí)組合儀表使用另一個(gè)雙色LED燈（綠色/黃色）來向駕駛員指示怠速啟停系統(tǒng)開啟的狀態(tài)。儀表盤怠速啟停指示燈的狀態(tài)含義，如表1所示。
4.2故障的診斷與排除方法
發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的故障多種多樣，需要根據(jù)指示燈狀態(tài)與怠速啟停系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，進(jìn)行綜合分析，找到故障原因，進(jìn)行維修。
4.2.1常見故障根據(jù)維修人員的反映，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的常見故障主要有以下幾種情況。（1）離合器上、下位開關(guān)故障離合器上、下位開關(guān)位于離合器踏板支架上，作用是分別為ECU提供離合器松開信號(hào)和踩下信號(hào)。結(jié)構(gòu)形式為機(jī)械式觸點(diǎn)開關(guān)，由于暴露于駕駛室且經(jīng)常受力，是較為常見的故障點(diǎn)。（2）空擋開關(guān)故障空擋開關(guān)安裝在靠近變速桿側(cè)的換擋拉線上，為ECU提供空擋狀態(tài)信號(hào)，保證啟動(dòng)安全，為霍爾效應(yīng)是開關(guān)。由于其結(jié)構(gòu)形式及工作環(huán)境，是較為常見的故障點(diǎn)。（3）LIN通信故障LIN通信是將參數(shù)傳送給ECU，進(jìn)而分析控制怠速啟停系統(tǒng)運(yùn)行。通常是線路老化磨損導(dǎo)致的，或者對(duì)應(yīng)元件損壞導(dǎo)致，需要綜合分析。（4）其他各種傳感器故障傳感器用于檢測(cè)車輛運(yùn)行過程中的各種參數(shù)，傳感器損壞會(huì)導(dǎo)致ECU無法讀取車輛信息，使怠速啟停功能失效。
4.2.2診斷與排除方法發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停系統(tǒng)的故障，可分為系統(tǒng)無法正常工作和儀表盤指示燈故障。對(duì)于維修技術(shù)人員來說，要能夠判斷兩種故障，為維修做準(zhǔn)備。（1）系統(tǒng)能夠運(yùn)行，指示燈無法正常顯示當(dāng)?shù)∷賳⑼Ｏ到y(tǒng)能夠正常工作，而儀表盤指示燈指示出錯(cuò)，即系統(tǒng)狀態(tài)和指示燈代表狀態(tài)不一致，則表示指示燈出現(xiàn)問題。依據(jù)怠速啟停系統(tǒng)系統(tǒng)開啟后的運(yùn)行狀態(tài)，指示燈會(huì)按照指示燈黃色顯示、指示燈不亮、指示燈綠色顯示依次顯示。具體診斷和排除方法為：根據(jù)電氣原理圖找到指示燈及其對(duì)應(yīng)的線路，利用萬用表進(jìn)行線路導(dǎo)通性檢查，更換對(duì)應(yīng)線路或指示燈元件即可恢復(fù)正常。（2）系統(tǒng)無法運(yùn)行對(duì)于怠速啟停系統(tǒng)無法正常工作的問題，需要對(duì)比系統(tǒng)觸發(fā)、自動(dòng)停機(jī)和自動(dòng)起動(dòng)的條件進(jìn)行綜合判斷，進(jìn)一步確定原因，判斷是否是故障導(dǎo)致的。對(duì)于故障導(dǎo)致的無法正常工作，首先使用故障診斷儀進(jìn)行故障代碼查看，根據(jù)故障代碼找到具體的原因，使用電工儀表檢查對(duì)應(yīng)元件及線路故障，制定具體的維修方案，直至系統(tǒng)恢復(fù)正常。
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作者：周武郁 徐聰 陳磊 單位：信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機(jī)電工程學(xué)院
