新世嘉EC5車輛定速巡航故障分析

李 游，李秋生

（神龍汽車有限公司，湖北 武漢430056）

定速巡航功能是神龍汽車有限公司新世嘉EC5系列車型的標(biāo)準(zhǔn)配置。在剛投產(chǎn)時(shí)，新世嘉出現(xiàn)了定速巡航功能無法激活的批量故障，故障率約為25%，導(dǎo)致大量車輛無法正常下線，對(duì)生產(chǎn)造成了極大影響。為了分析出故障的根本原因并將之解決，本文介紹了定速巡航系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，從發(fā)動(dòng)機(jī)方面對(duì)該故障產(chǎn)生的原理進(jìn)行了研究。

1 定速巡航系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

1.1 定速巡航系統(tǒng)的構(gòu)成

新世嘉EC5車輛定速巡航系統(tǒng)主要由以下部分組成：巡航控制開關(guān)、車速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU、汽車制動(dòng)開關(guān)及執(zhí)行器等。若為手動(dòng)擋車輛，定速巡航系統(tǒng)還與離合器開關(guān)相關(guān)（圖1）［1］。

圖1 定速巡航系統(tǒng)的組成部分

1.1.1 巡航控制開關(guān) 巡航控制開關(guān)可以手動(dòng)控制車輛進(jìn)入或退出巡航狀態(tài)。

1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU 用于接收各個(gè)傳感器送來的信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算、加工處理后，向執(zhí)行器發(fā)出指令，控制執(zhí)行器的動(dòng)作。

1.1.3 制動(dòng)開關(guān) 用于傳遞制動(dòng)信號(hào)，即駕駛員踩下制動(dòng)踏板的信號(hào)。

1.1.4 車速傳感器 用于檢測(cè)車輛的行駛速度。

1.1.5 離合器開關(guān) 僅應(yīng)用于手動(dòng)擋車輛，用于檢測(cè)駕駛員是否踩下了離合器踏板。

1.1.6 執(zhí)行器 在巡航系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU控制的執(zhí)行器主要是節(jié)氣門體。

圖2 定速巡航系統(tǒng)的基本組成和工作原理

當(dāng)車輛速度在巡航控制于需求范圍之內(nèi)時(shí)，駕駛員可以通過定速巡航功能設(shè)定需求的車速；發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過從輪速傳感器傳來的車速信號(hào)對(duì)比實(shí)際的車速信號(hào)和設(shè)定的車速值，得出一個(gè)差異值。隨后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU處理通過控制節(jié)氣門開度來完成車輛的加速或是減速，使車速維持在設(shè)定速度（圖2）［2］。

在定速巡航過程中，可以通過以下方法來退出定速巡航系統(tǒng)：1）關(guān)閉定速巡航按鈕；2）踩下制動(dòng)踏板；3）對(duì)于裝配了手動(dòng)變速箱的車輛，可以踩下離合器踏板；4）對(duì)于裝配了自動(dòng)變速箱的車輛，可以將換擋桿置于“N”位置［3］。

同時(shí)，若發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到與定速巡航相關(guān)的零部件有故障信息（如節(jié)氣門故障、制動(dòng)開關(guān)故障等），定速巡航不會(huì)被啟用；定速巡航功能已經(jīng)啟用，當(dāng)檢測(cè)到相關(guān)的零部件故障信息，也會(huì)馬上退出巡航功能，以保證駕駛的安全性。

2 故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

新世嘉EC5車輛在工廠生產(chǎn)時(shí)，需激活定速巡航功能。測(cè)試員按工藝要求進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)定速巡航功能無法正常激活，重復(fù)操作多次，也未能正常激活。但車輛在斷電放置一段時(shí)間后，再次進(jìn)行操作，定速巡航功能可以正常激活，之后故障不會(huì)重現(xiàn)。

2.2 分析過程

2.2.1 初步診斷 使用神龍公司的診斷設(shè)備對(duì)車輛故障信息進(jìn)行核查，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)有故障代碼P1536（剎車運(yùn)行故障）和P0571（巡航／制動(dòng)開關(guān)（A）線路故障）；刪除故障信息后再次測(cè)試，功能依然無法激活，故障代碼P1536和P0571再次出現(xiàn)。

從故障代碼來看，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元檢測(cè)到制動(dòng)開關(guān)有故障時(shí)，定速巡航功能是無法使用的。對(duì)制動(dòng)開關(guān)和線束的檢查均為正常；而且從車輛斷電放置一段時(shí)間故障消失的情況來看，也可以排除是制動(dòng)開關(guān)和線束等硬件方面的問題。

因此，采用標(biāo)定工具INCA及ETAS設(shè)備對(duì)P1536及P0571這兩個(gè)故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。INCA及ETAS設(shè)備可以記錄下發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，以便對(duì)故障出現(xiàn)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行分析，同時(shí)數(shù)據(jù)分析工具M(jìn)DA可以對(duì)記錄下的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析［4］。

新世嘉EC5Bosch車型中的發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)見表1。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的基本參數(shù)變量

2.2.2 P0571故障分析 P0571對(duì)應(yīng)的故障信息為“巡航／制動(dòng)開關(guān)（A）線路的故障”。

在EC5發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)于巡航故障的診斷，硬件方面包括制動(dòng)開關(guān)診斷（E＿brems）、離合器開關(guān)（E＿kuppl）及變速箱（B＿gbdftc）等，同時(shí)還包括對(duì)CAN網(wǎng)診斷信息的接收和判斷，如BSI、ESP或BVA數(shù)據(jù)楨是否丟失（B＿errmux）、巡航信號(hào)是否被確認(rèn)（是否存在不持續(xù)或信號(hào)丟失的情況B＿efgrnc）、發(fā)動(dòng)機(jī)是否禁止巡航功能（B＿fvab）以及CAN網(wǎng)上是否判斷存在制動(dòng)開關(guān)故障（B＿felbls）等。

在以上所有的條件中，只要滿足以下任一條件，就會(huì)報(bào)出該故障：條件一，B＿errmux＝1；條件二，B＿gbdftc＝1；條件三，B＿efgrnc＝1；條件四，E＿kuppl＝1；條件五，E＿brems＝1；條件六，B＿felbls＝1；條件七，B＿fvab＝1。

具體解釋見表2。

表2 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)P0571診斷相關(guān)變量信息

如圖3所示，B＿felbls的值為1，條件六滿足。在120s左右，駕駛員將車輛速度vfzg＿w提高到巡航控制所需速度范圍內(nèi)，車速約為45km／h；此時(shí)按下巡航開關(guān)后，馬上報(bào)出定速巡航故障，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)故障計(jì)數(shù)器fcmend會(huì)由0變?yōu)?。

圖3 P0571故障出現(xiàn)時(shí)關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)圖

2.2.3 P1536故障分析 P1536對(duì)應(yīng)的故障信息為：“剎車運(yùn)行故障”。

在EC5發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，剎車制動(dòng)信號(hào)由兩個(gè)方面?zhèn)鱽淼男盘?hào)組成：一個(gè)是從整車CAN網(wǎng)上傳來的制動(dòng)燈信號(hào)B＿bl和剎車診斷信號(hào)B＿felbls；另外一個(gè)是由傳感器直接給ECU的制動(dòng)踏板信號(hào)B＿br。這些信號(hào)都會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中按照一定的規(guī)則進(jìn)行判斷，以確認(rèn)是否有異常。

對(duì)于P1536故障，必須滿足下面的條件一和條件二，且持續(xù)時(shí)間大于0.5s才會(huì)報(bào)出：條件一，滿足子條件中的任何一個(gè)即可（子條件一，制動(dòng)燈信號(hào)B＿bl和制動(dòng)踏板信號(hào)B＿br不同步；子條件二，診斷信號(hào)B＿felbls＝1）；條件二：汽車縱向加速度bfzgl＿b小于系統(tǒng)設(shè)定值極限值BFZGLBRD［4］。

具體解釋見表3。

表3 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)P1536診斷相關(guān)變量信息

由圖4采集數(shù)據(jù)可知，B＿felbls為1，條件一的子條件二滿足。在173s左右，車輛減速，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向加速度bfzgl＿b出現(xiàn)了小于設(shè)定值－1.953 m／s2的情況，且持續(xù)時(shí)間約為1.78s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)規(guī)定的0.5s，該故障報(bào)出條件滿足，隨發(fā)動(dòng)機(jī)故障計(jì)數(shù)器fcmend由1變?yōu)?（fcmend為1是已經(jīng)紀(jì)錄了之前的P0571故障，累加上這個(gè)故障后就變?yōu)?）。

圖4 P1536故障出現(xiàn)時(shí)關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)圖

同時(shí)，對(duì)車輛斷電一段時(shí)間后故障消失的現(xiàn)象。通過測(cè)量發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷過一個(gè)大約4min左右的斷電后，再次上電，CAN網(wǎng)上的剎車踏板故障已經(jīng)消失，制動(dòng)開關(guān)信號(hào)故障B＿felbls會(huì)由最初的1變?yōu)?（圖5）。

圖5 故障車輛斷電后再次上電關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)圖

2.3 分析結(jié)論

1）新世嘉EC5車輛定速巡航功能無法激活是因?yàn)楣收洗aP1536／P0571；

2）產(chǎn)生故障代碼P1536／P0571的主要原因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)ECU從CAN網(wǎng)上接收到了制動(dòng)踏板失效的信息（B＿felbls＝1）；

3）在經(jīng)過一個(gè)完整的斷電操作后，CAN網(wǎng)上的開關(guān)失效的故障會(huì)消失（B＿felbls＝0），之后定速巡航功能可以順利激活，且不會(huì)重現(xiàn)；其原因應(yīng)為所有的電控單元斷電后，再次重新上電時(shí)，電腦會(huì)重新對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行核查，由于零件本身正常，所以檢測(cè)結(jié)果正常，B＿felbls會(huì)由1變?yōu)?；

4）B＿felbls是由CAN網(wǎng)傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的信息，該問題的根本原因?yàn)槌跏蓟螅珻AN網(wǎng)上有誤報(bào)的制動(dòng)踏板失效故障。

3 解決方案與效果驗(yàn)證

3.1 解決方案

電子電器專業(yè)部門經(jīng)過對(duì)CAN網(wǎng)上誤報(bào)制動(dòng)踏板的問題進(jìn)行分析，確認(rèn)誤報(bào)踏板故障的根本原因?yàn)椋篈BS軟件與整車智能控制電腦BSI的兼容性有問題，導(dǎo)致初始化過程中，有一定幾率報(bào)出制動(dòng)開關(guān)故障信息。

解決方案為更改初始化程序：在初始化過程中，增加一條指令對(duì)整車智能控制電腦進(jìn)行重置，以消除該故障信息。

3.2 效果驗(yàn)證

對(duì)修改之后的初始化程序進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，跟蹤生產(chǎn)情況。

在實(shí)施了新的程序后，故障率得到有效控制，從原來接近25%的故障率，降為每天0臺(tái)，證實(shí)該方案能有效解決定速巡航功能無法正常激活的故障。

［1］ 紀(jì)光蘭.汽車電子巡航控制系統(tǒng)［J］.公路與汽運(yùn)，2005（05）：8－10.

［2］ 王春蕾，周美嬌，易淑友.汽車自動(dòng)巡航系統(tǒng)PID控制策略的研究［J］.汽車電子技術(shù)，2012（10）：93－95，92.

［3］ 張 蕾.汽車電子控制技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2009.

［4］ Bosch.ME745Function Sheet［S］.2009.