汽車發(fā)動機(jī)故障燈閃爍問題分析與優(yōu)化方式討論

張俊棟，成 瀚，李月清，李 婕，劉開元

（1.泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201201；2.上汽通用汽車有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000）

汽車儀表是整車與駕駛員間溝通的橋梁，車輛信息如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、車速等均會在汽車儀表上顯現(xiàn)。發(fā)動機(jī)故障燈作為汽車儀表重要的指示燈，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4094中5.2.6定義了“發(fā)動機(jī)車載診斷或發(fā)動機(jī)故障信號裝置標(biāo)志”，且定義該信號裝置顏色為黃色［1］。發(fā)動機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮，將直接影響駕駛員對車輛發(fā)動機(jī)狀態(tài)的判斷，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)會引起駕駛員很大的抱怨。

針對某車輛進(jìn)入啟停后，發(fā)動機(jī)再次啟動時(shí)，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障燈閃爍的情況，通過采集問題時(shí)對發(fā)動機(jī)故障燈回路電壓波形加以分析［2］。本文將從發(fā)動機(jī)故障燈硬件電路、缺陷工況下回路電壓分析對比和故障燈閃爍原因確認(rèn)3個(gè)方面對發(fā)動機(jī)故障燈閃爍問題進(jìn)行分析，并討論了優(yōu)化更改方案是否可以防止極端工況下發(fā)動機(jī)故障燈閃爍。

1 發(fā)動機(jī)故障燈硬件電路

組合儀表上的發(fā)動機(jī)故障燈由硬件回路直接控制，整個(gè)故障燈回路由發(fā)動機(jī)控制模塊內(nèi)部電路和組合儀表內(nèi)部電路兩部分組成 （圖1）。組合儀表內(nèi)部沒有軟件控制邏輯，主要通過發(fā)動機(jī)控制模塊內(nèi)部進(jìn)行搭鐵導(dǎo)通，回路導(dǎo)通達(dá)到發(fā)動機(jī)故障燈LED正向壓降時(shí)亮起，回路斷開時(shí)發(fā)動機(jī)故障燈熄滅，發(fā)動機(jī)控制模塊會對發(fā)動機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)反饋。

圖1 發(fā)動機(jī)故障燈電路簡圖

2 缺陷工況下回路電壓分析

圖2 正常車和故障車電源端電壓、MIL燈電壓圖

對比故障車和正常車輛在進(jìn)入啟停后，發(fā)動機(jī)重新點(diǎn)火時(shí)電源端電壓和發(fā)動機(jī)故障燈 （MIL，Malfunction Indicator Lamp）端電壓。圖2中正常車輛電源端電壓，進(jìn)入啟停后再次點(diǎn)火時(shí)瞬間下拉到7.5V左右，對應(yīng)正常車MIL燈電壓下拉到6V左右，發(fā)動機(jī)故障燈不亮，故回路不導(dǎo)通。圖2故障車車輛電源端電壓，進(jìn)入啟停后點(diǎn)火電壓值瞬間拉到7.5V左右，對應(yīng)故障車MIL燈電壓下拉到1.5V左右，發(fā)動機(jī)故障燈微亮并閃爍，此時(shí)回路導(dǎo)通，兩端壓降達(dá)到6V。發(fā)動機(jī)故障燈黃色的歐司朗LED的正常工作亮度是2500mcd［3］，它的正向壓降VF=2.8V，IF=20mA是該LED正常工作的正向電流（圖3）。

圖3 正向壓降-正向電流曲線和正向電流-發(fā)光強(qiáng)度曲線

故障燈閃爍時(shí)正向壓降為6V，對應(yīng)R2=900Ω分壓為3.2V，此時(shí)回路中電流I為3.6mA，LED電路中R1=1000Ω分流2.8mA，此時(shí)發(fā)光二極管LED的電流約為0.8mA，根據(jù)圖3中發(fā)光強(qiáng)度-IF曲線可以看出，0.8mA的電流仍可以激發(fā)625mcd的發(fā)光強(qiáng)度，較于正常亮度微弱許多，所以能夠看到發(fā)動機(jī)故障燈微閃的現(xiàn)象。

3 故障原因確認(rèn)及優(yōu)化

上文所述故障車缺陷發(fā)生時(shí)，發(fā)動機(jī)故障燈端與電源電壓端存在6V正向壓降，且回路導(dǎo)通。進(jìn)一步分析圖4發(fā)現(xiàn)，在整車開空調(diào)進(jìn)去自動啟停時(shí)，發(fā)動機(jī)故障燈端電壓降低到4.3V左右，發(fā)動機(jī)控制模塊判斷該電壓已經(jīng)在開路診斷電壓區(qū)間范圍內(nèi) （小于5V）。為了判斷該回路此時(shí)是否開路，發(fā)動機(jī)控制模塊會發(fā)出診斷脈沖，進(jìn)而使發(fā)動機(jī)故障燈端與組合儀表導(dǎo)通，回路中形成了發(fā)光二極管所需的正向壓降。

圖4 自動啟停時(shí)發(fā)動機(jī)控制模塊內(nèi)部MIL回路電壓圖

為了解決發(fā)動機(jī)控制模塊在電壓閾值內(nèi)硬件診斷脈沖引起的發(fā)動機(jī)故障燈閃爍，分別進(jìn)行電源端供電方式和增大MIL燈發(fā)光二極管的并聯(lián)電容更改。

1）更改電源端供電方式，將電源端供電改接到DC／DC轉(zhuǎn)換器上，由于DC／DC轉(zhuǎn)換器具有12V穩(wěn)壓作用，在車輛起動機(jī)工作時(shí)不會使供電跌落，因此發(fā)動機(jī)故障燈端電壓不會跌落到發(fā)動機(jī)控制模塊的開路診斷閾值以下，導(dǎo)致診斷脈沖的發(fā)出。但直接連接DC／DC轉(zhuǎn)換器電源后，如果存在非發(fā)動機(jī)類電源故障，也可能會引起發(fā)動機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮。

2）增大MIL燈發(fā)光二極管的并聯(lián)電容，診斷脈沖發(fā)出時(shí)，此電容放電，減緩LED燈兩端壓差增加，使LED燈兩端壓差保持在LED點(diǎn)亮壓差以下。根據(jù)電容充電公式 （1）中，時(shí)間常數(shù)只與電阻和電容有關(guān)，而與電源無關(guān)，對于簡單的RC電容電路來說，其充電和放電的時(shí)間參數(shù)相同，該電路等效于C1與R1、R2并聯(lián)［4］。本電路中，R1=1000Ω，R2=900Ω，在發(fā)動機(jī)控制模塊最大診斷電壓VE＝16V的情況下，為保證在診斷脈沖過程t=0.5s內(nèi)LED燈兩端壓差小于點(diǎn)亮電壓Vn=2.8V，并聯(lián)電容C1值應(yīng)大于5.5nF，很好地防止該工況下發(fā)動機(jī)故障燈閃爍問題的發(fā)生。

4 結(jié)論

發(fā)動機(jī)故障燈亮滅狀態(tài)是整車車輛信息的重要提示，本文根據(jù)發(fā)動機(jī)故障燈電路圖原理，對比了缺陷車電源端電壓和MIL燈端電壓，車輛進(jìn)入啟停后發(fā)動機(jī)再次啟動時(shí)兩者存在較大壓差，且回路導(dǎo)通。由于發(fā)動機(jī)控制模塊會監(jiān)測MIL燈端電壓，在電壓低于5V時(shí)會發(fā)出開路診斷脈沖，引起MIL燈閃爍。通過更改電源端供電連接到DC／DC轉(zhuǎn)換器上，能夠在啟停工況下穩(wěn)壓，但會引起非發(fā)動機(jī)故障點(diǎn)亮MIL燈的情況。最后通過更改組合儀表內(nèi)部的電容，使其大于5.5nF可以防止閃爍情況的發(fā)生。