2017款一汽馬自達阿特茲發動機啟停系統異常

◆文/李明權勞模創新工作室(深圳) 趙慶華

故障現象

一輛2017年一汽馬自達阿特茲ATENZA，搭載PY型2.5L發動機，行駛里程為3 640km。車主反映最近一段時間該車在等紅綠燈時，發動機停機后很快就會重啟，停機時間只有10s左右。

故障診斷與排除

接車后首先對車主描述的故障現象進行確認。讓車主駕駛車輛，維修人員坐在副駕駛位置，車輛以3km/h以上的速度行駛，儀表臺上綠色i-stop指示燈點亮，踩下制動踏板，發動機能夠停機。停機過程中，車主未進行任何操作，大概10～15s后發動機自動重啟。反復多次停機-重啟，發動機的停機時間基本上都在10～15s之間，然后發動機就會自動重啟。

在停機和重啟的過程中，未發現其他明顯異常，而且可以排除駕駛習慣、操作不當等外圍因素引起故障的可能。正常情況下，發動機啟停系統的停機時間一般在30s以上(根據車輛用電負載情況和空調狀態會有所不同)。為確保汽車的可靠性，i-stop啟動120s后，無論車輛情況如何系統都會重新啟動發動機。另外，車主還說是最近一段時間才開始出現停機時間短的現象，之前沒有這種現象。通過路試和問診，可以確認該車確實存在停機時間短的故障。

用馬自達的專用診斷電腦IDS讀取所有模塊的故障信息，結果未發現任何故障碼，需要進一步通過讀取數據流來進行分析。關于怠速啟停的數據流有很多個，正確判斷數據流正常與否十分關鍵，否則還將無從下手，因此必須了解控制系統允許停機和重啟的條件。停機時，那些變化的數據流就是導致故障的原因。

故障車能夠正常停機，說明能夠同時滿足停機要求的所有條件，也就沒必要浪費大量的時間去檢查這些正常的數據和條件。該車的故障現象是停機時間短，也就是說停機時間沒有達到啟停系統要求的時間就自動啟動發動機，肯定是有原因才導致系統停機時間短的。為此，我們需要根據《維修手冊》上發動機重啟控制條件表(圖1)逐一進行檢查。來查看，滿足哪些條件以后發動機會重啟。

圖1 故障車型《維修手冊》上列出的發動機重啟控制允許條件

1.“在P擋或N擋時，松開→踩下制動踏板”。在故障車停機過程中，車主始終踩住制動踏板，未對制動踏板進行“松開→踩下”的操作，所以這一條可以排除。

2.“在D擋或M擋時，制動液壓力小于或等于0.35MPa”。通過用IDS診斷儀讀取制動液壓力傳感器的數據，該值為2.56MPa(圖2)，遠大于0.35MPa的條件值。

3.“在D擋或M擋時，轉向扭矩大于等于2.8N·m”。停機過程中，車主沒有轉動方向盤，且數據流中該項參數顯示為0.2 N·m(圖2)，遠小于條件值。

4.“轉向角小于等于-70°或大于等于70°”。停機過程中，方向盤處于中間位置，數據流中該項參數為-5.5°(圖2)，沒有超出范圍。

圖 2 故障車發動機停機時的PID數據流

5.“擋位操作，改為M擋時，P或N擋→D或M或R擋”。停機過程中，車主未操作擋位。

6.“A/C請求(自動空調)”。阿特茲全系車型采用的都是自動空調，且停機過程中沒有操作空調。另外，經過驗證，即使空調處于關閉狀態，該車的停機時間依舊很短。

7.“A/C溫度MAX設定，MIN設定”。車主駕駛過程中，將空調的溫度設定為20℃，未將空調溫度設定在最大32℃或最低15℃。

8.“環境溫度小于等于9℃，發動機冷卻液溫度小于等于57℃”。試車當天的天氣溫度約為31℃，發動機水溫在儀表中線位置，大于57℃。

9.“環境溫度大于等于30℃，蒸發器溫度大于等于10℃”。這一項說明如果蒸發器溫度高于10℃的時候，為保障駕乘人員的舒適感，需要重啟發動機以帶動空調壓縮機進行制冷工作，為此對該項做了重點的檢查。試車過程中，全程用IDS診斷儀對空調系統蒸發器溫度傳感器數據進行監測，停機時蒸發器溫度為4℃(圖3)，停機過程中溫度會緩慢上升(鼓風機處于2檔)，經過多次驗證，蒸發器溫度上升至10℃(一般在6℃左右)之前，發動機就已經重新啟動。在6℃的時候發動機就已經重啟了，沒有達到需要重啟的10℃。因此，該項也可以排除。

圖3 發動機停機時蒸發器溫度傳感器數據

10.“蓄電池充電量小于等于65.7%”。診斷儀數據流中SOC值顯示為80%，為排除蓄電池存在虛電或表面電荷，試車時曾換上性能良好的蓄電池，但故障依舊存在。因此，該項也可排除。

11.“電池充電率是一個指定值或更高”。這是指發電機對蓄電池的充電狀態，經檢查，發電機的輸出電壓為14V，沒有問題。

12.“發電機重新啟動時預計電池電壓為小于等于7.25V”。這是為了防止因放電過度而導致發動機重新啟動困難，也就是說系統預估重啟時的電壓會低于7.25V時，就會立即重新啟動發動機，從而帶動發電機為蓄電池充電。上文提到試車過程中曾更換性能良好的蓄電池，但故障依舊，因此這項也可以排除。

13.“i-stop開關開啟”。整個試車過程中，從未對啟停開關進行任何操作，所以此項也可以排除。

14.“當處于P或N擋時符合以下條件(確定駕駛員不在車內)：座椅安全帶(駕駛員)未扣緊；車門(駕駛員)打開”。這句話的意思是：如果同時檢測到駕駛員安全帶松開和駕駛員側車門打開，系統則認為駕駛員離開了車輛，為了防止在無人狀態下系統從停機狀態自動重啟，造成車輛意外移動，啟停系統會自動關閉發動機。在試車過程中，既沒有解開安全帶的操作，也從未打開過車門，所以該項也可以排除。

15.“DC-DC轉換器(i-ELOOP)輸出電流：30A或更高”。DC-DC轉換器是配備(i-ELOOP)能量回收系統的車輛，該車沒有配備能量回收系統(i-ELOOP)，可排除。

16.“除霜器開關打開”。停機過程中沒有操作除霜開關，此項也可以排除。

17.“制動真空助力器真空大于等于-43kPa”。如果制動真空助力傳感器檢測到真空度大于等于-43kPa，發動機就會重啟。在停機的過程當中，發動機停止運轉，無法持續吸氣以保持真空度，如果制動管路出現泄漏，系統就會自動重啟發動機。試車過程中，用IDS診斷儀持續監測制動真空助力傳感器數據，發動機啟動后該數據從0開始持續下降，經過大約10s左右降到-76kPa，大約30s后下降到-97kPa，此后就基本穩定在該數值附近。行駛過程中，每踩一次制動該數據就會上升，然后又慢慢降低，因為發動機運轉時會持續抽管路中的真空。正常情況下，該數據會在-60～80kPa之間不停地變化。故障車發動機停機時，該數據慢慢上升，大約10s左右，上升到-45kPa時，發動機就重新啟動。為了確認故障點，多次進行停機和重啟，每次都會在-45kPa左右時重啟，時間也在10～15s之間，這就驗證了該車故障與真空助力壓力有關。圖4是故障車發動機重啟時抓拍的PID數據。圖中顯示的BBP為制動真空的絕對壓力值，為68.05kPa，重新啟動控制條件表中給出的壓力是相對壓力，需要用絕對壓力減去100kPa的大氣壓力，即相對壓力值為-31.95kPa，明顯高于臨界值-43kPa。

圖4 故障車發動機重啟時的PID數據

18.“車速大于等于1km/h”。如果停機過程中，出現溜車的情況，系統會馬上重新啟動發動機。試車時，該車在停機過程中一直是處于制動狀態，未出現溜車情況，所以可以排除該項。

19.“受i-stop 控制的發動機停止時間：120s或更長時間”。也就是說，任何情況下，啟停系統工作時，發動機停機的時間都不會超過120s，否則系統會自動啟動發動機。而故障車的停機時間一直處于10～15s之間，沒有超過規定時間，此項也可以排除。

通過對上述19個發動機重啟條件的梳理和分析，我們找到了最有可能的條件是第17條：“制動真空助力器大于等于-43kPa”。

對照故障車型《維修手冊》提供的i-stop(發動機停止控制)允許條件，通過檢測和分析，發現了問題的方向：制動真空在踩下制動踏板時，真空泄漏過快。正常情況下，發動機停機時，制動真空也會有泄漏，但泄漏的標準應該如何界定？仔細查閱《維修手冊》也未能找到制動真空泄露標準，為此我們只好找一臺同款正常車進行數據對比。以相同的方式對正常車進行試車，觀察在停機狀態下的制動真空壓力值。踩下制動踏板后，正常車的真空值保持不變，但故障車在此狀態下真空壓力值一直在變化，真空度是由大變小的。

另外，又對比了怠速狀態下真空度的變化情況。發動機啟動大約1min后，故障車與正常車的制動真空值都可以到達絕對壓力值3kPa(圖5)，即相對壓力值-97kPa，由此可見，故障車真空的產生過程是沒有問題的。

圖5 故障車發動機怠速時制動真空數據

之后，還對比了制動真空的保持情況。當制動真空壓力達到最大值3kPa時，熄滅發動機，在不踩剎車的情況下，故障車與正常車的制動真空基本一致，熄火后30s內制動真空壓力幾乎都沒有變化。接著又對踩制動時制動真空壓力進行對比，正常車在踩制動過程中制動真空壓力會下降，但踩住以后制動真空壓力不再變化；故障車不但在踩制動過程中制動真空壓力會下降，且踩住以后還會繼續下降。

根據對比測試結果可以看出：制動真空異常泄漏是發生在持續踩住制動踏板時。通過大量數據分析和對比，可以排除真空助力泵、真空管路、真空壓力傳感器等部件存在故障的可能，因為在保持狀態下不踩制動是不泄漏的，在踩制動的過程中只有真空助力裝置的狀態發生了變化，因此基本可以判定故障點在真空助力制動裝置上(圖6)。

圖6 故障車型真空助力制動裝置結構

根據《維修手冊》上的說明：“除了叉和鎖緊螺母，真空助力制動裝置無法拆解，由此，如果真空助力制動裝置有任何故障，請不要拆解，直接更換整個真空助力制動裝置”。于是對該車更換一個新的真空助力裝置總成。

在更換完真空助力制動裝置以后，反復多次試車，停機時間都比之前要長很多，每次都能達到40s以上。再對各種工況下的數據進行對比，與其同款正常車的數據也無明顯差異。車主本人試車后，也表示恢復到以前正常的狀態。三天之后電話回訪，車主表示一切正常。至此，該車故障被徹底排除。

維修小結

現如今，發動機怠速啟停系統幾乎已經成了標準配置，因為它能夠降低油耗，減少尾氣排放和消除怠速噪音等等優點。怠速啟停系統不僅僅是對發動機的控制，還包括很多系統，如空調系統、制動系統、變速器等。當怠速啟停系統不能正常工作時，往往并不是啟停系統本身有故障，而很可能是某個相關系統不能滿足啟停系統啟動或關閉發動機的條件，此時用診斷電腦一般也無法讀取相關故障碼。在遇到此類故障時，許多汽修同仁往往會無從下手，因為通過診斷儀讀出來的數據都是正常的，各個單獨的系統也能夠正常工作。此時，應該靜下來，對照啟停系統工作條件，逐一排除查，不厭其煩地檢測、讀取數據流，直到找到故障根源。

本案例，就是通過數據分析的方式從眾多的數據當中找到故障點，維修的思路是根據重啟的條件進行逐條排查，最終成功地排除了故障。

焦建剛

專家點評

本文是比較有代表性的一個案例，原因在于體現的是當前車輛發動機啟停系統的控制邏輯分析。雖然很多人都知道發動機啟停系統，但對于其系統工作的基本原理、控制邏輯，就只能說是仁者見仁，智者見智，大部分一線的技術人員對此了解的都不夠。本文可以說，將發動機啟停系統的控制邏輯，以及故障分析的方法都進行了詳細的分析說明，對于一線的技術人員來說非常有幫助。同時，作者在數據流分析、使用方面也具有很深的功底，這進一步說明了數據流分析的重要性。

通過馬自達阿特茲發動機啟停系統故障維修案例，推而廣之，其他廠家的發動機啟停系統也會遇到這樣那樣的問題，各個廠家的控制策略都有各自的特點，這就對我們一線的技術人員提出了更高的要求。在面對不同的車輛時，一定要嚴格按照廠家的控制策略來進行相關系統的故障診斷分析。

最后還是要對本文的作者提出表揚，在面對新系統、新的故障時，能夠充分利用維修手冊、充分利用數據流進行故障分析，本身就非常的了不起了。在整個排故過程中，思路清晰、分析到位，這種工作方法，非常值得大家學習借鑒。