卡車制造端的電氣故障分析與排除（二）

高恩壯， 于彥權

（一汽解放汽車有限公司， 吉林長春 130011）

1 前言

本篇將繼續采用第一篇的敘述布局， 按照試制車型基本信息簡介、 不同階段的故障現象、 分析及排除方法的順序展開全文， 讓讀者對汽車電氣故障的處置和方法有深入的理解。

2案例分析與排除

本篇選取分析的案例車型是一臺配置機械式自動變速器的牽引車， 機械式自動變速器簡稱AMT， 是目前各類自動變速器中在重型卡車上應用最為廣泛的一種， 見表1。國內高端重卡通常也將AMT列為標配， 主要是得益于其技術成熟、 可靠性高、 經濟節油等特點， 而且智能駕駛技術快速發展的大背景下， AMT對自動緊急制動、 車道偏離預警、 自適應巡航等功能的高效發揮也起到至關重要的作用。

表1 案例車型簡介

2.1 下線時的電氣故障

2.1.1 故障現象

儀表上提示自動變速器故障， 點火開關撥至ST擋時，起動機無動作。

2.1.2 原因分析

AMT車型相對于MT車型有幾處區別， 如增加了變速器控制單元TCU和AMT換擋手柄， 同時取消了空擋開關。 TCU和換擋手柄都是車輛動力CAN總線上的節點， 擋位信號由擋位傳感器產生， 并通過CAN線傳輸。 如果發動機控制單元EMS未收到空擋信號或者起動信號， 將會導致無法起動。可先用診斷儀讀取EMS和TCU的故障信息再作判斷。 圖1為MT和AMT車型的起動控制方式對比簡圖。

圖1 MT和AMT車型的起動控制對比簡圖

2.1.3 排除過程

用診斷儀讀取EMS故障信息為動力CAN通信中斷； 讀取TCU的故障信息則不僅包括動力CAN故障， 還有換擋手柄節點丟失。 對于排查CAN通信故障， 應當首先熟悉各控制器連接的拓撲圖， 通過測量節點的電壓、 終端電阻、 導線的通斷等方法進行排查。 圖2為該車動力CAN拓撲圖。

圖2 動力CAN拓撲圖

第1步： 用萬用表測量OBD診斷接口動力CAN管腳的電壓， 測量發現CANH 和CANL 的電壓異常， 正常情況下CANH電壓約為2.6～2.7V， CANL電壓約為2.3～2.4V。

第2步： 分段測量， 逐步排除。 由動力CAN拓撲圖可知， 線束可大致分為5部分： 儀表板線束 （細實線區） 的CAN節點有儀表、 網關等， 換擋手柄位于換擋手柄線束（雙細線區）， 與儀表板線束對接； 粗實線區為右底盤線束，對接TCU所在的變速器線束 （粗虛線區）、 發動機和氮氧傳感器（NOx） 所在的右擋泥板線束 （細虛線）。

將儀表板線束與右底盤線束包含動力CAN的插接器拔掉， 分別測量CANH和CANL。 發現儀表板側的CAN線電壓正常， 而右底盤側的異常， 由此可排除儀表板側的故障。

第3步： 將右擋泥板線束上的氮氧傳感器節點拔掉， 測量底盤端的CAN 線電壓， 發現仍然異常， 排除氮氧傳感器的問題。

第4步： 由于TCU所在的變速器線束與底盤對接的部分比較特殊， CANH和CANL接線各兩條， 此處出現故障的概率比較大。 將車輛電源總開關關閉， 拔掉變速器與底盤的線束插接器， 用萬用表測量底盤端CANH和CANL管腳間的電阻， 發現CANH和CANL線是導通狀態。

第5步： 結合圖紙對應接線孔位， 發現底盤線束端的一處CANH和CANL顛倒， 如圖3所示。 最終將右底盤端線束的24和25孔導線對調后， 故障排除， 車輛可以起動。

圖3 變速器（左）與右底盤線束（右）對接線序顛倒示意圖

2.2 靜檢時的電氣故障

2.2.1 故障現象

掛擋后， 車輛無法行駛， 儀表顯示變速器系統故障和掛車制動襯片磨損報警燈。

2.2.2 原因分析

1） 變速器換擋故障

前一階段排查時， 診斷儀讀取TCU故障顯示換擋手柄CAN節點丟失和手柄備用信號故障， 由于擋位信號無法傳輸給TCU， 所以無法掛擋行駛， 見圖4。 換擋手柄相當于一個控制器， 它的供電、 搭鐵、 CAN信號、 備用信號等故障都會影響掛擋。 而且換擋手柄線束位于駕駛室地板墊下方，裝配過程中可能出現線束被螺栓壓壞的情形。

圖4 變速器故障信息

2） 變速器系統故障

AMT車輛下線后還要完成自學習， 所謂自學習就是對TCU的一些參數進行校準， 主要包括系統自檢、 變速器主箱學習、 副箱學習、 坡度傳感器校準和離合器學習， 一些系統故障可在自學習完成后清除， 見圖5。

圖5 變速器自學習界面

3） 掛車襯片磨損報警故障

掛車襯片磨損警報裝置的接線和主車襯片磨損報警的接線原理相同， 但牽引車未連接掛車時， 通常采用在掛車襯片報警插座處將儀表的輸入管腳用一金屬件搭鐵， 卡車用戶連接掛車時則將該金屬件取出， 搭鐵原理如圖6所示。如果掛車襯片燈亮可查看金屬件是否脫落或者金屬件對接孔位是否正確。 同時掛車線束處的掛車主供電和襯片報警二者的插接器外觀比較接近， 也有可能出現錯接的情況。

圖6 掛車襯片報警搭鐵示意圖

2.2.3 排除過程

1） 變速器換擋故障

打開駕駛室熔斷器盒， 發現44號熔斷絲熔斷， 通過提示標簽獲知該熔斷絲是換擋手柄和加速度傳感器的供電。安裝上一個同規格的備用熔斷絲， 發現仍然熔斷， 表明該熔斷絲所在的支路存在搭鐵點。 通過查看圖紙， 確定支路的走向是： 熔斷器盒—儀表板線束—換擋手柄線束。

根據以往經驗分析認為換擋手柄線束出問題的概率大，因此將儀表板線束與換擋手柄線束之間的插接器斷開，測量手柄線束端的供電線， 發現其對搭鐵導通。 拆卸發現該線束在隔熱墊下被螺栓夾壞， 如圖7 所示。 修復后，手柄相關故障排除。

圖7 換擋手柄線束夾線示意圖

2） 變速器系統故障

用診斷儀連接TCU進行自學習， 發現除了系統自檢和坡度傳感器校準成功外， 其余幾項均失敗， 且TCU無故障代碼。 主、 副箱和離合器自學習需滿足氣壓不低于0.6MPa的條件， 儀表上的氣壓值是0.9MPa， 滿足要求。

正常情況下， 主、 副箱自學習時， 變速器內部換擋機構執行動作時會產生氣閥進排氣和機構撞擊的聲音。 再次進行自學習， 發現幾乎聽不到聲響， 斷定是高壓空氣未輸入到換擋系統內部。 檢查雙腔貯氣筒發現AMT供氣腔的單向閥安裝方向錯誤， 正常情況下， 單向閥的閥口1應該接貯氣筒， 閥口2通過氣管為變速器供氣， 如圖8所示。 錯誤的安裝方向導致筒內氣壓雖然滿足條件， 但仍無法執行換擋。

圖8 AMT供氣系統與氣壓傳感器簡圖

鑒于這種單向閥和氣壓傳感器安裝形式的弊端， 可將單向閥的閥口2與貯氣筒端對接， 閥口1接氣源， 單向閥不再對接變速器， 而變速器由貯氣筒供氣， 這樣單向閥方向安裝錯誤， 就能檢測出氣壓異常， 如圖9所示。

圖9 改良后的AMT供氣系統

將單向閥調換方向重新安裝后， 再次進行AMT自學習，主箱和副箱自學習通過。 起動發動機進行離合器自學習時卻未能成功。 讀取TCU故障為離合器位置傳感器信號開路，此故障導致離合器無法獲取準確的物理結合點。 圖10為離合器位置傳感器線束壓環示意圖。

圖10 離合器位置傳感器線束壓壞

找到離合器位置傳感器安裝位置， 拔下插接器檢查孔位及端子未發現異常， 用萬用表測量傳感器的供電、 信號及對搭鐵管腳， 發現其信號電壓為0。 沿著傳感器至TCU的線束分支檢查發現在靠近車架縱梁處該線束保護層有明顯壓痕。 剝開保護層， 發現該信號線已被壓斷， 可能是產線裝配時， 發動機與變速器的合件通過吊具落入車架時發生磕碰導致的。 修復后， 再次自學習， 各項順利完成， TCU無故障， 車輛可以正常換擋行駛。

3） 掛車襯片磨損報警故障

將掛車襯片磨損警報插座的翻蓋掀開， 發現金屬塊并未脫落， 而且對接的孔位都正確。 用萬用表測得儀表輸入端管腳電壓為0， 標準電壓為10V。 進入駕駛室打開小燈，聽見爆熔斷絲的聲音， 發現47號熔斷絲熔斷。 提示標簽顯示該熔斷絲為左側小燈的供電， 同時也為掛車牌照燈和后位燈供電。

檢查線束對接發現， 掛車主供電和襯片報警插接器的外觀尺寸完全相同， 二者混接導致開啟小燈時， 24V供電通過金屬件搭鐵造成熔斷絲熔斷。 二者插接器管腳定義見圖11。

圖11 掛車主供電（左）與襯片報警（右）插接器管腳定義對比簡圖

將二者插接器重新對接并將47號熔斷絲更換， 接通小燈開關， 儀表上不再顯示掛車襯片磨損報警燈， 熔斷絲也不再熔斷。 從生產工藝角度， 這種外觀尺寸相同或相近的插接器， 都應該加裝避錯標示。

2.3 動檢時的電氣故障

2.3.1 故障現象

雷達標定失敗， 右側后組合燈工作異常。

2.3.2 原因分析

1） 雷達標定失敗

《營運貨車安全技術條件第2部分： 牽引車輛與掛車》 中規定： 牽引車輛應具備車道偏離報警功能和車輛前碰撞預警功能。 智能前視攝像頭和電子掃描雷達則正是為實現上述功能而配置的， 整車下線后需要在檢測線對二者進行標定。 通常低成本雷達僅具有前碰撞預警功能， 與攝像頭共用同一控制器， 二者間通過私有CAN連接。

生產活動中， 電子掃描雷達標定故障可大致分為6大類，如表2所示。 大部分故障可通過診斷儀讀取故障代碼來識別。

表2 雷達標定失敗原因分析

2） 右后組合燈工作異常

右后組合燈包括后示廓燈、 轉向燈、 制動燈、 牌照燈、 后位燈、 后霧燈和倒車燈， 如圖12 所示。 各燈供電電壓均為24V， 其中示廓燈、 牌照燈和后位燈的供電來自同一支路， 轉向燈供電是方波電壓， 其余為穩恒電壓。 故障原因可從燈具的供電電壓、 搭鐵以及對接孔位方向查起。

圖12 右后組合燈

2.3.3 排除過程

1） 雷達標定失敗故障

用診斷儀連接智能攝像頭控制器， 讀取故障信息為：雷達與攝像頭通信丟失。 根據表2中的分析， 先檢查電子掃描雷達的插接器， 并與圖紙上的管腳位置進行對照， 未發現異常。 然后用萬用表測量雷達的兩路供電、 私有CAN的電壓及搭鐵， 發現私有CANL電壓為0。 該CAN線的走向是由智能前視攝像頭—儀表板電線束—左底盤電線束—保險杠電線束—電子掃描雷達。 進入駕駛室將攝像頭插接器拔下， 發現一根插針已經彎曲， 正是私有CANL的位置， 如圖13所示。 修復后， 故障消除， 雷達可以正常標定。

圖13 攝像頭插針彎曲

2） 右后組合燈工作異常排除過程

排查中發現， 車輛掛倒擋時， 轉向燈和制動燈工作；接通小燈或前照燈開關， 制動燈、 倒車燈及倒車蜂鳴器工作， 接通后霧燈開關時， 也是這種情況， 但后霧燈正常；踩制動踏板時， 示廓燈、 后位燈和制動燈工作； 開啟右轉向開關時， 無燈具工作。 右后組合燈插接器管腳及其定義分別見表3和圖14。

表3 右后組合燈插接器管腳定義

圖14 右后組合燈插接器

這種燈具混亂工作的“奇觀” 是燈具之間的供電未正確對應導致的。 上述現象表明， 接通各個開關時制動燈都會工作， 表明制動燈成為了各個燈具的共同回路， 即制動燈管腳搭鐵， 電路如圖15所示。

圖15 燈具混亂工作電路圖

通過檢查后組合燈圓形插接器發現， 操作時燈具端插頭是固定的， 線束端插頭確實可從不同定位角度完成對接， 存在設計缺陷。 表4和表5分別分析了線束端插頭以兩種錯誤角度對接時的燈具工作情形， 有興趣的讀者可以補充其他幾種情形。

表4 右后組合燈插接器混接情形1

表5 右后組合燈插接器混接情形2

2.4 分析小結

至此該車的電氣故障排除完畢， 令筆者印象深刻是處置44號熔斷絲熔斷的故障， 由于涉及到內飾件的拆解和安裝， 工時消耗很大。 該故障代表了電氣故障排查的一個特點， 就是 “小問題， 大麻煩”。 表6是該車各故障的成因統計。

表6 案例車故障及成因統計

3 總結

國內重卡配備AMT已經成為趨勢， 自主AMT和外國品牌AMT將在重卡市場正面交鋒， 同臺競技。 目前國內多家企業如法士特、 中國一汽、 東風汽車、 中國重汽等都具備研發和生產重型AMT的能力， 技術水平也較為先進， 但距離世界一流水平還有一定的距離， 仍然需要奮力追趕。