劉曉丹
(福建林業職業技術學院,南平 353000)
傳統汽車起動系統通常由蓄電池、點火開關、起動機、起動繼電器和空擋起動開關等裝置組成,但整體線路連接和工作原理都較為簡單,在教學上難以深入。一汽-大眾邁騰B8L轎車搭載了一鍵起動功能,并且采用多個繼電器聯合控制,系統原理復雜、故障典型,是良好的教學載體,也成為高職院校汽車檢測與維修技術專業技能競賽的備選車型之一。
為了提高職汽車檢測與維修技術專業學生的汽車電路故障分析和排查能力,更好地貫徹落實以賽促學的學習理念,本文針對邁騰B8L的起動系統為例,通過開發、整理的一些適用于教學的相關故障案例,總結出起動系統故障診斷思路,與同行分享交流。
邁騰B8L的起動系統除了蓄電池、起動機和起動機繼電器J906和J907以外,還包括發動機控制單元J623、車載電網控制單元J519、進入及起動許可單元J965、起動裝置按鈕E378以及轉向柱鎖止裝置控制器J764、組合儀表控制單元J285以及網關J533等防盜和通訊相關控制裝置等部件(圖1)。起動系統的具體工作過程,可以分為15電上電過程和50信號形成過程[1]。

圖1 起動系統控制電路圖
當駕駛員攜帶合法鑰匙進入車內后按下E378,此時J965的T40/7和T40/19端子電位會被拉低至0 V。J965監測到這一信息,確定起動開關被按下,于是激活低頻天線R137、R138和R139等,并在車內尋找鑰匙,同時通過喚醒導線激活J519以及J519內置的高頻天線。此時智能鑰匙會把自身的ID信息發送給J519,J519通過舒適CAN網絡將身份信息傳遞給J285進行認證,并把認證通過的信息通過網關J533、驅動CAN網絡以及舒適CAN網絡分享給其他控制單元進行防盜校驗。
若上述防盜認證完全合法,該信息通過舒適CAN網絡傳遞給J965,此時J965通過T40/27、T40/35和T40/40端子釋放2條15信號以及1條S信號給J519。J519接收到該信號后,控制15端子供電繼電器J329的線圈搭鐵,繼電器閉合,完成了30電向15電的轉化。此時儀表點亮,同時J764控制解鎖方向盤,全車用電器上電。
完成15電的上電過程后,J965通過T40/15端子向J623的T91/68端子發送50請求信號。此時如果車輛同時滿足其他起動條件(選擋桿E313和變速器機電控制單元J743提供的P/N擋信號,以及制動燈開關F提供的制動踏板踩下信號),J623通過T91/87和T91/88端子控制J906和J907的線圈搭鐵。同時線圈的另一端已有15電輸入,線圈中有電流通過,開關觸點閉合。此時30電通過熔絲SB23給起動機電磁開關控制端A1供電,起動機開始工作,完成50信號起動請求工作過程。
隨著現代車型對于車輛的節能、環保以及舒適、個性化等要求越來越高,車輛的控制系統也越來越復雜。因此車輛出現難以起動或者無法起動故障的故障,其故障原因也越來越多樣化。不過,對于起動后起動機不轉的故障現象,往往歸類于起動系統故障。除了起動機本身故障外,系統控制線路問題、起動條件不滿足等原因,也是造成起動系統故障的常見原因。因此,本研究結合邁騰B8L起動系統控制原理,通過以下故障案例對起動系統常見故障的診斷和排除思路進行分析。
故障現象:一輛2017年產一汽-大眾大眾邁騰轎車,搭載EA888型2.0T發動機和7擋雙離合變速器,行駛里程為1.3萬km(該車為本院教學用車,以下案例同)。該車按下起動裝置按鈕后,車輛儀表正常點亮、方向盤解鎖,蓄電池電壓正常,但嘗試起動發現起動機不轉,車輛無法起動。
檢查分析:維修人員用故障診斷儀檢測車輛,發現系統存在故障碼“P308800——起動機繼電器-電路電氣故障-主動/靜態”。車輛儀表可以正常點亮,說明整車的15電上電過程順利完成。結合故障碼提示,初部判斷故障可能發生在50信號的傳遞過程,有可能是起動控制電路某處存在斷路造成的。
根據該車型的起動系統控制原理,結合電路圖設計如下檢測流程(圖2)。

圖2 起動系統電路故障診斷流程圖
(1)檢查熔絲SB23前后兩端電壓。若前后端電壓均為12.00 V,說明故障點為熔絲至起動機50控制端或者起動機本體故障。若前后端電壓不一致,說明該熔絲損壞。實際檢查過程中,SB23前后端電壓均為0.00 V,說明故障點在上游電路。
(2)檢查繼電器J907開關電路。發現其開關電路前端有12.00 V電壓,后端為0.00 V,說明J907繼電器開關觸點未閉合。造成這一現象的原因可能是繼電器自身損壞,或者是繼電器線圈控制電路異常。檢查發現,打開點火開關,J623的T91/88端子電壓為蓄電池電壓12.50 V,正常;起動瞬間該端子電壓為2.23 V,說明控制單元提供了搭鐵控制,但測量繼電器J907搭鐵端86腳,其電壓值為7.73 V,明顯不正常。
(3)斷開蓄電池負極,拔下發動機控制單元T91插頭,測量J907的86端到T91/88腳的電阻為322 Ω,說明該處連接導線存在虛接。仔細觀察,發現J907繼電器86端插座比較松曠,有維修痕跡。
故障排除:對J907的線束插接器上86端子進行修復后試車,發動機正常起動,故障排除。
回顧總結:起動控制電路的故障檢查過程中如果遇到其他情況,老師們也可引導學生參考圖2所列的檢查流程嘗試分析和排查[2-3]。
故障現象:一輛2017年邁騰BL轎車,用戶起動車輛時發現,按下起動裝置按鈕后,儀表正常點亮,方向盤解鎖,但是起動機不轉,發動機無法起動。同時儀表板上有提示:請將換擋桿置于P/N擋,但此時換擋桿已經處于P擋。
檢查分析:維修人員用故障診斷儀檢測車輛,讀取到故障碼“P085000——起動電機停用器信號(P/N)對正極短路或斷路”。根據故障現象和故障碼提示,故障原因可能是由于發動機控制單元未識別到車輛的P/N擋信號,即起動條件不滿足,從而造成起動機不工作。可能存在的故障原因有:E313本身或其線路損壞;J743和J623之間P/N擋信號傳遞異常;J743或J623控制單元損壞。
(1)E313損壞通常會影響正常換擋。維修人員通過測試發現,車輛可以順利換,并且儀表可以顯示正常擋位,故暫時排除E313出故障的可能性。
(2)通過讀取數據流的方式檢查J743和J623之間擋位信號的傳遞情況。結果讀取擋位信號數據流發現,無論換擋桿置于何擋位,數據流中“起動機控制,聯鎖裝置或P/N信號”的值始終為“01”,這顯然不正常。正常情況下,換P擋或N擋時,該數據的值應顯示為“00”。由此判斷故障原因為J623未正常識別到J743傳遞的P/N擋信號。
(3)檢J743和J623之間的線路通斷。當換擋桿處于P擋時,測量J623的T91/62端子電壓為12.00 V,異常。正常情況下,當P/N信號觸發時,該線路由于J743的內部三極管導通,電位會被拉低至0.00 V;
接著測量J743的T16m/2端子電壓,為0.00 V,正常。根據測量結果,判斷J623的T91/62端子和J743的T16m/2端子之間可能存在斷路。再測量2個端子之間電阻,正常值應小于1 Ω,實際測量值為無窮大,因此可以確認該線路存在斷路。
故障排除:修理線束后,發動機能夠正常起動。重新讀取故障碼,系統正常,故障排除。
故障現象:一輛2017年產邁騰B7L轎車,由于長時間停放導致蓄電池嚴重虧電不能起動。維修人利用機械鑰匙進入車內,準備采用搭電的方法施救救援。結果按下E378后沒有任何反應,起動機不轉,并且儀表無法點亮,方向盤不能解鎖,車輛無法起動。
檢查分析:維修人員用故障診斷儀檢測,發現診斷儀與發動機控制單元不能通訊。嘗試把遙控鑰匙置于方向盤側方的應急感應區再次起動,故障依舊。但是車輛搭電后可以通過遙控鑰匙開關和解鎖車門,長按鎖車鍵,四門車窗均可以正常關閉。
車輛方向盤雖然無法解鎖,但遙控鑰匙可以正常使用,說明車輛的防盜系統應該沒有問題。根據儀表無法點亮、發動機控制單元不能通訊等現象,判斷車輛15電存在供電異常或者網絡通訊存在故障。
為了驗證上述猜想,首先測量OBD診斷接口的16號端子對搭鐵電壓,正常值應為12.00 V,實測為0.00 V,異常。該端子的供電是由熔絲SC15提供的,進一步檢查發現SC15熔絲正常,但15端子供電繼電器J329并未吸合,說明整車15電確實存在供電異常。
造成15電供電異常的原因主要有:①J519網絡線路、電源及自身故障;②J965網絡線路、供電以及自身故障;③E378及其線路故障;④進入和起動系統的車內空間天線R137、 R138和R139等故障或其他線路故障。
由于OBD診斷接口沒有供電,故人為短接J329的繼電器開關觸點,嘗試讀取車輛故障碼,發現系統存在故障碼“U100A00— —進入及其起動許可,無通訊”。根據故障碼提示,故障原因可能是由于J965沒有正常接收、處理或發送15上電請求。考慮到試車檢查時的一些細節,比如車輛在遙控解鎖或打開車門時,起動按鍵的背景燈不亮;同時,按壓E378時,遙控鑰匙上指示燈并未閃爍,再結合故障碼提供的線索,說明車輛起動時J965并沒有被激活喚醒。
測量J965的供電端熔絲SC19的兩端電壓,為12.00 V,正常;測量J965的搭鐵端T40/17端子對正極電壓為0.00 V,異常,說明J965的搭鐵存在問題。檢查J965線束插接器的T40/17端子以及搭鐵點,未發現異常。嘗試從T40/17端子飛線至搭鐵點后,嘗試起動車輛,車輛儀表正常點亮,方向盤正常解鎖,車輛可以起動[4]。
故障排除:更換修復J965的搭鐵線路后,故障排除。
故障現象:一輛2017年產邁騰B8L轎車,起動時儀表能夠正常點亮,方向盤解鎖,可以聽到起動機有短暫動作聲音,但發動機不能起動。
檢查分析:由于故障現象有點像蓄電池電量不足造成的無法起動,于是維修人員檢查蓄電池電壓,正常。用故障診斷儀檢測,發動機控制系統存在故障碼“P305300——起動機起動,端子50返回信息,對地短路/斷路”。
根據故障現象,起動機可以短暫工作,說明起動機前端控制電路連接是完整的。起動機不能持續工作,可能的原因是起動機本身存在機械卡滯或電路故障,但若是如此,系統應該提示與此相關的故障碼。只能根據目前檢測到故障碼提示,推斷50反饋信號線可能存在斷路的情況。
為了驗證上述可能,維修人員用故障診斷儀讀取發動機控制單元的170組數據流,起動瞬間數據信息如下:1區為“開”;2區為“開”;3區為“開”;4區為“關”。從第4區的反饋值來看,J623的T91/67端子的確沒有收到起動機輸出的起動反饋信號。檢查該線路上的熔絲SB22,發現該熔絲已經熔斷。
故障排除:更換新的SB22熔絲后,車輛可以正常起動,故障排除。
回顧總結:雖然故障已經排除,但是該故障有必要繼續深入研究,即起動反饋信號異常為何會影響正常起動。根據電路圖可以看出,若僅僅只是起動反饋導線斷路(即SB22熔斷),起動控制前端電路依然完整,說明12.00 V電壓可以正常傳輸到起動機的50端,所以起動機應該工作。但實際上起動機只能短暫工作后立刻停止,發動機還沒有達到起動的最低轉速,故無法起動。
究其原因,應該是起動機工作瞬間,J623收到來自曲軸位置傳感器的轉速信號,但是沒有收到起動反饋信號。兩者邏輯上不一致導致J623產生對應故障碼,并且保護性地縮短了2個起動繼電器搭鐵控制的時間,所以起動機只是短暫動作后立刻停止,發動機無法起動。為了驗證上述猜想,維修人員拔出SB22熔絲,并且長按E378,人為提高了起動繼電器搭鐵控制的時間,結果發動機可以起動。因此,當車輛出現起動時起動機短暫工作后停止的故障現象時,如果檢測到起動反饋信號斷路的故障提示,可以嘗試長按起動裝置按鈕,如果車輛可以正常起動,說明說明起動反饋線路出現斷路,可以根據電路圖檢查故障點[5]。
通過上文4個故障案例的診斷與與排除,結合邁騰B8L轎車起動系統工作原理分析,可以對該車型起動系統故障的診斷思路總結如下。
(1)針對起動連接線路故障,應當重點檢查起動控制電路之中的導線、繼電器和熔絲的連接情況,以及繼電器線圈電源和搭鐵控制情況。此類故障通常可以通過讀取故障碼快速鎖定。
(2)針對起動條件不滿足的故障,該類故障則要考慮車輛的P/N擋信號、50請求信號以及制動燈開關信號是否正常傳遞。該類故障往往可以通過儀表提示進行輔助判斷,并通過讀取數據流加以驗證。
(3)針對整車15電上電異常的故障,造成此類故障通常和防盜或網絡通訊相關,較為復雜。建議專業教師在教學中由簡入深,通過設置E378或者J965等相關故障,幫助學生理解其工作過程。
(4)對于起動機反饋信號異常故障,設置此類故障的目的,是幫助學生理解起動反饋信號的具體作用及其工作原理,從而更全面地掌握起動系統工作過程。
本文通過對一汽-大眾邁騰轎車起動系統工作原理分析,結合一線維修案例以及技能大賽故障診斷賽項,設置了4種邁騰B8L轎車起動系統故障的教學案例。這些案例在教學中知識覆蓋面廣,技能點涉及多,不僅考查了學生讀識、分析電路圖的能力,還考驗了學生運用診斷儀、試燈及萬用表等設備工具的能力,以及讀取和分析故障碼、數據流的能力。這些教學案例的設置方法以及故障的診斷和排查方法,都具有很大的拓展性,可以在車輛其他系統的相關教學中推廣應用。當然,為了便于教學,這些故障案例的設置具有一定的局限性,與實際一線維修案例有所不同,這將在今后的研究中不斷改進。