卡車的起動類電氣故障分析與排除

高恩壯， 于彥權， 房 松， 閆云雷

（一汽解放汽車有限公司， 吉林 長春 130011）

由于影響起動的因素復雜多樣，本文分析的案例只涉及電氣方面的故障。通常發動機控制單元EMS、自動變速器控制器TCU、整車控制器VCU及一鍵起動控制器PS等電控與起動息息相關，CAN總線故障同樣會影響起動，因此本文重點分析有這類電控配置的車型。

1 ST擋時起動機無動作，且發動機控制單元無故障

各案例車型的配置見表1，√表示配置有該電控，×表示無此配置。案例1～3的起動接線原理如圖1所示。

表1 案例1～7車輛的電控配置

1.1 案例1：空擋開關故障

1） 原理分析：由圖1可知，本車的空擋開關有4根接線，其功能包括起動控制開關（空擋開關1、2管腳） 和空擋信號開關（空擋開關3、4管腳），二者空擋時同為閉合，在擋時則同為斷開，其狀態受換擋手柄控制。當點火開關撥至ST擋時，輸出的高電平經空擋開關至起動繼電器的控制正極端，繼電器觸點吸合，起動機控制端獲得輸入，起動機動作。

圖1 起動原理簡圖

2） 故障排除：換擋手柄處于空擋時，將空擋開關卸下，測得其插接器3孔電壓為24.7V，將點火開關撥至ST擋，測得1孔電壓也為24.7V，表明二者供電是正常的。將插接器的1、2孔用導線短接，再次撥至ST擋，起動機動作，并能起動發動機，表明空擋開關在空擋時內部開關可能無法閉合。空擋開關實物如圖2所示，空擋時鋼球壓入，在擋時鋼球凸出。更換空擋開關后，故障排除。

圖2 空擋開關

1.2 案例2：起動繼電器故障

1） 原理分析：由案例1中分析可知，起動繼電器故障同樣會導致無法起動，可通過短接觸點端檢查繼電器輸出端至起動機的接線情況。

2） 故障檢查：先用萬用表測量起動繼電器觸點端的供電，測得電壓為25.4V，表明供電正常；將繼電器拔出，在ST擋時測量其控制端的電壓，發現也是正常的；再將觸點端短接，此時起動機有動作，基本可斷定是起動繼電器本體故障。

3） 故障排除：更換起動繼電器后，故障排除。繼電器的控制負極端搭鐵同樣會影響繼電器的吸合，檢查時可測量其是否對搭鐵導通。

實際生產中通常先更換繼電器，然后再測量電壓、電阻等參量，而且更多時候是接線問題導致的無法起動，例如當起動繼電器的控制正極端的接線縮退時，如圖3所示，同樣無法起動。

圖3 接線縮退

1.3 案例3：起動機電源線問題

1） 原理分析：起動機處的接線既有控制線，也有電源線（圖1中起動機右下方的接線）。本例中控制線的導線截面積為1.50mm2，而電源線還接蓄電池電源總開關，導線截面積高達50.0mm2，可承載很大的起動電流，同時也是發電機為蓄電池充電的導線。正常情況下ST擋時，起動機內部的吸引線圈和保持線圈會產生吸力實現活動鐵芯與接線柱的動合[1]，結合時會發生聲響。

2） 故障排除：ST擋時，可聽到起動機處的吸合聲音，表明起動機控制端線路正常。測量起動機的電源線電壓時未見該線，由于該線是帶電的，如果搭鐵將會很危險。先將蓄電池的電源總開關斷開，沿著開關處的接線走向尋找，最終發現電源線被捆扎在線束中，所幸未與底盤搭接。重新接線后，故障排除。

1.4 案例4：空擋信號缺失

1） 原理分析：有些車型的起動繼電器的吸合由發動機控制單元EMS控制，當EMS接收到空擋信號和起動信號時，會拉低起動繼電器控制負極端的電位（非起動狀態時該電位約2.5V），使得繼電器吸合，其起動控制原理如圖4所示。

圖4 起動原理簡圖

2） 故障排除：踩下離合踏板并ST擋時，起動機動作，發動機能起動，表明EMS未收到空擋信號。離合信號的優先級要高于空擋信號，所以當離合信號介入時，EMS同樣可控制起動繼電器吸合。該車型的空擋開關僅有2根接線，將開關卸下，用萬用表可測得一孔電壓為24V，表明供電正常；另一接線通EMS，需測量其通斷，拔下EMS插接器發現空擋信號接線缺失。重新接線后，故障排除。

1.5 案例5：起動信號缺失

1） 原理分析：由案例4可知，起動信號同樣與起動過程緊密相關，圖4中的起動信號由點火開關輸出并經過一熔斷絲后輸入至EMS，該熔斷絲熔斷或該路徑接線出故障時同樣導致無法起動。

2） 故障排除：可通過讀取與起動相關的動態數據流，如圖5所示。發現無論是否在ST擋，讀到的點火開關始終為關閉狀態，表明EMS未接收到起動信號。

圖5 動態數據流

檢查起動信號熔斷絲，未見異常；在ST擋時，用萬用表測量該熔斷絲的輸入，可測得24V電壓，表明該熔斷絲下游的接線出問題。最終發現起動信號所在的駕駛室熔斷器盒內的插針彎折，如圖6所示。修復后，故障排除。

圖6 插針彎折

1.6 案例6：起動機控制信號缺失

案例6、案例7中的車型為出口產品，排放等級低，無EMS，但作為一款產品其故障案例仍然值得分析和學習。

1） 原理分析：起動控制接線原理如圖7所示，圖中7、8分別為導線編號。

圖7 起動原理簡圖

2） 故障排除：卸下空擋開關，ST擋時可測得一孔電壓為24V，其余孔位電壓為0，表明點火開關的輸入正常，因此懷疑是空擋開關至起動機控制端的8號線有斷點。測量該導線的通斷，發現其導通，按照常規思路此時應更換空擋開關。更換后，仍無法起動。

將空擋開關與圖紙對比，如圖8所示，ST擋時空擋開關處的9號線有24V電壓，而正確的7 號線無電壓，表明存在接線錯誤。該空擋開關雖有4根接線，但僅7、8號線在空擋時可連接，9、10號線不連接，且在點火開關線束端無對接線，如圖9所示。

圖8 空擋開關和倒車燈開關

圖9 線束對接

由這種錯接方式可知，ST擋時，通過短接空擋開關的9、10號線可實現起動。根據設計要求重新調整空擋開關端接線后，故障排除。

1.7 案例7：空擋開關與倒車燈開關反接

1） 原因分析：空擋開關與倒車燈開關都是安裝在變速器上的附件，安裝位置臨近，可能出現二者被反接的情況，管腳定義如圖8所示。

正常情況下車輛掛入倒擋時，50號線與51號線連接，空擋時，50、51及86號線三者互不相連。開關反接后，7、8號線分別對接51、86號線，50號線接入空端子（9、10號在線束端無接線），因此無法起動。

2） 故障排除：卸下空擋開關發現其僅有3根接線，再卸下倒車燈開關，發現其有4根接線，基本斷定二者反接。調換插接后，故障排除。

2 異常起動

各案例車型的配置見表2。

表2 案例8～10車輛的電控配置

2.1 案例8：起動機動作，無法著車

車輛電檢時，EMS無法通過（診斷設備無法連接EMS），儀表提示冷卻液溫度報警燈（表明動力CAN有故障）、發動機故障燈、排放故障燈。點火開關即使為非ST擋，起動機也一直動作，但無法著車。拔下起動繼電器，對其接線插孔短接，再將點火開關撥至ON擋時，發動機可以起動著車，冷卻液溫度報警燈熄滅，接線原理與圖4相同，但作了必要修正，如圖10所示。

圖10 接線原理簡圖

1） 原理分析：起動機持續動作表明其控制端輸入了高電平，且該高電平是常電，而發動機無法著車，冷卻液溫度報警燈和EMS無法通過電檢等現象則很可能是EMS未工作導致的。短接起動繼電器能起動發動機，表明繼電器的輸出端接入了EMS的供電端，EMS恢復工作。

2） 故障排除：將EMS供電端的6x號線所在的熔斷絲7取下，測量該熔斷絲插孔至起動機控制端的通斷，發現二者導通；將起動繼電器拔下，測量輸出端4x號線所在的插孔至EMS供電端的通斷，發現二者也導通，由此可斷定接線錯誤。由于6x和4x號線經過兩處共同的線束對接點，通過圖紙判斷在左右底盤線束對接處的錯接概率較大，該處還涉及發動機后處理方面的接線，與儀表上提示的發動機故障燈、排放故障燈關聯性大。

將該對接處拔下，發現兩段線束的插接器可從正向和旋轉180°兩個不同方向實現對接，導向機構的防錯效果不明顯。本車線束正是以錯誤的方向連接的，由于4x號線與6x號線恰巧位于矩形對角線上，錯向連接時二者正好互連，與后處理相關的接線同樣“張冠李戴”。重新連接后，故障排除。

2.2 案例9：ON擋起動

點火開關為ON擋時發動機能起動，點火開關原理見圖1，起動繼電器接線見圖4，有些車型的起動由VCU控制，原理上只需將圖4中的EMS換成VCU即可。

1） 原理分析：ON擋時，相關控制器已經進入工作狀態，如果此時起動信號（點火開關6孔至EMS或VCU） 被輸入到了EMS或VCU，則EMS或VCU將控制起動繼電器吸合，發動機起動。因此該現象應是起動信號線與ON擋電源線搭接在了一起，可檢查點火開關處接線。

2） 故障排除：將起動信號線所在的熔斷絲拔下，再將點火開關撥至ST擋時，起動機無動作，表明該信號在此處的路徑是對的。檢查點火開關處的接線，發現5、6孔的接線順序顛倒，由圖1知，5孔接線為ON擋供電。重新調整接線順序后，故障排除。

2.3 案例10：上電即起動

1） 原理分析：配備一鍵起動的手動擋車輛起動時需踩下離合器踏板，離合開關為常閉開關，踩下時為斷開狀態。此時按下起動按鈕，PS將向VCU輸出起動請求信號，后者控制起動繼電器吸合，起動機動作。本車的上電即起動是指起動按鈕初始為OFF擋，只按一次至ACC擋時即能起動發動機，起動控制原理見圖11。根據原理應重點排查離合信號的路徑，包括開關的供電端和信號端。

圖11 起動原理簡圖

2） 故障排除：按下起動按鈕至ACC擋，此時按鈕指示燈為綠色，表明為起動狀態，經過約2s時間后起動機開始動作，發動機起動。拔下離合器開關插接器，測得其供電為0，正常情況下供電為24V。剖開接線保護層，發現導線折斷，導致VCU認為離合踏板被踩下。

接線修復后，故障排除。值得關注的是本車的離合開關的熔斷絲缺失/熔斷也會導致上電即起動的故障。

3 AMT車型的無法起動

各案例車型的配置見表3。

表3 案例11～12車輛的電控配置

3.1 案例11：動力CAN故障

儀表提示發動機冷卻液溫度報警燈、變速器故障燈，ST擋，起動機無動作，發動機無法起動。

1） 原理分析：前文提及冷卻液溫度報警燈是車輛動力CAN故障的標志之一，該溫度信號是經CAN總線由EMS發送至儀表的。對于配置AMT的車輛，其TCU和EMS均為動力CAN上的節點，即通過該CAN線通信，因此動力CAN故障很可能會導致無法起動。

2） 故障排除：診斷儀讀取EMS的故障信息為動力CAN中斷，讀取TCU的故障信息如圖12所示。測得OBD診斷接口處的動力CANH和CANL均為2.53V，顯然不正常。根據CAN總線網絡拓撲結構和線束連接走向，分段測量CAN線的電壓。

圖12 TCU的故障信息

將底盤與駕駛室線束對接處斷開，測得駕駛室端CAN線電壓正常，檢查底盤端線束發現CANH、CANL接線被焊絲搭接。

處置焊絲后，故障排除。動力CAN故障形式復雜多樣，本篇不多介紹。

3.2 案例12：無法上電

車輛配備PS和AMT，按下起動按鈕可正常實現ACC擋和ON擋的上電，再長按起動按鈕并踩下制動踏板時（AMT+PS的車輛起動時需踩制動踏板），車輛下電至OFF擋，無法起動。儀表提示ABS故障燈、LDW及FCW故障燈（LDW/FCW是牽引車的標配[2]）。

1） 原理分析：ON擋時，再次按下起動按鈕，此時有制動信號（5x號線與3x號線斷開，接2x號線） 輸入PS時，PS才會向VCU發送起動請求信號，否則PS不再控制ACC、ON擋繼電器的吸合（原理同圖11），導致整車斷電，原理見圖13。

圖13 起動原理簡圖

2） 故障排除：診斷儀讀取的ABS故障信息為ABS壓力傳感器故障—對搭鐵短路或開路；讀取的VCU故障信息為制動信號不可信。由于制動燈開關和ABS壓力傳感器安裝位置臨近，如圖14所示，加之同時存在故障，很可能二者被反接。

圖14 制動燈開關與ABS壓力傳感器

檢查發現，二者被反接，重新對接后，故障排除。LDW和FCW因需采集制動信號，因此會在儀表上提示故障。

4 結語

對于EMS、VCU、TCU及PS，其任一控制器不工作，如缺少供電、電控數據等，均可能導致無法起動。車輛的燃料供給管路（如油、天然氣管路） 問題，可能會導致無法著車，而蓄電池電量不足可能導致發動機有起動但不著車，以上故障均不在本文討論之內。造成車輛異常起動的問題還有很多，囿于筆者知識面和文章篇幅的限制，請讀者指正和補充。