CNG改裝AC300系統ECU原理及2例故障的排除

齊連生

（內蒙古大學交通學院汽車工程系，內蒙古 呼和浩特 010070）

波蘭AC公司的AC300系統是目前CNG改裝實踐中應用較普遍的系統，國內有多家公司生產的CNG改裝系統雖然型號命名不同，但與AC300系統幾乎一樣，尤其是燃氣ECU單元，從外觀到內部電路結構與AC300系統完全一樣，調試軟件也是AC300系統軟件，因此我們稱這類系統為兼容系統。本文以AC300兼容系統的燃氣ECU電路板為樣機，介紹其原理，并結合原理圖排除2例故障。

1 電路板元件功用和插接件針腳功能

AC300系統電路板正、背兩面如圖1所示。其中，1～56表示ECU插接件56個接線針腳的位置，而所有電線均集成在一個總成線束上。56個接線針腳的功能見表1。

表1 56個接線針腳

2 ECU原理

燃氣ECU電源及控制電路如圖2所示。對電路圖的說明只針對某些可能讀者不易理解的部分，貼片元件標示為印字標示，真實型號請查閱相關資料（下同），已經使用的ATMEGA64芯片引腳在旁邊做了標注。當點火開關接通時，經ECU插接件針腳15提供G1的基極電位，使G1管導通，ATMEGA64第PD0端口電位被拉低，單片機從休眠狀態喚醒。

燃油切斷及噴油脈寬檢測電路如圖3所示。端口PB4～PB7控制燃油切斷繼電器；端口PB0～PB3接收噴油脈寬計量信號；PD6端口控制高閥值電位，解決正極驅動 （Positive）脈寬信號識別，我們常見的是搭鐵驅動 （Grouding）。

燃氣噴軌驅動電流檢測電路如圖4所示。PA0～PA3用于控制噴軌電磁閥續流；PC0～PC3用于控制噴軌電磁閥；PC4～PC7端口接收噴軌電磁閥電流信號，用于電磁閥故障檢測；PE5端口提供燃氣電磁閥加熱功能，在調試設置軟件界面上有一個燃氣噴軌加熱選項，當選中這一選項后，如果噴軌溫度低，會啟動加熱程序，PE5端口輸出驅動信號，4個噴軌電磁閥會同時流過電流，起到加熱的作用。

傳感器信號輸入電路如圖5所示，輸出電路如圖6所示。針對50Ω和90Ω兩種阻值燃氣壓力表，燃氣壓力表信號驅動電路提供兩種電源，其中由7805提供的電源受PG0端口控制。燃氣系統調試軟件設置選項中，轉速信號電壓閥值應根據實際信號電壓值適當選擇，PE4端口會根據設置選擇的電壓值輸出相應的PWM信號，經一階阻容濾波，在LM258反相端產生對應閥值電壓。發動機轉速信號經分壓電路輸入LM258同相端，PD1端口接收轉速信號。

3 故障現象及排除方法

3.1 故障1

故障現象 某車燃氣改裝后使用正常。某天，該車起動后燃氣開關無氣量和狀態指示，從動力表現看:發動機使用燃油而無法轉換燃氣。車輛運行一段時間后，燃氣開關突然出現指示，動力表現出燃油轉換為燃氣過程 （轉換過程伴隨發動機輕微抖動），之后一整天車輛燃氣使用都正常，但第2天又是同樣的故障表現。經觀察，車輛停駛三四個小時后能正常使用燃氣，但停駛七八個小時以上燃氣系統就無法正常工作。

原因分析 維修人員最容易想到的是燃氣系統電源線束故障或燃氣ECU電路板電源故障，但電源接觸不好會明顯受到車輛顛簸震動影響，不符合此故障特征。經嘗試，當車輛出現該故障時，用調試軟件也無法與燃氣ECU連接。單片機是燃氣ECU的核心，如果單片機沒有工作，出現以上故障現象就能解釋了。參考圖1檢查單片機ATMEGA64電源電路、晶振電路及三極管G1（真實型號2N5551）運行控制部分連線，結果正常。現在考慮故障原因就集中在2個方面:一是晶振性能不好，二是單片機性能不穩定。如果是第2個原因，燃氣ECU也就無維修價值了。觀察發現晶振外殼與搭鐵點存在錫焊，這樣做的目的是提高晶振的抗干擾能力。但晶振外殼與搭鐵焊盤是焊錫堆焊連接的，如果在焊接時溫度和速度掌握不好，晶振外殼受熱應力大，可能造成晶振性能不穩定。

故障排除 嘗試更換晶振或諧振電路，選16M晶振，外殼邊緣輕度打磨，用錫焊迅速將晶振管腳接在原位置。新晶振外殼打磨處與搭鐵點用細銅線搭接速焊，焊接過程注意采取防靜電措施。修復后裝車使用，故障排除。

3.2 故障2

故障現象 某改裝車使用一段時間后，出現燃油與燃氣頻繁轉換，并伴隨發動機劇烈抖動，之后不能使用燃氣，燃氣開關狀態指示燈快速閃動，表明系統有故障，用調試軟件與燃氣ECU連接，故障界面顯示如圖7所示。

原因分析 從圖7“記錄的故障”內容分析，燃氣噴嘴錯誤連續并且各缸故障隨機出現，最后一條甚至還記錄燃氣噴嘴6。只有4缸燃氣噴嘴，調試軟件為何出現噴嘴6，筆者也無法解釋，可能ATMEGA64的運行程序6缸機與4缸機是共用的，由于故障出現時繼電器工作不穩定，繼電器與ATMEGA64空間距離較近，電磁干擾大，出現錯誤記錄。根據 “現有故障”的故障內容會直接引導維修人員檢查燃氣噴嘴驅動電流檢測電路 （圖4）。由于故障隨機出現在4個噴嘴，問題一定出現在公共部分，比如電源或搭鐵點，認真檢查芯片LM2901的電源、搭鐵及閥值電位電路，電路連接正常。接著判斷是驅動電流的電源故障，故障位置可能在K1繼電器或K1繼電器輸出到ECU針腳14之間的連接部分，對于功率驅動電路，如果存在虛接現象，用萬用表歐姆檔是很難發現故障的。因此參考圖1的針腳位置，給燃氣ECU插接件的15、22、42針腳送12V電源，44針腳搭鐵，在電路板背面找到K1繼電器推動管F22，給基極加小于5V電位，或直接將繼電器K1電磁線圈控制端搭鐵，繼電器吸合，在14針腳與搭鐵之間接一個噴嘴作為負載，觀察噴嘴沒有動作，檢測繼電器輸出腳 （圖1電路板背面白圈中心焊點）電位12V，但14針腳電位很低，觀察電路板，繼電器K1輸出腳焊盤在電路板背面，但敷銅導電層在電路板正面，一定是過孔沉銅有缺陷，產生焊盤與導電層虛接。

故障排除 用電烙鐵掛錫深焊繼電器K1輸出腳，使焊錫順過孔下沉，增加導電能力。修復后裝車使用，故障排除。

4 總結

燃氣控制單元ECU出現故障的可能性很小，本文中2個故障出現在同一個兼容AC300廠家的產品上，表明生產品質控制環境存在問題。檢修ECU時注意采取防靜電措施，尤其接觸微處理器時。