某天然氣重卡間歇性熄火的分析

嚴法東，郭穩(wěn)

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥230601）

某天然氣重卡間歇性熄火的分析

嚴法東，郭穩(wěn)

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥230601）

某重卡牽引車搭載濰柴天然氣發(fā)動機，行駛過程中快速踩油門加速時，突然失效，轉速驟降，部分車輛熄火，通過檢查線路、ECU原理、傳感器、儀表電路，發(fā)現(xiàn)問題所在，并提出解決方案。

重卡牽引車；天然氣發(fā)動機；快速踩油門加速；失效；轉速驟降；熄火

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.049

CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-148-03

引言

某重卡牽引車搭載濰柴WP10NG336E40天然氣發(fā)動機，法士特12JSD160手動變速箱，未使用CAN總線，行駛路況為盤山公路、省道、國道，滿載爬坡以及平路。行駛過程中，快速踩油門加速時，突然失效，轉速驟降，部分車輛熄火，故障持續(xù)時間以2s 內居多。稍后重新啟動，爬坡及超車正常，故障發(fā)生頻率不定。某次跟車檢測，車輛行駛20分鐘時，出現(xiàn)踩油門無反應的故障，儀表上發(fā)動機故障燈亮1s后熄滅，故障持續(xù)時間為20s。故障發(fā)生時，診斷儀器中軟件程序瞬間退出后自動連接，對ECU 讀取并無歷史故障，就沒辦法用診斷儀進行檢修。

1、現(xiàn)狀排查

檢查并更換發(fā)動機電子節(jié)氣門、廢氣控制閥、點火模塊、燃氣溫度傳感器、燃氣壓力傳感器、轉速信號傳感器、ECU后，故障未排除。將駕駛室與ECU相連線束接插件斷開，如圖1，直接從蓄電池正極直接拉兩根線（常電），分別連接至ECU接口的常電和ON檔電（未經(jīng)整車保險絲），從蓄電池負極拉線連接ECU的地線，如圖2，未出現(xiàn)熄火現(xiàn)象。按此方法整改3臺車，均未再次熄火。對線束回路進行測量，導通正常。初步斷定為ECU接口線束故障，將故障點的范圍進行縮小。

2、外部電路校核

通過現(xiàn)狀排查，我們可以發(fā)現(xiàn)，問題可能是車輛接口里面的功能造成的。整車與ECU線束通過車輛接口相連，針腳定義如圖3：

接口目前連接的有常電源、ON 電源、排氣輔助制動控制、排氣輔助制動指示、制動信號、故障報警信號、車速信號，診斷總線。除車速信號外，其他功能在柴油機上均有充分驗證。

危險品運輸車對車輛有限速的要求，因此搭載濰柴天然氣發(fā)動機的車型有限速車型和非限速車型兩大類。限速車型通過ECU對接收到的車速信號進行計算，控制發(fā)動機的輸出，達到限速的目的，限速車型的ECU必須要有車速信號輸入。實現(xiàn)的方式為車速傳感器輸出信號到儀表，同時在此信號線上掛線到ECU，使得儀表和ECU 都能得到車速信號，如圖4。開發(fā)時發(fā)現(xiàn)ECU讀取不到車速信號，新開發(fā)車速傳感器后94600-Y4L11 后可讀到車速信號，進行限速刷寫標定。

非限速車型不開通此功能，即對車速信號不進行處理。為提高零部件通用性，線束均對車速信號線進行連接。

3、電氣原理校核

為什么不對車速信號進行處理，車速信號也會影響到

ECU呢？通過協(xié)調，獲得了車速傳感器的原理圖、儀表車速信號采集電路圖。

3.1車速傳感器94600-8A500原理圖

Vdd接車輛電源，U1是開關芯片輸出，R2和Z1是芯片的18V穩(wěn)壓電路，D9起防浪涌作用，C1、C2為濾波電容。整個電路可等效為如下電路：

開關隨傳感器的傳動軸轉動不停的開閉，每轉輸出8個占空比為50%的方波信號。

3.2車速傳感器94600-Y4L11原理圖

比94600-8A500車速傳感器多出一個10KΩ電阻R1,等效電路如下：

3.3整車儀表車速采樣電路

儀表車速輸入口的電壓變?yōu)?.95V，車速信號采樣電路如下：

C1和C87為濾波電容，12V為儀表上拉電源，R146和R155分別為分壓電阻。SPEED TEST點為芯片采集點。

3.4發(fā)動機ECU內部電路

濰柴天然氣發(fā)動機控制系統(tǒng)為美國WOODWARD公司生產(chǎn)，有效車速信號的輸入為低電平<3.3V，高電平>4.6V，外部上拉<4KΩ。內部電路圖作為企業(yè)機密，我們暫時無法獲取。ECU內部均自帶限速功能，車輛是否限速由軟件程序中讀取車速信號的門通道控制，不帶限速功能車輛則關閉此通道，不讀取車速信號，但無法屏蔽車速信號電壓輸入ECU內部。

4、原理優(yōu)化及測試

4.1現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)

我們在一臺樣車上進行現(xiàn)場修改狀態(tài)并對應測試，車速信號線接入ECU，傳感器94600-8A500，儀表R146電阻47K不變。通過發(fā)動機診斷程序發(fā)現(xiàn)車速信號為不正常信號（可能為雜波）。

此狀態(tài)下（有行駛記錄儀也接入了車速）用萬用表對其測量，結果為：高電平3.99V，低電平0.17V。拔出行駛記錄儀，測試結果為：高電平3.65V，低電平：0.04V。不滿足ECU對車速信號采樣電壓的要求。

4.2調整儀表上拉電阻狀態(tài)

傳感器94600-8A500，儀表R146電阻47K改為3K，通過發(fā)動機診斷程序發(fā)現(xiàn)車速信號良好。此狀態(tài)下（有行駛記錄儀也接入了車速）用萬用表對其測量，結果為：高電平7.69V，低電平0.59V。拔出行駛記錄儀，測試結果為：高電平8.86V，低電平0.49V。滿足ECU對車速信號采樣電壓的要求。

4.3僅更換傳感器為94600-Y4L11

儀表R146電阻47K不變狀態(tài)，此狀態(tài)下（有行駛記錄儀也接入了車速）用萬用表對其測量，結果為：高電平10.58V，低電平0.02V，滿足ECU對車速信號采樣電壓的要求。

5、改進方案

5.1方案一

維持原狀態(tài)不變，限速車型車速信號從車速傳感器掛取，連入ECU，傳感器使用95800-Y4L11；非限速車型取消ECU車速信號連接線，傳感器與其它普通車型一致使用95800-8A500（與緊急處理方案一致）。該方案優(yōu)點：問題解決，儀表不需要修改。缺點：①因車速信號由傳感器獲取，限速車型配不同輪胎、后橋、變速箱時ECU要根據(jù)不同的配置刷寫不同的數(shù)據(jù)，操作較繁瑣。②需區(qū)分帶不帶車速線，增加線束種類。

5.2方案二

修改濰柴天然氣車型儀表（其它車型為防止問題發(fā)生，不可全部修改）上拉電阻，車速傳感器統(tǒng)一使用95800-8A 500。該方案優(yōu)點：問題解決，線束種類不增加，傳感器種類取消一種。缺點：①因車速信號由傳感器獲取，限速車型配不同輪胎、后橋、變速箱時ECU要根據(jù)不同的配置刷寫不同的數(shù)據(jù)，操作較繁瑣。②儀表內部采樣電路需按狀態(tài)區(qū)分，增加采樣電路狀態(tài)。③修改后的儀表靜態(tài)電流會有增大。

5.3方案三

濰柴天然氣發(fā)動機車型均使用車速傳感器95800-Y4L 11。優(yōu)點：問題解決，線束種類不增加，儀表不修改。缺點：①因車速信號由傳感器獲取，限速車型配不同輪胎、后橋、變速箱時ECU要根據(jù)不同的配置刷寫不同的數(shù)據(jù)。操作較繁瑣。②傳感器狀態(tài)需區(qū)分。

5.4方案四

修改儀表及線束。儀表增加CAN處理模塊，儀表采集車速信號，轉成報文形式通過CAN總線進行信息共享。優(yōu)點：①問題解決，無論增加多少需要車速信號的模塊，均不會發(fā)生信號電路不匹配現(xiàn)象；②ECU不需要根據(jù)配置變化更改刷寫數(shù)據(jù)值；③儀表采樣電路一致；④傳感器狀態(tài)統(tǒng)一、線束種類不增加。缺點：因儀表增加CAN處理模塊，需增加成本十幾元。

6、結論

對某重卡牽引車搭載濰柴天然氣發(fā)動機，行駛過程中，快速踩油門加速時，突然失效，轉速驟降，部分車輛熄火，通過檢查線路、ECU原理、傳感器、儀表電路，發(fā)現(xiàn)問題所在，并提出解決方案。同時，我們發(fā)現(xiàn)解決電器問題有多種途徑，需要根據(jù)具體情況，選擇合適的方案。

[1] 凌永成,李淑英.汽車電氣設備[M].北京:中國勞動出版社，2010.

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[4] 印友軍.基于霍爾原理的非接觸式位置傳感器的研究與應用[D].上海:上海交通大學.2012:27-29.

Analysis of one LNG heavy truck intermittent engine stop

Yan Fadong, Guo Wen
（Anhui Jianghuai automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

One heavy truck equipped with weichai LNG engine.Engine speed drop suddenly when pressing accelerator pedal quickly in the exercise of the vehicle.Some vehicles engine stop.By checking the wire harness、ECU、sensor、instrument, found the case of the fault,and developed solutions.

Heavy Truck-tractor; LNG engine; press down quickly on the accelerator pedal; failure; engine speed drop suddenly; engine stop

U469.7

A

1671-7988（2015）09-148-03

嚴法東，工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，從事重型汽車電氣設計。