混合動力汽車發(fā)動機無法停機原因分析及解決方案研究

王昌福

摘 要：近年來，混合動力汽車逐漸普及開來?；诖?，本研究主要針對混合動力汽車發(fā)動機的常見故障進行分析;并分別針對混合動力汽車發(fā)動機無法停機的發(fā)動機冷卻液溫度異常、發(fā)動機控制器響應異常原因進行分析;最后以某混合動力汽車發(fā)動機的停機故障為例，細化分析無法停機故障的原因及處理方法，以期為混合動力汽車發(fā)動機故障維修工作提供良好的理論支持。

關(guān)鍵詞：混合動力汽車;發(fā)動機;無法停機故障

1 引言

隨著能源短缺現(xiàn)象及尾氣污染問題的加劇，環(huán)保汽車逐漸成為人們的關(guān)注重點。混合動力汽車作為一類環(huán)保車輛，其支持多種運行模式特征，改善了傳統(tǒng)汽車的尾氣污染問題。根據(jù)混合動力汽車運行經(jīng)驗，這類汽車的發(fā)動機在運行期間容易面臨無法停機故障。因此，分析混合動力汽車無法停機的原因及解決方案具有一定的必要性。

2 混合動力汽車發(fā)動機常見故障

結(jié)合混合動力汽車發(fā)動機的運行狀況來看，這類發(fā)動機的常見故障包含：

2.1 發(fā)動機無法啟動

在混合動力汽車運行期間，發(fā)動機啟動故障較為常見[1]。這類故障的形成原因相對復雜。當發(fā)現(xiàn)混合動力汽車發(fā)動機出現(xiàn)無法啟動故障后，應注意考慮故障是否與點火器故障、啟動系統(tǒng)故障或燃料噴射系統(tǒng)故障等有關(guān)。

2.2 發(fā)動機失速

混合動力汽車發(fā)動機運行期間，可能出現(xiàn)失速故障。這類故障的引發(fā)原因主要包含：第一，點火控制系統(tǒng)故障。混合動力汽車的溫度開關(guān)工作不良，或冷啟動噴油器故障，均可能引發(fā)發(fā)動機失速;第二，燃油噴射系統(tǒng)故障。啟動發(fā)動機后，如斷路繼電器觸點抖動、燃油噴射系統(tǒng)連接不當，或系統(tǒng)局部出現(xiàn)變形問題，均有一定概率引發(fā)發(fā)動機失速故障，影響混合動力汽車的正常運行。第三，進氣系統(tǒng)故障。如進氣系統(tǒng)局部出現(xiàn)漏氣問題，可引發(fā)進氣異常，干擾發(fā)動機的正常運行。

2.3 發(fā)動機怠速

這類故障問題的表現(xiàn)為：混合動力汽車發(fā)動機啟動后，發(fā)動機怠速狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速波動較大，造成混合動力汽車熄火。通常情況下，混合動力汽車發(fā)動機的怠速參數(shù)處于550-800轉(zhuǎn)/min范圍內(nèi)。而當混合動力汽車發(fā)動機出現(xiàn)怠速故障后，其轉(zhuǎn)速參數(shù)的異常波動，容易導致汽車頻繁熄火，為混合動力汽車的運行帶來一定安全隱患[2]。這類故障問題主要與ECU故障、點火控制系統(tǒng)異常等因素有關(guān)。

2.4 發(fā)動機無法停機

停機故障是混合動力汽車發(fā)動機的常見故障之一。這種故障問題表現(xiàn)為：啟動發(fā)動機后，發(fā)動機正常啟動，完成自檢，確定整車符合純電起步要求;當駕駛室操作調(diào)整運行模式（如請求以純電模式運行）時，發(fā)動機無法停機，仍保持運行狀態(tài)。

3 混合動力汽車發(fā)動機無法停機的原因

根據(jù)混合動力汽車發(fā)動機原理，無法停機故障的產(chǎn)生原因主要包含：

3.1 冷卻液溫度異常

從混合動力汽車發(fā)動機的停機原理來看，發(fā)動機運行狀態(tài)下，發(fā)動機冷卻液溫度參數(shù)與停機存在密切關(guān)聯(lián)[3]。以輕度混合型混合動力汽車Insight為例，其停機機制為：發(fā)動機啟動后，啟動/發(fā)電一體機（ISG）迅速影響發(fā)動機轉(zhuǎn)速，將其轉(zhuǎn)速水平調(diào)整至950轉(zhuǎn)/min水平上，此時，發(fā)動機開始噴油點火運行;當駕駛室發(fā)出停機指令（信號）時，發(fā)動機冷卻液溫度符合正常工作范圍要求，且混合動力汽車處于空擋停車狀態(tài)（減速狀態(tài)下車堵不足16km/h水平），發(fā)動機可正常停機。根據(jù)上述機制，如駕駛室發(fā)出純電模式運行請求后，發(fā)動機冷卻液溫度超出正常工作范圍，容易引發(fā)發(fā)動機無法停機故障。因此，在混合動力汽車發(fā)動機無法停機故障的處理中，應注意評估發(fā)動機冷卻液溫度是否存在異常。

3.2 發(fā)動機控制器響應異常

發(fā)動機運行狀態(tài)下，駕駛室通過調(diào)整運動模式向發(fā)動機發(fā)出停機指令后，發(fā)動機控制器的響應狀況，是決定發(fā)動機能否正常停機的關(guān)鍵所在。在響應期間，如受通信因素影響，導致發(fā)動機控制器無法正常響應來自混動整車控制器或ABS控制器的信息，可能會導致停機故障。結(jié)合目前混合動力汽車的運行狀況來看，由發(fā)動機控制器響應異常引發(fā)的停機故障較為常見。

4 混合動力汽車發(fā)動機無法停機故障處理分析

這里以某故障混合動力汽車發(fā)動機為例，針對其無法停機故障的原因及解決方案進行分析：

4.1 混合動力汽車發(fā)動機分析

某企業(yè)研發(fā)的新型混合動力汽車支持發(fā)動機模式、純電動模式以及混合動力模式3種不同運行形式。該混合動力汽車發(fā)動機的停機機制為：駕駛室發(fā)出停機指令后，ABS控制器向外傳輸輔助發(fā)動機停機CAN信號，發(fā)動機自動進行自檢，經(jīng)自檢確認正常后，借助CAN總線信號實現(xiàn)發(fā)動機停機，并轉(zhuǎn)為純電運行模式。

發(fā)動機響應駕駛室停機指令的過程為：ABS控制器持續(xù)向發(fā)動機發(fā)送EBC1報文，當系統(tǒng)識別出Byte4 Bit6 Bit5的值為“01”時，發(fā)動機控制器響應停機指令，控制發(fā)動機的噴油動作。隨著噴油的中斷，混合動力汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速逐漸降低，并逐漸轉(zhuǎn)為停機狀態(tài)。在這一期間，EBC1報文處于持續(xù)發(fā)送狀態(tài)。一旦報文傳輸中斷，或接收終止，發(fā)動機可能無法正常停機。

4.2 故障描述

該混合動力汽車的發(fā)動機運行一段時間后，突發(fā)停機故障。故障表現(xiàn)為：混合動力汽車鑰匙處于Start檔狀態(tài)，發(fā)送機啟動并順利完成自檢，確定整車符合純電起步運行條件，但發(fā)動機始終未停機。

4.3 故障原因

根據(jù)該混合動力汽車發(fā)動機的運行原理及初步檢測結(jié)果，判斷該汽車發(fā)動機產(chǎn)生停機故障的原因為：發(fā)動機控制器出現(xiàn)響應異常。

該混合動力汽車共有車身CAN2及動力CAN1兩條CAN線（通信速率：250k）。從發(fā)動機構(gòu)成來看，發(fā)動機控制器及ABS均位于動力CAN1上。當混合動力汽車啟動后，整車高壓、低壓均處于通電狀態(tài)，整車網(wǎng)絡通信系統(tǒng)運行，ABS控制器參照SAE J1939標準向外發(fā)送報文。當整車鑰匙開到Start檔時，發(fā)動機開始自檢評估，判斷混合動力汽車是否符合純電起步條件（由混動整車控制器發(fā)揮作用，監(jiān)測氣壓、電池電量等參數(shù)是否符合要求），確定符合后，混動整車控制器向外發(fā)送EBC1報文，促使發(fā)動機控制機停機。在這一期間，混動整車控制器與ABS控制器同時發(fā)送EBC1，導致動力CAN1網(wǎng)段上出現(xiàn)兩個相同ID，此時，發(fā)動機控制器無法響應CAN網(wǎng)段中的EBC1信號，形成發(fā)動機停機故障。

4.4 故障處理

根據(jù)該混合動力汽車發(fā)動機的停機原理，停機故障的解決思路包含：

第一，總線控制調(diào)節(jié)模式。在該混合動力汽車中，發(fā)動機控制器可經(jīng)響應總線報文信號這一途徑，實現(xiàn)車下啟停發(fā)動機功能。根據(jù)這一原理，當發(fā)現(xiàn)發(fā)動機在停機指令下出現(xiàn)無法停機故障時，可直接利用整車控制器發(fā)送CAN信號，對發(fā)動機產(chǎn)生控制作用，達成停機目的。第二，變更ABS控制器報文源地址。從該混合動力汽車無法停機故障的產(chǎn)生原因來看，這一故障形成的關(guān)鍵在于：駕駛室發(fā)出停機指令后，動力CAN1網(wǎng)段上同時收到兩個相同ID的CAN報文。為了解決上述故障，可按照避免動力CAN1網(wǎng)段上接收兩個相同ID報文原則，針對ABS控制器的報文源地址進行調(diào)整。對照整車控制器發(fā)送EBC1報文的源地址，將ABS控制器的報文發(fā)送源地址修改為其他源地址，此時，由于動力CAN1網(wǎng)段接收的CAN報文ID不同，因此，發(fā)動機控制器可正常響應，控制發(fā)動機正常停機。第三，調(diào)整混動整車控制器報文源地址?；旌蟿恿ζ囻{駛室請求純電運行模式時，ABS控制器與混動整車控制器在EBC1報文標識符方面的沖突，是導致發(fā)動機出現(xiàn)無法停機故障的關(guān)鍵。為了避免上述狀況，可按照調(diào)整混動整車控制器報文源地址這一思路，對混動整車發(fā)動機通信模式進行優(yōu)化。根據(jù)該混合動力汽車發(fā)動機的通訊協(xié)議，可將混動整車控制器發(fā)送的EBC1報文ID由OB調(diào)整為0x18F001EF，并將發(fā)動機的報文接收模式更改為：僅接受固定源地址（PGN=F001）的報文。在這種情況下，當駕駛室發(fā)出請求純電運行模式指令后，動力CAN1網(wǎng)段僅接收到來自ABS控制器的EBC1報文，而無標識符沖突產(chǎn)生，此時，發(fā)動機可正常停機，并轉(zhuǎn)為純電運行模式。

此外，為了更好地減少混合動力汽車發(fā)動機停機故障及其他相關(guān)故障的發(fā)生，可根據(jù)各類故障的特征表現(xiàn)、形成原因，建立故障診斷系統(tǒng)。即收集與混合動力汽車發(fā)動機故障有關(guān)的信息，將相關(guān)信息整合后，建立完善的故障數(shù)據(jù)庫，于數(shù)據(jù)庫中對不同故障、故障原因進行分類。當混合動力汽車發(fā)動機的運行出現(xiàn)問題時，可將問題的關(guān)鍵信息輸入數(shù)據(jù)庫中進行檢索，查找故障診斷系統(tǒng)中是否有類似信息，如發(fā)現(xiàn)類似信息，可直接提供相關(guān)信息，為混合動力汽車發(fā)動機故障的處理及預防，提供良好的支持。

結(jié)論：綜上所述，加強混合動力汽車發(fā)動機停機故障的分析具有一定的必要性。為了減少這類故障問題的發(fā)生，可結(jié)合混合動力汽車發(fā)動機的運行原理，綜合評估可能導致混動整車發(fā)動機無法停機故障的原因，并確定可靠的解決方案。此外，還應注意不斷從混合動力汽車發(fā)動機故障處理經(jīng)驗中，總結(jié)有效技巧，為混合動力汽車發(fā)動機的改進提供支持。

參考文獻：

[1]王斌，胡艷峰，王保平，等.混合動力汽車發(fā)動機無法停機原因分析及解決方案[J].汽車電器，2019（06）：33+36.

[2]陳韋豪，劉艷芳.淺析新能源汽車發(fā)動機故障維修技術(shù)[J].裝備維修技術(shù)，2019（02）：155+137.

[3]吳道龍. 電驅(qū)動橋四驅(qū)混合動力汽車動力系統(tǒng)設計及控制策略研究[D].上海交通大學，2017.