某車型發動機ECM 失效分析及優化設計

武立勝，饒生源

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230022）

發動機ECM，全稱為發動機電子控制模塊，具有連續監測并控制發動機正常工作運轉的功能。ECM根據各路傳感器的輸入數據測試和計算，ECM直接控制發動機在各種工況下的噴油量、噴油時間、發動機怠速以及其他附件系統的狀態。ECM可靠性不僅影響發動機性能，甚至危及人身安全。本文根據市場反饋的ECM故障問題，進行詳細排查分析，最終找到故障要因并提出整改方案。

1 現狀調查

根據國外客戶反饋，某車型在出廠駁運途中，熄火后出現無法起動現象，里程從幾十公里到兩千公里不等，根據現場條件，對可能的原因逐一進行確認，見表1。

根據以上排查，初步確認發動機ECM失效的可能性最大，為此我們對故障車ECM進行測試和拆解。

1.1 ECM測試

首先對發生故障的車輛進行ECM測試，發現無法跟診斷設備建立通信，接著對ECM進行拆解，如圖1所示，發現針腳PIN27和PIN41有明顯燒蝕現象。

1.2 PIN27和PIN41電壓測試

為了驗證PIN27和PIN41兩針腳燒蝕是否為電壓過大導致，在以下7種工況下：①鑰匙開關上電；②起動發動機；③關閉發動機；④接通AC開關；⑤斷開AC開關；⑥接通鼓風機開關；⑦斷開鼓風機開關，分別進行了測試，結果為：PIN27針腳僅在斷開AC開關時，出現200V異常電壓；PIN41針腳在7種工況中未出現異常電壓。

表1 無法起動排查

圖1 ECM拆解圖

由于PIN27針腳電壓值超出了9～36V承受范圍，直接導致針腳燒蝕。但PIN41針腳未檢測出異常大電壓，進一步分析ECM內部的PCB電路板，發現PIN27和PIN41存在關聯，推斷PIN27針腳燒毀的同時將PIN41針腳燒毀。綜上分析：PIN27針腳在斷開AC開關瞬間，產生200V電壓，導致ECM電路板燒毀，進而影響整車起動。下一步對PIN27針腳燒蝕進行深入分析測試。

2 失效原因分析

為了排查PIN27針腳燒蝕原因，我們分析了與之相關的ECM電路圖（圖2）。與PIN27相關的負載有AC繼電器、壓縮機繼電器、冷凝器繼電器、壓縮機、冷凝風扇共5個因素，因而得出PIN27針腳燒蝕的5個可能原因分別是：壓縮機回路異常、冷凝器風扇回路異常、壓縮機繼電器反向電動勢大、AC繼電器反向電動勢大和冷凝器繼電器反向電動勢大。通過測試電壓法，首先分別斷開壓縮機插接件（圖3）和冷凝器風扇插接件（圖4），在接通或斷開AC開關工況下，測試PIN27對搭鐵電壓，結果為：在斷開AC開關瞬間，都出現200V異常電壓，從而排除壓縮機和冷凝器風扇回路的影響。其次，分別在壓縮機繼電器（圖5）、AC繼電器（圖6）和冷凝器繼電器（圖7）端并聯續流二極管，在接通或斷開AC開關工況下，測試PIN27針腳電壓，唯獨在“冷凝器繼電器端并聯續流二極管”時，測試電壓在PIN27針腳9～36V，最終鎖定該因素為導致PIN27針腳燒蝕的要因。

圖2 空調控制電路簡圖

圖3 斷開壓縮機插接件

圖4 斷開冷凝器風扇插接件

圖5 壓縮機繼電器并聯續流二極管

圖6 AC繼電器并聯續流二極管

圖7 冷凝器繼電器并聯續流二極管

3 優化方案

根據上一節分析得出的結論，制定如下對策。

1）對策1：切斷空調與ECM之間關聯；措施：①修改空調控制原理，PIN27和PIN48不接線；②關閉ECM的空調控制功能。優點是快速解決問題，缺點是無法滿足部分客戶的功能需求。

2）對策2：消除感應負載對ECM的影響；措施：修改空調原理，保留ECM的空調控制功能。優點是能根據需求決定是否提高怠速轉速，進而提升空調制冷效果，另一方面能夠根據發動機水溫高低，決定是否切斷空調壓縮機的工作。

綜合考慮，選擇對策2。修改后的空調原理圖如圖8所示。

4 方案驗證

4.1 靜態測試

對策2實施后，整車靜態下測試PIN27和PIN41針腳電壓，結果見表2。

4.2 動態測試

分別對整改后的車輛進行了3000km高環和20000km城郊路況的測試，在試驗過程中，每50km先斷開AC開關，再開啟，如此循環直到里程完成，沒有出現ECM燒蝕問題。

5 總結

本文根據客戶的反饋，通過深入調查分析和樣件拆解，確認是針腳燒蝕。又根據電氣原理圖，分析出引起針腳燒蝕的幾種可能原因，并逐一進行測試排除，最終鎖定引起針腳燒蝕的要因。針對要因提出了解決方案，落實整改后，分別進行整車靜態和動態測試，測試結果未出現ECM燒蝕故障，整改方案有效，為后期空調原理圖設計提供了參考。

表2 優化后測試結果