一種車輛聳動問題分析優化

李景偉 葛麗敏 曹勇勇 高利華

【摘? 要】本文分析解決因開啟雨刮等大功率用電器時，引起發動機轉速傳感器供電電壓波動，導致轉速傳感器信號異常丟失，發動機存在工作異常。根據發動機運行原理進行排查分析，轉速傳感器作為轉速控制閉環中的重要環節，其信號的可靠性、穩定性非常重要，其供電的穩定才能保證穩定工作，并對電子控制器件的搭鐵點的周邊環境一般要求進行規范布置。

【關鍵詞】轉速傳感器;發動機抖動;線束布置

中圖分類號：U463.62? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）05-0064-03

【Abstract】This paper analyzes and solves the problem that the power supply voltage of the engine speed sensor fluctuates when turning on the wiper and other high-power electrical appliances，which leads to the abnormal loss of the speed sensor signal and the abnormal operation of the engine. According to the engine operation principle，the investigation and analysis are carried out. As an important link in the speed control loop，the reliability and stability of the speed sensor signal are very important. Only the stability of its power supply can ensure the stable work.

【Key words】speed sensor;engine jitter;wiring harness arrangement

作者簡介

李景偉，男，主要從事整車系統測試工作。

1? 問題現象

車輛在怠速或行進過程中，儀表顯示轉速會下降100r/min左右，發動機有熄火跡象，但立刻又被拉起，車輛表現為頓挫感。經過多次路試，反復操作前照燈、雨刮、玻璃升降器、天窗、空調等大功率用電器件，發現在怠速時打開點動雨刮，當雨刮回落的時候，出現此問題的幾率比較大。

2? 故障數據采集

2.1? 故障碼讀取

讀取控制器內部故障碼發現，多個控制器報發動機管理系統EMS信號無效，EMS報轉速信號無效。

2.2? 傳感器信號采集

假設發動機轉速傳感器信號丟失，因為EMS控制器無法收到發動機真實的轉速信號，判斷發動機出現了嚴重故障，需要停止發動機，否則會出現嚴重的事故，因此停止點火噴油。出現車輛聳動的原因可能是發動機轉速傳感器信號異常中斷。用示波器對轉速傳感器輸出信號采集正常工況和非正常工況的數據進行對比，如圖1所示。

圖1中黃色波形是EMS到轉速傳感器的5V電源線，綠色波形是轉速傳感器到EMS控制器的信號波形。黑色邊框是正常工況下的5V電源和轉速信號的波形，此時電壓基本無較大波動，轉速信號按照PWM波形有規律地輸出。紅色邊框是有問題的波形，可以看出5V電源有一個較大的向下拉伸，最低電壓2.8V，持續時間為28μs。從轉速信號看，信號電壓被干擾，導致PWM波的電壓被拉高，圖2為局部放大后。

3? 異常信號原因分析

1）線束傳導出現問題。首先排查線束，查看EMS到轉速傳感器的原理圖以及線束圖，發現EMS到轉速傳感器是導線直接連接，中間沒有經過轉接，如圖3所示。從原理圖來看應該用屏蔽線束，實際用的是雙絞線，且雙絞線已經經過大批量生產驗證及市場驗證均無問題，因此不是線束選型問題。

對雙絞線的絞距、線徑、端子鍍層、與線束連接的壓接、端子與護套配合松緊程度、是否退針等情況進行查看分析，結論為正常。

2）EMS控制器內部檢測電路出現故障。對EMS控制器電路進行排查，EMS硬件采用平臺化的硬件，只改動軟件，從硬件電路來看不存在變更的可能性，因此判斷EMS不會存在問題。

3）傳感器問題。經排查發現，原使用的傳感器為B公司的傳感器，現車輛使用的傳感器為A公司傳感器。傳感器存在不同供應商問題，下面對傳感器進行測試分析。

3.1? 傳感器自身分析

先從理論上進行分析，據A公司反饋，當傳感器的供電電壓小于4V時，傳感器的芯片就發生復位，相當于傳感器重啟，此時信號發送會出現異常。

從現象反復試驗，在問題車中使用A公司傳感器，經過多次測試，怠速開雨刮，大概運行20min有5～6次故障現象。更換多個A公司傳感器，故障頻度和現象基本一致。結合示波器采集到的數據來看，當故障時，測試傳感器的電源電壓，問題出現時，低于4V電壓的時間約為18μs，30μs。A公司模擬此種電壓波形（低于4V電壓18μs），A公司20個傳感器全部發生了重啟。

使用同樣的仿真電壓波形驗證B公司的傳感器，2個出現了問題，然后在實車上更換B公司傳感器反復測試，沒有出現此故障現象。從抓取到的波形來看，低于4V的波形也有，但是問題沒有出現，最大抓取過低于4V的電壓26μs的電源波形也沒有出現故障。

因此從傳感器的魯棒性上看出傳感器的優劣，從設計上進行兩款傳感器的內部電路對比，發現存在如圖4所示的差異，說明A公司傳感器對電路中的電壓穩定性稍差。

3.2? 傳感器供電電壓異常原因分析

從理論上也能夠解釋為什么A公司傳感器問題概率較大，而B公司傳感器問題概率較小。同時又出現另外一個疑問，在此路線束中，電壓波形為什么會變得如此大呢？另外，為什么開雨刮會加劇這個電壓波形的變化呢？我們從電磁干擾以及線束布置的角度進行可能性分析。

3.2.1? 線束布置

在整車布置上，雨刮的電源線、搭鐵線等都在機艙線束上，發動機到轉速傳感器的3根連接線在發動機線束上，這兩支線束并沒有交集。從EMS的電源線、搭鐵線以及雨刮電機的電源線和搭鐵線來看并沒有共用或者串聯，但是在機艙線束的左前部分有包扎在一起。雨刮控制原理見圖5，燈光控制原理見圖6，線束走向布置見圖7。

3.2.2? 車輛驗證

在實車進行驗證之前，檢查EMS的供電電源、搭鐵線是否牢靠，檢查雨刮的電源和搭鐵線接觸是否牢靠，以及線徑是否一致。經排查，EMS的供電電源包括電池的接線柱，整個機艙電器盒及熔斷絲繼電器接線柱，駕駛室電器盒及熔斷絲繼電器、接線柱（包含雨刮的繼電器和熔斷絲），發電機的正極線接線柱都連接可靠、無松動。EMS的搭鐵點、發動機殼體到車身殼體的兩根搭鐵線、雨刮電機的搭鐵點都連接可靠，且搭鐵螺栓為切削自攻螺栓。雨刮電機的電源線和搭鐵線均為滿足設計要求的線徑材料。EMS的搭鐵點和雨刮電機的搭鐵點相距約20cm，一切正常。

制定以下4種方案，進行逐一驗證。

1）原車線束，剝離出整車線束，發現問題頻度減輕，但是問題還是存在。

2）獨立線束，共同搭鐵，問題可以解決，仍存在部分不規范波形。

3）剪短壓接線束，問題也可以解決，但仍存在部分不規范波形。

4）整體搭鐵線長減短至一定長度，再更改搭鐵點位置，把雨刮搭鐵點和EMS搭鐵點距離增大，且把雨刮的搭鐵點獨立，問題解決，波形最好。

4? 小結

在這個問題中，發動機轉速信號對整車非常重要，在信號等級中屬于等級較高的，因此要對重要信號保護，否則會引起較大的隱患。在整車布置設計、搭鐵點分配，應充分考慮電磁干擾對重要信號的影響，同時在整車電磁兼容方面應重點關注大電流的感性負載器件的處理，降低干擾源的輻射強度，隔絕干擾路徑，縮短距離等。

參考文獻：

[1] ISO 11452-8-2015Road vehicles—Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy Part 8：Immunity to magnetic fields[S].

[2] GB 8702—2014，電磁環境控制限值[S].

（編輯? 楊? 景）