陸建康，方勇

（蘇州市職業(yè)大學機電工程學院，江蘇蘇州 215104）

0 引言

邁騰380 2.0TSI+ DSG豪華型車搭載有EA888第三代發(fā)動機系列的2.0 L 162 kW TSI發(fā)動機，發(fā)動機型號代碼為CUGA。該款發(fā)動機不僅滿足國六和歐六排放標準，同時相比前兩代發(fā)動機具有以下特點：1）配有啟停系統(tǒng)；2）可變進氣相位，可變排氣相位和升程；3）缸內(nèi)直噴和進氣歧管的雙噴射系統(tǒng)；4）智能熱能管理系統(tǒng)；5）電控活塞冷卻噴射；6）全新渦輪增壓器及電控廢氣旁通閥[1]。

2018款邁騰轎車常見的發(fā)動機系統(tǒng)故障主要有起動機不工作、起動機正常運轉(zhuǎn)發(fā)動機無法起動、發(fā)動機運轉(zhuǎn)不良（怠速不穩(wěn)、抖動）等。本文以邁騰380 2.0TSI+DSG豪華型車搭載的CUGA型發(fā)動機起動機不轉(zhuǎn)為研究對象，對起動系統(tǒng)的起動繼電器電路進行分析，針對電路中的不同故障點所產(chǎn)生的故障現(xiàn)象及原因進行剖析，為汽車檢測維修人員提供診斷思路和理論支持。

1 起動系統(tǒng)的構(gòu)成

邁騰380 2.0TSI+DSG豪華型車CUGA型發(fā)動機起動系統(tǒng)主要部件有發(fā)動機控制單元J623、進入及起動許可控制單元J965（亦稱無鑰匙進入控制單元）、制動信號燈開關(guān)F、雙離合變速箱機械電子單元J743、起動繼電器J906和J907、電源、起動機及周邊附件構(gòu)成，起動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示[2]。系統(tǒng)中發(fā)動機控制單元用以接收進入及起動許可接口請求信號、制動信號燈開關(guān)信號和雙離合變速箱機械電子單元信號，來控制起動繼電器的接通，從而實現(xiàn)對起動機工作的控制。

圖1 發(fā)動機起動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

2 起動系統(tǒng)起動原理分析

CUGA型發(fā)動機控制單元J623正常供電和通信的前提下，車輛起動要有3個條件:1）有起動請求信號；2）換檔桿處于駐車擋P或空檔N的檔位信號；3）踩住制動踏板的制動信號[1]。起動原理如圖2[5]所示，車輛成功解鎖并按下起動按鈕時，進入及起動許可控制單元J965向發(fā)動機控制單元J623發(fā)出起動請求信號（通過端子T40/15和T91/68），J623接收到起動請求信號后，開始判斷是否具備起動條件：其中第一個條件就是來自于制動開關(guān)F的剎車信號是否滿足要求（通過端子T4gk/1和T91/60，T4gk/3和T91/37），即駕駛員是否已經(jīng)踩下制動踏板；第二個條件是來自于變速箱控制單元J743的擋位信號（通過端子T16m/2和T91/62），即換擋桿是否在P擋或N擋的位置；滿足這2個條件后，發(fā)動機控制單元J623通過端子T91/87和T91/88分別開始控制2個起動繼電器J906和J907的初級線圈，使J906和J907觸點吸合，蓄電池12 V電就通過J906、J907和保險絲SB23向起動機供電，起動機開始正常工作[1,3-4]。

圖2 起動系統(tǒng)起動原理圖

3 起動繼電器J906和J907常見故障及故障現(xiàn)象分析

3.1 起動繼電器初級線圈電路故障分析

起動系統(tǒng)中的起動繼電器是由J906和J907互相串聯(lián)構(gòu)成的，在起動繼電器初級線圈電路中，常見的故障形式有斷路、串阻、對地短路和對電源短路等，具體故障形式及故障位置如表1所示。

表1 起動繼電器初級線圈電路故障形式及位置

3.1.1 J906 初級線圈至J623端子T91/87之間控制電路斷路

表1 中J906初級線圈至J623 端子T91/87之間控制電路斷路時，故障現(xiàn)象為起動發(fā)動機時起動機不轉(zhuǎn)，通過故障診斷儀讀取發(fā)動機控制單元J623 的故障碼，故障代碼為“P061500，起動、起動機繼電器，斷路”，如圖3所示。

圖3 J906初級線圈控制電路斷路時故障代碼

產(chǎn)生該故障碼的原因是，在發(fā)動機控制單元J623的T91/87端子內(nèi)部是一個三極管，該三極管受發(fā)動機控制單元J623內(nèi)部CPU控制，三極管另一端接地，如圖4、圖5所示，同時CPU會實時監(jiān)測T91/87端子電壓。當發(fā)動機不起動時，T91/87處的電壓為來自于SC49的30電，即12 V；一旦發(fā)動機控制單元J623滿足起動條件時，就會通過內(nèi)部CPU控制T91/87針腳處的三極管，使其導(dǎo)通，此時T91/87端子的電壓為低電平，即0 V，此時起動繼電器J906初級線圈導(dǎo)通，J906次級觸點吸合，繼電器正常工作。當J906初級線圈至J623端子T91/87之間控制電路斷路時，發(fā)動機控制單元J623的T91/87端子處于懸空或者低電平狀態(tài)，即始終為0 V，如圖5所示，J623內(nèi)部CPU無法獲得T91/87端子處的高電平，因此發(fā)動機控制單元J623可以判斷出此時起動繼電器J906初級線圈控制線路斷路，得到故障碼“起動、起動機繼電器，斷路”。3.1.2 J907初級線圈至J623 端子T91/88 之間控制電路斷路

圖4 T91/87端子內(nèi)部電路簡圖

圖5 控制電路斷路時T91/87端子電壓

J907 初級線圈控制電路與J906 初級線圈控制電路一致，當J907初級線圈至J623 端子T91/88 之間控制電路斷路時，故障現(xiàn)象亦為起動發(fā)動機時起動機不轉(zhuǎn)，但故障碼與J906不同，具體故 障 碼 為“P304900，起動機繼電器2 啟動，斷路”，如圖6所示[3]。產(chǎn)生該故障碼的內(nèi)在邏輯與J906 一致，即T91/88端子內(nèi)部通過三極管接地，當J907初級線圈控制電路斷路時T91/88端子處于懸空狀態(tài)或者低電平，發(fā)動機控制單元J623無法獲得T91/88端子處的高電平。因此可以通過故障碼的不同區(qū)分J906 或J907故障，并能定位具體故障位置。3.1.3 保險絲SC49斷路

圖6 J907初級線圈控制電路斷路時故障代碼

如果SC49斷路，如表1中的情況3所示，發(fā)動機控單元J623內(nèi)部的CPU均得不到端子T91/87和T91/88的高電平信號。此時，等同于2個繼電器與發(fā)動機控制單元J623之間的初級線圈控制電路都斷路，根據(jù)上文分析，發(fā)動機控制單元會分別報這2個起動繼電器初級線圈控制電路斷路的相應(yīng)故障碼，即“P061500，起動、起動機繼電器，斷路”和“P304900，起動機繼電器2啟動，斷路”，如圖7所示。

圖7 SC49斷路時的故障碼

3.1.4 起動繼電器初級線圈斷路并聯(lián)電阻

起動繼電器J906或J907初級線圈上并聯(lián)有電阻時，如表1中情況4和5所示，起動系統(tǒng)可以正常工作。此時如果J906或J907繼電器電磁線圈斷路，如圖8所示，故障現(xiàn)象依然是起動發(fā)動機起動機不工作，但是故障碼會與前3種情況不同，故障碼為“P308800，起動馬達繼電器，電路電氣故障”，如圖9所示。雖然同是線圈控制電路故障，但其故障機理卻與前3種情況有所差異。雖然繼電器初級線圈斷路，由于在線圈上并聯(lián)了電阻，故而在J623 T91/87或T91/88端子上仍然可以監(jiān)測到12 V來自于SC49的電壓，在起動時端子電壓會跳變?yōu)榈碗娖?，在此種情況下，J623判斷起動繼電器初級線圈控制電路仍然可以正常工作。實際上，由于繼電器初級線圈斷路，繼電器次級觸點將無法吸合，從而使得起動機不得電無法工作，同時發(fā)動機控制單元J623 上的T91/67起動信號反饋端子得不到起動信號，因此發(fā)動機控制單元會報起動機相關(guān)故障。

圖8 起動繼電器初級線圈斷路

圖9 繼電器初級線圈斷路故障碼

3.1.5 繼電器初級線圈至J623之間控制電路對地短路

起動繼電器J906或J907初級線圈至J623之間任一控制電路對地短路后，如圖10所示，車輛可以正常啟動，沒有故障碼。J906初級線圈控制端雖對地短接，使得J906始終處于吸合狀態(tài)，但J907仍受J623控制，因此對于車輛啟動沒有任何影響。如果J906和J907初級線圈至J623之間控制電路同時對地短路，車輛無需踩下制動踏板，按下啟動按鈕即可直接啟動發(fā)動機，其原因在于J906和J907初級線圈被對地短接后，2個繼電器都處于吸合狀態(tài)，此時J906和J907工作不受J623控制，只要車輛上電，啟動電路就會被接通，啟動機即可運轉(zhuǎn)。

圖10 起動繼電器初級線圈對地短路

3.2 起動繼電器次級觸點電路故障分析

起動繼電器次級觸點電路中常見的故障主要有觸點斷路、SB2斷路、SB23斷路等。

3.2.1 起動繼電器次級觸點斷路

起動繼電器J906或J907次級觸點斷路時或次級觸點電路斷路時，如圖11所示，故障現(xiàn)象為發(fā)動機起動時起動機不工作，故障代碼為“P308800，起動馬達繼電器，電路電氣故障”，同圖9所示一致。該故障發(fā)生時，由于起動繼電器初級線圈控制電路均能正常給發(fā)動機控制單元J623反饋信號，因此J623可以判斷出起動繼電器J906和J907控制電路正常，故障便會指向起動繼電器次級觸點端，系統(tǒng)會報相應(yīng)故障。類似地，如果保險絲SB22和SB23同時斷路時，起動機不得電，發(fā)動機控制單元J623 T91/67端子得不到起動反饋信號，但起動繼電器初級線圈控制電路均能正常給發(fā)動機控制單元J623反饋信號，此時的故障現(xiàn)象和故障代碼與起動繼電器次級觸點電路故障一致。

圖11 起動繼電器次級觸點斷路

3.2.2 保險絲SB23斷路

保險絲SB23斷路時，如圖12所示，50電無法傳到起動機，起動機不工作，但是由于起動繼電器正常吸合，且保險絲SB22正常，發(fā)動機控制單元J623端子T91/67會接收到起動成功的反饋信號。同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28會將轉(zhuǎn)速信號傳給J623，此時由于起動機不工作，轉(zhuǎn)速傳感器輸出到J623的轉(zhuǎn)速信號為0，因此J623端子T91/67的起動反饋信號與J623接收到的轉(zhuǎn)速信號不匹配，J623 判斷出起動機故障，相應(yīng)故障碼為“P305400，起動機不能轉(zhuǎn)動，機械卡死或電氣故障”，如圖13所示。

圖12 保險絲SB23斷路

圖13 保險絲SB23斷路時的故障碼

3.2.3 保險絲SB22斷路

保險絲SB22 斷路時，如圖14所示，發(fā)動機能起動，但是會有故障碼“P305300，起動機啟動，端子50返回信息，對地短路/斷路”，如圖15所示。因為發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28 已經(jīng)識別到發(fā)動機已經(jīng)正常工作，但是反饋線沒有起動信號給到T91/67，因此兩者信號不匹配，發(fā)動機控制單元J623可以判斷出反饋信號異常，從而故障碼指向起動反饋電路。

圖14 保險絲SB22斷路

圖15 保險絲SB22斷路時的故障碼

4 結(jié)語

通過故障原理分析可知，起動電路故障引起的起動機不工作一般通過故障診斷儀就可以較為準確地判斷出具體位置。當起動繼電器J906或J907初級線圈斷路時，故障文本會指向具體某個起動繼電器斷路故障，即起動繼電器1或起動繼電器2開路；當J906和J907次級觸點開路時，故障文本提示起動繼電器電路電氣故障；當保險絲SC49故障時，故障文本提示起動繼電器1和起動繼電器2同時斷路；當保險絲SB23故障時，故障碼會報起動機機械卡死或電氣故障。因此，在日常工作中，要注意觀察故障碼，學會對比分析，借助故障診斷儀提示的故障信息進行排故，以達到事半功倍的效果。