◆文/河南 刘勤中
一辆2017款北京奔驰C200L,搭载274 920发动机,VIN码为LE42051421L******,行驶里程为30 297km。据车主反映:该车等红灯时,ECO启停功能激活,发动机自动熄火,但在绿灯亮时,松开制动踏板并踩油门,发动机无法自动启动。
接车后试车,发现车主所反映的故障现象确实存在,且仪表台上的ECO启停功能指示灯工作正常,条件满足以后由黄色变为绿色,当车辆静止后系统可正常自动关闭发动机,但是当松开制动踏板后,发动机不能自动启动,必须手动操作,才可以重新启动发动机。
先简单了解奔驰车系的ECO自动启停功能。“ECO”是英文“Engine cut off”(发动机关闭)的缩写,该系统可以使得车辆在低车速及特定条件下自动关闭发动机;松开制动器后,发动机自动启动,踩下油门踏板,车辆重新起步(图1)。通过这种方式,ECO自动启停功能可有效降低车辆的燃油消耗和尾气排放。
图1 等红灯时ECO系统工作原理
每次用钥匙启动车辆后,ECO自动启停功能就会自动进入接通状态。当多功能显示屏显示ECO图标或者彩色显示屏显示绿色ECO图标时,说明ECO自动启停系统正处于运行就绪状态。另外,ECO自动启停功能可通过ECO按钮进行手动接通或关闭,但在下次用钥匙启动车辆时,ECO自动启停功能会再次自动接通。
发动机控制单元作为ECO自动启停功能的主控制单元,检查并影响发动机关闭许可和启动许可(热启动信号)的各项数据或因素,只有所有的条件均处于“正常”范围时,控制单元才会发出关闭或启动的许可信号。如果出现ECO自动启停功能故障时,可以通过XENTRY诊断软件查看这些条件的实际值,通过这些实际值的清单列表可对系统进行诊断和分析。
从BR205车型开始,辅助蓄电池首次被电压骤降限制器所代替。通过在车载电气系统蓄电池的正极上采用电压骤降限制器R62(图2),发动机启动时车内乘员能感觉到的电压扰动(例如收音机或空调通风)程度被明显降低。
电压骤降限制器是一个电子切换式串联电阻器(图3),它在发动机开始转动时用以降低启动机(M1)高电流消耗,通过端子87与启动机端子50继电器(K40/8 KH)相连。
图2 电压骤降限制器R62
图3 电压骤降限制器相关电路图
发动机启动时,电压骤降限制器被施以电压,可由此识别出启动过程并接通串联电阻器。如果车载电气系统电压因启动机的高电流消耗而降低过多,则电压骤降限制器会将串联电阻器重新断开。其中需要注意的是,启动机正极导线中只有在启动期间才存在12V电压。
连接诊断电脑进行快速测试,结果如图4所示。变速器控制模块设置并存储了故障码:P279700-未达到变速器内的电动机油泵的标准转速(S);发动机控制模块N3/10设置并存储了故障码:P1D0400-启动/停止功能要求手动启动发动机(S);前部信号采集及促动控制模块(SAM) N10/6设置并存储了故障码:P126F6-发动机启动/停止自动装置“热启动”信号存在故障,信号比较有故障(S)。
图4 故障车快速测试结果
故障车装备了722.9型自动变速器,具有7个前进挡和2个倒挡。该变速器的所有功能和部件全部集成在一个总成模块中,这种完全集成式变速器控制系统控制单元 (Y3/8),可大大降低线束接口的数量;通过使用经过优化的变速器部件和新型自动变速器油,降低工作压力,可延长使用寿命,降低耗油量,提高换挡舒适性并延长保养周期。变速器722.9可以细分为以下总成件:
1.变矩器,集成了离心摆、扭转减振器和变矩器锁止离合器的变矩器;
2.油泵,用于产生必要的油压,并对换挡元件和支承点进行充分润滑;
3.电动辅助油泵,用于在发动机关闭时产生所需的油压,并确保对换挡元件和支承点进行润滑;
4.变速器外壳,集成了机械变速器部件 (行星齿轮组、驻车止动爪、多盘式离合器和多片式制动器) 和控制单元。
变速器内的电动机油泵也叫辅助油泵(图5),发动机在自动启停模式下关闭后,辅助油泵接管了停止运转的主泵的工作,为变速器液压控制单元和促动器部分提供油液供给,以便在发动机启动后能够快速舒适地起步,并且确保对换挡元件和支承点进行润滑。变速器油控制单元N89与辅助机油泵M42集成为一个总成(图6),它通过传动系控制器区域网络CAN C1连接至全集成化变速器控制单元Y3/8n4,并与其进行数据交换,故障码存储在变速器控制单元中。
图5 故障车上的自动变速器辅助油泵
图6 变速器油控制单元N89与辅助机油泵M42集成电路
查看WIS功能说明,ECO自动启停系统正常工作时的条件为:
1.点火开启(电路15);
2.发动机管理系统接通(电路87M);
3.车外环境温度处于-10~40℃之间;
4.车载电网蓄电池温度处于0~60℃之间(电压充足);
5.系统诊断完整无故障。
查看ECO系统相关实际值清单列表,此车的各实际值均为“正常”,如图7所示。
图7 故障车ECO系统相关实际值清单
图8 故障车辅助油泵控制单元N89电路测试图
显然,单纯分析ECO相关的实际值列表,无法缩小故障的范围,笔者只好结合上述相关模块的故障码,分析很可能是因为辅助油泵转速不够,无法达到目标油压,也就不能保证车辆在发动机启动后能够快速舒适地起步,从而导致ECO自动启动功能失效,具体的故障原因可能有:变速器软件故障;变速器油位不够;辅助油泵线路故障;辅助油泵内部损坏。
首先,对变速器控制系统控制单元 (Y3/8)进行升级,无最新软件;检查变速器油位正常。对故障码P279700进行故障引导,结果显示:辅助油泵故障,需更换。拆下辅助油泵控制单元N89线束检查,未发现松动腐蚀现象。根据图8所示,测试辅助油泵控制单元N89的电源电压为12.2V,正常;测试辅助油泵控制单元N89的搭铁与车身间电阻为0.2Ω,正常;测试辅助油泵控制单元N89的CAN C1 CAN L电压为2.3V,CAN C1 CAN H电压为2.7V,均正常。
通过上述检查和测试,变速器软件、变速器油位、辅助油泵线路等故障原因均被一一排除,可能的故障原因只剩辅助油泵本身故障了。用“换件法”将正常车上的辅助油泵总成换到故障车上后试车,故障现象消失。更换损坏的辅助油泵总成后,故障车的故障被彻底排除。
通过本案例我们发现:只分析ECO相关的实际值清单,不一定能够缩小故障原因的范围,还要接合相关模块的故障码,才可以找到故障线索并缩小故障范围。另外,对于最新的XENTRY的诊断软件2019-03,需要填写客户抱怨后,才可以查看ECO系统相关实际值列表。
一辆2018款北京奔驰E300L,搭载274 920型发动机,VIN码为LE42131481L******,行驶里程为10 437km。据车主反映:该车ECO发动机自动启停功能彻底丧失。
接车后试车发现,发动机故障灯不亮,换挡时没有明显的冲击或顿挫感,但是ECO功能彻底丧失,且仪表台上的ECO标志始终显示为黄色。询问车主得知:此车从提车开始ECO启停功能从来就没有激活过,踩刹车发动机不熄火,仪表上的ECO标志也从来没有由黄变绿过。
连接专用诊断电脑进行快速测试(图9),VGS变速器控制单元Y3/8设置了1个当前状态的故障码:P0B0900-变速器内电动机油泵控制单元存在电气故障或断路(A+S)。
图9 故障车快速测试结果
该车装配9速自动变速器(9G-TRONIC,代号725 008),是一款完全电子控制的自动变速器,有9个前进挡和1个倒挡。变速器的所有功能和部件全部集成于一个总成模块中,全集成化变速器控制系统控制单元(Y3/8)位于自动变速器内部,这样可将线束接口数量降至最低。采用全集成化变速器控制单元(VGS)的好处有:较高的电磁兼容性 ,防止多个电子部件之间的相互影响;较快的电流调节以及车载电气系统波动补偿,提高换挡质量;准确确定换挡操作相关的测量值,并快速对其进行评估。
奔驰725 008型自动变速器之所以使用寿命长、油耗低、换挡平顺性好,是因为:优化的变速器部件、较低的工作压力、舒适性和动态功能的软件以及两个油泵 (主泵和电动辅助油泵)。
奔驰725 008型自动变速器包括:带扭转减振器、离心摆和变矩器锁止离合器的变矩器;偏轴版油泵 (主泵) 用于产生所需的油压,并对换挡元件和支承点进行充分润滑;电动辅助油泵用于在发动机关闭时产生所需的油压,确保对换挡元件和支承点进行润滑,并为主泵提供支持;带机械变速器部件(行星齿轮组、电控液压促动式驻车止动爪、多盘式离合器和多片式制动器)的变速器外壳;全集成化变速器控制单元(图10)。
图10 奔驰725 008型自动变速器构造
奔驰725 008型自动变速器内的机械式主油泵和电动辅助油泵分工合作。发动机工作时,主泵 (初级泵) 确保油液输送至电控液压促动式自动变速器。油泵由驱动轴通过链条传动装置进行驱动,虽然油泵转速不等于发动机转速,但是两者转速比固定。主油泵安装在变速器外壳底部,位于变矩器后方。,与上一款7速的自动变速器(7G-TRONIC)的主油泵相比,奔驰725 008型自动变速器主油泵采用的是叶片泵,且自带吸油滤清器,具有体积小、所需的驱动能量少、节约燃油。
在ECO启停模式下,发动机关闭时,电动辅助油泵启用,随后为控制元件和促动器进行基本的油液供给,这可以保持特定的基本油压,实现ECO快速启动。另外,电动辅助油泵也可在油量需求较大时,比如发动机转速较低且频繁换挡时,为初级泵提供辅助;当变速器油冷却需求提高时,电动辅助油泵会根据需要增加变速器油的流量。电动辅助油泵 (M42)是一款内齿轮泵,自带吸油滤清器,且有单向阀,防止通过主泵回流。电动辅助油泵安装在变速器壳体内,与全集成化变速器控制单元总成连接在一起(图11)。
图11 与变速器控制单元集成在一起的电动辅助油泵
根据故障码的提示信息,并结合自动启停系统的工作原理进行分析,故障车可能的故障原因有:变速器内电动辅助油泵(M42)电气故障;Y3/8全集成化变速器控制单元软件故障;Y3/8全集成化变速器控制单元电气故障。
检查发现变速器外部无漏油现象;尝试对变速器控制单元进行软件升级,故障码P0B0900仍然存在,且故障依旧。根据专用诊断仪上的XENTRY诊断软件,对故障码“P0B0900-变速器内电动机油泵控制单元存在电气故障或断路”进行故障诊断引导,结果为:Y3/8全集成化变速器控制的控制器单元有故障。拆下油底壳进行检查,油质正常,且无异常金属磨损颗粒;检查电动辅助油泵 (M42)与阀体连接正常,插头连接未见异常。
综合上述检查和分析,笔者认为该车的故障原因在于:电动辅助油泵 M42本身故障或Y3/8全集成化变速器控制单元中的M42驱动电路电气故障,导致在ECO发动机熄火后变速器无法维持挡位状态,也不能立刻ECO启动,所以ECO启停功能失灵。
更换阀体总成(包括全集成化变速器控制单元Y3/8和电动辅助油泵M42,图12)后试车,ECO自动启停功能恢复正常,该车故障被彻底排除。
图12 故障车变速器阀体
激活ECO自动启停功能需要满足的条件很多,且不同的车型具体的要求也有所差异,但是只要有任意一个条件不能满足,系统就会无法正常工作。另外,如果通过自诊断发现,与ECO自动启停相关的执行元件存在异常,自动启停功能也会丧失。在诊断自动系统故障时,不要忽视任何故障码的提示信息,而应当将其作为重要的线索进行排查。