2017款一汽马自达阿特兹发动机启停系统异常

◆文/李明权劳模创新工作室(深圳) 赵庆华

故障现象

一辆2017年一汽马自达阿特兹ATENZA，搭载PY型2.5L发动机，行驶里程为3 640km。车主反映最近一段时间该车在等红绿灯时，发动机停机后很快就会重启，停机时间只有10s左右。

故障诊断与排除

接车后首先对车主描述的故障现象进行确认。让车主驾驶车辆，维修人员坐在副驾驶位置，车辆以3km/h以上的速度行驶，仪表台上绿色i-stop指示灯点亮，踩下制动踏板，发动机能够停机。停机过程中，车主未进行任何操作，大概10～15s后发动机自动重启。反复多次停机-重启，发动机的停机时间基本上都在10～15s之间，然后发动机就会自动重启。

在停机和重启的过程中，未发现其他明显异常，而且可以排除驾驶习惯、操作不当等外围因素引起故障的可能。正常情况下，发动机启停系统的停机时间一般在30s以上(根据车辆用电负载情况和空调状态会有所不同)。为确保汽车的可靠性，i-stop启动120s后，无论车辆情况如何系统都会重新启动发动机。另外，车主还说是最近一段时间才开始出现停机时间短的现象，之前没有这种现象。通过路试和问诊，可以确认该车确实存在停机时间短的故障。

用马自达的专用诊断电脑IDS读取所有模块的故障信息，结果未发现任何故障码，需要进一步通过读取数据流来进行分析。关于怠速启停的数据流有很多个，正确判断数据流正常与否十分关键，否则还将无从下手，因此必须了解控制系统允许停机和重启的条件。停机时，那些变化的数据流就是导致故障的原因。

故障车能够正常停机，说明能够同时满足停机要求的所有条件，也就没必要浪费大量的时间去检查这些正常的数据和条件。该车的故障现象是停机时间短，也就是说停机时间没有达到启停系统要求的时间就自动启动发动机，肯定是有原因才导致系统停机时间短的。为此，我们需要根据《维修手册》上发动机重启控制条件表(图1)逐一进行检查。来查看，满足哪些条件以后发动机会重启。

图1 故障车型《维修手册》上列出的发动机重启控制允许条件

1.“在P挡或N挡时，松开→踩下制动踏板”。在故障车停机过程中，车主始终踩住制动踏板，未对制动踏板进行“松开→踩下”的操作，所以这一条可以排除。

2.“在D挡或M挡时，制动液压力小于或等于0.35MPa”。通过用IDS诊断仪读取制动液压力传感器的数据，该值为2.56MPa(图2)，远大于0.35MPa的条件值。

3.“在D挡或M挡时，转向扭矩大于等于2.8N·m”。停机过程中，车主没有转动方向盘，且数据流中该项参数显示为0.2 N·m(图2)，远小于条件值。

4.“转向角小于等于-70°或大于等于70°”。停机过程中，方向盘处于中间位置，数据流中该项参数为-5.5°(图2)，没有超出范围。

图 2 故障车发动机停机时的PID数据流

5.“挡位操作，改为M挡时，P或N挡→D或M或R挡”。停机过程中，车主未操作挡位。

6.“A/C请求(自动空调)”。阿特兹全系车型采用的都是自动空调，且停机过程中没有操作空调。另外，经过验证，即使空调处于关闭状态，该车的停机时间依旧很短。

7.“A/C温度MAX设定，MIN设定”。车主驾驶过程中，将空调的温度设定为20℃，未将空调温度设定在最大32℃或最低15℃。

8.“环境温度小于等于9℃，发动机冷却液温度小于等于57℃”。试车当天的天气温度约为31℃，发动机水温在仪表中线位置，大于57℃。

9.“环境温度大于等于30℃，蒸发器温度大于等于10℃”。这一项说明如果蒸发器温度高于10℃的时候，为保障驾乘人员的舒适感，需要重启发动机以带动空调压缩机进行制冷工作，为此对该项做了重点的检查。试车过程中，全程用IDS诊断仪对空调系统蒸发器温度传感器数据进行监测，停机时蒸发器温度为4℃(图3)，停机过程中温度会缓慢上升(鼓风机处于2档)，经过多次验证，蒸发器温度上升至10℃(一般在6℃左右)之前，发动机就已经重新启动。在6℃的时候发动机就已经重启了，没有达到需要重启的10℃。因此，该项也可以排除。

图3 发动机停机时蒸发器温度传感器数据

10.“蓄电池充电量小于等于65.7%”。诊断仪数据流中SOC值显示为80%，为排除蓄电池存在虚电或表面电荷，试车时曾换上性能良好的蓄电池，但故障依旧存在。因此，该项也可排除。

11.“电池充电率是一个指定值或更高”。这是指发电机对蓄电池的充电状态，经检查，发电机的输出电压为14V，没有问题。

12.“发电机重新启动时预计电池电压为小于等于7.25V”。这是为了防止因放电过度而导致发动机重新启动困难，也就是说系统预估重启时的电压会低于7.25V时，就会立即重新启动发动机，从而带动发电机为蓄电池充电。上文提到试车过程中曾更换性能良好的蓄电池，但故障依旧，因此这项也可以排除。

13.“i-stop开关开启”。整个试车过程中，从未对启停开关进行任何操作，所以此项也可以排除。

14.“当处于P或N挡时符合以下条件(确定驾驶员不在车内)：座椅安全带(驾驶员)未扣紧；车门(驾驶员)打开”。这句话的意思是：如果同时检测到驾驶员安全带松开和驾驶员侧车门打开，系统则认为驾驶员离开了车辆，为了防止在无人状态下系统从停机状态自动重启，造成车辆意外移动，启停系统会自动关闭发动机。在试车过程中，既没有解开安全带的操作，也从未打开过车门，所以该项也可以排除。

15.“DC-DC转换器(i-ELOOP)输出电流：30A或更高”。DC-DC转换器是配备(i-ELOOP)能量回收系统的车辆，该车没有配备能量回收系统(i-ELOOP)，可排除。

16.“除霜器开关打开”。停机过程中没有操作除霜开关，此项也可以排除。

17.“制动真空助力器真空大于等于-43kPa”。如果制动真空助力传感器检测到真空度大于等于-43kPa，发动机就会重启。在停机的过程当中，发动机停止运转，无法持续吸气以保持真空度，如果制动管路出现泄漏，系统就会自动重启发动机。试车过程中，用IDS诊断仪持续监测制动真空助力传感器数据，发动机启动后该数据从0开始持续下降，经过大约10s左右降到-76kPa，大约30s后下降到-97kPa，此后就基本稳定在该数值附近。行驶过程中，每踩一次制动该数据就会上升，然后又慢慢降低，因为发动机运转时会持续抽管路中的真空。正常情况下，该数据会在-60～80kPa之间不停地变化。故障车发动机停机时，该数据慢慢上升，大约10s左右，上升到-45kPa时，发动机就重新启动。为了确认故障点，多次进行停机和重启，每次都会在-45kPa左右时重启，时间也在10～15s之间，这就验证了该车故障与真空助力压力有关。图4是故障车发动机重启时抓拍的PID数据。图中显示的BBP为制动真空的绝对压力值，为68.05kPa，重新启动控制条件表中给出的压力是相对压力，需要用绝对压力减去100kPa的大气压力，即相对压力值为-31.95kPa，明显高于临界值-43kPa。

图4 故障车发动机重启时的PID数据

18.“车速大于等于1km/h”。如果停机过程中，出现溜车的情况，系统会马上重新启动发动机。试车时，该车在停机过程中一直是处于制动状态，未出现溜车情况，所以可以排除该项。

19.“受i-stop 控制的发动机停止时间：120s或更长时间”。也就是说，任何情况下，启停系统工作时，发动机停机的时间都不会超过120s，否则系统会自动启动发动机。而故障车的停机时间一直处于10～15s之间，没有超过规定时间，此项也可以排除。

通过对上述19个发动机重启条件的梳理和分析，我们找到了最有可能的条件是第17条：“制动真空助力器大于等于-43kPa”。

对照故障车型《维修手册》提供的i-stop(发动机停止控制)允许条件，通过检测和分析，发现了问题的方向：制动真空在踩下制动踏板时，真空泄漏过快。正常情况下，发动机停机时，制动真空也会有泄漏，但泄漏的标准应该如何界定？仔细查阅《维修手册》也未能找到制动真空泄露标准，为此我们只好找一台同款正常车进行数据对比。以相同的方式对正常车进行试车，观察在停机状态下的制动真空压力值。踩下制动踏板后，正常车的真空值保持不变，但故障车在此状态下真空压力值一直在变化，真空度是由大变小的。

另外，又对比了怠速状态下真空度的变化情况。发动机启动大约1min后，故障车与正常车的制动真空值都可以到达绝对压力值3kPa(图5)，即相对压力值-97kPa，由此可见，故障车真空的产生过程是没有问题的。

图5 故障车发动机怠速时制动真空数据

之后，还对比了制动真空的保持情况。当制动真空压力达到最大值3kPa时，熄灭发动机，在不踩刹车的情况下，故障车与正常车的制动真空基本一致，熄火后30s内制动真空压力几乎都没有变化。接着又对踩制动时制动真空压力进行对比，正常车在踩制动过程中制动真空压力会下降，但踩住以后制动真空压力不再变化；故障车不但在踩制动过程中制动真空压力会下降，且踩住以后还会继续下降。

根据对比测试结果可以看出：制动真空异常泄漏是发生在持续踩住制动踏板时。通过大量数据分析和对比，可以排除真空助力泵、真空管路、真空压力传感器等部件存在故障的可能，因为在保持状态下不踩制动是不泄漏的，在踩制动的过程中只有真空助力装置的状态发生了变化，因此基本可以判定故障点在真空助力制动装置上(图6)。

图6 故障车型真空助力制动装置结构

根据《维修手册》上的说明：“除了叉和锁紧螺母，真空助力制动装置无法拆解，由此，如果真空助力制动装置有任何故障，请不要拆解，直接更换整个真空助力制动装置”。于是对该车更换一个新的真空助力装置总成。

在更换完真空助力制动装置以后，反复多次试车，停机时间都比之前要长很多，每次都能达到40s以上。再对各种工况下的数据进行对比，与其同款正常车的数据也无明显差异。车主本人试车后，也表示恢复到以前正常的状态。三天之后电话回访，车主表示一切正常。至此，该车故障被彻底排除。

维修小结

现如今，发动机怠速启停系统几乎已经成了标准配置，因为它能够降低油耗，减少尾气排放和消除怠速噪音等等优点。怠速启停系统不仅仅是对发动机的控制，还包括很多系统，如空调系统、制动系统、变速器等。当怠速启停系统不能正常工作时，往往并不是启停系统本身有故障，而很可能是某个相关系统不能满足启停系统启动或关闭发动机的条件，此时用诊断电脑一般也无法读取相关故障码。在遇到此类故障时，许多汽修同仁往往会无从下手，因为通过诊断仪读出来的数据都是正常的，各个单独的系统也能够正常工作。此时，应该静下来，对照启停系统工作条件，逐一排除查，不厌其烦地检测、读取数据流，直到找到故障根源。

本案例，就是通过数据分析的方式从众多的数据当中找到故障点，维修的思路是根据重启的条件进行逐条排查，最终成功地排除了故障。

焦建刚

专家点评

本文是比较有代表性的一个案例，原因在于体现的是当前车辆发动机启停系统的控制逻辑分析。虽然很多人都知道发动机启停系统，但对于其系统工作的基本原理、控制逻辑，就只能说是仁者见仁，智者见智，大部分一线的技术人员对此了解的都不够。本文可以说，将发动机启停系统的控制逻辑，以及故障分析的方法都进行了详细的分析说明，对于一线的技术人员来说非常有帮助。同时，作者在数据流分析、使用方面也具有很深的功底，这进一步说明了数据流分析的重要性。

通过马自达阿特兹发动机启停系统故障维修案例，推而广之，其他厂家的发动机启停系统也会遇到这样那样的问题，各个厂家的控制策略都有各自的特点，这就对我们一线的技术人员提出了更高的要求。在面对不同的车辆时，一定要严格按照厂家的控制策略来进行相关系统的故障诊断分析。

最后还是要对本文的作者提出表扬，在面对新系统、新的故障时，能够充分利用维修手册、充分利用数据流进行故障分析，本身就非常的了不起了。在整个排故过程中，思路清晰、分析到位，这种工作方法，非常值得大家学习借鉴。