卡车制造端的电气故障分析与排除（六）

高恩壮， 于彦权， 刘从萍， 郑治华

（一汽解放汽车有限公司， 吉林 长春 130011）

本篇选取分析的故障案例车型是一台国Ⅵ排放的牵引车， 重型柴油车于2021年7月1日起全面实施国Ⅵ排放标准，国Ⅵ车型也将成为市场的主流， 因此有必要选取该车型作为分析和学习的对象， 分享一些国Ⅵ车型电气故障分析和排除的经验。

1 案例分析与故障排除

一辆6×4牵引车， 配置6DM2-46E6发动机、 12TAX230A变速器、 智能前视摄像头、 电子扫描雷达、 电控空气悬架ECAS、 缓速器。

1.1 下线时的电气故障

1.1.1 故障现象

点火开关拨至ST挡， 起动机无动作， 车辆无法启动；仪表显示发动机故障灯、 排放故障灯及变速器故障灯。

1.1.2 原因分析

1） 无法启动。 无法启动的故障通常要先根据发动机控制单元EMS的故障信息来判断原因， 仪表上提示发动机故障灯和排放故障灯表明EMS存在故障。 该系列的国VI发动机相对于国V发动机在控制单元EMS的供电方面存在了一些区别， 例如国VIEMS的常电通过底盘熔断器盒直接配电，而国VEMS则通过继电器输出供电。 另外二者的ON挡电管脚序号也不一样。

2） 仪表显示故障灯。 配备AMT的车辆， AMT控制器TCU的故障可能导致无法启动， 需要用诊断仪读取TCU故障信息。

1.1.3 排除过程

1） 无法启动。 用诊断仪 读 取EMS 故 障 信 息， 显示一系列后处理方面的故障， 如图1所示， 表明发动机后处理CAN 总线处于中断状态。 但这类故障会点亮发动机故障灯和排放故障灯， 通常不会影响启动，暂时不作处理。

图1 后处理故障

2） 仪表显示故障灯。 用诊断仪连接TCU， 发现其连接超时， 无法读取相关信息。 先检查TCU的插接器安装情况，未见异常。 将TCU的Ⅰ号插接器拔出， 测量供电、 搭铁及CAN信号， 发现点火开关处于ON挡时， 测得4号管脚电压为25.13V， 5号管脚电压不足1V， 其他供电和搭铁均正常。

该控制器的供电分成4路， 分别为2路常电和2路ON挡电。 检查发现变速器线束与底盘线束对接处有导线断开，可能是装配过程中发生磕碰导致的， 如图2所示。 修复后，变速器故障排除， 发动机可以正常启动。

图2 TCU插接器导线断点

1.2 静检时的电气故障

1.2.1 故障现象

仪表显示发动机故障灯、 排放故障灯 （后处理故障），启动后， 发动机无法熄火 （可通过拔掉底盘熔断器盒内为发动机EMS供电的9号熔断丝使其熄火）； 仪表显示ECAS和缓速器故障灯 （图3）； 仪表不显示前照灯和转向灯指示图标； 雷达无法标定。

图3 ECAS和缓速器故障灯

1.2.2 原因分析

1） 发动机后处理故障及无法熄火。 用诊断仪读取EMS的故障仍为后处理故障， 该类故障应该不是导致无法熄火的真因。 正常状态下点火开关由ON挡拨至ACC挡或LOCK挡时均能使发动机熄火， 其中一个充分不必要条件是EMS的ON挡电被切断。 如果LOCK挡时仍不熄火， 表明EMS的ON挡电仍存在。 应当查看图纸， 分析EMS的ON挡电的来源和线路走向。

2） ECAS和缓速器故障。 必须借助诊断仪， 进入相应的控制器读取相关故障信息再作判断。

3） 灯具指示图标故障。 前照灯和转向灯图标是当车身控制器BCM通过CAN线传输开关信号至仪表时， 仪表才会显示相应的图标。 如果不显示， 应当检查仪表至BCM之间的CAN总线通信。

通常仪表上 “点亮” 指示灯的输入来自CAN信号或者硬线信号， 例如差速锁工作指示灯、 蹄片磨损报警指示灯、油箱油量指示灯、 蓄电池充电指示灯等通过硬线信号传输，即仪表内有对应的管脚， 如表1所示。

表1 某型仪表部分管脚定义

前照灯、 转向灯等灯具的指示灯在仪表内部没有专门的接线， 但在BCM处有必要的接线， 如图4所示。 除了灯具的指示灯通过CAN信号 “点亮”， 本车还有多个指示灯如冷却液温度指示灯、 缓速器故障灯、 ECAS故障灯、 尿素液位指示灯等也是如此。 随着CAN总线广泛的应用， 一些原本通过硬线信号激活的指示灯， 也逐渐切换为由CAN信号激活。

图4 部分灯具指示灯CAN通信接线图

4） 雷达无法标定。 可先用诊断仪读取雷达（LDW/FCW控制器） 故障信息， 再作判断。

1.2.3 排除过程

1.2.3.1 发动机后处理及无法熄火故障

本车后处理采用的技术路线是DOC+SCR+EGR+DPF，是当前主流路线的一种。 国Ⅵ车型相对于国Ⅴ车型在CAN总线方面增加了后处理CAN， 为发动机和排放类故障的分析和排除增加了难度， 图5为该车后处理CAN拓扑图。

图5 后处理CAN拓扑图

排查后处理CAN中断故障有一个便捷方法是： 可通过测量尿素品质传感器各管脚的供电、 CAN信号、 搭铁等信息作为故障诊断的依据。 点火开关在ON挡状态时， 将尿素品质传感器插接器拔下， 测量线束端1～4号管脚， 分别测得电压为25.18V、 2.32V、 0V、 2.62V， 与管脚定义不符， 正确管脚定义如图6 所示。表明该车因尿素品质传感器在线束端的搭铁与CANL接线颠倒而引起一系列的后处理故障。

图6 尿素品质传感器管脚定义

将尿素品质传感器的搭铁与CANL 接线重置，再次上电发现发动机和排放故障灯仍未消除， 读取EMS故障信息如图7所示。国VI后处理系统中布置有上游和下游NO（氮氧）传感器， 分别安装于发动机排气管和后处理器排气尾管处。 虽然二者功能类似， 但CAN通信中规定不允许2个及多个完全一样的节点出现在同一网络中， 因此这2个NOx传感器的管脚定义并不相同， 其各自的管脚定义见表2。

图7 上游和下游Nox传感器故障

表2 上、 下游NOx传感器管脚定义

将上游NOx传感器拔下， 检查其供电、 CAN信号未见异常， 但发现该传感器插接器仅管脚2为搭铁线， 管脚5为空置， 如图8所示。 这种情形就与下游NOx接线完全相同，显然是违背了CAN通信的原则， 也与图纸接线不符。

图8 上游NOx传感器及其插接器

将上游NOx管脚5搭铁线接入后， 再次上电， 仪表上的发动机和排放故障灯消失， 再读取EMS故障信息， 已无故障。 但启动发动机后， 仍然无法通过点火开关控制熄火。

1.2.3.2 ECAS和缓速器故障

启动发动机， 然后将点火开关拨至LOCK挡， 此时发动机仍在运转。 打开底盘熔断器盒， 找到ON挡功率继电器，将其拔出， 但发动机依未熄火。

按照常规思维， 点火开关拨至LOCK挡后， ON挡功率继电器的输出就已经被切断， 因为该继电器的控制高端就来自于点火开关ON挡电。 而拔出该继电器， 则可排除其常闭合的问题。

查看图纸发现， 发动机EMS的常电经过底盘熔断器盒内的9号熔断丝， 将其拔出后， 发动机会熄火。 而EMS的ON挡电则经过驾驶室熔断器盒内的43号熔断丝， 将其拔出后， 发动机也停止运转， 表明常电和ON挡电在此处的走向是符合设计的。 继续分析图纸， ON挡功率继电器输出端的分支分别经过39～44号熔断丝， EMS的ON挡电是其中的分支， 见图9。 既然功率继电器被拔出， 干路就应该没有电压， 而43号熔断丝依然带电， 这不符合常理。

图9 发动机EMS供电原理图

将43号熔断丝安装上， 再次启动发动机， 依次拔下其他支路的熔断丝， 验证43号熔断丝的供电是否来自于其他控制器。 当拔下41号熔断丝时， 发动机停止运转， 图纸上显示该熔断丝是ECAS控制器的ON挡电。 难道是ECAS控制器的ON挡电被接入了常电或者该控制器损坏， 导致对外输出供电？

再次审视仪表上显示的故障现象， 其上显示缓速器和ECAS故障灯。 但诊断仪连接缓速器控制器 （RCU） 和ECAS控制器时均无法通信。 考虑 到RCU 和ECAS 控 制 器通常安装在卧铺之下， 且安装位置很近， 可查看二者插接情况。 对照插接器的线束标签， 发现RCU控制器的Ⅰ号插接器与ECAS控制器Ⅰ号插接器插接颠倒。 如图10所示。

图10 ECAS和RCU控制器

这2个控制器Ⅰ号插接器结构完全相同， 甚至还有两处接线也一致， 见图11。 两个控制器的管脚定义如表3所示，其中ECAS的10孔的2x6号线的供电就是由ON挡功率继电器经图9中41号熔断丝输入的。

图11 RCU与ECAS的插接器部分接线图

表3 RCU与ECAS控制器部分管脚定义

当此两个插接器被混插后， 7x6号线的常电为RCU供电， RCU的10孔即输出24V的制动挡位公共端信号 （RCU的搭铁在另一个插接器上）。 由于常电不受ON挡功率继电器和点火开关的控制， 所以点火开关在LOCK挡时， RCU的10孔输出电压经2x6号线和41号熔断丝串联接入了43号熔断丝， 持续为发动机EMS供电， 导致发动机无法熄火。

这两个控制器混接后， 均不能正常工作， 因此诊断仪无法连接， 仪表上也显示故障灯。 将二者正确插接后， 故障排除。

1.2.3.3 灯具指示图标故障

检查发现， 仪表既不显示前照灯和转向灯图标， 且危险警报开关开启时， 转向灯不工作， 仪表上也不显示对应的图标。 读取网关故障信息为： 舒适CANbusoff和车身控制器节点丢失。

查看图纸的车辆舒适CAN和通信CAN总线拓扑图， 灯具开关信号需BCM经网关转接后才能传输至仪表， 如图12所示。

图12 车辆舒适CAN和通信CAN拓扑图

由于网关与BCM的安装位置临近， 可测量舒适CAN的电压和通断情况。 ON挡电状态， 分别测量网关和BCM的舒适CAN的电压， 未见异常。 然后下电状态， 将二者的插接器 拔 下， 分 别 测 量 对 应CANH 和CANL 线 的 通 断， 发 现CANH处于中断状态， 这就是灯具指示异常的原因， 由于雷达 （FCW） 也是舒适CAN上的节点， 因此这也是其标定失败的原因。

根据以往经验， 行车记录仪所在的车身线束与仪表板线束对接处， 接线密集， 容易出现插针弯折现象。 将该处插接器拔下， 查看发现该处两根插针被怼弯， 如图13所示。修复后， 近光灯等指示灯图标显示恢复正常， 但雷达仍然无法标定。

图13 插接器插针弯折

1.2.3.4 雷达无法标定故障排除过程

雷达标定失败的原因在本系列的第3篇文章中已分析过， 本文不再赘述。 诊断仪读取LDW/FCW控制器故障信息仅为雷达待标定。 再检查标定记录中雷达的角度参数， 也无异常。

怀疑是雷达本体存在问题， 更换一个新雷达， 再次进行标定， 仍然标定失败。 最终检查舒适CAN上各控制器零件编号及版本时， 发现车身控制器的零件版本与生产信息系统配置的不一致， 更换BCM后， 雷达标定成功。

由于被错装的BCM具备诊断信号的路由功能， 而本车还安装有网关， 导致这两个控制器的路由功能发生冲突，因此雷达无法正常标定。

1.3 动检时的电气故障

1.3.1 故障现象

右转弯报警失效； 坡道起步功能开关异常， 如图14所示。

图14 坡起功能开启指示

1.3.2 原因分析

1） 右转弯报警失效。 先检查右转弯报警器的外部接线情况再作判断。

2） 坡道起步功能开关异常。 本车的坡道起步开关是自复位形式的， 初次按下开关时坡道起步 （以下简称坡起）功能开启， 仪表上提示相应的文字描述， 再次按下为功能关闭。 先操作开关查看其故障现象再作判断。

1.3.3 排除过程

1） 右转弯报警失效。 拔下右转弯报警器插接器， 测量到供电、 搭铁正常， 手柄拨至右转向时， 由BCM输出的昼间和夜间使能 （为一定占空比的方波信号） 信号均没有。检查BCM的Ⅱ号插接器， 外观上未见异常， 但发现车队控制器FM的工作指示灯不亮。

最终发现， FM的插接器与BCM的Ⅱ号插接器混接， 如图15所示。 重新恢复后， 右转报警功能和FM恢复正常。

图15 BCM（左）和FM（右）插接器

2） 坡起功能开关异常。 检查该开关时， 发现为自锁开关。 初次按下时，仪表无任何提示， 关闭之，仪表提示坡起功能开启，再次按下， 又提示坡起功能开启， 再关闭， 坡起功能关闭。核对图纸发现， 图纸要求为自复位开关。 换装开关后， 坡起功能恢复正常。

1.4 分析小结

案例车故障及成因统计见表4。

表4 案例车故障及成因统计

2 总结

目前车辆的各类控制器中， 确实存在个别的插接器外观、 管脚数量完全相同的情况， 加之安装位置接近就很可能造成混接， 并引发一系列故障现象。 因此， 零件制造阶段就需要粘贴必要的防错标示， 同时也应该从设计角度对插接器外形进行改进， 实现结构防错。