新世嘉EC5车辆定速巡航故障分析

2014-01-15李秋生

湖北工业大学学报 2014年5期

李游，李秋生

（神龙汽车有限公司，湖北武汉430056）

定速巡航功能是神龙汽车有限公司新世嘉EC5系列车型的标准配置。在刚投产时，新世嘉出现了定速巡航功能无法激活的批量故障，故障率约为25%，导致大量车辆无法正常下线，对生产造成了极大影响。为了分析出故障的根本原因并将之解决，本文介绍了定速巡航系统的构成及工作原理，从发动机方面对该故障产生的原理进行了研究。

1 定速巡航系统构成及工作原理

1.1 定速巡航系统的构成

新世嘉EC5车辆定速巡航系统主要由以下部分组成：巡航控制开关、车速传感器、发动机控制单元ECU、汽车制动开关及执行器等。若为手动挡车辆，定速巡航系统还与离合器开关相关（图1）［1］。

图1 定速巡航系统的组成部分

1.1.1 巡航控制开关巡航控制开关可以手动控制车辆进入或退出巡航状态。

1.1.2 发动机控制单元ECU 用于接收各个传感器送来的信号，经过计算、加工处理后，向执行器发出指令，控制执行器的动作。

1.1.3 制动开关用于传递制动信号，即驾驶员踩下制动踏板的信号。

1.1.4 车速传感器用于检测车辆的行驶速度。

1.1.5 离合器开关仅应用于手动挡车辆，用于检测驾驶员是否踩下了离合器踏板。

1.1.6 执行器在巡航系统中，发动机控制单元ECU控制的执行器主要是节气门体。

图2 定速巡航系统的基本组成和工作原理

当车辆速度在巡航控制于需求范围之内时，驾驶员可以通过定速巡航功能设定需求的车速；发动机ECU通过从轮速传感器传来的车速信号对比实际的车速信号和设定的车速值，得出一个差异值。随后，发动机ECU处理通过控制节气门开度来完成车辆的加速或是减速，使车速维持在设定速度（图2）［2］。

在定速巡航过程中，可以通过以下方法来退出定速巡航系统：1）关闭定速巡航按钮；2）踩下制动踏板；3）对于装配了手动变速箱的车辆，可以踩下离合器踏板；4）对于装配了自动变速箱的车辆，可以将换挡杆置于“N”位置［3］。

同时，若发动机控制系统检测到与定速巡航相关的零部件有故障信息（如节气门故障、制动开关故障等），定速巡航不会被启用；定速巡航功能已经启用，当检测到相关的零部件故障信息，也会马上退出巡航功能，以保证驾驶的安全性。

2 故障分析

2.1 故障现象

新世嘉EC5车辆在工厂生产时，需激活定速巡航功能。测试员按工艺要求进行操作，发现定速巡航功能无法正常激活，重复操作多次，也未能正常激活。但车辆在断电放置一段时间后，再次进行操作，定速巡航功能可以正常激活，之后故障不会重现。

2.2 分析过程

2.2.1 初步诊断使用神龙公司的诊断设备对车辆故障信息进行核查，在发动机内有故障代码P1536（刹车运行故障）和P0571（巡航／制动开关（A）线路故障）；删除故障信息后再次测试，功能依然无法激活，故障代码P1536和P0571再次出现。

从故障代码来看，在发动机控制单元检测到制动开关有故障时，定速巡航功能是无法使用的。对制动开关和线束的检查均为正常；而且从车辆断电放置一段时间故障消失的情况来看，也可以排除是制动开关和线束等硬件方面的问题。

因此，采用标定工具INCA及ETAS设备对P1536及P0571这两个故障产生的原因进行分析。INCA及ETAS设备可以记录下发动机在运行时发动机内各项运行参数，以便对故障出现时的发动机状态进行分析，同时数据分析工具MDA可以对记录下的数据进行分析［4］。

新世嘉EC5Bosch车型中的发动机基本参数见表1。

表1 发动机控制系统中的基本参数变量

2.2.2 P0571故障分析 P0571对应的故障信息为“巡航／制动开关（A）线路的故障”。

在EC5发动机控制系统中，对于巡航故障的诊断，硬件方面包括制动开关诊断（E＿brems）、离合器开关（E＿kuppl）及变速箱（B＿gbdftc）等，同时还包括对CAN网诊断信息的接收和判断，如BSI、ESP或BVA数据桢是否丢失（B＿errmux）、巡航信号是否被确认（是否存在不持续或信号丢失的情况B＿efgrnc）、发动机是否禁止巡航功能（B＿fvab）以及CAN网上是否判断存在制动开关故障（B＿felbls）等。

在以上所有的条件中，只要满足以下任一条件，就会报出该故障：条件一，B＿errmux＝1；条件二，B＿gbdftc＝1；条件三，B＿efgrnc＝1；条件四，E＿kuppl＝1；条件五，E＿brems＝1；条件六，B＿felbls＝1；条件七，B＿fvab＝1。

具体解释见表2。

表2 发动机控制系统P0571诊断相关变量信息

如图3所示，B＿felbls的值为1，条件六满足。在120s左右，驾驶员将车辆速度vfzg＿w提高到巡航控制所需速度范围内，车速约为45km／h；此时按下巡航开关后，马上报出定速巡航故障，同时发动机故障计数器fcmend会由0变为1。

图3 P0571故障出现时关键发动机数据图

2.2.3 P1536故障分析 P1536对应的故障信息为：“刹车运行故障”。

在EC5发动机控制系统中，刹车制动信号由两个方面传来的信号组成：一个是从整车CAN网上传来的制动灯信号B＿bl和刹车诊断信号B＿felbls；另外一个是由传感器直接给ECU的制动踏板信号B＿br。这些信号都会在发动机控制系统中按照一定的规则进行判断，以确认是否有异常。

对于P1536故障，必须满足下面的条件一和条件二，且持续时间大于0.5s才会报出：条件一，满足子条件中的任何一个即可（子条件一，制动灯信号B＿bl和制动踏板信号B＿br不同步；子条件二，诊断信号B＿felbls＝1）；条件二：汽车纵向加速度bfzgl＿b小于系统设定值极限值BFZGLBRD［4］。

具体解释见表3。

表3 发动机控制系统P1536诊断相关变量信息

由图4采集数据可知，B＿felbls为1，条件一的子条件二满足。在173s左右，车辆减速，此时发动机纵向加速度bfzgl＿b出现了小于设定值－1.953 m／s2的情况，且持续时间约为1.78s，远远大于系统规定的0.5s，该故障报出条件满足，随发动机故障计数器fcmend由1变为2（fcmend为1是已经纪录了之前的P0571故障，累加上这个故障后就变为2）。