某天然气重卡间歇性熄火的分析

严法东，郭稳

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥230601）

某天然气重卡间歇性熄火的分析

严法东，郭稳

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥230601）

某重卡牵引车搭载潍柴天然气发动机，行驶过程中快速踩油门加速时，突然失效，转速骤降，部分车辆熄火，通过检查线路、ECU原理、传感器、仪表电路，发现问题所在，并提出解决方案。

重卡牵引车；天然气发动机；快速踩油门加速；失效；转速骤降；熄火

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.049

CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-148-03

引言

某重卡牵引车搭载潍柴WP10NG336E40天然气发动机，法士特12JSD160手动变速箱，未使用CAN总线，行驶路况为盘山公路、省道、国道，满载爬坡以及平路。行驶过程中，快速踩油门加速时，突然失效，转速骤降，部分车辆熄火，故障持续时间以2s 内居多。稍后重新启动，爬坡及超车正常，故障发生频率不定。某次跟车检测，车辆行驶20分钟时，出现踩油门无反应的故障，仪表上发动机故障灯亮1s后熄灭，故障持续时间为20s。故障发生时，诊断仪器中软件程序瞬间退出后自动连接，对ECU 读取并无历史故障，就没办法用诊断仪进行检修。

1、现状排查

检查并更换发动机电子节气门、废气控制阀、点火模块、燃气温度传感器、燃气压力传感器、转速信号传感器、ECU后，故障未排除。将驾驶室与ECU相连线束接插件断开，如图1，直接从蓄电池正极直接拉两根线（常电），分别连接至ECU接口的常电和ON档电（未经整车保险丝），从蓄电池负极拉线连接ECU的地线，如图2，未出现熄火现象。按此方法整改3台车，均未再次熄火。对线束回路进行测量，导通正常。初步断定为ECU接口线束故障，将故障点的范围进行缩小。

2、外部电路校核

通过现状排查，我们可以发现，问题可能是车辆接口里面的功能造成的。整车与ECU线束通过车辆接口相连，针脚定义如图3：

接口目前连接的有常电源、ON 电源、排气辅助制动控制、排气辅助制动指示、制动信号、故障报警信号、车速信号，诊断总线。除车速信号外，其他功能在柴油机上均有充分验证。

危险品运输车对车辆有限速的要求，因此搭载潍柴天然气发动机的车型有限速车型和非限速车型两大类。限速车型通过ECU对接收到的车速信号进行计算，控制发动机的输出，达到限速的目的，限速车型的ECU必须要有车速信号输入。实现的方式为车速传感器输出信号到仪表，同时在此信号线上挂线到ECU，使得仪表和ECU 都能得到车速信号，如图4。开发时发现ECU读取不到车速信号，新开发车速传感器后94600-Y4L11 后可读到车速信号，进行限速刷写标定。

非限速车型不开通此功能，即对车速信号不进行处理。为提高零部件通用性，线束均对车速信号线进行连接。

3、电气原理校核

为什么不对车速信号进行处理，车速信号也会影响到

ECU呢？通过协调，获得了车速传感器的原理图、仪表车速信号采集电路图。

3.1车速传感器94600-8A500原理图

Vdd接车辆电源，U1是开关芯片输出，R2和Z1是芯片的18V稳压电路，D9起防浪涌作用，C1、C2为滤波电容。整个电路可等效为如下电路：

开关随传感器的传动轴转动不停的开闭，每转输出8个占空比为50%的方波信号。

3.2车速传感器94600-Y4L11原理图

比94600-8A500车速传感器多出一个10KΩ电阻R1,等效电路如下：

3.3整车仪表车速采样电路

仪表车速输入口的电压变为4.95V，车速信号采样电路如下：

C1和C87为滤波电容，12V为仪表上拉电源，R146和R155分别为分压电阻。SPEED TEST点为芯片采集点。

3.4发动机ECU内部电路

潍柴天然气发动机控制系统为美国WOODWARD公司生产，有效车速信号的输入为低电平<3.3V，高电平>4.6V，外部上拉<4KΩ。内部电路图作为企业机密，我们暂时无法获取。ECU内部均自带限速功能，车辆是否限速由软件程序中读取车速信号的门通道控制，不带限速功能车辆则关闭此通道，不读取车速信号，但无法屏蔽车速信号电压输入ECU内部。

4、原理优化及测试

4.1现生产状态

我们在一台样车上进行现场修改状态并对应测试，车速信号线接入ECU，传感器94600-8A500，仪表R146电阻47K不变。通过发动机诊断程序发现车速信号为不正常信号（可能为杂波）。

此状态下（有行驶记录仪也接入了车速）用万用表对其测量，结果为：高电平3.99V，低电平0.17V。拔出行驶记录仪，测试结果为：高电平3.65V，低电平：0.04V。不满足ECU对车速信号采样电压的要求。

4.2调整仪表上拉电阻状态

传感器94600-8A500，仪表R146电阻47K改为3K，通过发动机诊断程序发现车速信号良好。此状态下（有行驶记录仪也接入了车速）用万用表对其测量，结果为：高电平7.69V，低电平0.59V。拔出行驶记录仪，测试结果为：高电平8.86V，低电平0.49V。满足ECU对车速信号采样电压的要求。

4.3仅更换传感器为94600-Y4L11

仪表R146电阻47K不变状态，此状态下（有行驶记录仪也接入了车速）用万用表对其测量，结果为：高电平10.58V，低电平0.02V，满足ECU对车速信号采样电压的要求。

5、改进方案

5.1方案一

维持原状态不变，限速车型车速信号从车速传感器挂取，连入ECU，传感器使用95800-Y4L11；非限速车型取消ECU车速信号连接线，传感器与其它普通车型一致使用95800-8A500（与紧急处理方案一致）。该方案优点：问题解决，仪表不需要修改。缺点：①因车速信号由传感器获取，限速车型配不同轮胎、后桥、变速箱时ECU要根据不同的配置刷写不同的数据，操作较繁琐。②需区分带不带车速线，增加线束种类。

5.2方案二

修改潍柴天然气车型仪表（其它车型为防止问题发生，不可全部修改）上拉电阻，车速传感器统一使用95800-8A 500。该方案优点：问题解决，线束种类不增加，传感器种类取消一种。缺点：①因车速信号由传感器获取，限速车型配不同轮胎、后桥、变速箱时ECU要根据不同的配置刷写不同的数据，操作较繁琐。②仪表内部采样电路需按状态区分，增加采样电路状态。③修改后的仪表静态电流会有增大。

5.3方案三

潍柴天然气发动机车型均使用车速传感器95800-Y4L 11。优点：问题解决，线束种类不增加，仪表不修改。缺点：①因车速信号由传感器获取，限速车型配不同轮胎、后桥、变速箱时ECU要根据不同的配置刷写不同的数据。操作较繁琐。②传感器状态需区分。

5.4方案四

修改仪表及线束。仪表增加CAN处理模块，仪表采集车速信号，转成报文形式通过CAN总线进行信息共享。优点：①问题解决，无论增加多少需要车速信号的模块，均不会发生信号电路不匹配现象；②ECU不需要根据配置变化更改刷写数据值；③仪表采样电路一致；④传感器状态统一、线束种类不增加。缺点：因仪表增加CAN处理模块，需增加成本十几元。

6、结论

对某重卡牵引车搭载潍柴天然气发动机，行驶过程中，快速踩油门加速时，突然失效，转速骤降，部分车辆熄火，通过检查线路、ECU原理、传感器、仪表电路，发现问题所在，并提出解决方案。同时，我们发现解决电器问题有多种途径，需要根据具体情况，选择合适的方案。

[1] 凌永成,李淑英.汽车电气设备[M].北京:中国劳动出版社，2010.

[2] 阮文华,张剑澄,贾仲文.Solid Edge图纸设计[M].北京:清华大学出版社,2009(03).

[3] 李建秋,赵六奇,韩晓东.汽车电子学教程[M].北京:清华大学出版社. 2006(03).

[4] 印友军.基于霍尔原理的非接触式位置传感器的研究与应用[D].上海:上海交通大学.2012:27-29.

Analysis of one LNG heavy truck intermittent engine stop

Yan Fadong, Guo Wen
（Anhui Jianghuai automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

One heavy truck equipped with weichai LNG engine.Engine speed drop suddenly when pressing accelerator pedal quickly in the exercise of the vehicle.Some vehicles engine stop.By checking the wire harness、ECU、sensor、instrument, found the case of the fault,and developed solutions.

Heavy Truck-tractor; LNG engine; press down quickly on the accelerator pedal; failure; engine speed drop suddenly; engine stop

U469.7

A

1671-7988（2015）09-148-03

严法东，工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，从事重型汽车电气设计。