卡车的起动类电气故障分析与排除

高恩壮， 于彦权， 房 松， 闫云雷

（一汽解放汽车有限公司， 吉林 长春 130011）

由于影响起动的因素复杂多样，本文分析的案例只涉及电气方面的故障。通常发动机控制单元EMS、自动变速器控制器TCU、整车控制器VCU及一键起动控制器PS等电控与起动息息相关，CAN总线故障同样会影响起动，因此本文重点分析有这类电控配置的车型。

1 ST挡时起动机无动作，且发动机控制单元无故障

各案例车型的配置见表1，√表示配置有该电控，×表示无此配置。案例1～3的起动接线原理如图1所示。

表1 案例1～7车辆的电控配置

1.1 案例1：空挡开关故障

1） 原理分析：由图1可知，本车的空挡开关有4根接线，其功能包括起动控制开关（空挡开关1、2管脚） 和空挡信号开关（空挡开关3、4管脚），二者空挡时同为闭合，在挡时则同为断开，其状态受换挡手柄控制。当点火开关拨至ST挡时，输出的高电平经空挡开关至起动继电器的控制正极端，继电器触点吸合，起动机控制端获得输入，起动机动作。

图1 起动原理简图

2） 故障排除：换挡手柄处于空挡时，将空挡开关卸下，测得其插接器3孔电压为24.7V，将点火开关拨至ST挡，测得1孔电压也为24.7V，表明二者供电是正常的。将插接器的1、2孔用导线短接，再次拨至ST挡，起动机动作，并能起动发动机，表明空挡开关在空挡时内部开关可能无法闭合。空挡开关实物如图2所示，空挡时钢球压入，在挡时钢球凸出。更换空挡开关后，故障排除。

图2 空挡开关

1.2 案例2：起动继电器故障

1） 原理分析：由案例1中分析可知，起动继电器故障同样会导致无法起动，可通过短接触点端检查继电器输出端至起动机的接线情况。

2） 故障检查：先用万用表测量起动继电器触点端的供电，测得电压为25.4V，表明供电正常；将继电器拔出，在ST挡时测量其控制端的电压，发现也是正常的；再将触点端短接，此时起动机有动作，基本可断定是起动继电器本体故障。

3） 故障排除：更换起动继电器后，故障排除。继电器的控制负极端搭铁同样会影响继电器的吸合，检查时可测量其是否对搭铁导通。

实际生产中通常先更换继电器，然后再测量电压、电阻等参量，而且更多时候是接线问题导致的无法起动，例如当起动继电器的控制正极端的接线缩退时，如图3所示，同样无法起动。

图3 接线缩退

1.3 案例3：起动机电源线问题

1） 原理分析：起动机处的接线既有控制线，也有电源线（图1中起动机右下方的接线）。本例中控制线的导线截面积为1.50mm2，而电源线还接蓄电池电源总开关，导线截面积高达50.0mm2，可承载很大的起动电流，同时也是发电机为蓄电池充电的导线。正常情况下ST挡时，起动机内部的吸引线圈和保持线圈会产生吸力实现活动铁芯与接线柱的动合[1]，结合时会发生声响。

2） 故障排除：ST挡时，可听到起动机处的吸合声音，表明起动机控制端线路正常。测量起动机的电源线电压时未见该线，由于该线是带电的，如果搭铁将会很危险。先将蓄电池的电源总开关断开，沿着开关处的接线走向寻找，最终发现电源线被捆扎在线束中，所幸未与底盘搭接。重新接线后，故障排除。

1.4 案例4：空挡信号缺失

1） 原理分析：有些车型的起动继电器的吸合由发动机控制单元EMS控制，当EMS接收到空挡信号和起动信号时，会拉低起动继电器控制负极端的电位（非起动状态时该电位约2.5V），使得继电器吸合，其起动控制原理如图4所示。

图4 起动原理简图

2） 故障排除：踩下离合踏板并ST挡时，起动机动作，发动机能起动，表明EMS未收到空挡信号。离合信号的优先级要高于空挡信号，所以当离合信号介入时，EMS同样可控制起动继电器吸合。该车型的空挡开关仅有2根接线，将开关卸下，用万用表可测得一孔电压为24V，表明供电正常；另一接线通EMS，需测量其通断，拔下EMS插接器发现空挡信号接线缺失。重新接线后，故障排除。

1.5 案例5：起动信号缺失

1） 原理分析：由案例4可知，起动信号同样与起动过程紧密相关，图4中的起动信号由点火开关输出并经过一熔断丝后输入至EMS，该熔断丝熔断或该路径接线出故障时同样导致无法起动。

2） 故障排除：可通过读取与起动相关的动态数据流，如图5所示。发现无论是否在ST挡，读到的点火开关始终为关闭状态，表明EMS未接收到起动信号。

图5 动态数据流

检查起动信号熔断丝，未见异常；在ST挡时，用万用表测量该熔断丝的输入，可测得24V电压，表明该熔断丝下游的接线出问题。最终发现起动信号所在的驾驶室熔断器盒内的插针弯折，如图6所示。修复后，故障排除。

图6 插针弯折

1.6 案例6：起动机控制信号缺失

案例6、案例7中的车型为出口产品，排放等级低，无EMS，但作为一款产品其故障案例仍然值得分析和学习。

1） 原理分析：起动控制接线原理如图7所示，图中7、8分别为导线编号。

图7 起动原理简图

2） 故障排除：卸下空挡开关，ST挡时可测得一孔电压为24V，其余孔位电压为0，表明点火开关的输入正常，因此怀疑是空挡开关至起动机控制端的8号线有断点。测量该导线的通断，发现其导通，按照常规思路此时应更换空挡开关。更换后，仍无法起动。

将空挡开关与图纸对比，如图8所示，ST挡时空挡开关处的9号线有24V电压，而正确的7 号线无电压，表明存在接线错误。该空挡开关虽有4根接线，但仅7、8号线在空挡时可连接，9、10号线不连接，且在点火开关线束端无对接线，如图9所示。

图8 空挡开关和倒车灯开关

图9 线束对接

由这种错接方式可知，ST挡时，通过短接空挡开关的9、10号线可实现起动。根据设计要求重新调整空挡开关端接线后，故障排除。

1.7 案例7：空挡开关与倒车灯开关反接

1） 原因分析：空挡开关与倒车灯开关都是安装在变速器上的附件，安装位置临近，可能出现二者被反接的情况，管脚定义如图8所示。

正常情况下车辆挂入倒挡时，50号线与51号线连接，空挡时，50、51及86号线三者互不相连。开关反接后，7、8号线分别对接51、86号线，50号线接入空端子（9、10号在线束端无接线），因此无法起动。

2） 故障排除：卸下空挡开关发现其仅有3根接线，再卸下倒车灯开关，发现其有4根接线，基本断定二者反接。调换插接后，故障排除。

2 异常起动

各案例车型的配置见表2。

表2 案例8～10车辆的电控配置

2.1 案例8：起动机动作，无法着车

车辆电检时，EMS无法通过（诊断设备无法连接EMS），仪表提示冷却液温度报警灯（表明动力CAN有故障）、发动机故障灯、排放故障灯。点火开关即使为非ST挡，起动机也一直动作，但无法着车。拔下起动继电器，对其接线插孔短接，再将点火开关拨至ON挡时，发动机可以起动着车，冷却液温度报警灯熄灭，接线原理与图4相同，但作了必要修正，如图10所示。

图10 接线原理简图

1） 原理分析：起动机持续动作表明其控制端输入了高电平，且该高电平是常电，而发动机无法着车，冷却液温度报警灯和EMS无法通过电检等现象则很可能是EMS未工作导致的。短接起动继电器能起动发动机，表明继电器的输出端接入了EMS的供电端，EMS恢复工作。

2） 故障排除：将EMS供电端的6x号线所在的熔断丝7取下，测量该熔断丝插孔至起动机控制端的通断，发现二者导通；将起动继电器拔下，测量输出端4x号线所在的插孔至EMS供电端的通断，发现二者也导通，由此可断定接线错误。由于6x和4x号线经过两处共同的线束对接点，通过图纸判断在左右底盘线束对接处的错接概率较大，该处还涉及发动机后处理方面的接线，与仪表上提示的发动机故障灯、排放故障灯关联性大。

将该对接处拔下，发现两段线束的插接器可从正向和旋转180°两个不同方向实现对接，导向机构的防错效果不明显。本车线束正是以错误的方向连接的，由于4x号线与6x号线恰巧位于矩形对角线上，错向连接时二者正好互连，与后处理相关的接线同样“张冠李戴”。重新连接后，故障排除。

2.2 案例9：ON挡起动

点火开关为ON挡时发动机能起动，点火开关原理见图1，起动继电器接线见图4，有些车型的起动由VCU控制，原理上只需将图4中的EMS换成VCU即可。

1） 原理分析：ON挡时，相关控制器已经进入工作状态，如果此时起动信号（点火开关6孔至EMS或VCU） 被输入到了EMS或VCU，则EMS或VCU将控制起动继电器吸合，发动机起动。因此该现象应是起动信号线与ON挡电源线搭接在了一起，可检查点火开关处接线。

2） 故障排除：将起动信号线所在的熔断丝拔下，再将点火开关拨至ST挡时，起动机无动作，表明该信号在此处的路径是对的。检查点火开关处的接线，发现5、6孔的接线顺序颠倒，由图1知，5孔接线为ON挡供电。重新调整接线顺序后，故障排除。

2.3 案例10：上电即起动

1） 原理分析：配备一键起动的手动挡车辆起动时需踩下离合器踏板，离合开关为常闭开关，踩下时为断开状态。此时按下起动按钮，PS将向VCU输出起动请求信号，后者控制起动继电器吸合，起动机动作。本车的上电即起动是指起动按钮初始为OFF挡，只按一次至ACC挡时即能起动发动机，起动控制原理见图11。根据原理应重点排查离合信号的路径，包括开关的供电端和信号端。

图11 起动原理简图

2） 故障排除：按下起动按钮至ACC挡，此时按钮指示灯为绿色，表明为起动状态，经过约2s时间后起动机开始动作，发动机起动。拔下离合器开关插接器，测得其供电为0，正常情况下供电为24V。剖开接线保护层，发现导线折断，导致VCU认为离合踏板被踩下。

接线修复后，故障排除。值得关注的是本车的离合开关的熔断丝缺失/熔断也会导致上电即起动的故障。

3 AMT车型的无法起动

各案例车型的配置见表3。

表3 案例11～12车辆的电控配置

3.1 案例11：动力CAN故障

仪表提示发动机冷却液温度报警灯、变速器故障灯，ST挡，起动机无动作，发动机无法起动。

1） 原理分析：前文提及冷却液温度报警灯是车辆动力CAN故障的标志之一，该温度信号是经CAN总线由EMS发送至仪表的。对于配置AMT的车辆，其TCU和EMS均为动力CAN上的节点，即通过该CAN线通信，因此动力CAN故障很可能会导致无法起动。

2） 故障排除：诊断仪读取EMS的故障信息为动力CAN中断，读取TCU的故障信息如图12所示。测得OBD诊断接口处的动力CANH和CANL均为2.53V，显然不正常。根据CAN总线网络拓扑结构和线束连接走向，分段测量CAN线的电压。

图12 TCU的故障信息

将底盘与驾驶室线束对接处断开，测得驾驶室端CAN线电压正常，检查底盘端线束发现CANH、CANL接线被焊丝搭接。

处置焊丝后，故障排除。动力CAN故障形式复杂多样，本篇不多介绍。

3.2 案例12：无法上电

车辆配备PS和AMT，按下起动按钮可正常实现ACC挡和ON挡的上电，再长按起动按钮并踩下制动踏板时（AMT+PS的车辆起动时需踩制动踏板），车辆下电至OFF挡，无法起动。仪表提示ABS故障灯、LDW及FCW故障灯（LDW/FCW是牵引车的标配[2]）。

1） 原理分析：ON挡时，再次按下起动按钮，此时有制动信号（5x号线与3x号线断开，接2x号线） 输入PS时，PS才会向VCU发送起动请求信号，否则PS不再控制ACC、ON挡继电器的吸合（原理同图11），导致整车断电，原理见图13。

图13 起动原理简图

2） 故障排除：诊断仪读取的ABS故障信息为ABS压力传感器故障—对搭铁短路或开路；读取的VCU故障信息为制动信号不可信。由于制动灯开关和ABS压力传感器安装位置临近，如图14所示，加之同时存在故障，很可能二者被反接。

图14 制动灯开关与ABS压力传感器

检查发现，二者被反接，重新对接后，故障排除。LDW和FCW因需采集制动信号，因此会在仪表上提示故障。

4 结语

对于EMS、VCU、TCU及PS，其任一控制器不工作，如缺少供电、电控数据等，均可能导致无法起动。车辆的燃料供给管路（如油、天然气管路） 问题，可能会导致无法着车，而蓄电池电量不足可能导致发动机有起动但不着车，以上故障均不在本文讨论之内。造成车辆异常起动的问题还有很多，囿于笔者知识面和文章篇幅的限制，请读者指正和补充。