电子油门故障解析及整车电气系统设计

p3. 电子油门故障解析及整车电气系统设计

3.1 电子油门故障、诊断原理及对发动机的影响

电子油门故障、诊断原理及对发动机的影响

3.2 电子油门失效分析与整车电气系统的匹配设计

3.2.1 案例1：康明斯共轨系统

某匹配康明斯发动机车型在路试中出现电子油门失效现象，并且仪表报“传感器供电电压一电压过低或短路到搭铁”，随后消失，伴随行驶时间加长，油门失效问题出现频繁，最后车辆进入跛行模式。

1）解析

现车排查，发现计量泵线束磨破，即计量泵电源线短路。康明斯发动机ECU内部将计量泵电源和电子油门2电源设计做为共电源，因此，当计量泵电源短路时，油门电源也短路，最终导致电子油门失效。

2）匹配设计

整车电气系统在设计时，应关注发动机ECU内部电子油门的电源或搭铁与其他系统是否有共电情况，如果有，针对这些系统的线束需要增加线束固定点，避免线束出现干涉、活摆、磨损等不正常的情况。

3.2.2 案例2：康明斯共轨系统

在颠簸路况下，某匹配康明斯发动机车型在路试中电子油门信号突然丢失，500km路程大概出现过8、9次。插接件重新插拔后故障未消除，更换电子油门后目前没有故障再现。

1）解析

检测油门踏板报文，油门踏板信号1可以随油门踏板行程角做相应变化，但油门踏板信号2一直为102％。经分析，确认康明斯发动机ECU接收油门踏板两路信号，通过两路信号计算油门踏板百分比，但只对外转发信号1的数据，不发信号2的数据。同时康明斯发动机ECU标定与油门踏板相关的数据只有2个：油门信号的最低有效电压、最高有效电压。

因此，整车系统要求油门踏板有一个失效模式：当搭铁线断开，要求信号输出高于91％供电电压(第1路)和50％供电电压(第2路)。对于整车车型不相同，布线、连接器都不尽相同，加上商用车一般振动比较大，容易导致虚接。如果油门连接器或者ECU端连接器搭铁线出现虚接就会报信号偏高故障。

2）匹配设计

整车电气系统在设计时，对于振动比较大的车型，所有连接器应采用锁紧式的，连接器端子的公头和母头的材质要求一致；传感器和执行器的线束要走不同的路径，线束走线避免急转弯，线束必须采用保护措施能够防御喷水；发动机ECU、蓄电池和发动机应一起接到汽车底盘上一点，确保共搭铁。

线束从蓄电池到喷油器及喷油器本身再回到蓄电池的阻值决定了共轨系统在蓄电池容量低的情况下的总体功能状态。为实现系统的全部功能，喷射系统需要从蓄电池获得一个最小的工作电流，也就需要蓄电池能够提供给喷射系统一个最小的供电电压，这个最小电压取决于线束电阻。基于上述在ECU接头处的电压，需要严格限制线束的阻值。

BOSCH推荐的线束阻值见表。

3.2.3 案例3：玉柴单体泵和气体机

某匹配玉柴单体泵发动机车型，多车反馈踩油门无反应。更换同供应商的油门后，故障消失，但运行一段时间后仍出现油门失效故障。

3.2.3.1 解析 

油门供应商有2家，更换另一家供应商后，原多辆故障车不再重现油门失效问题。故障车的随机油门故障信息见图11～图13。

图11

图12

图13

为此，重新核查ECU与油门踏板的匹配性。首先确认玉柴对油门匹配的要求及故障机理。

3.2.3.1.1 油门踏板要求及接口电路、信号识别

1）玉柴自主单体泵和气体机要求使用的电子油门，其特性曲线如图所示。

2）玉柴ECU油门接口电路见图。

3）玉柴ECU对怠速开关信号的识别如下：电平大于3.1V，怠速开关标志识别为1(怠速状态)；电平小于2.5V，怠速开关标志识别为0(非怠速状态)。

3.2.3.1.2 玉柴ECU的油门开度不合理故障诊断策略

1）油门开度不合理故障进入条件：①油门开度>20％，且怠速开关闭合(idle switch为1)或②油门开度<2％，且怠速开关断开(idle switch为0)。

2）油门开度不合理故障退出条件：油门开度≤20％，且怠速开关闭合(idle switch为1)。

3）满足所有进入条件时才进入软故障，经过确认延时后，成为硬故障。一旦硬故障确认，必须满足退出判断条件才能退出故障。故障确认延时5s(可标定)，故障退出延时2s(可标定)。

3.2.3.1.3 结果 

根据3个油门开度与怠速开关信号的波形可知，在油门开度变化的过程中，ECU识别到的怠速开关标志始终为1，根据油门接口电路，即油门在变化过程中，怠速开关线输出的信号电压始终大于3.1V。

根据故障车采集的油门波形图以及油门开度不合理故障诊断原理，可知：ECU会检测到油门开度不合理故障，从而进入limp home或限扭功能。

怠速开关信号一直为1，即输入到ECU内部的怠速开关信号电压电平一直大于3.1V。具体和油门内部的怠速开关信号的处理电路有关。

3.2.3.2 匹配设计

因该油门踏板大量匹配BOSCH和康明斯发动机，并未出现油门失效问题，对此玉柴自主ECU适应性较窄，需要优化玉柴发动机ECU特性。
       审核编辑：郭婷