破解微型车发动机延时熄火之谜

谢曙光

（淮海机械厂，安徽 合肥 230031）

汽车作为现代交通工具，在国民经济中占据重要的地位，其安全性是首当其冲的重要考核指标。

1 故障现象

某知名企业开发生产某款手动档微型车，采用BOSCH M7.8发动机ECU，国Ⅳ排放标准，0公里记录。批量出现断开点火开关后，发动机不立即停机却还能有一脚轰油门的现象，我们称之为发动机延时熄火故障，延时时间从3～7s不等。

2 故障检查

经评估分析认为，故障模式与电喷系统有关。首先，着手排查全车线束，没有发现错线，也没有窜线、短路故障。其次，检查电喷系统各个插接件：转速传感器、相位传感器、节气门位置传感器、怠速控制阀、进气压力温度传感器、水温传感器、上下游氧传感器等，特别是重点查验BOSCH M7.8发动机ECU插接件端子，无歪斜、无短路问题。期间，用型号X-431C版本号24的故障诊断仪检测，没有故障提示，也没有故障代码。

该型号的微型汽车已经生产数万台，为什么这时候批量出现问题？涉及汽车电器的方方面面基本过滤一遍，能想到的都检查了，正当一筹莫展之时，偶然拉起手制动，闭合手制动开关该故障却消失了。采用拆解法搜索故障器件，当拆除到组合仪表，上述故障也不再显现。这样，故障关键点集中在组合仪表上。

不得不说明一下，有的驾驶员习惯于左脚不脱离合器挂档停车，这样不用拉手制动，利用变速档位自锁功能驻车，这才有该故障的出现，才有其后续排除、改进的过程。停车变速操纵杆回空档，没有拉手制动时，故障出现，而正常停车时，回空档拉手制动，则没有上述故障发生，这也就是该故障难以捉摸，时隐时现而产生的难度所在。

3 故障分析

图1为简略电器原理图。手制动回路是通过组合仪表构成的，可以初步判断是通过组合仪表手制动回路而使故障消失，联想到组合仪表供应商新近推出一款以FUJITSU芯片为主的组合仪表平台，是不是问题可能就出在这儿？

为了能够阐述故障原因，我们不妨简单描述一下该型汽车电器原理图几个关键件连接工作原理：BW线是发电机工作输出回路，B9为组合仪表电源端口，A15是组合仪表OBD指示端口，A3是组合仪表充放电指示端口，A9为检查接线端口，这二者与WR线到发电机调节器连接构成检测回路。BOSCH M7.8发动机ECU的16脚始终连接蓄电池电源正极，作为常规备份并处于待机状态，ECU的17脚是电源工作端口，ECU的32脚为主继电器线圈回路端，当其为低电平时，主继电器吸合工作，当ECU的60脚处于低电平时，油泵继电器吸合，燃油泵总成工作。其中涉及本批次安全隐患问题关键的是ECU的20脚OBD检测端口，当其低电平时，点亮组合仪表OBD指示灯。

由于该款车为国IV排放标准，所以配置有OBD功能。我们知道OBD即车载自动诊断系统，其功能为系统监控发动机的运行状况——即时是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现故障时， 故障 （MIL）灯或检查发动机 （Check Engine）报警灯亮，同时动力总成控制模块PCM将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障代码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。OBD车载自动诊断系统进一步发展到加入环保检测功能，主要监控三元催化转化器的效率下降、氧传感器劣化、废气回收装置故障等问题，其指示灯点亮发出警报，提醒驾驶员尽快对车辆进行维修保养，实时监控以保证机动车尾气稳定达标排放。

由图1可见该车型发动机ECU的20脚与组合仪表A15端口连接构成通道。进一步分析组合仪表电路，发现A3脚与A15脚之间构成回路，测量其等效电阻为2.75～2.76 kΩ （见图2）。 对比原来没有出现问题的同型号组合仪表，该两端口之间等效电阻基本上为无穷大。再看图1，从ECU的20脚→A15→A3→WR→发电机调节器→BW发电机输出→ECU的17脚→ECU的20脚，显而易见从ECU到发电机，再通过该平台的组合仪表构成一个闭环通道。

提取1台故障样本数据加以说明，实际着车测量发电机输出电压14.1～14.3V，断开点火开关，出现发动机延时故障时，发电机输出电压从7.4～6.4V逐渐减少，发动机延时熄火延时时长5.6s，延时过程中主继电器竟然延时5.9s继电器触点才断开。特别值得一提的是，当转动点火开关钥匙位于点火开关ACC位置，组合仪表处于待机检测过程时，发电机未运转处于低电位。通过WR检测线导通A3端口点亮充放电指示灯 ，此时A3端口电流8.44mA方向如图3实线箭头所示；起动起动机使发动机工作后，A3端口电流为0.59 mA，即组合仪表A3端口正常工作电流，见图3轴线箭头所示；断开点火开关出现故障时，却逆向输入发电机0.24 mA电流，见图3虚线箭头方向。同样，A15端口在组合仪表处于待机检测时，电流为11.9 mA，点亮OBD指示灯，方向见实线箭头；出现故障时，由ECU的20脚馈入组合仪表A15端口0.11 mA电流，方向见虚线箭头。至于端口A3、A15为什么在出现故障时，电流不是同等数量，我们认为由于该型号组合仪表有25个端口与内部电路连接，存在着众多元器件导通与连接关系，又与各种工作电压状态、电路频率响应等等有着错综复杂的关系，也就是说这2个端口有联系但不是孤立对等的导通关系。

为清楚说明组合仪表A3端口电流方向与时间关系，还是以这台故障样本车为例，其中以组合仪表为主体，进为正、出为负，图4为组合仪表A3端口时间、电流模拟示意图。

对于组合仪表和发电机这二者来说，正常工作时，是通过WR线输入组合仪表电流，而反向输入电流到发电机调节器这一异常情况一定会带来意想不到的结果。这异常的0.24 mA电流却使发电机在断开点火开关后，持续输出7.4V左右的电压，而继电器行业技术指标要求继电器吸合电压≤8.5V能够正常吸合工作，必须说明这款车采用的继电器大多在7.1～7.5V能够吸合工作。当主继电器、油泵继电器在发电机延续输出7.2～7.4V电压情况下吸合，其触点闭合恰恰得以持续维持发动机基本工作状态，即滞后停机故障的发生。我们知道，发电机调节器原理是通过调节器调整励磁电流而达到稳压输出目的，由图1看出这个WR线连接调节器内部电路，可以认为这个异常的馈入发电机的电流起着补偿励磁电流的效果，也就是说起着发电机续缓输出电压的作用。在发电机续缓输出电压过程中，通过上述闭环通道传递这尽管微弱却异常失真错误的电传感信号，使ECU的32脚、60脚仍处于低电平，使得主继电器、油泵继电器继续保持吸合状态而促使发动机延时故障形成。这种由发动机ECU的20脚异常导入的电流是一种闭环反馈，并呈逐步衰竭的变量过程，造成发电机临界延时输出7.2~7.5V电压，维持其延时过程3～7s自然衰竭为0。当拉起手制动，导通制动灯回路，则加速泄放发电机输出电量，破坏了这种临界稳态而不出现延时熄火故障就可以理解了。由此可见该平台的组合仪表存在缺陷漏洞，确凿无疑。

可以理解当发动机ECU的20脚OBD端口没有相关的隔离电路，再加上该组合仪表相应OBD指示灯端口A15也没有隔离电路，这两者缺陷非常巧合地在一起构成了这批次发动机延时熄火事故。从另一个方面描述，可以认为发动机ECU是一个高度集成的电子模块，其工作时富集大量电荷电量，当断开点火开关后，通过其内部电路泄放，但由于其连接的外部电路存在端口漏洞，形成新的电荷电量泄放回路，即与该型号组合仪表通道端口未设计隔离的电路形成闭合反馈回路，正是这种二者漏洞巧合，造成这起批量发动机延时熄火故障。联系到作者曾处理过多次发动机不熄火故障涉及主角均是BOSCH M7.8发动机ECU，可以认为该型号发动机ECU本身有着尚待完善的补缺漏洞。

4 故障排除

本着精简电路，低成本、最简化处理的思路，我们选择成本低廉的M7贴片二极管作为隔离电路的元件，该贴片二极管反向耐压1000V，正向平均整流电流1A，反向穿透电流30μA，该车型工作电压一般是14.2~14.4 V，即使在发电机出现故障时，有着几十伏尖峰脉冲极端条件下，该元件的技术参数也完全满足安全保护技术指标要求。我们将该二极管植入组合仪表A15脚内电路，使ECU的20脚OBD端与发电机之间形成单向导通回路，即构成最简化的隔离电路。由于BOSCH M7.8系统端口低电平有效，改造组合仪表的二极管位置及极性如图5所示。

这款汽车配装经改造升级的组合仪表，在断开点火开关后，发动机再也没有出现延时熄火故障，后经数万台该款汽车产品检测，证实安全可靠，至此组合仪表改造升级成功。

由于发现及时，提出的改进方案简洁合理并且及时到位，避免了由此带来的经济损失，有效地维护了产品品牌形象，从而创造了相应的经济效益和社会效益。

5 结束语

科学的探索是无止境的，随着汽车电子技术迅猛发展，包括发动机ECU在内的各个汽车电器产品有待于我们不断完善、不断创新，汽车科技才能得以不断发展进步。