某车型发动机ECM 失效分析及优化设计

武立胜，饶生源

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230022）

发动机ECM，全称为发动机电子控制模块，具有连续监测并控制发动机正常工作运转的功能。ECM根据各路传感器的输入数据测试和计算，ECM直接控制发动机在各种工况下的喷油量、喷油时间、发动机怠速以及其他附件系统的状态。ECM可靠性不仅影响发动机性能，甚至危及人身安全。本文根据市场反馈的ECM故障问题，进行详细排查分析，最终找到故障要因并提出整改方案。

1 现状调查

根据国外客户反馈，某车型在出厂驳运途中，熄火后出现无法起动现象，里程从几十公里到两千公里不等，根据现场条件，对可能的原因逐一进行确认，见表1。

根据以上排查，初步确认发动机ECM失效的可能性最大，为此我们对故障车ECM进行测试和拆解。

1.1 ECM测试

首先对发生故障的车辆进行ECM测试，发现无法跟诊断设备建立通信，接着对ECM进行拆解，如图1所示，发现针脚PIN27和PIN41有明显烧蚀现象。

1.2 PIN27和PIN41电压测试

为了验证PIN27和PIN41两针脚烧蚀是否为电压过大导致，在以下7种工况下：①钥匙开关上电；②起动发动机；③关闭发动机；④接通AC开关；⑤断开AC开关；⑥接通鼓风机开关；⑦断开鼓风机开关，分别进行了测试，结果为：PIN27针脚仅在断开AC开关时，出现200V异常电压；PIN41针脚在7种工况中未出现异常电压。

表1 无法起动排查

图1 ECM拆解图

由于PIN27针脚电压值超出了9～36V承受范围，直接导致针脚烧蚀。但PIN41针脚未检测出异常大电压，进一步分析ECM内部的PCB电路板，发现PIN27和PIN41存在关联，推断PIN27针脚烧毁的同时将PIN41针脚烧毁。综上分析：PIN27针脚在断开AC开关瞬间，产生200V电压，导致ECM电路板烧毁，进而影响整车起动。下一步对PIN27针脚烧蚀进行深入分析测试。

2 失效原因分析

为了排查PIN27针脚烧蚀原因，我们分析了与之相关的ECM电路图（图2）。与PIN27相关的负载有AC继电器、压缩机继电器、冷凝器继电器、压缩机、冷凝风扇共5个因素，因而得出PIN27针脚烧蚀的5个可能原因分别是：压缩机回路异常、冷凝器风扇回路异常、压缩机继电器反向电动势大、AC继电器反向电动势大和冷凝器继电器反向电动势大。通过测试电压法，首先分别断开压缩机插接件（图3）和冷凝器风扇插接件（图4），在接通或断开AC开关工况下，测试PIN27对搭铁电压，结果为：在断开AC开关瞬间，都出现200V异常电压，从而排除压缩机和冷凝器风扇回路的影响。其次，分别在压缩机继电器（图5）、AC继电器（图6）和冷凝器继电器（图7）端并联续流二极管，在接通或断开AC开关工况下，测试PIN27针脚电压，唯独在“冷凝器继电器端并联续流二极管”时，测试电压在PIN27针脚9～36V，最终锁定该因素为导致PIN27针脚烧蚀的要因。

图2 空调控制电路简图

图3 断开压缩机插接件

图4 断开冷凝器风扇插接件

图5 压缩机继电器并联续流二极管

图6 AC继电器并联续流二极管

图7 冷凝器继电器并联续流二极管

3 优化方案

根据上一节分析得出的结论，制定如下对策。

1）对策1：切断空调与ECM之间关联；措施：①修改空调控制原理，PIN27和PIN48不接线；②关闭ECM的空调控制功能。优点是快速解决问题，缺点是无法满足部分客户的功能需求。

2）对策2：消除感应负载对ECM的影响；措施：修改空调原理，保留ECM的空调控制功能。优点是能根据需求决定是否提高怠速转速，进而提升空调制冷效果，另一方面能够根据发动机水温高低，决定是否切断空调压缩机的工作。

综合考虑，选择对策2。修改后的空调原理图如图8所示。

4 方案验证

4.1 静态测试

对策2实施后，整车静态下测试PIN27和PIN41针脚电压，结果见表2。

4.2 动态测试

分别对整改后的车辆进行了3000km高环和20000km城郊路况的测试，在试验过程中，每50km先断开AC开关，再开启，如此循环直到里程完成，没有出现ECM烧蚀问题。

5 总结

本文根据客户的反馈，通过深入调查分析和样件拆解，确认是针脚烧蚀。又根据电气原理图，分析出引起针脚烧蚀的几种可能原因，并逐一进行测试排除，最终锁定引起针脚烧蚀的要因。针对要因提出了解决方案，落实整改后，分别进行整车静态和动态测试，测试结果未出现ECM烧蚀故障，整改方案有效，为后期空调原理图设计提供了参考。

表2 优化后测试结果