p3. 電子油門故障解析及整車電氣系統設計

3.1 電子油門故障、診斷原理及對發動機的影響

電子油門故障、診斷原理及對發動機的影響

3.2 電子油門失效分析與整車電氣系統的匹配設計

3.2.1 案例1：康明斯共軌系統

某匹配康明斯發動機車型在路試中出現電子油門失效現象，并且儀表報“傳感器供電電壓一電壓過低或短路到搭鐵”，隨后消失，伴隨行駛時間加長，油門失效問題出現頻繁，最后車輛進入跛行模式。

1）解析

現車排查，發現計量泵線束磨破，即計量泵電源線短路。康明斯發動機ECU內部將計量泵電源和電子油門2電源設計做為共電源，因此，當計量泵電源短路時，油門電源也短路，最終導致電子油門失效。

2）匹配設計

整車電氣系統在設計時，應關注發動機ECU內部電子油門的電源或搭鐵與其他系統是否有共電情況，如果有，針對這些系統的線束需要增加線束固定點，避免線束出現干涉、活擺、磨損等不正常的情況。

3.2.2 案例2：康明斯共軌系統

在顛簸路況下，某匹配康明斯發動機車型在路試中電子油門信號突然丟失，500km路程大概出現過8、9次。插接件重新插拔后故障未消除，更換電子油門后目前沒有故障再現。

1）解析

檢測油門踏板報文，油門踏板信號1可以隨油門踏板行程角做相應變化，但油門踏板信號2一直為102％。經分析，確認康明斯發動機ECU接收油門踏板兩路信號，通過兩路信號計算油門踏板百分比，但只對外轉發信號1的數據，不發信號2的數據。同時康明斯發動機ECU標定與油門踏板相關的數據只有2個：油門信號的最低有效電壓、最高有效電壓。

因此，整車系統要求油門踏板有一個失效模式：當搭鐵線斷開，要求信號輸出高于91％供電電壓(第1路)和50％供電電壓(第2路)。對于整車車型不相同，布線、連接器都不盡相同，加上商用車一般振動比較大，容易導致虛接。如果油門連接器或者ECU端連接器搭鐵線出現虛接就會報信號偏高故障。

2）匹配設計

整車電氣系統在設計時，對于振動比較大的車型，所有連接器應采用鎖緊式的，連接器端子的公頭和母頭的材質要求一致；傳感器和執行器的線束要走不同的路徑，線束走線避免急轉彎，線束必須采用保護措施能夠防御噴水；發動機ECU、蓄電池和發動機應一起接到汽車底盤上一點，確保共搭鐵。

線束從蓄電池到噴油器及噴油器本身再回到蓄電池的阻值決定了共軌系統在蓄電池容量低的情況下的總體功能狀態。為實現系統的全部功能，噴射系統需要從蓄電池獲得一個最小的工作電流，也就需要蓄電池能夠提供給噴射系統一個最小的供電電壓，這個最小電壓取決于線束電阻。基于上述在ECU接頭處的電壓，需要嚴格限制線束的阻值。

BOSCH推薦的線束阻值見表。

3.2.3 案例3：玉柴單體泵和氣體機

某匹配玉柴單體泵發動機車型，多車反饋踩油門無反應。更換同供應商的油門后，故障消失，但運行一段時間后仍出現油門失效故障。

3.2.3.1 解析

油門供應商有2家，更換另一家供應商后，原多輛故障車不再重現油門失效問題。故障車的隨機油門故障信息見圖11～圖13。

圖11

圖12

圖13

為此，重新核查ECU與油門踏板的匹配性。首先確認玉柴對油門匹配的要求及故障機理。

3.2.3.1.1 油門踏板要求及接口電路、信號識別

1）玉柴自主單體泵和氣體機要求使用的電子油門，其特性曲線如圖所示。

2）玉柴ECU油門接口電路見圖。

3）玉柴ECU對怠速開關信號的識別如下：電平大于3.1V，怠速開關標志識別為1(怠速狀態)；電平小于2.5V，怠速開關標志識別為0(非怠速狀態)。

3.2.3.1.2 玉柴ECU的油門開度不合理故障診斷策略

1）油門開度不合理故障進入條件：①油門開度>20％，且怠速開關閉合(idle switch為1)或②油門開度<2％，且怠速開關斷開(idle switch為0)。

2）油門開度不合理故障退出條件：油門開度≤20％，且怠速開關閉合(idle switch為1)。

3）滿足所有進入條件時才進入軟故障，經過確認延時后，成為硬故障。一旦硬故障確認，必須滿足退出判斷條件才能退出故障。故障確認延時5s(可標定)，故障退出延時2s(可標定)。

3.2.3.1.3 結果

根據3個油門開度與怠速開關信號的波形可知，在油門開度變化的過程中，ECU識別到的怠速開關標志始終為1，根據油門接口電路，即油門在變化過程中，怠速開關線輸出的信號電壓始終大于3.1V。

根據故障車采集的油門波形圖以及油門開度不合理故障診斷原理，可知：ECU會檢測到油門開度不合理故障，從而進入limp home或限扭功能。

怠速開關信號一直為1，即輸入到ECU內部的怠速開關信號電壓電平一直大于3.1V。具體和油門內部的怠速開關信號的處理電路有關。

3.2.3.2 匹配設計

因該油門踏板大量匹配BOSCH和康明斯發動機，并未出現油門失效問題，對此玉柴自主ECU適應性較窄，需要優化玉柴發動機ECU特性。
審核編輯：郭婷