發動機系統典型故障診斷與排除
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摘要：為了提高能源的利用率，降低汽車油耗和尾氣排放對大氣的污染，汽車發動機怠速啟停技術得到了廣泛的應用。該系統可在怠速情況下，實現車輛智能啟停。在實際使用過程中，由于各種原因，導致汽車怠速啟停系統無法運行，車輛組合儀表盤提示怠速啟停系統功能異常。文章針對奔騰某車型發動機怠速啟停系統進行分析，并提出故障診斷和排除方法。
關鍵詞：怠速啟停系統；故障診斷；故障排除
引言
隨著汽車節能技術的發展，越來越多的汽車發動機配備了怠速啟停系統。發動機怠速啟停系統能夠有效降低燃油量、減少環境污染，避免發動機積碳問題[1]。然而發動機怠速啟停系統功能復雜、故障時有發生，維修繁瑣。下面就以奔騰B50手動擋轎車的發動機怠速啟停系統為例，介紹其工作原理和故障診斷排除方法。
1怠速啟停系統概述
怠速啟停系統是在整車短時間停止時控制發動機停止，并在駕駛員操作或者系統有需求時再次起動的智能控制系統。當遇到紅綠燈或者堵車時，發動機怠速啟停系統能夠讓發動機熄火；當駕駛員踩下離合器、油門踏板或松開剎車的瞬間，發動機啟動。該系統通過傳感器采集車輛運行狀態信號判斷車輛是否具備智能啟停條件，通過采集駕駛員操作信號判斷是否執行智能啟停，上述條件滿足情況下進行發動機停機或啟動，完全實現了智能監測操控功能，不影響駕駛員合理的操作習慣[2]。怠速啟停系統主要由控制器ECU、蓄電池、起動機、啟停系統儀表指示燈、主開關、繼電器、離合器踏板開關、空擋位置傳感器、制動真空度傳感器、蓄電池傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等組成。控制器ECU是車輛控制中心，用以整理各種傳感器檢測的參數，并進行分析，用于控制車輛的運行；蓄電池用于儲存電能，給起動機供電；啟停系統儀表指示燈能夠顯示系統運行情況，方便駕駛員查看車輛狀況；主開關位于儀表板左側護板上，用于人為操控怠速啟停系統的開啟和關閉。其他各類傳感器用于監測車輛的各類參數，并傳輸給控制器[3]。
2怠速啟停系統功能
駕駛員旋轉點火開關至ON位置，啟動發動機，怠速啟停系統自動開啟。按下怠速啟停系統主開關以關閉怠速啟停系統，怠速啟停系統關閉0FF指示燈黃色顯示，再次按下此開關可重新啟用怠速啟停系統。如果在自動停車狀態時按下怠速啟停系統主開關，將重新起動發動機，并關閉系統。為了保證安全，怠速啟停系統的功能觸發、自動停機、自動啟動都由控制器ECU根據車輛運行參數和人為操作進行控制。下面就怠速起停系統的觸發條件、自動停機的人為條件、自動起動的人為條件及特殊情況進行介紹。
2.1發動機自動停機條件
對于手動變速箱的車輛，發動機啟動后，組合儀表盤上的怠速啟停指示燈黃色顯示。待車輛行駛一段時間，滿足特定條件時，才能觸發怠速啟停系統運行，也就是可以實現自動停機，此時組合儀表盤上的怠速啟停指示燈不亮。自動停機需要滿足以下所有條件。（1）車輛無怠速啟停系統故障。（2）怠速啟停功能處于開啟狀態。（3）駕駛員側車門關閉。（4）駕駛員側安全帶使用正確且系緊。（5）發動機保護蓋關閉。（6）空調除霜功能關閉。（7）空調溫度不能處在最低（LOW）溫度或最高（HIGH）溫度。（8）空調設置的目標溫度與車內實際溫度差小于3攝氏度。（9）車輛行駛道路的橫向和縱向坡度分別不大于4.5度。（10）行駛車速大于10km/h。（11）蓄電池電量充足，且蓄電池電解液溫度處于-10——70攝氏度之間。（12）發動機冷卻液溫度大于40攝氏度。（13）制動真空度大于450hPa。（14）如果檔位處于R檔行駛（在檔時間大于500ms）后，車輛停止后需要向前行駛速度超過10km/h（公里/小時）后才能進行停機操作。（15）方向盤轉動角小于45度，其轉動角速度小于25度/秒。
2.2發動機停止的人為條件
發動機滿足自動停機條件后，即組合儀表盤上的怠速啟停指示燈不亮。此時駕駛員按照以下步驟進行操作，發動機熄火，進入自動停機狀態。此時組合儀表盤上的怠速啟停指示燈綠色顯示。（1）踩下制動剎車踏板直到車速為零；（2）將檔桿切換至N檔；（3）松開離合器踏板；（4）發動機自動停機。
2.3發動機起動的人為條件
發動機由怠速啟停系統控制下的自動停機轉變為自動啟動，需要駕駛員執行以下的操作，使發動機起動，此時組合儀表盤上的怠速啟停指示燈黃色顯示。具體方法如下：（1）方法一：踩下離合器踏板；（2）方法二：踩下加速踏板；（3）方法三：轉動方向盤角度大于20度或角速度大于100度/秒；（4）方法四：按下空調除霜按鍵。2.4發動機自動啟動的特殊條件當車輛狀況滿足一定條件后，無需駕駛員操作，發動機即可自動啟動，此時組合儀表盤上的怠速啟停指示燈黃色顯示。當下列情況的任意一種發生時，發動機都會自動啟動。（1）蓄電池處于饋電狀態；（2）制動真空度小于45000帕；（3）車輛溜車車速度大于3千米/小時；（4）空調設定目標溫度與車內溫度差大于5攝氏度。
3怠速啟停系統起動電氣原理圖
發動機怠速起停系統控制發動機自動啟動的電氣原理圖可以為故障診斷維修提供依據。奔騰B50車型發動機怠速啟停系統發動機自動啟動的電氣原理圖，如圖1所示。
4.1怠速啟停系統儀表指示燈
儀表指示燈能夠反映怠速啟停系統的運行狀態。指示燈無故障狀態下，當怠速啟停系統關閉時，組合儀表上的指示燈OFF點亮。同時組合儀表使用另一個雙色LED燈（綠色/黃色）來向駕駛員指示怠速啟停系統開啟的狀態。儀表盤怠速啟停指示燈的狀態含義，如表1所示。
4.2故障的診斷與排除方法
發動機怠速啟停系統的故障多種多樣，需要根據指示燈狀態與怠速啟停系統的運行狀況，進行綜合分析，找到故障原因，進行維修。
4.2.1常見故障根據維修人員的反映，發動機怠速啟停系統的常見故障主要有以下幾種情況。（1）離合器上、下位開關故障離合器上、下位開關位于離合器踏板支架上，作用是分別為ECU提供離合器松開信號和踩下信號。結構形式為機械式觸點開關，由于暴露于駕駛室且經常受力，是較為常見的故障點。（2）空擋開關故障空擋開關安裝在靠近變速桿側的換擋拉線上，為ECU提供空擋狀態信號，保證啟動安全，為霍爾效應是開關。由于其結構形式及工作環境，是較為常見的故障點。（3）LIN通信故障LIN通信是將參數傳送給ECU，進而分析控制怠速啟停系統運行。通常是線路老化磨損導致的，或者對應元件損壞導致，需要綜合分析。（4）其他各種傳感器故障傳感器用于檢測車輛運行過程中的各種參數，傳感器損壞會導致ECU無法讀取車輛信息，使怠速啟停功能失效。
4.2.2診斷與排除方法發動機怠速啟停系統的故障，可分為系統無法正常工作和儀表盤指示燈故障。對于維修技術人員來說，要能夠判斷兩種故障，為維修做準備。（1）系統能夠運行，指示燈無法正常顯示當怠速啟停系統能夠正常工作，而儀表盤指示燈指示出錯，即系統狀態和指示燈代表狀態不一致，則表示指示燈出現問題。依據怠速啟停系統系統開啟后的運行狀態，指示燈會按照指示燈黃色顯示、指示燈不亮、指示燈綠色顯示依次顯示。具體診斷和排除方法為：根據電氣原理圖找到指示燈及其對應的線路，利用萬用表進行線路導通性檢查，更換對應線路或指示燈元件即可恢復正常。（2）系統無法運行對于怠速啟停系統無法正常工作的問題，需要對比系統觸發、自動停機和自動起動的條件進行綜合判斷，進一步確定原因，判斷是否是故障導致的。對于故障導致的無法正常工作，首先使用故障診斷儀進行故障代碼查看，根據故障代碼找到具體的原因，使用電工儀表檢查對應元件及線路故障，制定具體的維修方案，直至系統恢復正常。
參考文獻
[1]喻金龍.某車型怠速啟停系統原理及其標定[J].汽車工程師,2018(7):51-55.
[2]臧利國,彭志洋,裴躍翔,等.汽車怠速起停系統雙開關起動機的設計[J].農業裝備與車輛工程,2018,56(4):36-39.
[3]李振磊,林逸,龔旭.智能起停微混轎車試驗研究[J].汽車工程,2010,32(8):654-658.
[4]張穎劍.汽車怠速啟停系統發展現狀與思考[J].汽車工業研究,2013(3):47-49.
作者：周武郁 徐聰 陳磊 單位：信陽職業技術學院汽車與機電工程學院
