奔驰S320在踩下加速踏板时,发动机达不到最高转速

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背景

一辆奔驰S320型轿车,发动机型号为104.994。此款发动机配置德国博世公司生产的Motronic3.4.1控制系统,采用控制器局域网(CAN)数据传输。

现象

该车在踩下加速踏板时,发动机达不到最高转速,只能在1000-2000r/min的范围内波动。

方案

用KTS一300读取故障码,发现有两个故障码,一个是安全燃油切断功能起作用,另一个是没有收到从电子节气门控制单元通过CAN数据总线(KL线路)传给发动机控制单元的电子节气门信号。根据发动机电控系统的控制原理可 知,发动机在正常工作期间,电子节气门控制单元要传输一个电压信号到发动机控制单元的4号端子,这个电压信号一般应在2-11V之间变化。当控制系统发现有故障时,安全燃油切断装置将提供一个接地信号给发动机控制单元,发动机控制单元收到这个信号后,安全燃油切断功能将起作用,并限制发动机转速只能在1000-2000r/min的范围内变化。 根据上述原理,首先取下发动机控制单元,打开点火开关,用万用表测量发动机控制单元的4号端子,测量结果4号端子上没有在2-11V之间变化的电压信号。出现这种结果可能有两种原因,第一种是CAN传输有问题,第二种是电子节气门的控制有问题。 首先取下发动机控制单元和电子节气门控制单元分别进行测量,根据两控制单元的CAN数据总线连接图(见图1)可知,发动机的K线与L线分别与电子节气门控制单元的44号和45号端子相连接。 用万用表测量K线与44号端子、L线与45号端子两条线路的电阻均为0Ω,而且这两条线路与蓄电池的正、负极均没有短路,说明通信线路应该没有问题。 接下来,分别在发动机控制单元的L线和K线以及电子节气门的44号和45号端子测量传输的电阻。经测量,两端的传输电阻均为1211),符合传输电阻应为115-1251)的规定值,这样就可以基本断定CAN的数据传输基本没有问题。 至此,分析问题可能是在电子节气门控制方面。此款车的控制单元为VDO控制系统。首先用检测仪器在诊断插座的7号端子进行故障读取,结果发现不能通信。又用奔驰专用仪器HHT进行故障读取,情形一样,故决定测量发动机电控单元X32及相关线路(见图2)。 首先测量电控单元X32的供电情况。此控制单元的51号和52号端子由基本模组的6号和5号端子提供电源。经测量,51号和52号端子在点火开关打开时均有12V的供电电压,再用试灯测量,证实这两个端子的供电没有问题。接着又对控制单元的3号和4号端子进行测量,3号和4号端子为电控单元的接地线。经测量,接地线也没有问题,证明故障不是由供电引起的。 看来问题可能出在电控单元的外部(包括组件、线路及通信线路)及电控单元本身。于是,我们决定按照线路图对电控单元的外部电路进行测量。首先测量巡航系统的供电情况,然后又进行了状态测量(电控单元端的48号、 9号、11号、50号及7号端子)。当点火开关转至“ON”位时,在开关的供电端有12V电压。巡航开关S1在加速、减速、记忆、清除及停止位置时,在以上电控单元相对应的端子处分别测量,均有12V电压。状态变化反映开关的状态信号正常,表明巡航开关的线路及供电基本是正常的。最后,又对制动灯线路、供电和开关进行测量,也没有问题。 接下来,测量电子节气门组件X94及相关线路(见图3)。 17号、18号端子为电子节气门位置电动机的极,15号、16号端子为电子节气门位置电动机的负极。测量这两端的电阻为2.1Ω,符合电动机线圈绕组电阻小于101Ω的标准值。56号端子为电磁离合器的接地线,34号端子为电磁离合器的正极。测量电磁离合器电阻,符合正常标准。测量电子节气门传感器的电阻为2.237k1),位置电动机传感器的电阻为2.277k1),均属正常范围。20号端子为怠速触点及安全连接的正极,37号端子为怠速触点信号。测量20号与37号端子,其电阻为0Ω,说明怠速触点4,2置正确,并能够接通。59号端子为安全连接的接地信号,测量20号与59号端子的电阻为1.35KΩ,也正常。后来又对电子节气门的11根接线分别进行测量,也没有发现彼此之间有短路的现象(断开电子节气门的插接器,取下电子节气门控制单元),说明电子节气门及线路应该没有太大的问题。 断开电子节气门的插接器,分别测量每个端子的电压,发现各端子的电压均为OV,这说明故障可能就在电控单元本身。更换一个新的相同版本的电脑,在不起动发动机的情况下,断开电子节气门与控制单元的插接器,用仪器读取故障码。打开点火开关,能够与电子节气门控制单元通信,并输出一个电控单元故障的相关码。当时我们认为可能是电脑版本及设定的问题,所以没太在意。从原来的没有通信到现在通信正常,可以证明以上判断是基本正确的。接上电子节气门的插接器,起动发动机试车,发现在踩下加速踏板时,发动机的转速还是不能提升,仍只能在1000-2000r/min的范围内变化,和以前没有任何区别。停车后对发动机进行故障自诊断,发现又不能正常通信了。 这种现象非常像是新电脑装上后又被烧坏的情形。分析电控单元的外围电路,一部分是提供电源及各种控制状态信号的输入部分,根据以上的测量结果,应该没有什么问题;另-部分就是控制电子节气门的驱动电路及接收电子节气门的反馈信号,其中电子节气门的驱动电路出问题的可能性较大。接下来,又重复测量了一次,结果发现15号和16号端子与电子节气门的外壳短路。 断开电子节气门的插接器,打开点火开关,分别在插头处测量电压,发现此插头处没有一个接线有电压,由此判定控制电脑一定是又被损坏了。进一步仔细测量和分析,发现电子节气门的15号和16端子与外壳之间短路,看来电子节气门也可能有问题。 正好库中有一个相同型号的电子节气门,分别测量各脚之间的电阻(测量值见表1),并与旧的电子节气门进行比较。 从测量结果看,新、旧电子节气门有两点不同,第一点是电动机的电阻,新的为4.60Ω,而旧的只有1.90Ω;第二点是新的11号端子与外壳之间不短路,而旧的与外壳之间短路,这说明旧的电子节气门有问题。 于是,取下旧的电子节气门,打开后发现内部11条线路的绝缘皮全部损坏,且其内部引线与外壳之间的间隙非常小,这样在发动机抖动时便会导致瞬间短路,造成电路电流过大,从而烧坏电脑。因此,电子节气门的引线外皮剥落造成电路与电子节气门的外壳搭铁,引起电流过大而使电脑损坏,才是本车故障的真正原因。更换新的电脑及节气门体后,该车一切恢复正常。表1是电子节气门插接器电压及端子电阻的测量值,提供给大家以便检查时作为参考。

备注

经过反思我们认识到,在排除上述故障时所走的弯路,是由于没有测量电子节气门的引线与发动机地线之间的状态造成的。一般来讲,断路故障比较容易测量和判定,而短路故障则应分别确认是与正极短路、线路之间短路还是线路与接地之间短路。此外,在遇到控制单元损坏的情况时,在更换新的控制单元之前,一定要先查找引起控制单元损坏的原因,并应认真检测相关的元器件和线路,只有在确认没有任何问题之后,才能安装新的控制单元。关于这一点,在各种维修手册中也有说明,维修时应引起充分注意,以减少不必要的损失。

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