电控汽车的“应急保护模式”又称为安全保护控制,是指当电控汽车的某些控制系统出现故障,而且这种故障对电控汽车构成较大危害时,为了保护电控汽车不受进一步损害而自动启用的若干保护措施。 众所周知,电控器件(包括中央处理器GPU等)有时出现严重故障是难以避免的,但为
了汽车不至于半路抛锚,电控单元(ECU)在存储放障码的同时,自动进入失效保护状态,不再采用失效装置的信号,而用固定的数值取代故障传感器的信号(见表5-13),并按预先设定的程序或方式进行控制,使汽车保持最基本的行驶性能,以便行驶回家或者到达修理厂。在这种状态下,汽车的动力性能会受到明显影响。
电控汽车的应急保护功能包括以下两方面内容:
1)信号替代——在某信号中断的情况下,采用其他信号替代或者采用固定数据替代。
2)强制运行—微处理器损坏后,启用备用集成电路强制运行。
对于汽车维修人员来说,需要甄别电控汽车是否进入了失效保护模式,这种运行模式有哪些特点,以便有针对性地采取维修措施。
1.发动机的应急保护模式：
当正时带错齿以后,发动机的配气相位将严重错乱,曲轴位置传感器(又称发动机转速传感器)和凸轮轴位置传感器不能发出同步信号,此时发动机ECU停止发出喷油指令及点火指令,使发动机无法起动。有的发动机ECU内部设置了自动熄火继电器,当ECU接收不到曲轴位置信号或者接收到错误的曲轴位置信号时,发动机会锁死供油和点火。因此,在诊断发动机无法起动的故障时,需要甄别是否是由上述传感器信号不同步所引起。曲轴位置传感器失效(见图552)与凸轮轴位置传感器失效的区别在于,若在发动机运转时曲轴位置传感器突然失效,发动机会立即熄火,熄火后不能再起动;若在发动机运转时凸轮轴位置传感器突然失效,发动机不会立即熄火,但熄火后发动机不能再起动。
当进气流量装置损坏或其线路断路,ECU接收不到正常的空气流量信号,会自动启用故障应急保护模式,ECU根据节气门位置传感器和曲轴位置传感器的信号自动生成一个替代信号,并限制发动机的转速在2500/min左右。由于上述信号不能精确地反映发动机的实际进气量,所以汽车的加速性能不良。
一辆金杯海狮SY6480AB一EH汽车,热机起动困难,怠速时容易熄火,加速时发动机喘振,排气管冒黑烟,耗油量增大。产生这种故障的原因往往是进气歧管绝对压力(MAP)传感器的真空管路堵塞。该车型MAP真空管的接头位于节气门体的下部,由于汽车的行驶里程较长,加上燃油品质不良,造成真空管口被堵住,使MAP感受不到进气歧管内压力的变化,也就无法输出相应的电信号,ECU接收不到空气流量信号,只得进入应急保护程序,所以发动机出现诸多运转失常的现象。
当冷却液温度传感器损坏时,ECU将按预先设定的温度一起动时20℃、运行时80℃的冷
却液温度-进行燃油控制和点火控制。
一般来说,发动机进入应急保护模式具有如下几种表现:
1)发动机故障指示灯长亮。若电子节气门(EPC)指示灯点亮,这是告知电子节气门系
统存在故障,此时节气门将打开8°左右,发动机转速限制在3000r/min以下,处于“跛行回家”状态。
一辆马自达323轿车,出现怠速不稳、急加速熄火的故障,同时发动机故障指示灯长亮。连接故障诊断仪,读取发动机怠速时的故障码和数据流,发现存在5个故障码,分别是空气流量传感器信号不良、节气门位置传感器信号不良、冷却液温度传感器信号不良、进气温度传感器信号不良和氧传感器信号不良,同时发现发动机冷却液温度和进气温度一直固定在-39℃,节气门开度固定为100%。对上述传感器进行检测,除了节气门位置传感器信号异常外,其他几个传感器都正常。这是发动机进入应急保护模式比较典型的表现。
2)发动机加速不良,行驶发冲。一辆BJ2021E型轿车,发动机冷机时工作正常,行驶段时间后出现加速不良,偶尔还有行驶发冲的现象。经过反复检查,发现曲轴位置传感器的连接线中有一根导线的外皮被磨破,其内的铜线与进气歧管不定期接地,因而有时产生错误的曲轴位置信号,发动机ECU据此断续地中断点火和喷油,最终引起汽车行驶发冲的现象。
3)读取数据流,“缺缸”往往发生在同一列。对于V型发动机,这种“整列缺缸”现象很可能是发动机的一种自动保护功能。
4)自动切断空调、音响等附属装置的工作。当发动机ECU启用应急保护模式时,有的车型为了减少发动机的负荷,预防事故的进一步扩大,会自动停止空调和音响等附属装置的工作。
5)对于原装进口汽车(如欧规奔驰C200轿车,采用W203底盘),如果发动机故障指示
统存在故障,此时节气门将打开8°左右,发动机转速限制在3000r/min以下,处于“跛行回家”状态。
辆马自达323轿车,出现怠速不稳、急加速熄火的故障,同时发动机故障指示灯长亮。连接故障诊断仪,读取发动机怠速时的故障码和数据流,发现存在5个故障码,分别是空气流量传感器信号不良、节气门位置传感器信号不良、冷却液温度传感器信号不良、进气温度传感器信号不良和氧传感器信号不良,同时发现发动机冷却液温度和进气温度一直固定在-39℃,节气门开度固定为100%。对上述传感器进行检测,除了节气门位置传感器信号异常外,其他几个传感器都正常。这是发动机进入应急保护模式比较典型的表现。
2)发动机加速不良,行驶发冲。一辆BJ2021E型轿车,发动机冷机时工作正常,行驶段时间后出现加速不良,偶尔还有行驶发冲的现象。经过反复检查,发现曲轴位置传感器的连接线中有一根导线的外皮被磨破,其内的铜线与进气歧管不定期接地,因而有时产生错误的曲轴位置信号,发动机ECU据此断续地中断点火和喷油,最终引起汽车行驶发冲的现象。
3)读取数据流,“缺缸”往往发生在同一列。对于V型发动机,这种“整列缺缸”现象很可能是发动机的一种自动保护功能。
4)自动切断空调、音响等附属装置的工作。当发动机ECU启用应急保护模式时,有的车型为了减少发动机的负荷,预防事故的进一步扩大,会自动停止空调和音响等附属装置的工作。
5)对于原装进口汽车(如欧规奔驰C200轿车,采用W203底盘),如果发动机故障指示
灯偶尔亮起,并伴随有不确定的某缸缺火的故障码,发动机可能进入了“缺缸保护”状态,这是由于进口轿车发动机相关混合气控制参数不适应中国燃油品质引起的。
2.自动变速器的应急保护模式：
(1)自动变速器进入应急保护状态的主要特征：
1)变速器在D位时,只有一个档行驶,而且不能进入超速档。具体表现是:R位行驶正常,D位也能行驶,但是在D位只有一个3档(或2档),无论发动机转速多高,都不能达到最高车速,即没有超速档,被称为“锁档”。
上海别克等轿车采用数据总线传递信息,动力系统控制模块(PCM)不仅控制发动机运转,而且控制自动变速器的工作。当PCM本身发生故障或者PCM检测到自动变速器严重失常时,PCM会使自动变速器内各换档电磁阀断电,这一组合正好相当于自动变速器的3档状态,也就是说,上海别克轿车自动变速器的应急保护模式是锁定在3档运行,而且不能升降档。
01M型自动变速器ECU实行模糊逻辑控制,控制着自动变速器所有的电气和液压功能。
如果自动变速器ECU出现故障,将进入应急保护状态—1档液压、2档液压及倒档仍然有效,这几个档位可以通过操纵变速杆换档;若变速杆置于D位,则通过液压系统以3档运行。
2)仪表板上的档位显示功能失效,同时“保持”(HOLD)指示灯闪烁。
3)变速杆不能从P位移出。
4)在一定的速度区间能够听到“嗡嗡”的异常响声。对于锁止工况为2档的自动变速器,当车速在60km/h~80km/h时能够听到;对于锁止工况为3档的自动变速器,车速在70km/h~90km/h时能够听到。离开上述速度区间,则没有这种“嗡嗡”的异常响声。这种异常响声是变矩器锁止离合器打滑的声音。
(2)自动变速器设置应急运行模式的目的：
1)保证驾驶员通过操纵变速杆和手控阀,能够驾驶汽车继续行驶到维修站。
2)保护自动变速器不至于发生更大损坏,因为 A/T ECU通过占空比信
号来控制主油压电磁阅的打开时间,主油压电磁阀是一个常闭式电磁阀,在完全断电时,主油路的油压达到最高,会弥补系统中一部分泄漏量,可以避免烧坏摩擦片。
(3)自动变速器应急保护模式的实质：自动变速器应急保护模式的实质是: A/T ECU对所有换档电磁断电,主油路的油压达到最高,液力变矩器锁止离合器处于分离状态(即解除锁止),此时自动变速器锁定在某一个中低档位,不能升至最高档。
对于4T65E型自动变速器,ECU记录的故障码不同,所采取的应急保护措施是不完全一样的(见表5-14)。
(4)自动变速器启用应急保护模式的条件在下列情况下,自动变速器启用应急运行模式:
1)自动变速器ECU发生故障。
2)输入轴转速传感器、输出轴转速传感器、换档电磁阀及其电路出现故障。一辆现代途胜越野车,采用V4A51自动变速器,出现在D位时只有一个档行驶,无法换档的故障现象。调取故障码,为“输入轴转速传感器信号丢失”。分解变速器,发现这种霍尔式输入轴转速传感器的信号盘安装在前进位(D位)离合器鼓上,检查该离合器鼓的轴向位移,达到lmm。更换离合器鼓,其轴向位移量为0.70mm,删除故障码,试车,换档恢复正常。
3)拔下了自动变速器电磁阀的插接器。
4)自动变速器油(ATF)的温度过高,如超过135℃。
5)自动变速器油的型号不对。例如奔驰汽车,如果错加了别的厂家的自动变速器油自动变速器将进入失效保护状态,在D位只能以2档行驶。
3.全自动空调系统的应急保护模式：
全自动空调系统进入应急保护状态后,电控单元将切断压缩机电磁阀的接地回路,以保护空调系统(主要是压缩机),同时减少发动机的负荷,从而保证发动机的基本动力输出。
因此,在诊断空调系统故障时,要分辨是全自动空调系统进入了应急保护状态,还是压缩机等部件确实已经损坏。
在下列情况下,全自动空调系统进入应急保护状态(以上海别克君威3.0GS轿车为例)。
1)发动机ECU接收到异常的节气门位置信号(节气门开度大于90%)、进气量信号认为发动机的负荷过大。
一辆桑塔纳2000时代骄子轿车,开启空调制冷时吹出的风不凉。用空调歧管压力表检测,制冷剂的压力正常,判断是压缩机不工作,其原因可能是空调制冷系统本身有故障,也可能是发动机存在故障。经过检查发现,发动机电控单元(J220)至压缩机切断继电器(J26)的控制线无电压,更换J220试车,故障未能排除。连接V.A.G1552故障诊断仪,进入01-08-020读
取数据流,发现怠速转速为1010r/min(偏高),此时意外地发现,当发动机转速为2000r/min,压缩机能够工作。再次读取数据流,发现节气门位置传感器的信号不正常。
清除故障码,做节气门基本设定,却无法进行。更换节气门位置传感器后,故障被排除。这是由于节气门位置传感器向J220输送了错误的负荷过大信号,J220便切断了J26的供电强行让压缩机停止工作。
2)发动机转速超过4700r/min。
3)冷却液温度超过125℃。
4)进气温度低于5℃。
5)空调系统制冷剂的压力过高(超过3080kPa)或过低(低于287kPa),使压力开关断开,以保护空调压缩机。
6)PCM(动力系统控制模块)与HVAC(采暖、通风和空调系统)之间存在通信故障。
7)空调系统电源的电压低于10V。
4.空气悬架系统的应急保护模式：
一辆2002款宝马X5轿车,出现后空气悬架不能自动下降的故障。检查发现,该车的后空气悬架已经上升到最高位置,组合仪表显示屏显示“自标高空气悬架有故障”。连接GT1故障诊断仪,检测电控悬架系统控制模块,调得的故障码为“右侧高度传感器故障”。
读取数据流,发现右侧和左侧高度传感器的信号电压均为0V(正常情况应该在0~5V之间变动)。为什么右侧高度传感器出现故障,左侧高度传感器的信号电压也为0V呢?检查悬架控制模块的电源和接地情况,都正常;检查右侧和左侧高度传感器导线侧插接器,没有发现接触不良现象;测量右侧和左侧高度传感器到悬架控制模块之间的导线,没有发现短路和断路的现象。但是,只要右侧高度传感器不参与工作,并对悬架控制模块短时断电后,能够恢复正常。更换右侧高度传感器,并且进行后悬架高度匹配之后,故障彻底排除。
分析故障原因,在右侧高度传感器损坏后,电控悬架控制模块进入应急保护状态,使后空气悬架上升到最高位置,因此左侧高度传感器的信号电压也为0V。此时虽然乘坐不够舒适,但是能够保证汽车继续行驶一段路程。
5.电源管理系统的应急保护模式：
为了确保蓄电池具有足够的电量,满足发动机起动和车辆正常运行的需要,许多高档汽车(如一汽大众速腾、迈腾、凌志430、宝马、奥迪A6L、通用林荫大道等)设置了电源管理系统(又称为用电负荷管理系统、电能管理系统)。电源控制单元根据蓄电池的端电压、发动机的转速、发电机的输出电压等对蓄电池的电压进行评估。当蓄电池的电量低于一定值时,电源控制单
元便提高发动机的怠速,以补偿供电系统的电压不足,并且适时关闭某些舒适性系统的功能,以防止蓄电池亏电。
例如进口大众辉腾轿车设置了车载电源控制单元,用来监控蓄电池的充电状况,当监控到蓄电池的电压在一段时间内低于12.2V,则判定电源管理系统处于临界状态,将根据优先等级,由各自的电控单元关闭后窗玻璃加热器、座椅加热器等舒适性用电设备,或者降低空调系统的输出功率,从而避免蓄电池出现严重的亏电现象。
6.运用应急保护模式的注意事项：
1)当电控汽车的失效保护模式被激活时,即使采用故障诊断仪,也无法删除其故障码对于丰田佳美2.4轿车2AZ发动机,当其电控系统进入失效保护模式时,若采取清除故障码的方法不能结束失效保护状态,则需要关闭点火开关,然后才可能结束这一失效保护模式。
2)01N自动变速器挂手动2档时,若出现3档的车速,也说明自动变速器控制单元进入失效保护状态。
3)自动变速器进入故障应急状态时,不宜检查自动变速器油的油位。
总之,当汽车某些性能出现明显失常时,维修人员不能只想到点火系统或者燃油系统可能出了问题,对于电控汽车,还需要考虑是否其失效保护功能在起作用,有时甚至是需要首先加以排查的项目。确认汽车进入应急保护状态以后,应当排除主要故障,并且采取重新调
整、恢复归零或者进行匹配等手段,使电控汽车恢复正常。
