某車型發(fā)動(dòng)機(jī)ECM 失效分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

武立勝，饒生源

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230022）

發(fā)動(dòng)機(jī)ECM，全稱為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制模塊，具有連續(xù)監(jiān)測并控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)的功能。ECM根據(jù)各路傳感器的輸入數(shù)據(jù)測試和計(jì)算，ECM直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的噴油量、噴油時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速以及其他附件系統(tǒng)的狀態(tài)。ECM可靠性不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能，甚至危及人身安全。本文根據(jù)市場反饋的ECM故障問題，進(jìn)行詳細(xì)排查分析，最終找到故障要因并提出整改方案。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)國外客戶反饋，某車型在出廠駁運(yùn)途中，熄火后出現(xiàn)無法起動(dòng)現(xiàn)象，里程從幾十公里到兩千公里不等，根據(jù)現(xiàn)場條件，對可能的原因逐一進(jìn)行確認(rèn)，見表1。

根據(jù)以上排查，初步確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)ECM失效的可能性最大，為此我們對故障車ECM進(jìn)行測試和拆解。

1.1 ECM測試

首先對發(fā)生故障的車輛進(jìn)行ECM測試，發(fā)現(xiàn)無法跟診斷設(shè)備建立通信，接著對ECM進(jìn)行拆解，如圖1所示，發(fā)現(xiàn)針腳PIN27和PIN41有明顯燒蝕現(xiàn)象。

1.2 PIN27和PIN41電壓測試

為了驗(yàn)證PIN27和PIN41兩針腳燒蝕是否為電壓過大導(dǎo)致，在以下7種工況下：①鑰匙開關(guān)上電；②起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；③關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)；④接通AC開關(guān)；⑤斷開AC開關(guān)；⑥接通鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)；⑦斷開鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)，分別進(jìn)行了測試，結(jié)果為：PIN27針腳僅在斷開AC開關(guān)時(shí)，出現(xiàn)200V異常電壓；PIN41針腳在7種工況中未出現(xiàn)異常電壓。

表1 無法起動(dòng)排查

圖1 ECM拆解圖

由于PIN27針腳電壓值超出了9～36V承受范圍，直接導(dǎo)致針腳燒蝕。但PIN41針腳未檢測出異常大電壓，進(jìn)一步分析ECM內(nèi)部的PCB電路板，發(fā)現(xiàn)PIN27和PIN41存在關(guān)聯(lián)，推斷PIN27針腳燒毀的同時(shí)將PIN41針腳燒毀。綜上分析：PIN27針腳在斷開AC開關(guān)瞬間，產(chǎn)生200V電壓，導(dǎo)致ECM電路板燒毀，進(jìn)而影響整車起動(dòng)。下一步對PIN27針腳燒蝕進(jìn)行深入分析測試。

2 失效原因分析

為了排查PIN27針腳燒蝕原因，我們分析了與之相關(guān)的ECM電路圖（圖2）。與PIN27相關(guān)的負(fù)載有AC繼電器、壓縮機(jī)繼電器、冷凝器繼電器、壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)扇共5個(gè)因素，因而得出PIN27針腳燒蝕的5個(gè)可能原因分別是：壓縮機(jī)回路異常、冷凝器風(fēng)扇回路異常、壓縮機(jī)繼電器反向電動(dòng)勢大、AC繼電器反向電動(dòng)勢大和冷凝器繼電器反向電動(dòng)勢大。通過測試電壓法，首先分別斷開壓縮機(jī)插接件（圖3）和冷凝器風(fēng)扇插接件（圖4），在接通或斷開AC開關(guān)工況下，測試PIN27對搭鐵電壓，結(jié)果為：在斷開AC開關(guān)瞬間，都出現(xiàn)200V異常電壓，從而排除壓縮機(jī)和冷凝器風(fēng)扇回路的影響。其次，分別在壓縮機(jī)繼電器（圖5）、AC繼電器（圖6）和冷凝器繼電器（圖7）端并聯(lián)續(xù)流二極管，在接通或斷開AC開關(guān)工況下，測試PIN27針腳電壓，唯獨(dú)在“冷凝器繼電器端并聯(lián)續(xù)流二極管”時(shí)，測試電壓在PIN27針腳9～36V，最終鎖定該因素為導(dǎo)致PIN27針腳燒蝕的要因。

圖2 空調(diào)控制電路簡圖

圖3 斷開壓縮機(jī)插接件

圖4 斷開冷凝器風(fēng)扇插接件

圖5 壓縮機(jī)繼電器并聯(lián)續(xù)流二極管

圖6 AC繼電器并聯(lián)續(xù)流二極管

圖7 冷凝器繼電器并聯(lián)續(xù)流二極管

3 優(yōu)化方案

根據(jù)上一節(jié)分析得出的結(jié)論，制定如下對策。

1）對策1：切斷空調(diào)與ECM之間關(guān)聯(lián)；措施：①修改空調(diào)控制原理，PIN27和PIN48不接線；②關(guān)閉ECM的空調(diào)控制功能。優(yōu)點(diǎn)是快速解決問題，缺點(diǎn)是無法滿足部分客戶的功能需求。

2）對策2：消除感應(yīng)負(fù)載對ECM的影響；措施：修改空調(diào)原理，保留ECM的空調(diào)控制功能。優(yōu)點(diǎn)是能根據(jù)需求決定是否提高怠速轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提升空調(diào)制冷效果，另一方面能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高低，決定是否切斷空調(diào)壓縮機(jī)的工作。

綜合考慮，選擇對策2。修改后的空調(diào)原理圖如圖8所示。

4 方案驗(yàn)證

4.1 靜態(tài)測試

對策2實(shí)施后，整車靜態(tài)下測試PIN27和PIN41針腳電壓，結(jié)果見表2。

4.2 動(dòng)態(tài)測試

分別對整改后的車輛進(jìn)行了3000km高環(huán)和20000km城郊路況的測試，在試驗(yàn)過程中，每50km先斷開AC開關(guān)，再開啟，如此循環(huán)直到里程完成，沒有出現(xiàn)ECM燒蝕問題。

5 總結(jié)

本文根據(jù)客戶的反饋，通過深入調(diào)查分析和樣件拆解，確認(rèn)是針腳燒蝕。又根據(jù)電氣原理圖，分析出引起針腳燒蝕的幾種可能原因，并逐一進(jìn)行測試排除，最終鎖定引起針腳燒蝕的要因。針對要因提出了解決方案，落實(shí)整改后，分別進(jìn)行整車靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測試，測試結(jié)果未出現(xiàn)ECM燒蝕故障，整改方案有效，為后期空調(diào)原理圖設(shè)計(jì)提供了參考。

表2 優(yōu)化后測試結(jié)果