雪佛蘭科魯茲轎車組合儀表不工作故障分析

作者簡(jiǎn)介：程斌（1968-），男，漢族，江蘇南京人，本科，高級(jí)講師，南京交通技師學(xué)院，南京交通中等專業(yè)學(xué)校，研究方向：機(jī)電一體化。

摘 要：雪佛蘭科魯茲轎車是通用全球緊湊型平臺(tái)DeltaII下線的產(chǎn)品，充滿動(dòng)感的跑車造型演繹了傳統(tǒng)三廂轎車的車型特征，該車定位于事業(yè)略有所成、正在奮斗中的年輕人。車輛底盤調(diào)教偏歐洲化，外形也非常國際化，在市場(chǎng)上有較大的保有量。由于該車儀表信息采用低速CAN網(wǎng)絡(luò)串行數(shù)據(jù)通信獲取數(shù)據(jù)方式，儀表出現(xiàn)故障時(shí)，在分析與排除上存在困難，本文以該車組合儀表不工作故障為例，通過對(duì)故障原理的分析，引導(dǎo)廣大維修人員建立該車組合儀表故障分析的思路。

關(guān)鍵詞：雪佛蘭科魯茲;組合儀表;故障分析

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2022.12.085

1 故障現(xiàn)象及分析

一輛2014年5月份產(chǎn)雪佛蘭科魯茲轎車，車輛識(shí)別代碼為LSGPC52U4EF180093，搭載發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為LDE，排量為1.598L 功率為86kW。該車為我院教學(xué)用車。據(jù)反映，該車在一次電氣一體化課學(xué)生訓(xùn)練結(jié)束后，老師檢查車輛時(shí)發(fā)現(xiàn)，該車打開點(diǎn)火開關(guān)后，組合儀表量表指針及多個(gè)指示燈都不工作，經(jīng)過檢查，連接線路正常，也無接觸不良現(xiàn)象。無奈遂向筆者求助。筆者首先查閱該車維修手冊(cè)中關(guān)于儀表的相關(guān)信息說明，車輛帶有車載儀表顯示測(cè)試的功能，當(dāng)SW打到“ON ”檔時(shí)車輛會(huì)對(duì)組合儀表的功能的進(jìn)行檢查，來測(cè)試車輛顯示功能有無異常情況。即當(dāng)SW置于“ON”位置時(shí)，儀表所有指示燈均會(huì)點(diǎn)亮片刻，量表指針會(huì)從最小位置轉(zhuǎn)動(dòng)到最大位置。筆者上車檢查后發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)火開關(guān)打開到ON位置時(shí)，各量表均不動(dòng)，部分指示燈也不能正常點(diǎn)亮片刻，驗(yàn)證了儀表確實(shí)存在故障。但因現(xiàn)場(chǎng)無同型號(hào)的車輛替換檢查，于是拆下組合儀表作具體檢查。

通過查閱該車維修手冊(cè)，該車組合儀表總成中四個(gè)量表，它們分別是冷卻液溫度表（水溫表）、燃油箱液位表（油量表）、車速表、曲軸轉(zhuǎn)速表。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫指示表

儀表板總成包含有水溫表，用于顯示發(fā)動(dòng)機(jī)水溫，水溫溫度值由PCM（發(fā)動(dòng)機(jī)模塊）提供。發(fā)動(dòng)機(jī)模塊通過高速 CAN總線將發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信息傳遞到BCM（車身模塊）。之后BCM通過低速 CAN總線把水溫?cái)?shù)據(jù)傳遞至儀表板總成，由水溫表顯示發(fā)動(dòng)機(jī)水溫。在下面三種情況下，下面三種情況下，水溫表會(huì)固定在 40℃ （104） ：（1）車身模塊與PCM失去串行數(shù)據(jù)通信;（2）車身模塊BCM與組合儀表失去串行數(shù)據(jù)通信;（3）發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器相關(guān)線路出現(xiàn)故障。

3 燃油箱液位指示表

發(fā)動(dòng)機(jī)模塊PCM將從燃油箱液位位置傳感器傳來的信息轉(zhuǎn)變成油位高低信號(hào)。PCM利用高速 CAN總線將燃油箱液位位置信號(hào)傳遞到BCM。隨后BCM利用低速 CAN總線將數(shù)據(jù)傳遞至儀表總成，用以顯示燃油箱液位高低。如果油箱液位降低到小于11%，組合儀表總成點(diǎn)亮燃油箱液位位置過低指示燈。在下面三種情況下，燃油箱液位指示表默認(rèn)為沒有汽油：（1）車身模塊BCM與發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊PCM失去串行數(shù)據(jù)通信;（2）車身模塊BCM與儀表總成失去串行數(shù)據(jù)通信;（3）燃油液位位置傳感器相關(guān)線路出現(xiàn)故障。

4 車速表分析

ECM通過高速 CAN-總線信號(hào)將車速信息發(fā)送給BCM。然后BCM根據(jù)車輛要求，通過低速 CAN-總線信號(hào)將車速信息發(fā)送給組合儀表顯示車速。當(dāng)出現(xiàn)下列2種故障時(shí)，車速表將默認(rèn)為0公里/小時(shí)： （1）BCM與ECM進(jìn)行通信的串行數(shù)據(jù)丟失;（2）組合儀表不能與BCM進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信。

5 曲軸轉(zhuǎn)速表

發(fā)動(dòng)機(jī)模塊PCM利用高速 CAN-總線把曲軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳遞至車身模塊BCM。隨后BCM利用低速 CAN總線將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳遞至儀表總成用于顯示曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度。在下面三種情況下，曲軸轉(zhuǎn)速顯示為零：（1）BCM不能與ECM進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信;（2）曲軸轉(zhuǎn)速傳感器相關(guān)線路出現(xiàn)故障;（3）組合儀表不能與BCM進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信。

6 組合儀表指示燈

低壓電源利用儀表總成為駕駛員信息中心的所有指示燈控制三極管供給電壓。在儀表總成內(nèi)，駕駛員信息中心指示燈控制三極管信號(hào)電路被上拉至電源電壓。當(dāng)一個(gè)開關(guān)被激活時(shí)，開關(guān)輸入組合儀表的電壓被拉低，點(diǎn)亮相應(yīng)指示燈。

由以上原理分析可知，組合儀表顯示基于來自PCM的信息所確定的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫溫度、油箱液位位置、車輛速度、曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度。PCM利用高速 CAN總線把對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息傳遞至BCM。隨后BCM根據(jù)車輛相關(guān)要求，利用低速 CAN總線把數(shù)據(jù)傳遞到儀表板總成，這樣來顯示發(fā)動(dòng)機(jī)水溫溫度高低、油箱液位高度、車輛速度大小、曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度的多少。所有信息均通過低速CAN總線發(fā)送給組合儀表，由儀表內(nèi)部芯片轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)量表電機(jī)。故障很有可能出現(xiàn)在儀表內(nèi)部轉(zhuǎn)換元件。于是拆下儀表總成并對(duì)其分解，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。P16為儀表連接器，用于連接儀表線束;TH8056為CAN收發(fā)器，用于處理低速網(wǎng)絡(luò)輸入的信號(hào);A2C03045440為儀表MCU，為儀表板的中央處理器;V4275為電源芯片，提供不同工作電壓的電源;102為4個(gè)1K的電阻排（在電路板背面）。

TH8056是Melexis推出一款用于單線數(shù)據(jù)鏈路的物理層CAN收發(fā)器。該芯片工作電壓范圍為5-27V，邏輯輸入兼容3.3-5V，由汽車電源供電?？墒褂?00kbit/s的典型傳輸速率，各引腳及功能如圖2所示。

VBAT：VBAT是TH8056的電源引腳，接入12V的汽車電源對(duì)芯片進(jìn)行供電。

LOAD：為總線負(fù)載電阻提供一條通路，當(dāng)通過一個(gè)單位負(fù)載電阻吸收最大電流時(shí)，總線偏移電壓數(shù)值小于0.1V。

TXD和RXD：接入主控MCU，將CAN信號(hào)轉(zhuǎn)化為MCU的UART串行信號(hào)。當(dāng)TXD=1時(shí)為隱性總線狀態(tài)（低總線電壓），當(dāng)TXD=0時(shí)為顯性狀態(tài)。RXD=1為隱性總線狀態(tài)（低總線電壓），RXD=0時(shí)表示顯性狀態(tài)。TH8056在TXD引腳上提供了一個(gè)內(nèi)部上拉，初始狀態(tài)時(shí)，總線默認(rèn)為隱性狀態(tài)。MODE0和MODE1引腳接入單片機(jī)引腳，這兩個(gè)引腳可以選擇收發(fā)器工作模式。

CANH：TH8056的總線信號(hào)引腳，該引腳串聯(lián)RC電路。

7 通過萬用表對(duì)儀表電路板進(jìn)行測(cè)量及分析

使用萬用表對(duì)儀表電路板進(jìn)行測(cè)量及分析，整理出轉(zhuǎn)速表、水溫表、油量表及車速表指針驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路如圖3所示。

由圖3可知其工作過程為：BCM接收ECM等模塊的各傳感器參數(shù)信息后將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油量、車速信息通過低速CAN總線送入儀表連接器P16第26號(hào)端子，送入的信號(hào)經(jīng)電路板內(nèi)部電感濾波后送入TH8056的第12號(hào)腳（CANH輸入），TH8056內(nèi)部的CAN驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)輸入信息進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后從第5號(hào)腳（RXD）輸出，經(jīng)過102阻排（1KΩ）濾波后進(jìn)入MCU（A2C03045440）的25號(hào)腳，MCU經(jīng)過內(nèi)部CAN控制器處理后輸出控制信號(hào)控制儀表驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而指針動(dòng)作，指示相應(yīng)數(shù)值。

根據(jù)以上工作過程進(jìn)行分析可知，TH8056的第12號(hào)腳（CANH）是否有CAN信號(hào)輸入、2號(hào)腳（TXD）和5號(hào)腳（RXD）是否有脈沖輸出是關(guān)鍵點(diǎn)，如果12號(hào)腳有CAN信號(hào)輸入，2、5號(hào)腳都有脈沖信號(hào)的話則導(dǎo)致儀表電機(jī)同時(shí)不工作的原因則為CAN收發(fā)器后續(xù)電路，反之則為BCM輸入信號(hào)有問題。于是用示波器進(jìn)行測(cè)試TH8056第12號(hào)腳的工作波形，測(cè)得波形如圖4所示，這說明從BCM輸入的CAN信號(hào)正常，再測(cè)試2、5號(hào)腳上的信號(hào)情況，無脈沖信號(hào)。

初步判斷故障可能出現(xiàn)在TH8056芯片上，于是用萬用表再次對(duì)該芯片進(jìn)行測(cè)試，12號(hào)腳對(duì)地阻值無窮大，更換新芯片后再次測(cè)試阻值為1.6左右，裝車后儀表恢復(fù)正常。

8 回顧總結(jié)

在對(duì)汽車電氣系統(tǒng)多部位同時(shí)出現(xiàn)的故障進(jìn)行排除時(shí)，一定不能“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”。首先一定要根據(jù)維修手冊(cè)，結(jié)合電路板布線特征對(duì)電路內(nèi)部的工作器件及相互連接逐一進(jìn)行測(cè)試、分析，梳理出系統(tǒng)電路的工作過程;然后再根據(jù)工作過程，輸入相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行分段測(cè)試排除;最后根據(jù)有無輸入輸出特征鎖定故障部件并排除。

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