2.5　　电控单元(ECU)的故障检修

柴油机电控单元(ECU)本身及线路不良,都会造成柴油机启动困难或不能启动、怠速不稳甚至熄火、加速不良、排气管冒黑烟等故障。其主要原因是电控单元(ECU)线路接触不良、接头氧化或脱落、外来水分进入电控单元内部等造成电控单元损坏或维修时操作不当而烧坏电控单元等。

电控单元及其控制线路的故障,可用该车型的电控单元检测仪或通用于各车型的汽车电控单元解码器来检查。如果没有这些检测设备,也可利用万用表测量电控单元一侧插座上各端子的电压或电阻,以判断电控单元及其控制线路有无故障。用这种方法检测电控单元及控制线路的故障必须以被测车型的详细资料为依据。

这些资料包括:该柴油机的ECU接线图或电路图(如图2⁃21和图2⁃22所示);电控单元线束插头中各接插端口(见表2⁃15~表2⁃17)与控制系统中的哪些传感器、执行器相连接;各接插端口在柴油机不同工作状态下的标准电压值。检测时如发现异常则表明有故障:与执行器连接部分异常,则表明电控单元有故障;与传感器连接部分异常,则可能是传感器线路故障。

(1)故障检测诊断方法

对于ECU检修作业的关键在于判断ECU故障原因和ECU故障部位的诊断,至于维修作业,主要是通过更换和电路焊接来处理。下面给出九种故障检测诊断方法,使用者可以根据自己的实际情况做相应的选择。

1)直观检查法

直观检查法是通过视觉去观察电路、元器件等的工作状态,从中发现异常,直接查找故障的部位和原因。这是所有检查法的基础步骤。通过仔细观察,了解ECU的基本信息(如型号、引脚、应用车型等),并掌握故障可能的外部表现迹象,如密封不良、进水、外部断路、外部短路、严重烧蚀等。该方法的特点是简单、快捷且方便,但收效相对低,在使用时应和其他检查方法紧密结合。

2)接触检查法

接触检查法是ECU在工作状态下,检查人员通过直接接触去寻找故障点。在与待查电控元件接触的过程中通过触觉感知温度,通过嗅觉感知气味,确认是否有异常表征。该方法方便、简单、实用、针对性强,能够直接发现故障部位,但必须要有丰富的检查经验,才能获得准确的检查结果。为了避免引发新的故障,在检查过程中,ECU要放置平稳,注意电路板或电子元件与其他部分尤其是车身底盘部分保持安全距离,以免线路搭铁,造成不可修复的故障。

3)故障再生法

故障再生法是有意识地让故障重复发生,并力图使故障的发生、发展、转化过程变得比较缓慢,以便提供充足的观察机会、次数、时间和过程,在观察过程中发现影响故障的因素,从而查出故障部位和原因。对于ECU来说,间歇性故障几乎都是在一些特定的环境下出现的,因此,为了让故障再现,就需要采取一些必要的措施,模拟故障显现环境。结合汽车和工程机械的使用条件,通常采用的方法有四种:

① 振动法。通过轻轻地振动、拍打、敲击ECU,拉动ECU连接线束,再现振动条件下发生的间歇性故障。

② 水淋法。用水浇淋风窗玻璃或发动机罩,再现ECU因受潮而发生的间歇性故障。注意绝对不能将水直接浇到ECU上。

③ 加热法。可以用电吹风或热风枪对 ECU 或分析部位进行加热,再现因温度过高而发生的间歇性故障。这个操作要注意,温度不能超过85℃风口,与ECU电路板要保持20cm以上的安全距离。

④ 电器全接通法。将ECU从车上拆下,接通汽车全部用电设备,再现ECU因电路电流过大而发生的间歇性故障,故障重现后及时诊断排除故障。此方法主要适用于间歇出现的故障,即ECU时好时坏的情况,对于一直处于不良状态的情况,则不宜采用。

4)参照检查法

参照检查法是一种利用比较手段来寻找故障部位的检查方法。通常用一个性能良好的 ECU, 测量其关键部位的参数,包括电压、电阻等。运用移植、比较、借鉴、引申、参照等手段,查出不同之处,以便诊断故障部位和原因。大部分故障都可以采用此方法检测出来,因为有一个ECU作为参照物对比检测,就能发现故障ECU的不同之处,从而查明故障部位和原因。

参照分为实物参照和图纸参照两种。实物参照需要用两辆同型号的车辆,对其两块ECU 进行性能和检测参数对比。图纸参照操作起来比较容易,但大部分ECU的电路图查找起来比较困难。当通过参照检查法已经将故障范围缩小到局部的集成电路时,可按ECU的型号查找技术资料,了解其余电路、各引脚功能等。通常各种型号ECU的主要应用电路是相同的或相近的,这样就可以参考典型电路来指导维修。

5)替代检查法

替代检查法的基本思路是用一个性能可靠的元器件去替代一个待查的元器件或电路,如果替代后工作正常,说明待查元器件出现故障。如果替代后故障现象不变,则可排除待查元器件的故障可能性,进一步缩小故障范围。替代检查法适用于各种故障诊断,但在采用时要有针对性,这样会节省诊断时间,提高诊断成功率。在运用替代法检查的过程中,还应注意以下几点:

① 在特殊情况下,一个故障是由两个或两个以上故障点造成的,此时若只替代了其中一个元件则故障现象仍然不变,必须同时替代两个或多个待查元件直到故障现象消除,然后逐一尝试替换为原元件,结合伴随的现象来判断故障部位。

② 替代检查法对仅有一两个元件存在故障的情况较为实用,通常是在其他方法诊断出具体的方向和范围之后采用。盲目的替换往往会对电路板、元器件造成二次损坏。

③ 对于集成电路这样的多引脚元器件,采用替代检查法需要特别慎重,通常是在有明确的结论后才进行替代检查。同时,在替代操作过程中,若要焊接作业,必须在断电的情况下进行。

6)电压检查法

电压检查法主要是对ECU内关键点的电压进行实时测量,以找出故障部位。这些关键点主要是各集成电路的供电电源、线路中连接蓄电池的主电源、受点火开关或电源开关控制的电源、内部经过集成稳压器或调整三极管输出的稳压电源。电路中的数字电路、微处理器等基本上都工作在5V或更低的工作电压下,12V的蓄电池电压是无法直接加到这些元件的电源引脚上的,必须由稳压电路为其提供合适的工作电压。稳压电路在降低电压的同时可滤掉脉冲类干扰信号,以避免对数字电路的工作带来影响。

对于这些关键电路的电源电压,工作期间是固定不变的,但为了提高测量的可靠性,测量应确定在点火开关或电源开关接通而柴油机不启动的状态下进行。采用数字万用表对ECU 的集成电路的电压进行检测,能掌握各电路及元器件的工作状况。

7)电阻检查法

电阻检查法是利用万用表,通过检测线路的通断、阻值的大小以及元器件的好坏,来判别故障原因和故障部位。此种方法主要适用于元器件和铜箔线路的检测。

① 对于元器件的检测,除了常规的电阻、二极管、三极管外,一些集成电路也可以采用此种方法进行检测。对于集成电路来讲,如引脚功能结构相同、外电路结构相似,其对地电阻应十分接近,因此可以采用万用表对其进行正反向的测量,然后比较测量值,找出故障点。这种测量方法对于找不到芯片资料,而元件外部连线结构形式相同的集成电路来说,是一种有效的测检方法。

② 铜箔线路经常发生开裂和断路故障。开裂的原因主要是车辆的冲击、振动。而ECU进水受潮是造成铜箔腐蚀断路的主要原因。很多车辆的ECU/ECM/PCM安装于驾驶室地板下或侧面踢脚板的旁边,在雨天和潮湿的条件下ECU/ECM/PCM很容易进水,如不及时处理,铜箔在水汽的作用下渐渐腐蚀故障的可能性就越来越大。在实际操作时,必须查清铜箔线路的走向,这可通过线路两端电阻检测来判别。

8)波形检查法

波形检查法是采用专用或通用示波器,对ECU关键点的波形进行测量和检查,对微处理器MCU的相关引脚波形进行测量,从而判断ECU是否正常。因正常状态下,四个信号波形是相同的,仅时间轴略有差异。通过对输入信号波形的测量比较,就可判断故障是否来自ECU。不仅如此,波形检查法也可对传感器的输入信号、经输入电路后送给MCU或 A/D 转换器的信号、输出信号及各种驱动器的输入/输出信号进行检测分析。

9)信号输入检测法

信号输入检测法是采用信号发生器给电路输入相同或相近信号,在输出端观察执行器的动作情况,或在输出端连接示波器或万用表,根据指示波形或显示信号高低来判断故障范围。采用该方法应对电路结构原理有全面的认识,对相应的波形要有所了解,并需要专门的仪器设备,且操作麻烦,但对于解决疑难故障来说,是一个行之有效的方法。

(2)ECU 维修注意事项

① 在对ECU检修之前,必须认真检查外电路,排除外电路故障,确认外电路正常之后方可对ECU进行检修。

② ECU故障主要有电源电路故障、输入/输出电路故障、存储器故障和一些偶然因素造成的特殊故障。

③ ECU的检测诊断方法有直观检查法、接触检查法、故障再生法、参照检查法、替代检查法、电压检查法、电阻检查法、波形检查法、信号输入检测法等九种(如前所述)。

④ 各种检测诊断方法都有一定的使用特点和范围,同一故障可能交叉采用几种方法,也可能几种方法都能采用,选择时应结合柴油机型号或车辆型号、ECU的特点和故障特征来选择合理的方法,以便检测诊断安全、快速、准确。