一辆2015款沃尔沃XC60车,搭载2.0T发动机,累计行驶里程约为24万km。车主反映,车辆短时间停放后发动机无法起动,请求现场救援。
故障诊断
接车后试车,组合仪表无法点亮,故障检测仪无法与车辆通信;搭电起动发动机,无效。检查发现,发动机室熔丝盒内的主供电继电器(R10,图1)频繁吸合、断开,与其他继电器对调后故障依旧。为避免损失扩大,断开蓄电池负极接线柱,将车辆拖回店里做进一步检修。
查看发动机点火控制系统电路(图2)得知,主供电继电器通过端子1和端子3接收30供电,通过端子2接收来自发动机控制单元(ECM)导线连接器Ax端子63提供的搭铁信号,实现吸引线圈供电控制,并通过端子5向点火线圈、部分电磁阀、空气流量传感器及ECM供电。ECM导线连接器Ax端子95和端子76连接CAN线。
分析认为引起主供电继电器频繁吸合的原因有:主供电继电器30供电线路故障;ECM控制的搭铁线路故障;ECM故障。
使用示波器测量主供电继电器端子2的控制信号和端子5输出的供电,波形如图3所示,其中红色为主供电继电器端子5输出端的供电波形,绿色波形为主供电继电器端子2的控制信号波形。
从图3可以看出,主供电继电器开关接通10 ms后输出的供电电压开始不断下降,当电压下降到2.5 V左右时,ECM断掉搭铁信号,约30 ms后又重新提供搭铁信号使主供电继电器开关接通,如此反复。
分析波形发现,主供电继电器可以输出12 V供电电压(并且连接5 W功率试灯可以正常点亮),可以排除主供电继电器的30供电线路故障的可能性。端子5输出的供电电压是缓慢下降,排除端子5连接的线路中存在与搭铁短路的可能性(否则电压就不是缓慢下降,而是瞬间降低)。为什么主供电继电器的输出电压会出现上述现象呢?推断是主供电继电器下游的用电设备出现故障,比如点火线圈、电磁阀、空气流量传感器、ECM等内部短路。
该车还有一个故障现象,组合仪表不能点亮,且车辆无法与故障检测仪通信。点火线圈、电磁阀、空气流量传感器都是ECM控制的执行元件,其中某个元件的损坏不会导致全车无法通信。由此推断故障原因是ECM故障并干扰了CAN通信网络。
测量ECM导线连接器Ax端子95和端子76的CAN通信波形及主供电继电器控制信号波形(图4),发现CAN通信网络电压随着主供电继电器的控制信号电压变化,且CAN H和CAN L信号电压重合,已无法有效传输数据,说明ECM干扰了整个CAN通信网络。
脱开ECM导线连接器Ax,整个CAN通信网络恢复正常(图5),组合仪表恢复正常,使用故障检测仪检测,只有ECM无法通信,由此推断故障原因为ECM内部故障。
拆下ECM,检查发现内部6240GP芯片已经烧毁(图6)。
故障排除
更换6240GP芯片,维修ECM后装复试车,故障现象消失,至此故障排除。
故障总结
ECM内部芯片烧毁短路导致主供电继电器在供电后供电电压被缓慢拉低,并且影响整个高速CAN通信网络的电压,使整车无法通信。维修时故障现象错综复杂,扑朔迷离,用示波器检测波形可以快速把握每个故障现象背后的本质。
当15号继电器被中央电子模块(CEM)控制接通后向ECM提供供电,ECM内的CPU开始工作并输出5 V电压为传感器供电。当ECM内的CPU开始工作,ECM通过CAN驱动芯片向CAN通信网络发出数据波形,同时ECM控制主供电继电器搭铁,使点火线圈、部分电磁阀和ECM本身得到供电,ECM内部芯片也检测该供电电压信号不正常,因此造成主供电继电器不断吸合的故障现象。