2010款途安发电机负荷导致高怠速问题解析

一辆装有CGZ发动机的2010款途安车，行驶里程190000km，近来不断出现960r/min高怠速来检修。因无故障码，查阅数据各项指标也正常。在检查了影响怠速升高的各种部件，如发动机温度、节气门开度、进气管密封、活性炭罐电磁阀和曲轴箱管路等都毫无结果的情况下，只能试探性地换了进气压力传感器、氧传感器、冷却液温度传感器、发动机控制单元和车载电网控制单元，但都无法消除故障，只有重新起动后才能恢复到700r/min正常值，但不久又开始新一轮的升高。再从电网电源系统管理方面着手，检查了蓄电池电压和带负载发电机输出电压，也没有探测到任何问题。应该说对这辆车的高怠速故障排除工作用足了功夫，却始终没有找到切入点。

车上应该还有我们目前尚未掌握的使怠速升高的原因，或者存在着我们的思路或检查方法不到位的地方。百思不解之后，我们向生产该车的上海大众厂作了询问，在他们的帮助和指导下，对该车做了全面的检查。常规项目检查一切正常，但在对发电机检查时，以往并不注重、也无法知晓的发电机负荷数据，这次被查阅到了，只见发电机负荷在怠速不带负载的情况下就已经达到80.4%的负荷状态，也就是说，此时的发电机给发动机带来了极大的电气工作负荷。更奇怪的是随着发动机转速的升高，显示发电机负荷的80.4%丝毫没有变化，上海大众技术人员解释这种情况是不正常的，按理应该有所变化。按照他们所掌握的情况，断定从发电机DFM端子出来到发动机控制单元J220 T80/11接柱之间导线有断路，用万用表测量其阻值，果然为∞，接着在发电机DFM柱和发动机控制单元T80/11柱之间临时接通了一根导线，如图3-62虚线所示。起动着车后，VAS5052诊断仪进入数据块阅读，在01-08-03组的4区中，不再看到80.4%这个数值，而是出现38%，并随着不断踩下加速踏板，数值不断向小变化。在试车过程中，故障存在时常常要不了多少时间，怠速就会从700r/min升高到960r/min，现在几小时过去了，从中高速到怠速，轮番进行时，无论哪次回到怠速都是很平稳的700r/min，显然一起难以捉摸的故障和故障点被找到了。

图3-62 发电机及发动机控制单元相关线路

A-蓄电池 C-交流电动机 C1-电压调节器 J220-Motrania发动机控制单元，在发动机机舱内排水槽中间 J519-车载电同控制单元，在仪表板左侧下方 J533-网关

在深入分析故障形成的原因时，我们对正常的途安车作了一些试验，获得了不同数量的用电设备在各种转速下从发电机DFM端子输出的磁场脉宽调制信号计算得到的发电机负荷状态的技术数据。这些数据对分析本案故障形成机理提供了不少帮助，见表3-3。

表3-3 不同负荷及发动机转速下的发电机负荷数据

注：用其他检测仪测量的数据可能会有不同，但也应能遵循表中各数字这间所示关系。

从表中可以看到：(www.xing528.com)

①在发动机空载或有载时，发电机负荷随发动机转速升高而降低。

②发动机转速不变时，发电机负荷随用电设备增加而增大。

③发电机负荷（也是发动机的一个电气负荷）是指所有运行的电气负荷，从正在工作的发电机那里得到多少份额的功率，用百分比表示其负荷状态。由于发电机在不同的转速下有负极搭铁不同的最大输出功率，并随转速而增大。

因此同一个电气负荷在不同的发电机转速下，或者多个用电负荷在发电机同一转速下，其所表现的发电机负荷都会有所不同，其规律如上面所述。因此，当发动机转速升高后，本来出现的发电机负荷不能随之向小的数值变化的现象是不正常的。

从有关资料获悉，电网电源管理系统对整车电源系统管理从其一工作就全方位进行跟踪。对蓄电池监控的是其电压，对发电机监控的是其负载，目的只有一个，任何时候都必须保障这两者运行无误。对发电机负荷来说，电网电源控制单元J519从发动机工作开始，通过发动机控制单元和数据总线，不断收集来自发电机DFM端子送出的脉宽调制信号PWM和发动机转速信号，并据此确定加载到发动机上的发电机负荷。如果在怠速状态下，J519经过这些信号得到发电机负荷已经达到其所规定的最大值即峰值时，为避免发电机电压下降到蓄电池电压之下时引发蓄电池放电，立即指令发动机控制单元J220提高发动机原怠速转速，如图3-63所示。其结果发动机功率和发电机功率相应增加，以解决原怠速下的高电气负荷带来的供求矛盾，并可稳定或提升电网电源电压。

图3-63 途安电网电源管理系统蓄电池电压、发电机负荷管理示意图

在检查本车怠速状态下的发电机负荷时（发动机空载），理应看到发电机负荷为38%左右，且其值会随发动机转速升高出现不断变小的转换现象，但屏幕出现的却是从怠速一直到3000r/min都是千篇一律的80.4%，两者不仅数值不能相比，状态也完全不同。那么，输出电压极其正常的发电机为什么会向发动机控制单元J220和电网电源控制单元J519输出如此大的、与实际工作完全不相符的、又一直不变的、令人疑惑的数值呢？过去所遇到的许多事实都会告诉我们这样的答案，在电子管理系统中，所有比较重要的输入信号，在其丢失以后，都必须要考虑相关部件不因受其影响而停止工作，因此往往会用一个具体的极限值来说明，或者用某些常数来表示，重要的是故障发生时，系统会采用某个确定的值来替代。它们都有一个特点，即所显示的部分是固定不变的。虽然不变，但通常代表原件基本功能，并可得到正常而有效地实现。这样相关部件就能继续工作，或者备用功能得到极致使用。这些不变显示，不会随外界变化影响，直到丢失信号重新捡回，一切恢复原样。电网电源控制单元J519从得到这个丢失的信号起，经过一段时间运作，和一些特定条件下的检测，认为丢失的信号确凿无误，于是按照怠速时发电机已经达到其所规定的最大负荷（对外显示为不变的80.4%）这种管理模式，指令开启提速通道，向发动机控制单元J220下达了怠速960r/min工作指令，以回应当前发电机负荷状态不可知信号带来的需求。这种动态匹配，就其本质来说，应该就是电源系统犯错时的一种失效保护。