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汽车免拆诊断案例 | 2013款北京现代悦动车发动机偶尔无法起动

故障现象

一辆2013款北京现代悦动车,搭载G4FC发动机,累计行驶里程约为13.9万km。车主反映,发动机偶尔无法起动着机,断开点火开关,等待一会儿又可以起动着机。

故障诊断

接车后反复试车,当发动机无法起动着机时,起动机运转有力,且组合仪表上的发动机转速表指示转速为200 r/min~300 r/min,初步判断发动机控制模块(ECM)能正常接收曲轴位置传感器信号。用LED试灯检测喷油器和点火线圈,没有喷油和点火控制信号。另外注意到,接通点火开关(IGN ON挡)后,组合仪表上的钥匙防盗指示灯不点亮(图1),异常;正常情况下,钥匙防盗指示灯会持续点亮约30 s后熄灭(图2)。诊断至此,初步判断故障与发动机防盗锁止(Immobilizer)系统有关。

图1 钥匙防盗指示灯不点亮

图2 钥匙防盗指示灯点亮

用故障检测仪(KDS)检测,进入Immobilizer系统,提示不支持读取故障代码(图3)。

图3 Immobilizer系统不支持读取故障代码

进入发动机系统,读得故障代码“P1690 钥匙防盗系统-Smartra无响应”(图4)。

图4 发动机系统中储存的故障代码

查看维修资料得知,“Smartra”指的是钥匙防盗模块,也称为Smartra模块。如图5所示,该车Immobilizer系统由发射器(内置在遥控钥匙和机械钥匙中)、识读线圈、Smartra模块、ECM及钥匙防盗指示灯等元件组成。

图5 Immobilizer系统的组成

Immobilizer系统的认证过程如下。

  1. 接通点火开关,Smartra模块通过导线向识读线圈供电;识读线圈一旦磁化,会与发射器内的线圈形成一个磁场,启用低频(125 kHz)无线通信,将钥匙信息输送至Smartra模块。

(2)Smartra模块与ECM进行钥匙信息认证,如果验证钥匙合法,ECM解除防盗,同时点亮组合仪表上的钥匙防盗指示灯,允许控制点火和喷油;如果验证钥匙不合法,ECM防盗锁止,不点亮组合仪表上的钥匙防盗指示灯,且不允许控制点火和喷油。

故障时钥匙防盗指示灯不点亮,读取Immobilizer系统数据流(图6),学习钥匙的数量为2把,“ECU状态”为“LEARNT(学习)”,钥匙状态为“NOT CHECK(未检查)”,“Smartra3状态”为“NOT CHECK(未检查),说明Immobilizer系统当前无法验证钥匙信息,发动机无法起动着机。

图6 故障时的Immobilizer系统数据流

正常时钥匙防盗指示灯点亮,读取Immobilizer系统数据流(图7),学习钥匙的数量为2把,“ECU状态”为“LEARNT(学习)”,钥匙状态为“LEARNT(学习)”,“Smartra3状态”为“LEARNT(学习)”,说明钥匙验证合法,发动机可以起动着机。

图7 正常时的Immobilizer系统数据流

查看故障代码P1690的说明(图8),得知该故障代码的检测条件为接通点火开关后ECM没有收到Smartra模块的信号,提示可能的故障原因有信号电路断路、短路及Smartra模块故障。

图8 故障代码P1690的说明

由图9可知,Smartra模块与ECM之间通过一根导线进行通信。脱开Smartra模块导线连接器M09,接通点火开关,测量导线连接器M09端子4与端子3之间电压,为12.1 V,供电正常;测量导线连接器M09端子5与端子3 之间电压,约为11.2 V,无异常。脱开ECM导线连接器CGG-K,测量Smartra模块与ECM之间的信号线,不存在断路、短路故障。

图9 Immobilizer系统电路

用感应线圈LED灯靠近点火开关上的识读线圈(图10),重复将点火开关由OFF挡切换至IGN ON 挡,发现有时防盗感应线圈LED灯会闪烁(图11),有时不点亮,说明Smartra模块偶尔不工作。

图10 用感应线圈LED灯靠近识读线圈

图11 感应线圈LED灯闪烁

测量识读线圈的电阻,为8.9 Ω(图12),正常。  

图12 测量识读线圈的电阻

重新注册钥匙,输入PIN码,故障诊断仪提示“通信错误”(图13),无法进入钥匙注册的步骤,异常。

图13 注册钥匙时提示“通信错误”

难道Smartra模块损坏了?用虹科pico汽车示波器同时测量Smartra 模块与ECM之间的通信信号(从Smartra模块导线连接器M09端子5处测量)及点火开关输出的IGN ON信号(从点火开关导线连接器M35端子6处测量)波形(图14),重复将点火开关由OFF挡切换至IGN ON挡,发现在接通点火开关瞬间,若通信信号有高、低电位(高电位约为11 V,低电位约为0.5 V)变化(放大该部分通信信号,由图15可知,信号分为7段),则组合仪表上的钥匙防盗指示灯点亮;若通信信号一直为高电位(约为11 V),则组合仪表上的钥匙防盗指示灯不点亮。

图14 通信信号及IGN ON信号波形

图15 放大后的波形

脱开Smartra模块导线连接器M09后测试,发现Smartra模块与ECM之间的通信信号有时有高、低电位变化(图16),有时一直为高电位(图17)。

图16 脱开Smartra模块导线连接器M09后正常的通信信号及IGN ON信号波形

图17 脱开Smartra模块导线连接器M09后异常的通信信号及IGN ON信号波形

分析认为,正常情况下,接通点火开关后,ECM先通过通信线向Smartra模块发送唤醒和钥匙信息请求信号(高、低电位变化的信号),然后Smartra模块激活识读线圈以获取钥匙信息,最后再通过通信线与ECM相互验证钥匙的合法性;而该车由于ECM偶尔无法向Smartra模块发送唤醒和钥匙信息请求信号,导致Smartra模块偶尔不工作,无法获取钥匙信息。测量ECM的供电和搭铁,未见异常,由此怀疑ECM损坏。

故障排除

更换ECM并匹配后反复试车,故障现象未再出现,故障排除。

故障总结

该车的故障码提示发动机防盗锁止异常,但实际上真正存在故障是ECM。由于ECM发出的信号时断时需,导致了Smartra模块偶尔无法工作。

面对这种偶发的故障,示波器是绝佳的诊断帮手。高频率的采样,可以直观地看到信号波形变化,不错过故障出现的瞬间异常。保存与回看功能又使得波形分析变得简单,方便进一步将波形问题与故障原因匹配,辅助技师更好地诊断故障!

作者:广西普鑫泽源汽车销售服务有限公司 李康林

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