浅析CAN总线动力网常见故障及排除方法.doc

1浅析公交客车浅析公交客车 CANCAN 总线动力网常见故障及排除方法总线动力网常见故障及排除方法李李 跃跃 华华公交保修一厂公交保修一厂摘要摘要随着公交客车的飞速发展，一些关键技术已达到了国际水平。这就迫切要求客车使用和我们维修人员更新观念，尤其近几年 CAN 总线技术被大量运用于公交客车。其分为动力 CAN总线控制网络（高速总线） ；多媒体 CAN 总线控制网络（中速总线） ；车身 CAN 总线控制网络（低速总线）三部分。为了适应 CAN 总线维修需要，在我们大脑中要形成一种空间网络的概念，形成一个车辆的控制局域网。在以理论为基础，实践相结合，对动力网的一些常见故障加以剖析、分解。合理的将网络故障引起的客车问题排除掉。关键词关键词公交客车；CAN 总线；动力网络；维修1.转变维修理念，跟上时代发展随着现代公交客车的飞速发展无论从原理、结构上，还是客车的使用与维修上均与传统客车有着很大的区别。传统的客车电路维修方法已远远不能适应客车 CAN 总线的发展，因此迫切要求客车使用和我们维修人员更新观念，主动来适应客车 CAN 总线维修的需要。显然，常见故障检修与排除方法分析是一种快速掌握客车 CAN 总线维修技术的很好途径。我根据这两年的实践和理论基础对一些 CAN 总线常见故障及排除方法加以分析，为自己今后分析 CAN 总线问题、解决问题的思路和方法奠定了良好的基础。客车 CAN 总线故障虽然不像传统客车电路故障一目了然，但仍有规律可循，只要依据其基本工作原理，按照一定的检测程序去查找故障所在，问题便迎刃而解。为了使自身快速掌握 CAN 总线维修技术，达到举一反三、触类旁通的目的，提高分析故障、排除故障的能力。自己对现在的 CAN 总线动力 CAN 总线控制网络（高速总线）常见故障及排除方法进行了主观和片面的一个总结。2.明确概念，掌握网络基本原理2.1 动力网络层定义车辆 CAN 总线分为：动力 CAN 总线控制网络（高速总线） ；多媒体 CAN 总线控制网络（中速总线） ；车身 CAN 总线控制网络（低速总线）三部分。我所说的 CAN 总线系统是目前北京公交客车普遍采用的动力 CAN 总线控制网络（高速总线）和哈尔滨威帝开发的三级车身 CAN 总线控制网络（低速总线）系统，加以剖析。目前公交客车采用的哈尔滨威帝开发的三级总线，采用SAE1939 协议。终端电阻分别在仪表模块和后控模块各 120 欧姆。传输媒介采用双绞屏蔽线并接，2网线电阻为 60 欧姆左右。其中威帝包含两种网络即 CAN 网和 LIN 网，我们公交内部通常将威帝CAN 总线称为客车网络的内网或 B 网络；其中发动机与自动变速器之间的通信网络，并通过桥模块与车辆 B 网络连通。我们称这套为外网或 A 网络动力 J1939 网。该论文主要以外网动力网络的常见故障为主，结合内网加以剖析。如图 2.12.2 动力网在新型公交客车上的应用随着公交客车的不断发展，新技术的不断应用。如美国康明斯欧三、欧四电控发动机。意大利 NEF 共轨欧四、Cursor8 欧四电控发动机。玉柴单体泵及欧四共轨发动机。德国 ZF 自动变速器和美国艾里逊自动变速器，电控铰接和 ABSASR 等新技术的运用，这就对各总成之间的信息交换提出了更高的要求。为了高效率的传输电控总成之间的信息和降低生产成本，现在大部分公交客车都采用美国汽车工程学会 SAE 在 2000 年正式推出 J1939 协议，并成为客车和货车等大型汽车中应用最广泛的控制器局域网的应用标准。J1939 协议种类数量众多，定义灵活，对于厂家的特殊设备支持灵活，允许厂家自行定义符合自身需求的协议数据单元。J1939 协议对汽车中应用到的各类参数都进行了规定，并符合ISO11992 标准。例如水温、油压、车速、发动机转速等参数的规定。 J1939 界面接法分为三类即：节点型接法、通过型接法和骨干网终端型接法。如图：3图 2 2.1(J1939 界面接法 1-节点型)图 2.2.2(J1939 界面接法 2-通过型)4图 2.2.3(J1939 界面接法 3-骨干网终端型)公交客车动力网的接法一般采用节点型接法或通过型接法。我觉得掌握了对动力网的信息传输工作原理和基本布线规律及网线的相应接法。遇到通信故障时才能头脑清晰，将故障解决掉。3 理论联系实际，排除 CAN 总线动力网常见故障动力网一般常见故障为网线断路和短路故障、终端电阻异常引起的传输铰路故障、节点故障等等。3.1CAN 总线动力网出现断路故障时的检修网络断路故障，案例车型为 XMQ6118G 该车型。配置为康明斯欧三发动机、艾里逊第四代自动变速器和威帝车身 CAN 总线控制网络。该车是拖回我们保修厂的。司机师傅反应，车辆行驶途中突然机油压力报警，发动机转速、机油表、水温表无指示。他马上熄火对发动机机油和冷却液进行了初步检查，一切正常。司机师傅基于对车辆的安全考虑，熄火停车拖回了我们保修厂。那么我们要想解决这种故障，首先要对该车型整个信息传输路径非常的了解。通过以下（图 3.1.1）XMQ6118G 车型整个网络原理图得知机油压力、水温及发动机转速等指示信息是发动机电脑通过各个安装在不同部位的传感器获得。然后通过发动机电脑在往动力网（A 网络）上发送，该部分信息通过动力网线传输给桥模块，最后由桥模块传输到 B 网络上，仪表模块来显示该部分指示及报警信息。传输的大体路径清楚了我利用自己平时积累的经验首先更换了桥模块，但故障并未排除，看来故障并不像自己想象的那么简单。目前关键的第一步是要先分清是哪一套网络引起的无法传输该部分信息。首先按常规思路断开了桥模块插件测量桥模块至动力主干网， （图 3.1.1 C 点位置）电阻为 60 欧姆左右在正常范围内。1939+和 1939-对地电阻也正常。测量 C 点位置可以判断出桥模块至主干网的网线是否正常，如果测量阻值无穷大或测量出 120 欧姆，说明该段网线和动力主干网有开路处。如果测量值过小，说明网线短路。由此可直接区分出是哪套网络引起的故障 。通过实际测量，网线电阻 60 欧姆正常，1939+和 1939-对地电阻也正常.证明桥模块至 1939 网线路正常，间接性的判断出 1939 网也正常。通过对图 5 的仔细分析，该车型采用的是节点型接法。问题现在应集中在 D 点插件和发动机电脑及 F 点插件上。如果自己的观点是对的，那么从理论上讲自动变速器 TCM 也应同时出现通信故障。我又调取了变速器的故障代码（因为我们知道其中发动机转速信号对自动变速器是很重要的，如果是动力网络自身引起，它也将失去该信息报故障。 ）故障代码为 U0100 和 U0115与发5动机失去通信，使用默认油门数据。通过读取故障代码含义，完全与自己的观点吻合。通过以上两步的结论综合分析，CAN 总线内网和自动变速器 TCM 同时失去了发动机 ECM 的相关信息，而动力主干网线及终端电阻也在正常范围。此时问题基本锁定在动力网分支(D 点位置)和发动机控制模块及插件（F 点位置）上，是发动机控制模块没有收到该部分信息，还是 ECU 收到了信息因为动力网线有问题发送不出来。因为发动机运转正常且无故障代码，所以第一种可能基本可以排除。那么只有第二种可能发动机电脑收到了信息由于动力分支网络有问题发送不出来。于是我找来了同车型发动机电脑进行了同车型互换测试，故障依然存在。问题不再发动机电脑上。此时故障范围又缩小了一步，将电脑引起的通讯故障排除在外了。是不是自己对该车型还不够了解。于是自己又找来了 XMQ6118G 车型整车线束图，对动力网布线进行了仔细分析. 明白了信息的传输路径和客装厂布线特点综合以上信息，B 网和自动变速器 TCM 同时收不到发动机 ECM 信息，而测量动力网线又是正常的，且发动机电脑也更换过了。图 3.1.1 XMQ6118G 车型整个网络问题应该出在发动机 ECM89 针插件（F 点位置）到动力网主干线分支上（图 3.1.1D 位置和F 位置） 。带着自己的疑问，拔掉了发动机 ECM89 针插件，进行反相测量。利用大头针对 89 针插件的53 针和 52 针（1939+、1939-插针位置）进行测量，电阻还是正常的，证明发动机 ECM 至动力主干网络是正常的，没有任何问题，重新插上插件，启动车辆，故障依旧。这时自己真的有点摸6不着头脑了，该查的都查了，该换的也都换过了，问题没有解决。此时天色已晚，其他同志早下班了，自己现在也摸不着头脑，于是带着问题回了家。把所有的发动机资料找了出来，进行仔细翻阅。其中发动机动力网线技术规范有一条引起了自己的注意。对网络线判断时，电阻测量是比较好的测量方法之一，因为它不用断开其他电控模块，只需断掉电源就可以了。但对于一些特殊性故障也可采用复杂一些的电压测量法。于是调出了康明斯 ISBE 发动机动力网信号电压规范，正常时 1939+为 4.5V 左右；1939-为 2.5 左右。但该种方法要断开发动机 ECM 与主干网节点（D 点位置分支插件）才能测量准确（因为其它电控模块也在发送着同样的信号电压，如果不断开很难测量准确）第二天到单位将主干网处分支插件（D 点位置）断开，打开点火开关用万用表进行电压测量，发现 1939+高位线上没有信号电压，1939-低位线上的信号电压为 2.5V 左右，正常。可让自己又糊涂了，反相测量电阻时没有任何问题，发动机控制模块也换了，1939+高位线上信号电压怎么会没有呢？于是自己将发动机 89 针插件整个拆开，重点检查动力网线插针，发现 1939+高位线的插针凸出位置明显高于其它插针位置，问题终于找到了。将插针插回原位，启动车辆，各个指示仪表正常，毛病终于修好了。此故障是由于发动机网线 1939+插针退出，导致发动机 ECM 处 1939+高位线与主干网络断路，最终导致的发动机转速、机油压力、水温等信号无法传输到动力网上，威帝内网收不到这几部分信息自然就没有显示了。通过整个的故障排除过程来看，自己的维修思路基本没有太大偏差，绕了很大一个弯子才排除掉该故障，主要问题出在细节上。由于发动机电脑 89 针插件的针孔很小，自己选用了很长的大头针，即便插针退出它也可以很好的接触到，所以测量网线电阻时是没有问题的，而主电脑插针也就 5左右。插上后造成发动机电脑插针与 1939+高位线插孔接触不到，从而引发了该故障。这也给自己今后的维修工作提出了很好的警示细节决定于成败。其中一步出现偏差，将影响到自己的整个判断思路。3.2 动力网出现短路时引起的故障案例车型为 DD6160S03，该车型配置为依维柯欧四共轨电控柴油发动机，SCR 后处理系统、艾里逊第四代自动变速器，哈尔滨威帝三级 CAN 总线。该车司机回厂报修，车辆有时出现发动机转速、水温、机油压力表突然失灵指示不准确，空挡指示消失；同时自动变速器选档器出现“猫眼”无法挂入相应档位。自己接到报修单后断定该故障为车辆偶发性故障。通过表面现象和平时自己积累的经验分析，仪表显示不正常，自动变速器选档器出现“猫眼”一般为动力网络通信出现了故障。威帝7CAN 网（内网）失去了发动机和变速器的通讯，自动变速器 TCM 与发动机 ECM 的通讯也出现了异常。此时自己断定动力网可能出现了短路现象或某个电控模块内部出现了问题，带着自己的疑问来到车上，打开点火开关，此时故障并没有出现，为了让故障重现，进行路试。故障果然出来了，自己马上对 1939+高位线和 1939-低位线上的信号电压进行了测量，发现 1939-低位线上的信号电压偏低，与正常值偏差很大，只有 0.70.8V 左右，而正常值应为 2.5V 左右，问题应该出在 1939-低位线上。于是灭车进行进一步的确定，断电后测量电阻 1939-低位线对地电阻为 900 欧姆左右，存在着软性短路故障。故障原因确定了，下一步要重点排查是线路引起的还是电控模块所致，对于一部 16 米的公交客车来说查找线路故障是一件非常繁琐的事情，逐个断开电控模块又必须保证该故障不会消失，按常规思路还是对动力网进行一一排查。以下为该车型 CAN 总线原理图 3.2.1首先断开前车与后车的网线插件（E 点位置）测量 1939-低位线对地的电阻，前车恢复了正常，后车 1939-低位线对地的电阻依然是 900 欧姆左右，故障范围缩小到了后车上，那么自动变速器、桥模块、及前车网线引起的问题应该可以排除在外了，应重点检查后车动力网线束及发动机 ECM 电脑和后处理电脑和分支网线。图 3.2.1按照先易后难的排查思路将发动机的动力网线插件（G 点位置）断开测量 G 点位置插件至发动机 ECM1939-低位线对地的电阻正常，发动机 ECM 至 G 点网线和发动机电脑内部短路的可能性，到这一步可以排除在外了。接着又断开主网到 SCR 系统的网线插件（M 点位置）进行测量主干网1939-低位线对地的电阻恢复了正常，测量 SCR 后处理电脑及网络连线。1939-低位线对地的电8阻依然不在正常范围内，此时故障点锁定在了主干网（M 点位置插件）到 SCR 电脑这几米线和SCR 电脑上。最后一步要断定出是网线的问题还是电脑内部引起的问题。我将 SCR 电脑 35 针的插件断开继续测量 M 点位置 1939-低位线对地的电阻，恢复了正常。终于找到故障点了，于是我将 SCR 电脑整个拆了下来进一步解体检查发现电脑内部有被尿素浸泡过的痕迹，一部分线路出现断路和氧化现象-依维柯欧四共轨电控柴油发动机所配置的 SCR 后处理系统尿素加料泵与 SCR电脑整体设计，由于尿素泵泄露，造成该电脑 1939-低位线对地产生了电阻，他将整个动力网1939-低位线上的信号电压拉得很低，造成信号传输不稳定甚至中断，更换 SCR 电脑故障排除。通过排除整个故障的过程，可以说自己几乎没有走任何弯路。虽然在排查主网线及分支网线是浪费了点儿时间，但是这给自己在今后的工作中积累了宝贵的经验。对于这一类故障，分析好故障原因后，对于客车而言一定要将故障范围缩的越小越好，最终找到故障点，解决掉。通过对客车 CAN 总线动力网开路故障及短路故障的排除思路和解决问题的过程，对于现代客车而言，要求我们维修人员的综合素质较强。就像中医提到过的“不能头痛就治头；脚痛就治脚”就如以上故障动力网出现问题时，故障现象并非就直接体现在动力网上，而是直接体现在了威帝 CAN 网（内网）上。而对于客车较为复杂的电路来说，不能上来就盲目的去修，应先屡清思路，有针对性的去排查故障。尽可能的将故障范围缩小并认真对待每一次的测量步骤，才能最终把故障解决掉。所谓故障，自己的体会是设备、线路不按正常的工作原理在运行了。我们就是将不正常的工作原理扶正到正常的工作轨迹上来。所以在今后的学习中要对设备、线路控制、传输等正常的工作原理多进行深刻的了解，正所谓“知己知彼、百战不殆” 。参考文献参考文献1哈尔滨中德威帝电子有限公司总线培训资料2黄海客车DD6160S03 城市客车电器介绍3康明斯 ISB 和 ISBe 系列发动机电子控制系统故障判断和维修手册4依维柯发动机电控系统维修手册5新型公共汽车电路及电控技术公交内部培训资料6董辉主编怎样用万用表检测汽车电系北京理工大学出版社 2000 年版