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小螺母引发故障:锁紧螺母导致轿车挡位错乱案例



发布时间:2020/1/2 15:51:53 点击次数:699次

案例故障现象

一辆2010年产雪佛兰新赛欧轿车,搭载1.6L发动机和5挡手自一体EMT变速器,行驶里程为4.3万km,用户反映车辆仪表中的变速器故障灯有时点亮,故障灯亮时挡位错乱,不能正常行驶,有时故障出现后稍等一会或重新打开点火开关又能恢复正常。

检查分析

查询相关维修记录,发现已尝试更换过换挡杆总成、制动开关、变速器线束及换挡执行器总成,并拆除了所有加装的部件,但故障都未能排除。试车故障现象跟用户描述的一致,客户还反映故障已经存在一段时间,最近出现得比较频繁。用专用故障诊断仪RDS进行检测,发现有多达9个故障码,分别是关于变速器手动换挡开关、制动开关、换挡位置传感器、选挡位置传感器、变速器液压油压力传感器的故障码。分析这些故障码都是属于电子控制系统中的信号输入部分,并没有挡位执行部分。考虑到故障码太多且故障相对容易出现,怀疑是由于进行过相关拆装导致故障产生,于是在记录好这些故障码后,进行清除故障码操作。

清除所有故障码后,反复试车后故障再次出现,此时查看相关诊断故障码(DTC)又出现3个历史DTC,还是关于手动换挡开关和选挡位置传感器的。另外新出现一个“P0805——离合器位置传感器”的DTC(图1),此故障码仍是出在电子控制系统中的信号输入部分。于是用专用诊断仪RDS重点查看再次出现故障码的变速器手动换挡开关和选挡位置传感器的数据流,当故障出现时RDS数据流中确实存在手动换挡开关位置与当前挡位明显不一致的现象。当实际挡位分别在前进挡及倒挡时,“变速器手动换挡开关位置”对应显示的是:“未请求”和“空挡”。

图1 变速器电子控制系统中的故障码

查看手动换挡开关的线路并进行测量(图2),图中的换挡器就是数据流中的手动换挡开关,对其中的6、7、8、9、10号端子测量未发现异常;但测量供电端子5时发现不正常:在打开点火开关但不起动发动机的情况下,一边测量换挡器端子5的供电电压,一边换挡测试,其电压要比正常车低,最低时只有10.93V左右(图3),但蓄电池是良好的且其他系统电源线电压都在12.00V以上,另外挡位在空挡时也在12.00V左右,相对正常。再用万用表的电阻挡测量换挡器1号端子与车身搭铁间的电阻为0.1Ω,说明换挡器1号端子对车身搭铁良好。

图2 手动换挡开关的电路图

图3 换挡器5号端子的供电电压

换挡器工作时工作电压过低,怀疑是受其他设备的影响,逐一拔掉熔丝盒内的各用电设备的熔丝,当拔掉F12 (15A)的制动灯熔丝时,换挡器5号端子供电电压可达11.50V,电压明显上升,故障也试不出来了,数据流中的手动换挡开关位置与实际挡位也能实现同步一致。通过测试说明制动灯的工作影响到了换挡器的工作,怀疑以下几个方面:制动灯的线路故障;制动灯泡及灯座故障;制动灯工作时其他电路的影响。

为了确定是哪个原因,于是恢复好熔丝,并拆除两后制动灯泡、高位灯泡或拔掉它们的灯座插接器,此时换挡器的供电电压都能上升;然后留下其中任何一个制动灯泡,故障都可以很容易出现。通过这两步测试可以确定制动灯及线路本身并无异常,而只要有制动灯工作,故障就会出现。分析原因可能是,5号端子的供电电压本来就很低,制动灯的工作会引起供电电压轻微降低,正好在换挡器正常工作电压的临界点,导致故障出现。此时重点考虑制动灯工作时其他电路是否有影响。

此时还发现一处异常:将挡位在D、N和R挡间切换时(图4),当换到R挡时,制动灯及倒车灯同时点亮,仪表的背景灯光会明显的闪动一下,并且会变暗。此时换挡器5号端子的供电电压也会同步下降,说明不仅是换挡器电压不稳定,车内的仪表电压也是不稳定且偏低的。电压不稳并不是单一部件才有,因此应首先解决这一共性问题,也许它们的故障原因是一样的。

图4 D、R挡间切换时换挡器的供电电压

当车内设备出现电压不稳定时,测量发动机舱内用电设备的电压却很稳定,什么原因会使车内用电设备电压不足呢?分析可能的原因有:电源自身故障;发电机充电系统故障;用电设备超载;线路老化受损;搭铁不良等。

前2种原因可以先排除,因为在发动机舱内测量电压没有问题,另外以上故障测量时也只是在点火开关打开的条件下进行,并不涉及到发电和充电。至于用电设备超载 ,之前维修已经把加装的设备拆除,剩下的都是原车设备,用电设备超载可能性小。另外故障出现时也对制动灯系统进行了测试,排除了制动灯泡、灯座、线路等异常的可能性。

接下来重点考虑线路老化受损、搭铁不良等。要找换挡器供电端子及仪表电压不足的共同点,相对而言搭铁不良可能性更大且更容易检查,故障又是出在车厢内,因此怀疑车身搭铁不好。于是用万用表的电阻挡测量车厢内的金属支架与蓄电池负极间的电阻,竟然有874kΩ,正常应该在5Ω以下,甚至可达0Ω。为了进一步验证此异常对故障的影响,用电缆线一头夹在蓄电池负极,另一头夹车内搭铁的金属支架(图5),换挡器5号端子供电电压有明显变化。当车身内搭铁通过电缆线与蓄电池的负极连接时换挡器供电电压由故障时的10。55V上升到12。07V,挡位错乱的故障不再出现,同时仪表板的背景灯光亮度也恢复正常。

图5 用电缆线验证搭铁不良

很明显故障是由于车身搭铁不良引起,于是沿着蓄电池的负极线查找车身搭铁,最后举升车辆,在左前纵梁下端面发现车身搭铁点G100松动,拉动搭铁线束是松动的。在拆检搭铁点G100时发现其锁紧螺母虽然很紧,但是搭铁线束接头并没有完全压紧到车身大梁搭铁点上,搭铁线束接触面已经布满灰尘、泥沙(图6)。

图6 布满灰尘、泥沙的搭铁线束接头

是什么原因造成的呢?检查搭铁点G100的锁紧螺母和螺栓发现该车所采用的锁紧螺母没有与搭铁点螺栓相匹配的阶梯(图7),导致螺母拧紧后的压紧面与搭铁点的基座面仍然有较大缝隙从而造成G100搭铁线束松动。很明显,车身搭铁G100线束松动会引起搭铁不良,这也是整个车身的搭铁与蓄电池负极间出现大阻值的原因。

图7 故障车的锁紧螺母和原装的锁紧螺母

故障排除

将车身搭铁G100的锁紧螺母更换成原装产品,故障完全排除。

此故障案例维修中,接修前的其他维修人员犯了一个很常见错误:只是简单根据故障码和一些之前的维修经验更换部件,这样往往不能解决问题,有时即使解决了问题,也不知其所以然,技术水平提高也会很慢。我们应该在了解结构原理的基础上分析故障现象和相关数据,列出各种维修方案,然后根据难易程度、可能性等选出可靠方案进行有针对性的测试和测量,并对比验证直至找到故障点。最后还要总结分析,对相关的结构原理就会有更深入的理解,以后再遇到相关系统的各类故障就会很容易解决。

此车有很多故障码且故障码变化不定。故障码所述部件同时出现故障的可能性不大,找出共同点,它们都是属于EMT变速器电子控制系统中的信号输入部分,于是有针对性地查看数据流,并测量对应的线路,发现有共同的电压不稳定现象。也是通过分析和测量测试最终找到了故障点:由于车身搭铁不良引起车内供电电压不稳定。特别是在挂倒挡时,倒车灯和制动灯都点亮,用电器的工作会引起其他用电设备电压稍微降低一些。虽然电压降的很小,但是故障车换挡器的供电电压本来就很低,而正是下降的这部分电压直接导致换挡器供电电压过低的现象更加突出。此时就会影响到7、8、9、10等端子的信号准确性,甚至是维持控制单元正常工作的电压都不能保证,也就会出现很多信号输入的故障码,挡位错乱的现象也就出现了。

最后,回顾一些细节上的问题,可以肯定这是因为以前其他维修引起的新故障(换了一个非原装的小螺母),而为什么当时故障没有马上就出来呢?搭铁线束接触面布满灰尘、泥沙可以说明搭铁不良是一个不断恶化的过程。另外在对换挡器的搭铁线进行测量时,其与车身搭铁为什么是正常的0.1Ω。这是因为1号端子搭铁线的搭铁点G204与车身连接是良好的。但车身与蓄电池负极的连接由于搭铁点G100的故障,肯定也是接触不良的,因此我们测量搭铁时可尝试在多个点进行,提高正确率。

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