淺析公交客車CAN總線動(dòng)力網(wǎng)常見故障及排除方法

1、淺析公交客車CAN總線動(dòng)力網(wǎng)常見故障及排除方法李 躍 華公交保修一廠摘要隨著公交客車的飛速發(fā)展，一些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到了國際水平。這就迫切要求客車使用和我們維修人員更新觀念，尤其近幾年CAN總線技術(shù)被大量運(yùn)用于公交客車。其分為動(dòng)力CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（高速總線）；多媒體CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（中速總線）；車身CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（低速總線）三部分。為了適應(yīng)CAN總線維修需要，在我們大腦中要形成一種空間網(wǎng)絡(luò)的概念，形成一個(gè)車輛的控制局域網(wǎng)。在以理論為基礎(chǔ)，實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)動(dòng)力網(wǎng)的一些常見故障加以剖析、分解。合理的將網(wǎng)絡(luò)故障引起的客車問題排除掉。關(guān)鍵詞公交客車；CAN總線；動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)；維修1.轉(zhuǎn)變維修理念，跟上時(shí)

2、代發(fā)展隨著現(xiàn)代公交客車的飛速發(fā)展無論從原理、結(jié)構(gòu)上，還是客車的使用與維修上均與傳統(tǒng)客車有著很大的區(qū)別。傳統(tǒng)的客車電路維修方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)客車CAN總線的發(fā)展，因此迫切要求客車使用和我們維修人員更新觀念，主動(dòng)來適應(yīng)客車CAN總線維修的需要。顯然，常見故障檢修與排除方法分析是一種快速掌握客車CAN總線維修技術(shù)的很好途徑。我根據(jù)這兩年的實(shí)踐和理論基礎(chǔ)對(duì)一些CAN總線常見故障及排除方法加以分析，為自己今后分析CAN總線問題、解決問題的思路和方法奠定了良好的基礎(chǔ)?？蛙嘋AN總線故障雖然不像傳統(tǒng)客車電路故障一目了然，但仍有規(guī)律可循，只要依據(jù)其基本工作原理，按照一定的檢測程序去查找故障所在，問題便迎刃而解

3、。為了使自身快速掌握CAN總線維修技術(shù)，達(dá)到舉一反三、觸類旁通的目的，提高分析故障、排除故障的能力。自己對(duì)現(xiàn)在的CAN總線動(dòng)力CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（高速總線）常見故障及排除方法進(jìn)行了主觀和片面的一個(gè)總結(jié)。2.明確概念，掌握網(wǎng)絡(luò)基本原理2.1動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)層定義車輛CAN總線分為：動(dòng)力CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（高速總線）；多媒體CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（中速總線）；車身CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（低速總線）三部分。我所說的CAN總線系統(tǒng)是目前北京公交客車普遍采用的動(dòng)力CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（高速總線）和哈爾濱威帝開發(fā)的三級(jí)車身CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)（低速總線）系統(tǒng)，加以剖析。目前公交客車采用的哈爾濱威帝開發(fā)的三級(jí)總線，采用SAE1

4、939協(xié)議。終端電阻分別在儀表模塊和后控模塊各120歐姆。傳輸媒介采用雙絞屏蔽線并接，網(wǎng)線電阻為60歐姆左右。其中威帝包含兩種網(wǎng)絡(luò)即 CAN網(wǎng)和LIN網(wǎng)，我們公交內(nèi)部通常將威帝CAN總線稱為客車網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)網(wǎng)或B網(wǎng)絡(luò)；其中發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器之間的通信網(wǎng)絡(luò)，并通過橋模塊與車輛B網(wǎng)絡(luò)連通。我們稱這套為外網(wǎng)或A網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力J1939網(wǎng)。該論文主要以外網(wǎng)動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)的常見故障為主，結(jié)合內(nèi)網(wǎng)加以剖析。如圖2.1 2.2動(dòng)力網(wǎng)在新型公交客車上的應(yīng)用隨著公交客車的不斷發(fā)展，新技術(shù)的不斷應(yīng)用。如美國康明斯歐三、歐四電控發(fā)動(dòng)機(jī)。意大利NEF共軌歐四、Cursor8 歐四電控發(fā)動(dòng)機(jī)。玉柴單體泵及歐四共軌發(fā)動(dòng)機(jī)。德國ZF自動(dòng)變

5、速器和美國艾里遜自動(dòng)變速器，電控鉸接和ABSASR等新技術(shù)的運(yùn)用，這就對(duì)各總成之間的信息交換提出了更高的要求。為了高效率的傳輸電控總成之間的信息和降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在大部分公交客車都采用美國汽車工程學(xué)會(huì)SAE在2000年正式推出J1939協(xié)議，并成為客車和貨車等大型汽車中應(yīng)用最廣泛的控制器局域網(wǎng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。J1939協(xié)議種類數(shù)量眾多，定義靈活，對(duì)于廠家的特殊設(shè)備支持靈活，允許廠家自行定義符合自身需求的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。J1939協(xié)議對(duì)汽車中應(yīng)用到的各類參數(shù)都進(jìn)行了規(guī)定，并符合ISO11992標(biāo)準(zhǔn)。例如水溫、油壓、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的規(guī)定。 J1939界面接法分為三類即：節(jié)點(diǎn)型接法、通過型接法和骨

6、干網(wǎng)終端型接法。如圖： 圖2 2.1(J1939界面接法1-節(jié)點(diǎn)型) 圖2.2.2(J1939界面接法2-通過型)圖2.2.3(J1939界面接法3-骨干網(wǎng)終端型)公交客車動(dòng)力網(wǎng)的接法一般采用節(jié)點(diǎn)型接法或通過型接法。我覺得掌握了對(duì)動(dòng)力網(wǎng)的信息傳輸工作原理和基本布線規(guī)律及網(wǎng)線的相應(yīng)接法。遇到通信故障時(shí)才能頭腦清晰，將故障解決掉。3理論聯(lián)系實(shí)際，排除CAN總線動(dòng)力網(wǎng)常見故障動(dòng)力網(wǎng)一般常見故障為網(wǎng)線斷路和短路故障、終端電阻異常引起的傳輸鉸路故障、節(jié)點(diǎn)故障等等。3.1CAN總線動(dòng)力網(wǎng)出現(xiàn)斷路故障時(shí)的檢修網(wǎng)絡(luò)斷路故障，案例車型為XMQ6118G該車型。配置為康明斯歐三發(fā)動(dòng)機(jī)、艾里遜第四代自動(dòng)變速器和威帝

7、車身CAN總線控制網(wǎng)絡(luò)。該車是拖回我們保修廠的。司機(jī)師傅反應(yīng)，車輛行駛途中突然機(jī)油壓力報(bào)警，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油表、水溫表無指示。他馬上熄火對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油和冷卻液進(jìn)行了初步檢查，一切正常。司機(jī)師傅基于對(duì)車輛的安全考慮，熄火停車拖回了我們保修廠。那么我們要想解決這種故障，首先要對(duì)該車型整個(gè)信息傳輸路徑非常的了解。通過以下（圖3.1.1）XMQ6118G車型整個(gè)網(wǎng)絡(luò)原理圖得知機(jī)油壓力、水溫及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等指示信息是發(fā)動(dòng)機(jī)電腦通過各個(gè)安裝在不同部位的傳感器獲得。然后通過發(fā)動(dòng)機(jī)電腦在往動(dòng)力網(wǎng)（A網(wǎng)絡(luò)）上發(fā)送，該部分信息通過動(dòng)力網(wǎng)線傳輸給橋模塊，最后由橋模塊傳輸?shù)紹網(wǎng)絡(luò)上，儀表模塊來顯示該部分指示及報(bào)警信息。傳

8、輸?shù)拇篌w路徑清楚了我利用自己平時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)首先更換了橋模塊，但故障并未排除，看來故障并不像自己想象的那么簡單。目前關(guān)鍵的第一步是要先分清是哪一套網(wǎng)絡(luò)引起的無法傳輸該部分信息。首先按常規(guī)思路斷開了橋模塊插件測量橋模塊至動(dòng)力主干網(wǎng)，（圖3.1.1 C點(diǎn)位置）電阻為60歐姆左右在正常范圍內(nèi)。1939+和1939-對(duì)地電阻也正常。測量C點(diǎn)位置可以判斷出橋模塊至主干網(wǎng)的網(wǎng)線是否正常，如果測量阻值無窮大或測量出120歐姆，說明該段網(wǎng)線和動(dòng)力主干網(wǎng)有開路處。如果測量值過小，說明網(wǎng)線短路。由此可直接區(qū)分出是哪套網(wǎng)絡(luò)引起的故障 。通過實(shí)際測量，網(wǎng)線電阻60歐姆正常，1939+和1939-對(duì)地電阻也正常.證明橋模

9、塊至1939網(wǎng)線路正常，間接性的判斷出1939網(wǎng)也正常。通過對(duì)圖5的仔細(xì)分析，該車型采用的是節(jié)點(diǎn)型接法。問題現(xiàn)在應(yīng)集中在D點(diǎn)插件和發(fā)動(dòng)機(jī)電腦及F點(diǎn)插件上。如果自己的觀點(diǎn)是對(duì)的，那么從理論上講自動(dòng)變速器TCM也應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)通信故障。我又調(diào)取了變速器的故障代碼（因?yàn)槲覀冎榔渲邪l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)自動(dòng)變速器是很重要的，如果是動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)自身引起，它也將失去該信息報(bào)故障。）故障代碼為U0100和U0115與發(fā)動(dòng)機(jī)失去通信，使用默認(rèn)油門數(shù)據(jù)。通過讀取故障代碼含義，完全與自己的觀點(diǎn)吻合。通過以上兩步的結(jié)論綜合分析，CAN總線內(nèi)網(wǎng)和自動(dòng)變速器TCM同時(shí)失去了發(fā)動(dòng)機(jī)ECM的相關(guān)信息，而動(dòng)力主干網(wǎng)線及終端電阻也在正常范

10、圍。此時(shí)問題基本鎖定在動(dòng)力網(wǎng)分支(D點(diǎn)位置)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊及插件（F點(diǎn)位置）上，是發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊沒有收到該部分信息，還是ECU收到了信息因?yàn)閯?dòng)力網(wǎng)線有問題發(fā)送不出來。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常且無故障代碼，所以第一種可能基本可以排除。那么只有第二種可能發(fā)動(dòng)機(jī)電腦收到了信息由于動(dòng)力分支網(wǎng)絡(luò)有問題發(fā)送不出來。于是我找來了同車型發(fā)動(dòng)機(jī)電腦進(jìn)行了同車型互換測試，故障依然存在。問題不再發(fā)動(dòng)機(jī)電腦上。此時(shí)故障范圍又縮小了一步，將電腦引起的通訊故障排除在外了。是不是自己對(duì)該車型還不夠了解。于是自己又找來了XMQ6118G車型整車線束圖，對(duì)動(dòng)力網(wǎng)布線進(jìn)行了仔細(xì)分析. 明白了信息的傳輸路徑和客裝廠布線特點(diǎn)綜合以上信息

11、，B網(wǎng)和自動(dòng)變速器TCM同時(shí)收不到發(fā)動(dòng)機(jī)ECM信息，而測量動(dòng)力網(wǎng)線又是正常的，且發(fā)動(dòng)機(jī)電腦也更換過了。圖3.1.1 XMQ6118G車型整個(gè)網(wǎng)絡(luò)問題應(yīng)該出在發(fā)動(dòng)機(jī)ECM89針插件（F點(diǎn)位置）到動(dòng)力網(wǎng)主干線分支上（圖3.1.1D位置和F位置）。帶著自己的疑問，拔掉了發(fā)動(dòng)機(jī)ECM89針插件，進(jìn)行反相測量。利用大頭針對(duì)89針插件的53針和52針（1939+、1939-插針位置）進(jìn)行測量，電阻還是正常的，證明發(fā)動(dòng)機(jī)ECM至動(dòng)力主干網(wǎng)絡(luò)是正常的，沒有任何問題，重新插上插件，啟動(dòng)車輛，故障依舊。這時(shí)自己真的有點(diǎn)摸不著頭腦了，該查的都查了，該換的也都換過了，問題沒有解決。此時(shí)天色已晚，其他同志早下班了，自己

12、現(xiàn)在也摸不著頭腦，于是帶著問題回了家。把所有的發(fā)動(dòng)機(jī)資料找了出來，進(jìn)行仔細(xì)翻閱。其中發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力網(wǎng)線技術(shù)規(guī)范有一條引起了自己的注意。對(duì)網(wǎng)絡(luò)線判斷時(shí)，電阻測量是比較好的測量方法之一，因?yàn)樗挥脭嚅_其他電控模塊，只需斷掉電源就可以了。但對(duì)于一些特殊性故障也可采用復(fù)雜一些的電壓測量法。于是調(diào)出了康明斯ISBE發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力網(wǎng)信號(hào)電壓規(guī)范，正常時(shí)1939+為4.5V左右；1939-為2.5左右。但該種方法要斷開發(fā)動(dòng)機(jī)ECM與主干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（D點(diǎn)位置分支插件）才能測量準(zhǔn)確（因?yàn)槠渌娍啬K也在發(fā)送著同樣的信號(hào)電壓，如果不斷開很難測量準(zhǔn)確）第二天到單位將主干網(wǎng)處分支插件（D點(diǎn)位置）斷開，打開點(diǎn)火開關(guān)用萬用表進(jìn)行電壓

13、測量，發(fā)現(xiàn)1939+高位線上沒有信號(hào)電壓，1939-低位線上的信號(hào)電壓為2.5V左右，正常?？勺屪约河趾苛?，反相測量電阻時(shí)沒有任何問題，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊也換了，1939+高位線上信號(hào)電壓怎么會(huì)沒有呢？于是自己將發(fā)動(dòng)機(jī)89針插件整個(gè)拆開，重點(diǎn)檢查動(dòng)力網(wǎng)線插針，發(fā)現(xiàn)1939+高位線的插針凸出位置明顯高于其它插針位置，問題終于找到了。將插針插回原位，啟動(dòng)車輛，各個(gè)指示儀表正常，毛病終于修好了。此故障是由于發(fā)動(dòng)機(jī)網(wǎng)線1939+插針退出，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)ECM處1939+高位線與主干網(wǎng)絡(luò)斷路，最終導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、機(jī)油壓力、水溫等信號(hào)無法傳輸?shù)絼?dòng)力網(wǎng)上，威帝內(nèi)網(wǎng)收不到這幾部分信息自然就沒有顯示了。通過整個(gè)的故

14、障排除過程來看，自己的維修思路基本沒有太大偏差，繞了很大一個(gè)彎子才排除掉該故障，主要問題出在細(xì)節(jié)上。由于發(fā)動(dòng)機(jī)電腦89針插件的針孔很小，自己選用了很長的大頭針，即便插針退出它也可以很好的接觸到，所以測量網(wǎng)線電阻時(shí)是沒有問題的，而主電腦插針也就5左右。插上后造成發(fā)動(dòng)機(jī)電腦插針與1939+高位線插孔接觸不到，從而引發(fā)了該故障。這也給自己今后的維修工作提出了很好的警示細(xì)節(jié)決定于成敗。其中一步出現(xiàn)偏差，將影響到自己的整個(gè)判斷思路。3.2動(dòng)力網(wǎng)出現(xiàn)短路時(shí)引起的故障案例車型為DD6160S03，該車型配置為依維柯歐四共軌電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，SCR后處理系統(tǒng)、艾里遜第四代自動(dòng)變速器，哈爾濱威帝三級(jí)CAN總線。該

15、車司機(jī)回廠報(bào)修，車輛有時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、機(jī)油壓力表突然失靈指示不準(zhǔn)確，空擋指示消失；同時(shí)自動(dòng)變速器選檔器出現(xiàn)“貓眼”無法掛入相應(yīng)檔位。自己接到報(bào)修單后斷定該故障為車輛偶發(fā)性故障。通過表面現(xiàn)象和平時(shí)自己積累的經(jīng)驗(yàn)分析，儀表顯示不正常，自動(dòng)變速器選檔器出現(xiàn)“貓眼”一般為動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)通信出現(xiàn)了故障。威帝CAN網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）失去了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的通訊，自動(dòng)變速器TCM與發(fā)動(dòng)機(jī)ECM的通訊也出現(xiàn)了異常。此時(shí)自己斷定動(dòng)力網(wǎng)可能出現(xiàn)了短路現(xiàn)象或某個(gè)電控模塊內(nèi)部出現(xiàn)了問題，帶著自己的疑問來到車上，打開點(diǎn)火開關(guān)，此時(shí)故障并沒有出現(xiàn)，為了讓故障重現(xiàn)，進(jìn)行路試。故障果然出來了，自己馬上對(duì)1939+高位線和1939-低

16、位線上的信號(hào)電壓進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)1939-低位線上的信號(hào)電壓偏低，與正常值偏差很大，只有0.70.8V左右，而正常值應(yīng)為2.5V左右，問題應(yīng)該出在1939-低位線上。于是滅車進(jìn)行進(jìn)一步的確定，斷電后測量電阻1939-低位線對(duì)地電阻為900歐姆左右，存在著軟性短路故障。故障原因確定了，下一步要重點(diǎn)排查是線路引起的還是電控模塊所致，對(duì)于一部16米的公交客車來說查找線路故障是一件非常繁瑣的事情，逐個(gè)斷開電控模塊又必須保證該故障不會(huì)消失，按常規(guī)思路還是對(duì)動(dòng)力網(wǎng)進(jìn)行一一排查。以下為該車型CAN總線原理圖3.2.1首先斷開前車與后車的網(wǎng)線插件（E點(diǎn)位置）測量1939-低位線對(duì)地的電阻，前車恢復(fù)了正常，后車

17、1939-低位線對(duì)地的電阻依然是900歐姆左右，故障范圍縮小到了后車上，那么自動(dòng)變速器、橋模塊、及前車網(wǎng)線引起的問題應(yīng)該可以排除在外了，應(yīng)重點(diǎn)檢查后車動(dòng)力網(wǎng)線束及發(fā)動(dòng)機(jī)ECM電腦和后處理電腦和分支網(wǎng)線。 圖3.2.1按照先易后難的排查思路將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力網(wǎng)線插件（G點(diǎn)位置）斷開測量G點(diǎn)位置插件至發(fā)動(dòng)機(jī)ECM1939-低位線對(duì)地的電阻正常，發(fā)動(dòng)機(jī)ECM至G點(diǎn)網(wǎng)線和發(fā)動(dòng)機(jī)電腦內(nèi)部短路的可能性，到這一步可以排除在外了。接著又?jǐn)嚅_主網(wǎng)到SCR系統(tǒng)的網(wǎng)線插件（M點(diǎn)位置）進(jìn)行測量主干網(wǎng)1939-低位線對(duì)地的電阻恢復(fù)了正常，測量SCR后處理電腦及網(wǎng)絡(luò)連線。1939-低位線對(duì)地的電阻依然不在正常范圍內(nèi)，此時(shí)故障

18、點(diǎn)鎖定在了主干網(wǎng)（M點(diǎn)位置插件）到SCR電腦這幾米線和SCR電腦上。最后一步要斷定出是網(wǎng)線的問題還是電腦內(nèi)部引起的問題。我將SCR電腦35針的插件斷開繼續(xù)測量M點(diǎn)位置1939-低位線對(duì)地的電阻，恢復(fù)了正常。終于找到故障點(diǎn)了，于是我將SCR電腦整個(gè)拆了下來進(jìn)一步解體檢查發(fā)現(xiàn)電腦內(nèi)部有被尿素浸泡過的痕跡，一部分線路出現(xiàn)斷路和氧化現(xiàn)象-依維柯歐四共軌電控柴油發(fā)動(dòng)機(jī)所配置的SCR后處理系統(tǒng)尿素加料泵與SCR電腦整體設(shè)計(jì)，由于尿素泵泄露，造成該電腦1939-低位線對(duì)地產(chǎn)生了電阻，他將整個(gè)動(dòng)力網(wǎng)1939-低位線上的信號(hào)電壓拉得很低，造成信號(hào)傳輸不穩(wěn)定甚至中斷，更換SCR電腦故障排除。通過排除整個(gè)故障的過程，可以說自己幾乎沒有走任何彎路。雖然在排查主網(wǎng)線及分支網(wǎng)線是浪費(fèi)了點(diǎn)兒時(shí)間，但是這給自己在今后的工作中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于這一類故障，分析好故障原因后，對(duì)于客車而言一定要將故障范圍縮的越小越好，最終找到故障點(diǎn)，解決掉。通過對(duì)客車CAN總線動(dòng)力網(wǎng)開路故障及短路故障的排除思路和解決問題的過程，對(duì)于現(xiàn)代客車而言，要求我們維修人員的綜合素質(zhì)較強(qiáng)。就像中醫(yī)提到過的“不能頭痛就治頭；腳痛就治腳”就如以上故障動(dòng)力網(wǎng)出現(xiàn)問題時(shí)，故障現(xiàn)象并非就直接體現(xiàn)在動(dòng)力網(wǎng)上，而是直接體現(xiàn)在了威帝CAN網(wǎng)（內(nèi)網(wǎng)）上。而對(duì)于客車較為復(fù)雜的電路來說，不能上來就盲目的去修，應(yīng)先屢清思路，有針對(duì)性的去排查故障