CNG改装AC300系统ECU原理及2例故障的排除

2013-09-02齐连生

汽车电器 2013年12期

齐连生

（内蒙古大学交通学院汽车工程系，内蒙古呼和浩特 010070）

波兰AC公司的AC300系统是目前CNG改装实践中应用较普遍的系统，国内有多家公司生产的CNG改装系统虽然型号命名不同，但与AC300系统几乎一样，尤其是燃气ECU单元，从外观到内部电路结构与AC300系统完全一样，调试软件也是AC300系统软件，因此我们称这类系统为兼容系统。本文以AC300兼容系统的燃气ECU电路板为样机，介绍其原理，并结合原理图排除2例故障。

1 电路板元件功用和插接件针脚功能

AC300系统电路板正、背两面如图1所示。其中，1～56表示ECU插接件56个接线针脚的位置，而所有电线均集成在一个总成线束上。56个接线针脚的功能见表1。

表1 56个接线针脚

2 ECU原理

燃气ECU电源及控制电路如图2所示。对电路图的说明只针对某些可能读者不易理解的部分，贴片元件标示为印字标示，真实型号请查阅相关资料（下同），已经使用的ATMEGA64芯片引脚在旁边做了标注。当点火开关接通时，经ECU插接件针脚15提供G1的基极电位，使G1管导通，ATMEGA64第PD0端口电位被拉低，单片机从休眠状态唤醒。

燃油切断及喷油脉宽检测电路如图3所示。端口PB4～PB7控制燃油切断继电器；端口PB0～PB3接收喷油脉宽计量信号；PD6端口控制高阀值电位，解决正极驱动（Positive）脉宽信号识别，我们常见的是搭铁驱动（Grouding）。

燃气喷轨驱动电流检测电路如图4所示。PA0～PA3用于控制喷轨电磁阀续流；PC0～PC3用于控制喷轨电磁阀；PC4～PC7端口接收喷轨电磁阀电流信号，用于电磁阀故障检测；PE5端口提供燃气电磁阀加热功能，在调试设置软件界面上有一个燃气喷轨加热选项，当选中这一选项后，如果喷轨温度低，会启动加热程序，PE5端口输出驱动信号，4个喷轨电磁阀会同时流过电流，起到加热的作用。

传感器信号输入电路如图5所示，输出电路如图6所示。针对50Ω和90Ω两种阻值燃气压力表，燃气压力表信号驱动电路提供两种电源，其中由7805提供的电源受PG0端口控制。燃气系统调试软件设置选项中，转速信号电压阀值应根据实际信号电压值适当选择，PE4端口会根据设置选择的电压值输出相应的PWM信号，经一阶阻容滤波，在LM258反相端产生对应阀值电压。发动机转速信号经分压电路输入LM258同相端，PD1端口接收转速信号。

3 故障现象及排除方法

3.1 故障1

故障现象某车燃气改装后使用正常。某天，该车起动后燃气开关无气量和状态指示，从动力表现看:发动机使用燃油而无法转换燃气。车辆运行一段时间后，燃气开关突然出现指示，动力表现出燃油转换为燃气过程（转换过程伴随发动机轻微抖动），之后一整天车辆燃气使用都正常，但第2天又是同样的故障表现。经观察，车辆停驶三四个小时后能正常使用燃气，但停驶七八个小时以上燃气系统就无法正常工作。

原因分析维修人员最容易想到的是燃气系统电源线束故障或燃气ECU电路板电源故障，但电源接触不好会明显受到车辆颠簸震动影响，不符合此故障特征。经尝试，当车辆出现该故障时，用调试软件也无法与燃气ECU连接。单片机是燃气ECU的核心，如果单片机没有工作，出现以上故障现象就能解释了。参考图1检查单片机ATMEGA64电源电路、晶振电路及三极管G1（真实型号2N5551）运行控制部分连线，结果正常。现在考虑故障原因就集中在2个方面:一是晶振性能不好，二是单片机性能不稳定。如果是第2个原因，燃气ECU也就无维修价值了。观察发现晶振外壳与搭铁点存在锡焊，这样做的目的是提高晶振的抗干扰能力。但晶振外壳与搭铁焊盘是焊锡堆焊连接的，如果在焊接时温度和速度掌握不好，晶振外壳受热应力大，可能造成晶振性能不稳定。

故障排除尝试更换晶振或谐振电路，选16M晶振，外壳边缘轻度打磨，用锡焊迅速将晶振管脚接在原位置。新晶振外壳打磨处与搭铁点用细铜线搭接速焊，焊接过程注意采取防静电措施。修复后装车使用，故障排除。

3.2 故障2

故障现象某改装车使用一段时间后，出现燃油与燃气频繁转换，并伴随发动机剧烈抖动，之后不能使用燃气，燃气开关状态指示灯快速闪动，表明系统有故障，用调试软件与燃气ECU连接，故障界面显示如图7所示。

原因分析从图7“记录的故障”内容分析，燃气喷嘴错误连续并且各缸故障随机出现，最后一条甚至还记录燃气喷嘴6。只有4缸燃气喷嘴，调试软件为何出现喷嘴6，笔者也无法解释，可能ATMEGA64的运行程序6缸机与4缸机是共用的，由于故障出现时继电器工作不稳定，继电器与ATMEGA64空间距离较近，电磁干扰大，出现错误记录。根据 “现有故障”的故障内容会直接引导维修人员检查燃气喷嘴驱动电流检测电路（图4）。由于故障随机出现在4个喷嘴，问题一定出现在公共部分，比如电源或搭铁点，认真检查芯片LM2901的电源、搭铁及阀值电位电路，电路连接正常。接着判断是驱动电流的电源故障，故障位置可能在K1继电器或K1继电器输出到ECU针脚14之间的连接部分，对于功率驱动电路，如果存在虚接现象，用万用表欧姆档是很难发现故障的。因此参考图1的针脚位置，给燃气ECU插接件的15、22、42针脚送12V电源，44针脚搭铁，在电路板背面找到K1继电器推动管F22，给基极加小于5V电位，或直接将继电器K1电磁线圈控制端搭铁，继电器吸合，在14针脚与搭铁之间接一个喷嘴作为负载，观察喷嘴没有动作，检测继电器输出脚（图1电路板背面白圈中心焊点）电位12V，但14针脚电位很低，观察电路板，继电器K1输出脚焊盘在电路板背面，但敷铜导电层在电路板正面，一定是过孔沉铜有缺陷，产生焊盘与导电层虚接。

故障排除用电烙铁挂锡深焊继电器K1输出脚，使焊锡顺过孔下沉，增加导电能力。修复后装车使用，故障排除。