蒋 波

（广东交通职业技术学院，广东广州 510650）

0 引言

汽车起重机除了在普通轮式汽车底盘上安装有常规驾驶室以外，还设置有起重操纵室和起升作业时所用的液压支腿；因而这种起重机相对于履带式起重机具有机动性好和转移迅速等优点，但是也存在进行起重作业时必须依赖液压支腿，不能负荷行驶，也不适合在松软或泥泞的场地上工作等缺点。

下面以配备上柴SC8DK260Q3电控柴油机的QY25C型汽车起重机为例，分析电子油门控制系统的故障检测与诊断问题。

1 电子油门控制系统工作原理

在传统的柴油机燃油供给系统中，驾驶员通过调整油门踏板，带动齿轮齿条机构改变柱塞泵的斜槽倾角以便调节供油量，从而改变发动机的转速和功率，以适应机动车行驶的需要。这种传统的机械式油门由于布置空间受到限制，并且控制精度较差，因而在电控柴油机上普遍采用电子油门。

图1 SC8DK260Q3电控柴油机电子油门示意图

电子油门的结构示意图如图1所示。两个位移传感器安装在油门踏板下方，当油门踏板的高度发生变化时，油门踏板首先将踏板的机械位移信号转化为电压信号，经过模数转换和放大处理以后迅速将此信息送往发动机ECU。ECU对该信息和其它系统数据信息进行运算处理，计算出一个控制信号，通过电路送到柴油机的喷油器电磁阀，由电磁阀控制该喷油器的喷油时刻和喷油时间的长短。整个过程精准而快速，不存在机械磨耗，并且能够根据踩油门的动作幅度来判断驾驶员的意图，控制精确，工作平顺，稳定性更高，但是电子油门控制系统也存在结构相对复杂，故障率较高等问题。

2 上柴SC8DK系列电控柴油机电子油门控制系统原理

上柴SC8DK系列电控柴油机电子油门控制系统原理图如图2所示。

汽车起重机在路面行驶时采用常规汽车底盘工作，依赖车轮行走；而在进行起重作业时，由于车轮属于柔性支撑，容易造成重心不稳，如果爆胎，更是容易造成侧翻等事故，因而在起重作业时需要设置起重操纵室进行专门操控，并且同时提供液压支腿加强汽车起重机的工作稳定性和支撑能力；此外，汽车起重机工作环境多变，工作负荷变化剧烈，因而汽车起重机必须设置有特殊的油门控制模式。

下面对汽车起重机油门的控制模式进行介绍。

（1）发动机的怠速与最高转速的设定：根椐工况的不同，发动机需要对怠速大小和最高转速进行设定。传统的机械直列式柴油机通过机械调速器进行调整；而电控柴油机都是通过专用软件或便携式编程器与发动机ECU联机建立通信以后，通过专用软件直接标定目标怠速与最高转速进行工作。

（2）主油门：主油门又叫下车油门，指的是安装在汽车起重机驾驶室内的脚油门，或称行车油门。当汽车起重机处于道路行驶工况时，把油门踏板的位移转变为相应的电压信号，控制发动机燃油喷射系统的喷油时间和喷油时刻；主油门踏板同时传递给ECU驾驶员是否希望怠速的请求。

（3）上车油门：上车油门又叫远程油门，当汽车起重机从行驶工况切换到起重工况作业时所使用的手油门。进行起升作业时，操纵油门切换开关，或直接给发动机ECU一个请求操纵上车油门的信号，发动机即进入上车油门工作状态，便于汽车起重机进行起重作业。

（4）支腿油门：支腿油门指的是设置在驾驶室内的汽车起重机液压支腿转速控制开关。支腿油门根据汽车起重机的工作要求分为几个特定的转速档，进行速度分级控制，而不是连续控制。

SC8DK系列柴油机是上柴公司在D6114系列B型柴油机的基础上，采用日本电装公司先进技术—ECD-U2高压共轨燃油喷射系统技术，自主开发的一款满足国III排放要求的电控柴油机。QY25C型汽车起重机上相对于一般汽车起重机除了设置有上述电子油门或开关以外，还增设有PTO工作模式。在PTO工作模式下，柴油机可以以一种特定的工作状态进行工作，如怠速、最高转速、各转速下的最大扭矩工况等。具体数据，可以在发动机的输出范围内根椐要求进行修订。PTO油门和加速油门互锁，即进入PTO模式后，PTO油门踏板起作用，加速油门踏板不起作用。

图2 上柴SC8DK系列电控柴油机电子油门控制原理图

当以下条件均满足时，则进入PTO模式：

（1）PTO油门在零位；

（2）无停车、起动信号；

（3）车辆在驻车状态；

（4）水温正常；

（5）空档信号（ECM中466引脚高电平信号）；

（6）系统无故障；

（7）PTO开关接通（ECM中489引脚得电）。

当有下列任一条件，则退出PTO模式：

（1）有停车、起动信号；

（2）水温高；

（3）空档信号无；

（4）系统有故障；

（5）PTO开关断开。

3 电子油门控制系统主要故障及原因

QY25C型汽车起重机电子油门控制系统产生故障的原因较复杂，但是归纳起来主要有下列几种原因。

（1）控制转换信号问题：开关损坏或未接通。

（2）控制程序问题：ECU内部损坏或内部程序未开通。

（3）线束问题：线束损坏或连接错误。

（4）其他问题：主要是用户需求不明确，制造、装配错误等。

4 故障诊断方法

4.1 通过故障指示灯提供的“闪码”进行诊断

符合国III排放标准的高压共轨电控柴油机大部分可以通过“闪码”读取故障信息。一种是国III已有的柴油机故障指示器，用于指示，一旦柴油机的燃油系统出现故障，此灯就会激活以便提示驾驶员检修发动机。当柴油机出现故障时，故障指示灯将亮起，此时将诊断开关闭合，故障指示灯将有规律地闪动，用户通过读取闪码，再对照相应的闪码列表即可知道当前柴油机的故障。

另一种通过CAN总线显示代码，发动机ECU上电时会不断向CAN总线（CAN2）上发送DM1（18FECA00）报文，当没有故障或只有一个故障时，DM1以单包发送，存在多个故障时，DM1以多包发送。DM1的定义，符合SAEJ1939-73的规定，其单包报文定义如表1所示。

其中第1和第2字节用于控制和排放相关的故障灯MIL的状态（亮或闪）。其余字节中的SPN内容为代表当前故障的SPN值，CAN仪表的CAN控制器读取DM1报文中的SPN，和SPN列表对照后即可解析出相应的故障，并在液晶屏上予以显示。

上柴电控柴油机通过ECU引脚驱动的故障指示器一般称为故障灯（Check Engine Lamp），可通过ECU上的V09引脚驱动，其接线图如3所示。

图3 上柴SC8DK系列电控柴油机故障指示灯接线示意图

上柴电控柴油机的各故障代码相应的SPN列表如表1所示。该电控柴油机在DM1报文的第1和第2字节的第7-8位分别定义了MIL的亮和闪的状态，其含义如表1所示。需要说明的是闪的优先级高于亮，即当DM1同时要求亮和闪时，MIL应处于闪烁状态。

表1 上柴电控柴油机的各故障代码相应的SPN列表

4.2 利用故障诊断仪读取的故障码进行诊断

电控柴油机诊断仪相当于OBD（车载诊断系统）的终端设备，不仅具有读码与清码功能，而且能对故障发生的部位及原因作出准确的判断，往往还增添了数据流、图形显示等功能，是现代电控柴油机维修不可缺少的工具。汽车起重机除了设置有常规主油门以外，还加设有上车油门、支腿油门和PTO油门等，利用OBD诊断仪进行诊断，能够显著提高诊断的效率。

5 案例分析

（1）故障现象

某配备上柴SC8DK260Q3电控柴油机的QY25C型汽车起重机，上车无法启动，并且上车无油门，支腿无油门；将离合器开关断路后上车启动正常，但仍无油门，后检查上、下车油门切换489引脚有24 V电压接入ECU。

（2）故障原因分析

1）未检测到操纵室电子油门切换信号进入ECU，可能存在线束断路、钥匙开关失效等故障；

2）未检测到空档信号进入ECU；

3）操纵室电子油门本身异常；

4）里程表信号误进入ECU；

5）水温过高，自动退出PTO模式；

6）ECU自身故障。

图4 QY25C型汽车起重机上车电子油门与ECU的连接示意图

（3）排除过程

QY25C型汽车起重机上车电子油门与ECU的连接关系如图4所示。

1）检查489号线，此时，489号线得电，故有切换信号。

2）怀疑ECU工作不正常，申请更换ECU后问题没有得到解决。

3）检查空挡信号466是否为高电平，经检测，发现无空档信号。

4）通过工程师反应：挂档后，且挂上PTO开关后又将PTO开关拨回，从而上车油门不能切换。（这是问题的关键）重新将PTO开关挂上后，能够实现上车油门切换，问题解决。

6 结语

在日渐严格的排放标准下，电子油门已经发展成为车辆控制单元对车辆状态进行自诊断的重要部件，对保证车辆良好的燃油经济性具有重要意义。然而电子油门结构复杂，故障率较高。据统计，与电子油门有关的故障约占机动车辆总故障的6%以上。

汽车起重机油门设置远比一般机动车复杂，除了主油门以外，还设置有上车油门、支腿油门和PTO油门等，故障率远比一般机动车高得多。掌握汽车起重机油门设置的特点和规律，利用现代化的故障检测手段和工具进行检测是排除汽车起重机柴油机用电子油门故障的必要条件。

［1］蒋波.现代工程机械电液控制技术［M］.重庆：重庆大学出版社，2011.

［2］上海柴油机股份有限公司研发中心.《国四柴油机OBD应用手册》［Z］.上海柴油机股份有限公司，2009.

［3］梁杰.现代工程机械电气与电子控制［M］.北京：人民交通出版社，2005.