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小螺母引發故障:鎖緊螺母導致轎車擋位錯亂案例



發布時間:2020/1/2 15:51:53 點擊次數:468次

案例故障現象

一輛2010年產雪佛蘭新賽歐轎車,搭載1.6L發動機和5擋手自一體EMT變速器,行駛里程為4.3萬km,用戶反映車輛儀表中的變速器故障燈有時點亮,故障燈亮時擋位錯亂,不能正常行駛,有時故障出現后稍等一會或重新打開點火開關又能恢復正常。

檢查分析

查詢相關維修記錄,發現已嘗試更換過換擋桿總成、制動開關、變速器線束及換擋執行器總成,并拆除了所有加裝的部件,但故障都未能排除。試車故障現象跟用戶描述的一致,客戶還反映故障已經存在一段時間,最近出現得比較頻繁。用專用故障診斷儀RDS進行檢測,發現有多達9個故障碼,分別是關于變速器手動換擋開關、制動開關、換擋位置傳感器、選擋位置傳感器、變速器液壓油壓力傳感器的故障碼。分析這些故障碼都是屬于電子控制系統中的信號輸入部分,并沒有擋位執行部分。考慮到故障碼太多且故障相對容易出現,懷疑是由于進行過相關拆裝導致故障產生,于是在記錄好這些故障碼后,進行清除故障碼操作。

清除所有故障碼后,反復試車后故障再次出現,此時查看相關診斷故障碼(DTC)又出現3個歷史DTC,還是關于手動換擋開關和選擋位置傳感器的。另外新出現一個“P0805——離合器位置傳感器”的DTC(圖1),此故障碼仍是出在電子控制系統中的信號輸入部分。于是用專用診斷儀RDS重點查看再次出現故障碼的變速器手動換擋開關和選擋位置傳感器的數據流,當故障出現時RDS數據流中確實存在手動換擋開關位置與當前擋位明顯不一致的現象。當實際擋位分別在前進擋及倒擋時,“變速器手動換擋開關位置”對應顯示的是:“未請求”和“空擋”。

圖1 變速器電子控制系統中的故障碼

查看手動換擋開關的線路并進行測量(圖2),圖中的換擋器就是數據流中的手動換擋開關,對其中的6、7、8、9、10號端子測量未發現異常;但測量供電端子5時發現不正常:在打開點火開關但不起動發動機的情況下,一邊測量換擋器端子5的供電電壓,一邊換擋測試,其電壓要比正常車低,最低時只有10.93V左右(圖3),但蓄電池是良好的且其他系統電源線電壓都在12.00V以上,另外擋位在空擋時也在12.00V左右,相對正常。再用萬用表的電阻擋測量換擋器1號端子與車身搭鐵間的電阻為0.1Ω,說明換擋器1號端子對車身搭鐵良好。

圖2 手動換擋開關的電路圖

圖3 換擋器5號端子的供電電壓

換擋器工作時工作電壓過低,懷疑是受其他設備的影響,逐一拔掉熔絲盒內的各用電設備的熔絲,當拔掉F12 (15A)的制動燈熔絲時,換擋器5號端子供電電壓可達11.50V,電壓明顯上升,故障也試不出來了,數據流中的手動換擋開關位置與實際擋位也能實現同步一致。通過測試說明制動燈的工作影響到了換擋器的工作,懷疑以下幾個方面:制動燈的線路故障;制動燈泡及燈座故障;制動燈工作時其他電路的影響。

為了確定是哪個原因,于是恢復好熔絲,并拆除兩后制動燈泡、高位燈泡或拔掉它們的燈座插接器,此時換擋器的供電電壓都能上升;然后留下其中任何一個制動燈泡,故障都可以很容易出現。通過這兩步測試可以確定制動燈及線路本身并無異常,而只要有制動燈工作,故障就會出現。分析原因可能是,5號端子的供電電壓本來就很低,制動燈的工作會引起供電電壓輕微降低,正好在換擋器正常工作電壓的臨界點,導致故障出現。此時重點考慮制動燈工作時其他電路是否有影響。

此時還發現一處異常:將擋位在D、N和R擋間切換時(圖4),當換到R擋時,制動燈及倒車燈同時點亮,儀表的背景燈光會明顯的閃動一下,并且會變暗。此時換擋器5號端子的供電電壓也會同步下降,說明不僅是換擋器電壓不穩定,車內的儀表電壓也是不穩定且偏低的。電壓不穩并不是單一部件才有,因此應首先解決這一共性問題,也許它們的故障原因是一樣的。

圖4 D、R擋間切換時換擋器的供電電壓

當車內設備出現電壓不穩定時,測量發動機艙內用電設備的電壓卻很穩定,什么原因會使車內用電設備電壓不足呢?分析可能的原因有:電源自身故障;發電機充電系統故障;用電設備超載;線路老化受損;搭鐵不良等。

前2種原因可以先排除,因為在發動機艙內測量電壓沒有問題,另外以上故障測量時也只是在點火開關打開的條件下進行,并不涉及到發電和充電。至于用電設備超載 ,之前維修已經把加裝的設備拆除,剩下的都是原車設備,用電設備超載可能性小。另外故障出現時也對制動燈系統進行了測試,排除了制動燈泡、燈座、線路等異常的可能性。

接下來重點考慮線路老化受損、搭鐵不良等。要找換擋器供電端子及儀表電壓不足的共同點,相對而言搭鐵不良可能性更大且更容易檢查,故障又是出在車廂內,因此懷疑車身搭鐵不好。于是用萬用表的電阻擋測量車廂內的金屬支架與蓄電池負極間的電阻,竟然有874kΩ,正常應該在5Ω以下,甚至可達0Ω。為了進一步驗證此異常對故障的影響,用電纜線一頭夾在蓄電池負極,另一頭夾車內搭鐵的金屬支架(圖5),換擋器5號端子供電電壓有明顯變化。當車身內搭鐵通過電纜線與蓄電池的負極連接時換擋器供電電壓由故障時的10.55V上升到12.07V,擋位錯亂的故障不再出現,同時儀表板的背景燈光亮度也恢復正常。

圖5 用電纜線驗證搭鐵不良

很明顯故障是由于車身搭鐵不良引起,于是沿著蓄電池的負極線查找車身搭鐵,最后舉升車輛,在左前縱梁下端面發現車身搭鐵點G100松動,拉動搭鐵線束是松動的。在拆檢搭鐵點G100時發現其鎖緊螺母雖然很緊,但是搭鐵線束接頭并沒有完全壓緊到車身大梁搭鐵點上,搭鐵線束接觸面已經布滿灰塵、泥沙(圖6)。

圖6 布滿灰塵、泥沙的搭鐵線束接頭

是什么原因造成的呢?檢查搭鐵點G100的鎖緊螺母和螺栓發現該車所采用的鎖緊螺母沒有與搭鐵點螺栓相匹配的階梯(圖7),導致螺母擰緊后的壓緊面與搭鐵點的基座面仍然有較大縫隙從而造成G100搭鐵線束松動。很明顯,車身搭鐵G100線束松動會引起搭鐵不良,這也是整個車身的搭鐵與蓄電池負極間出現大阻值的原因。

圖7 故障車的鎖緊螺母和原裝的鎖緊螺母

故障排除

將車身搭鐵G100的鎖緊螺母更換成原裝產品,故障完全排除。

此故障案例維修中,接修前的其他維修人員犯了一個很常見錯誤:只是簡單根據故障碼和一些之前的維修經驗更換部件,這樣往往不能解決問題,有時即使解決了問題,也不知其所以然,技術水平提高也會很慢。我們應該在了解結構原理的基礎上分析故障現象和相關數據,列出各種維修方案,然后根據難易程度、可能性等選出可靠方案進行有針對性的測試和測量,并對比驗證直至找到故障點。最后還要總結分析,對相關的結構原理就會有更深入的理解,以后再遇到相關系統的各類故障就會很容易解決。

此車有很多故障碼且故障碼變化不定。故障碼所述部件同時出現故障的可能性不大,找出共同點,它們都是屬于EMT變速器電子控制系統中的信號輸入部分,于是有針對性地查看數據流,并測量對應的線路,發現有共同的電壓不穩定現象。也是通過分析和測量測試最終找到了故障點:由于車身搭鐵不良引起車內供電電壓不穩定。特別是在掛倒擋時,倒車燈和制動燈都點亮,用電器的工作會引起其他用電設備電壓稍微降低一些。雖然電壓降的很小,但是故障車換擋器的供電電壓本來就很低,而正是下降的這部分電壓直接導致換擋器供電電壓過低的現象更加突出。此時就會影響到7、8、9、10等端子的信號準確性,甚至是維持控制單元正常工作的電壓都不能保證,也就會出現很多信號輸入的故障碼,擋位錯亂的現象也就出現了。

最后,回顧一些細節上的問題,可以肯定這是因為以前其他維修引起的新故障(換了一個非原裝的小螺母),而為什么當時故障沒有馬上就出來呢?搭鐵線束接觸面布滿灰塵、泥沙可以說明搭鐵不良是一個不斷惡化的過程。另外在對換擋器的搭鐵線進行測量時,其與車身搭鐵為什么是正常的0.1Ω。這是因為1號端子搭鐵線的搭鐵點G204與車身連接是良好的。但車身與蓄電池負極的連接由于搭鐵點G100的故障,肯定也是接觸不良的,因此我們測量搭鐵時可嘗試在多個點進行,提高正確率。

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