[丰田混合动力PRIUS疑难故障排除]途锐混合动力故障排除

　　焦建刚 　　(本刊专家委员会委员) 　　1991年毕业于山东交通学院。现任济南鲁鹰丰田汽车销售服务有限公司总工程师，山东交通学院客座教授。曾任博世山东培训基地主任，现为中国汽车工程学会成员，高级工程师。在汽车发动机理论、汽车运用工程等汽车理论方面有一定造诣，对当代汽车故障诊断、以及电子控制系统波形有较深入的研究。著有《现代汽车电子控制系统波形分析)一书。车型：
　　丰田混合动力PRIUS(NHW20)。症状：
　　车辆起步、行驶中闯动，无法行驶。
　　故障检修：
　　车辆挂入前进挡时，踩下加速踏板，车辆行驶闯动，挂倒挡，行驶闯动加剧。勉强行驶中，车辆打滑指示灯开始闪烁，如图1所示。200m后，车速达到35km，h时，VSC OFF指示灯点亮，混合动力监视系统报警，如图2所示。车辆自动由D挡回到N挡。再挂D挡，无法入挡。读取故障代码，在发动机和ECT系统中存在P3190(发动机功率不良)故障码，混合动力控制系统中存在POAOF(发动机起动失败)故障码，VSC系统中存在C1310(HV系统故障)故障码，并且故障码无法清除。只有重新关闭点火开关，再次打开点火开关到ON状态时。才能逐项将故障码清除。此时。可以在速度极低(20km／h以下)状态下，勉强行驶。行驶过程中，感觉发动机似乎是处于能着火状态，但混合动力中央显示屏没有显示发动机处于充电状态。蓄电池电量消耗极快，几乎只有5min，显示屏上的蓄电池电量显示即到最低一格。
　　
　　由于混合动力蓄电池存电量严重不足，所以，车主利用非常特殊的方法给蓄电池充电。这种特殊方式是将车辆右前轮顶起，然后，踩下刹车，将点火开关转到READY(相当于普通车辆的发动机运行工况)状态，将换挡杆推入D位置。此时，松开制动踏板，加大加速踏板，能够感觉发动机启动了，但不是很平稳，中央显示屏上显示在充电。发动机在边驱动右前轮旋转边充电的情况下，需要大约30min。可以将蓄电池充到第四个格上，此时屏幕蓄电池显示为蓝色格子。在此状态下。加大加速踏板开度。车辆滑转指示灯一样会闪烁。同时，最高车速显示不超过35miles／h(1mile=1.609km)，读取此时的数据流，得到如图3所示的数据变化曲线图。
　　由于笔者接触混合动力车的机会比较少。欠缺经验，因此，一开始对上述数据流并未发现异常。因为打滑指示灯闪烁，以为车辆在起步和低速行驶中的闯动，主要原因在于VSC车身稳定控制系统，因而，对ABS／VSC系统行驶中的数据流进行了跟踪监控。确实发现在行驶过程中，ABS系统有作动，如图4所示。车辆行驶过程中，四个车轮的ABS电磁阀在滑转指示灯点亮时，开始工作，对相应车轮进行制动。
　　因为车辆行驶过程中，转向角度传感器的数据始终是11500不变，所以。以为VSC系统异常动作的原因在于转向角度传感器工作不良。重新对减速度及偏摆率传感器进行初始化操作。方法见本刊2008年12期《零点标定。您做了没有》一文。后继续试车。发现转向角度传感器的数值仍然是11500没有变化。当时怀疑是转向角度传感器损坏了，但更换了车主自行带来的零件后，数值仍旧没有变化。由于检测仪上没有转向角度传感器初始化的选项。而且。修理书上也没有关于这项操作的说明，翻阅其他书籍，在丰田RAV4上看到有这样一个解释“保持车速22mfle／h以上直线行驶5s，转向角度中点位置自动记忆”。因此，将蓄电池充足电，再次出去试车。但车辆达到这一速度前，VSC OFF指示灯就开始闪烁，然后，整个系统进入保护状态，无法再行驶，读取故障码如前所述。反复两次以后，终于意识到问题的核心并不在系统是否打滑上，前提还是要解决发动机功率不足的故障。
　　
　　按照修理手册的要求，检查发动机功率不足故障。和常规发动机进行系统检查的方法差别不大。也是针对点火、供油、传感器、执行器进行逐步检查。因此，首先对点火系统进行了检查，结果发现，之前多人检查均未对火花塞进行仔细检查，因为第4缸火花塞外表已经严重锈蚀。显然是以前火花塞孔处进过水。更换一组火花塞，按照前面所述，将右前轮支起。此时发动机很容易启动，这说明原车点火系统确实存在问题。再次试车。结果和原来一样。起步闯动，车速稍高。系统即进入保护系统。检查发动机油压，正常。进行到此，笔者决定，将试车过程中记录的数据先进行分析，然后，再根据分析的结果，缩小或确定故障范围。
　　首先分析车辆行驶过程中的数据。在ABS系统中。通过调看数据，确认在车辆起步过程中，ABS系统没有异常启动，电磁阀均处于关闭状态。这说明将问题的核心从VSC车身稳定控制系统转移到发动机和混合动力控制系统上是正确的。查看车辆实际行驶过程中的数据流。如图5所示。由于经验不足，感觉发动机也工作了。但为什么电脑还认为发动机功率不足，而混合动力控制系统干脆认为发动机不能启动呢?带着这些疑惑，笔者将2年前参加PRIUS新技术培训的资料又重新学习了一番。
　　根据图6中的轻载荷下车辆加速状况的工作原理，可以看到此时发动机的转速要高于MGl的转速，而低于MG2的转速。但在图5中得到的MGl转速、MG2转速、发动机转速以及车速，同时增加。也同时减少，而且最重要的是前三者之间几乎没有转速差。这和图6所表明的工作原理完全不同。问题究竟是出在控制系统还是机械部分呢?是发动机的问题，还是驱动桥的问题?能不能够正确区分它们呢?带着这一疑问，笔者根据培训手册中提到的混合动力“检查模式”的说明。开始了“检查模式”的操作。因为进入“检查模式”后，混合动力ECU可以在这一特殊模式下。使发动机以1500r／m的转速工作不熄火，所以。可以单独对发动机进行检查。图7是关于“检查模式”的启动方法。
　　根据PRIUS新技术培训资料中的说明，在发动机启动过程中，MGl作为启动机来启动发动机，同时，电流也进入MG2，防止齿圈转动。如图8所示。
　　但实际上，在“检查模式”中，虽然能听到继电器作动声音和电流流动的噪声，但发动机根本没有转动。图9是在“检查模式”下，得到的启动状况下的数据流。
　　从图9中的MGl转速、MG2转速以及发动机转速数据看。在MG2处于制动锁定时，MG1产生了很多杂波，电源电流也有很高的增长。电流强度上升到12A。然后，再降低到8A，1s后降低到6A并保持在此水平不变。但此时发动机转速仍旧为零，同时中央混合动力显示屏上的蓄电池电量显示也迅速下降。这说明，确实是有电流分别流入了MG1、MG2线圈，却没有任何转动产生。结合前面路试得到的图7中的MG1、MG2以及发动机转速变化完全一致且几乎无转速差的情况分 析。驱动桥产生故障的可能性非常大，而且很可能是三者烧结在了一起。
　　对驱动桥分解检查，发现其内部存在大量金属磨屑，尤其令人惊讶的是，放油时，没有放出一滴油。如图10所示，其内部行星齿轮机构已卡死。更换驱动桥，重新加注变速器油，试车，车辆行驶正常，无闯动现象，发动机也能够顺利着车。进入“检查模式”，显示如图11所示数据流，发动机运转正常。
　　进入“检查模式”，如图11所示数据流，发动机运转正常。此时电流强度瞬间显示达到53A，但马上就降低到4A左右。这与发动机无法启动时变化较明显。
　　
　　最后，再次将车辆轻负载加速的数据进行了记录，得到如图12所示的变化趋势图。与故障时的图5中的数据流对比，可以发现，MG1、MG2以及发动MG2机转速之间的关系有了很大的不同。首先，随车速的增加，MG1、发动机转速都在正常的变化，MG2由于直接连接驱动轮，所以，可以看到其余车速信号变化一致。这说明图5中的数据流确实是不正常的。由于PRIUS的动力传输是利用两个动力源。即发动机以及MG2电机，分别利用串、并联的方式进行工作的，所以。在对这种车型进行故障分析时。首先要搞清楚其相关部件之间的联系。然后。再在数据流分析上下功夫，同样可以顺利的解决这种比较复杂的故障。
　　
　　最后，再针对该车的转向角度传感器补充说明，在更换驱动桥后，试车，当直线行驶车速达到正常的速度22mile／h(35km／h)5s后。转向角度传感器的工作即恢复正常，左右转向时。可以正常变化了。此时，车辆行驶中打滑指示灯也不再点亮。
　　可能部分读者对丰田PRlUS(普锐斯)混合动力车的驱动桥工作原理不是很了解。下面我简单的做一介绍。首先，来看其系统组成。如图13所示，混合动力系统的组成元件主要由发动机、行星齿轮机构、MG1、MG2、差速器、变频器、HV蓄电池等组成。
　　
　　而整个动力分配机构如图14所示，MG1与行星齿轮机构中的太阳轮相连；MG2与齿圈相连，将动力传递到车轮；发动机与行星架相连。
　　图15是驱动桥中的行星齿轮机构。
　　系统工作原理如下：
　　(1)MG2接收来自HV蓄电池的电能以驱动车辆。
　　(2)发动机通过行星齿轮驱动车辆时，MGl由发动机通过行星齿轮带动旋转，为MG2提供产生的电能。
　　(3)MG1由发动机通过行星齿轮带动旋转为HV蓄电池充电。
　　(4)车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能，并通过MG2为HV蓄电池再次充电。