浅析公交客车CAN总线动⼒⽹常见故障及排除⽅法
浅析公交客车CAN总线动⼒⽹常见故障及排除⽅法
李跃华
公交保修⼀⼚
［摘要］随着公交客车的飞速发展，⼀些关键技术已达到了国际⽔平。这就迫切要求客车使⽤和我们维修⼈员更新观念，尤其近⼏年CAN总线技术被⼤量运⽤于公交客车。其分为动⼒CAN总线控制⽹络（⾼速总线）；多媒体CAN总线控制⽹络（中速总线）；车⾝CAN总线控制⽹络（低速总线）三部分。为了适应CAN总线维修需要，在我们⼤脑中要形成⼀种空间⽹络的概念，形成⼀个车辆的控制局域⽹。在以理论为基础，实践相结合，对动⼒⽹的⼀些常见故障加以剖析、分解。合理的将⽹络故障引起的客车问题排除掉。
［关键词］公交客车；CAN总线；动⼒⽹络；维修
1.转变维修理念，跟上时代发展
随着现代公交客车的飞速发展⽆论从原理、结构上，还是客车的使⽤与维修上均与传统客车有着很⼤的
区别。传统的客车电路维修⽅法已远远不能适应客车CAN总线的发展，因此迫切要求客车使⽤和我们维修⼈员更新观念，主动来适应客车CAN总线维修的需要。显然，常见故障检修与排除⽅法分析是⼀种快速掌握客车CAN总线维修技术的很好途径。我根据这两年的实践和理论基础对⼀些CAN总线常见故障及排除⽅法加以分析，为⾃⼰今后分析CAN总线问题、解决问题的思路和⽅法奠定了良好的基础。客车CAN总线故障虽然不像传统客车电路故障⼀⽬了然，但仍有规律可循，只要依据其基本⼯作原理，按照⼀定的检测程序去查故障所在，问题便迎刃⽽解。为了使⾃⾝快速掌握CAN总线维修技术，达到举⼀反三、触类旁通的⽬的，提⾼分析故障、排除故障的能⼒。⾃⼰对现在的CAN总线动⼒CAN总线控制⽹络（⾼速总线）常见故障及排除⽅法进⾏了主观和⽚⾯的⼀个总结。
2.明确概念，掌握⽹络基本原理
2.1动⼒⽹络层定义
车辆CAN总线分为：动⼒CAN总线控制⽹络（⾼速总线）；多媒体CAN总线控制⽹络（中速总线）；车⾝CAN总线控制⽹络（低速总线）三部分。我所说的CAN总线系统是⽬前北京公交客车普遍采⽤的动⼒CAN总线控制⽹络（⾼速总线）和哈尔滨威帝开发的三级车⾝CAN总线控制⽹络（低速总线）系统，加以剖析。⽬前公交客车采⽤的哈尔滨威帝开发的三级总线，采⽤SAE1939协议。终端电阻分别在仪表模块和后控模块各120欧姆。传输媒介采⽤双绞屏蔽线并接，⽹线电阻为60欧姆左右。其中威帝包含两种⽹络即 CAN⽹和LIN⽹，我们公交内部通常将威帝CAN总
线称为客车⽹络的内⽹或B⽹络；其中发动机与⾃动变速器之间的通信⽹络，并通过桥模块与车辆B⽹络连通。我们称这套为外⽹或A⽹络—动⼒J1939⽹。该论⽂主要以外⽹—动⼒⽹络的常见故障为主，结合内⽹加以剖析。
如图2.1
2.2动⼒⽹在新型公交客车上的应⽤
随着公交客车的不断发展，新技术的不断应⽤。如美国康明斯欧三、欧四电控发动机。意⼤利NEF共轨欧四、Cursor8 欧四电
控发动机。⽟柴单体泵及欧四共轨发动机。德国ZF⾃动变速器和美国艾⾥逊⾃动变速器，电控铰接和ABS\ASR等新技术的运⽤，这就对各总成之间的信息交换提出了更⾼的要求。为了⾼效率的传输电控总成之间的信息和降低⽣产成本，现在⼤部分公交客车都采⽤美国汽车⼯程学会SAE在2000年正式推出J1939协议，并成为客车和货车等⼤型汽车中应⽤最⼴泛的控制器局域⽹的应⽤标准。
J1939协议种类数量众多，定义灵活，对于⼚家的特殊设备⽀持灵活，允许⼚家⾃⾏定义符合⾃⾝需求的协议数据单元。
J1939协议对汽车中应⽤到的各类参数都进⾏了规定，并符合ISO11992标准。例如⽔温、油压、车速、发动机转速等参数的规定。 J1939界⾯接法分为三类即：节点型接法、通过型接法和⾻⼲⽹终端型接法。如图：
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图2 2.1(J1939界⾯接法1-节点型)
图2.2.3(J1939界⾯接法3-⾻⼲⽹终端型)
公交客车动⼒⽹的接法⼀般采⽤节点型接法或通过型接法。我觉得掌握了对动⼒⽹的信息传
输⼯作原理和基本布线规律及⽹线的相应接法。遇到通信故障时才能头脑清晰，将故障解决掉。3理论联系实际，排除CAN总线动⼒⽹常见故障
动⼒⽹⼀般常见故障为⽹线断路和短路故障、终端电阻异常引起的传输铰路故障、节点故障等等。
3.1CAN总线动⼒⽹出现断路故障时的检修
⽹络断路故障，案例车型为XMQ6118G该车型。配置为康明斯欧三发动机、艾⾥逊第四代⾃动变速器和威帝车⾝CAN总线控制⽹络。该车是拖回我们保修⼚的。司机师傅反应，车辆⾏驶途中突然机油压⼒报警，发动机转速、机油表、⽔温表⽆指⽰。他马上熄⽕对发动机机油和冷却液进⾏了初步检查，⼀切正常。司机师傅基于对车辆的安全考虑，熄⽕停车拖回了我们保修⼚。那么我们要想解决这种故障，⾸先要对该车型整个信息传输路径⾮常的了解。
南京周边有什么好玩的地方通过以下（图3.1.1）XMQ6118G车型整个⽹络原理图得知机油压⼒、⽔温及发动机转速等指⽰信息是发动机电脑通过各个安装在不同部位的传感器获得。然后通过发动机电脑在往动⼒⽹（A ⽹络）上发送，该部分信息通过动⼒⽹线传输给桥模块，最后由桥模块传输到B⽹络上，仪表模块来显⽰该部分指⽰及报警信息。传输的⼤体路径清楚了我利⽤⾃⼰平时积累的经验⾸先更换了桥模块，但故障并未排除，看来故障并不像⾃⼰想象的那么简单。⽬前关键的第⼀步是要先分清是哪⼀套⽹络引起的⽆法传输该部分信息。⾸先按常规思路断开了桥模块插件测量桥模块⾄动⼒主⼲⽹，（图3.1.1 C点位置）中国军舰图片
电阻为60欧姆左右在正常范围内。1939+和1939-对地电阻也正常。测量C点位置可以判断出桥模块⾄主⼲⽹的⽹线是否正常，如果测量阻值⽆穷⼤或测量出120欧姆，说明该段⽹线和动⼒主⼲⽹有开路处。如果测量值过⼩，说明⽹线短路。由此可直接区分出是哪套⽹络引起的故障。通过实际测量，⽹线电阻60欧姆正常，1939+和1939-对地电阻也正常.证明桥模块⾄1939⽹线路正常，间接性的判断出1939⽹也正常。通过对图5的仔细分析，该车型采⽤的是节点型接法。问题现在应集中在D点插件和发动机电脑及F点插件上。如果⾃⼰的观点是对的，那么从理论上讲⾃动变速器TCM也应同时出现通信故障。我⼜调取了变速器的故障代码（因为我们知道其中发动机转速信号对⾃动变速器是很重要的，如果是动⼒⽹络⾃⾝引起，它也将失去该信息报故障。）故障
元旦联欢会开场白代码为U0100和U0115—与发动机失去通信，使⽤默认油门数据。通过读取故障代码含义，完全与⾃⼰的观点吻合。通过以上两步的结论综合分析，CAN总线内⽹和⾃动变速器TCM同时失去了发动机ECM的相关信息，⽽动⼒主⼲⽹线及终端电阻也在正常范围。此时问题基本锁定在动⼒⽹分⽀(D点位置)和发动机控制模块及插件（F点位置）上，是发动机控制模块没有收到该部分信息，还是ECU收到了信息因为动⼒⽹线有问题发送不出来。因为发动
机运转正常且⽆故障代码，所以第⼀种可能基本可以排除。那么只有第⼆种可能发动机电脑收到了信息由于动⼒分⽀⽹络有问题发送不出来。于是我来了同车型发动机电脑进⾏了同车型互换测试，故障依然存在。问题不再发动机电脑上。此时故障范围⼜缩⼩了⼀步，将电脑引起的通讯故障排除在外
了。是不是⾃⼰对该车型还不够了解。于是⾃⼰⼜来了XMQ6118G车型整车线束图，对动⼒⽹布线进⾏了仔细分析. 明⽩了信息的传输路径和客装⼚布线特点综合以上信息，B ⽹和⾃动变速器TCM 同时收不到发动机ECM信息，⽽测量动⼒⽹线⼜是正常的，且发动机电脑也更换过了。
图3.1.1 XMQ6118G车型整个⽹络
问题应该出在发动机ECM89针插件（F点位置）到动⼒⽹主⼲线分⽀上（图3.1.1D位置和F 位置）。
带着⾃⼰的疑问，拔掉了发动机ECM89针插件，进⾏反相测量。利⽤⼤头针对89针插件的53针和52针（1939+、1939-插针位置）进⾏测量，电阻还是正常的，证明发动机ECM⾄动⼒主⼲⽹络是正常的，没有任何问题，重新插上插件，启动车辆，故障依旧。这时⾃⼰真的有点摸不着头脑了，该查的都查了，该换的也都换过了，问题没有解决。此时天⾊已晚，其他同志早下班了，⾃⼰现在也摸不着头脑，于是带着问题回了家。把所有的发动机资料了出来，进⾏仔细翻阅。其中发动机动⼒⽹线技术规范有⼀条引起了⾃⼰的注意。对⽹络线判断时，电阻测量是⽐较好的测量⽅法之⼀，因为它不⽤断开其他电控模块，只需断掉电源就可以了。但对于⼀些特殊性故障也可采⽤复杂⼀些的电压测量法。于是调出了康明斯ISBE发动机动⼒⽹信号电压规范，正
常时1939+为4.5V左右；1939-为2.5左右。但该种⽅法要断开发动机ECM与主⼲⽹节点（D点位置分⽀插件）才能测量准确（因为其它电控模块也在发送着同样的信号电压，如果不断开很难测量准确）第⼆天到单位将主⼲⽹处分⽀插件（D点位置）断开，打开点⽕开关⽤万⽤表进⾏电压测量，发现1939+⾼位线上没有信号电压，1939-低位线上的信号电压为2.5V左右，正常。可让⾃⼰⼜糊涂了，反相测量电阻时没有任何问题，发动机控制模块也换了，1939+⾼位线上信号电压怎么会没有呢？于是⾃⼰将发动机89针插件整个拆开，重点检查动⼒⽹线插针，发现1939+⾼位线的插针凸出位置明显⾼于其它插针位置，问题终于到了。将插针插回原位，启动车辆，各个指⽰仪表正常，⽑病终于修好
了。此故障是由于发动机⽹线1939+插针退出，导致发动机ECM 处1939+⾼位线与主⼲⽹络断路，最终导致的发动机转速、机油压⼒、⽔温等信号⽆法传输到动⼒⽹上，威帝内⽹收不到这⼏部分信息⾃然就没有显⽰了。
通过整个的故障排除过程来看，⾃⼰的维修思路基本没有太⼤偏差，绕了很⼤⼀个弯⼦才排除掉该故障，主要问题出在细节上。由于发动机电脑89针插件的针孔很⼩，⾃⼰选⽤了很长的⼤头针，即便插针退出它也可以很好的接触到，所以测量⽹线电阻时是没有问题的，⽽主电脑插针也就5㎜左右。插上后造成发动机电脑插针与1939+⾼位线插孔接触不到，从⽽引发了该故障。这也给⾃⼰今后的维修⼯作提出了很好的警⽰—细节决定于成败。其中⼀步出现偏差，将影响到⾃⼰的整个判断思路。
3.2动⼒⽹出现短路时引起的故障
案例车型为DD6160S03，该车型配置为依维柯欧四共轨电控柴油发动机，SCR后处理系统、艾⾥逊第四代⾃动变速器，哈尔滨威帝三级CAN总线。该车司机回⼚报修，车辆有时出现发动机转速、⽔温、机油压⼒表突然失灵指⽰不准确，空挡指⽰消失；同时⾃动变速器选档器出现“猫眼”⽆法挂⼊相应档位。
怎么查高考分数⾃⼰接到报修单后断定该故障为车辆偶发性故障。通过表⾯现象和平时⾃⼰积累的经验分析，仪表显⽰不正常，⾃动变速器选
档器出现“猫眼”⼀般为动⼒⽹络通信出现了故障。威帝CAN ⽹（内⽹）失去了发动机和变速器的通讯，⾃动变速器TCM与发动机ECM的通讯也出现了异常。此时⾃⼰断定动⼒⽹可能出现了短路现象或某个电控模块内部出现了问题，带着⾃⼰的疑问来到车上，打开点⽕开关，此时故障并没有出现，为了让故障重现，进⾏路试。故障果然出来了，⾃⼰马上对1939+⾼位线和1939-低位线上的信号电压进⾏了测量，发现1939-低位线上的信号电压偏低，与正常值偏差很⼤，只有0.7～0.8V左右，⽽正常值应为2.5V左右，问题应该出在1939-低位线上。
于是灭车进⾏进⼀步的确定，断电后测量电阻1939-低位线对地电阻为900欧姆左右，存在着软性短路故障。故障原因确定了，下⼀步要重点排查是线路引起的还是电控模块所致，对于⼀部16⽶的公交客车来说查线路故障是⼀件⾮常繁琐的事情，逐个断开电控模块⼜必须保证该故障不会消失，按常规思路还是对动⼒⽹进⾏⼀⼀排查。以下为该车型CAN总线原理图3.2.1 ⾸先断开前车与后车的⽹线插件（E点位置）测量1939-低位线对地的电阻，前车恢复了正常，后车1939-低位线对地的电阻依然是900欧姆左右，故障范围缩⼩到了后车上，那么⾃动变速器、桥模块、及前车⽹线引起的问题应该可以排除在外了，应重点检查后车动⼒⽹线束及发动机ECM电脑和后处理电脑和分⽀⽹线。
图3.2.1
按照先易后难的排查思路将发动机的动⼒⽹线插件（G点位置）断开测量G点位置插件⾄发动机ECM1939-低位线对地的电阻正常，发动机ECM⾄G点⽹线和发动机电脑内部短路的可能性，到这⼀步可以排除在外了。接着⼜断开主⽹到SCR系统的⽹线插件（M点位置）进⾏测量主⼲⽹1939-低位线对地的电阻恢复了正常，测量SCR后处理电脑及⽹络连线。1939-低位线对地的电阻依然不在正常范
围内，此时故障点锁定在了主⼲⽹（M点位置插件）到SCR电脑这⼏⽶线和SCR电脑上。最后⼀步要断定出是⽹线的问题还是电脑内部引起的问题。我将SCR电脑35针的插件断开继续测量M点位置1939-低位线对地的电阻，恢复了正常。终于到故障点了，于是我将SCR电脑整个拆了下来进⼀步解体检查发现电脑内部有被尿素浸泡过的痕迹，⼀部分线路出现断路和氧化现象--依维柯欧四共轨电控柴油发动机所配置的SCR后处理系统尿素加料泵与SCR电脑整体设计，由于尿素泵泄露，造成该电脑1939-低位线对地产⽣了电阻，他将整个动⼒⽹1939-低位线
上的信号电压拉得很低，造成信号传输不稳定甚⾄中断，更换SCR电脑故障排除。
通过排除整个故障的过程，可以说⾃⼰⼏乎没有⾛任何弯路。虽然在排查主⽹线及分⽀⽹线是浪费了点⼉时间，但是这给⾃⼰在今后的⼯作中积累了宝贵的经验。对于这⼀类故障，分析好故障原因后，对于客车⽽⾔⼀定要将故障范围缩的越⼩越好，最终到故障点，解决掉。
通过对客车CAN总线动⼒⽹开路故障及短路故障的排除思路和解决问题的过程，对于现代客车⽽⾔，要求我们维修⼈员的综合素质较强。就像中医提到过的“不能头痛就治头；脚痛就治脚”就如以上故障动⼒⽹出现问题时，故障现象并⾮就直接体现在动⼒⽹上，⽽是直接体现在了威帝CAN⽹（内⽹）上。⽽对于客车较为复杂的电路来说，不能上来就盲⽬的去修，应先屡清思路，有针对性的去排查故障。尽可能的将故障范围缩⼩并认真对待每⼀次的测量步骤，才能最终把故障解决掉。所谓故障，⾃
⼰的体会是设备、线路不按正常的⼯作原理在运⾏了。我们就是将不正常的⼯作原理扶正到正常的⼯作轨迹上来。所以在今后的学习中要对设备、线路控制、传输等正常的⼯作原理多进⾏深刻的了解，正所谓“知⼰知彼、百战不殆”。
［参考⽂献］
［1］哈尔滨中德威帝电⼦有限公司—总线培训资料
［2］黄海客车—DD6160S03城市客车电器介绍
［3］康明斯ISB和ISBe系列发动机电⼦控制系统故障判断和维修⼿册水煮花生的做法
［4］依维柯发动机电控系统维修⼿册
［5］新型公共汽车电路及电控技术—公交内部培训资料
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