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故障现象
一辆2013款北京现代悦动车，搭载G4FC发动机，累计行驶里程约为13.9万km。车主反映，发动机偶尔无法起动着机，断开点火开关，等待一会儿又可以起动着机。
故障诊断
接车后反复试车，当发动机无法起动着机时，起动机运转有力，且组合仪表上的发动机转速表指示转速为200 r/min~300 r/min，初步判断发动机控制模块（ECM）能正常接收曲轴位置传感器信号。用LED试灯检测喷油器和点火线圈，没有喷油和点火控制信号。另外注意到，接通点火开关（IGN ON挡）后，组合仪表上的钥匙防盗指示灯不点亮（图1），异常；正常情况下，钥匙防盗指示灯会持续点亮约30 s后熄灭（图2）。诊断至此，初步判断故障与发动机防盗锁止（Immobilizer）系统有关。
图1 钥匙防盗指示灯不点亮
图2 钥匙防盗指示灯点亮
用故障检测仪（KDS）检测，进入Immobilizer系统，提示不支持读取故障代码（图3）。
图3 Immobilizer系统不支持读取故障代码
进入发动机系统，读得故障代码“P1690 钥匙防盗系统－Smartra无响应”（图4）。
图4 发动机系统中储存的故障代码
查看维修资料得知，“Smartra”指的是钥匙防盗模块，也称为Smartra模块。如图5所示，该车Immobilizer系统由发射器（内置在遥控钥匙和机械钥匙中）、识读线圈、Smartra模块、ECM及钥匙防盗指示灯等元件组成。
图5 Immobilizer系统的组成
Immobilizer系统的认证过程如下。
- 接通点火开关，Smartra模块通过导线向识读线圈供电；识读线圈一旦磁化，会与发射器内的线圈形成一个磁场，启用低频（125 kHz）无线通信，将钥匙信息输送至Smartra模块。
（2）Smartra模块与ECM进行钥匙信息认证，如果验证钥匙合法，ECM解除防盗，同时点亮组合仪表上的钥匙防盗指示灯，允许控制点火和喷油；如果验证钥匙不合法，ECM防盗锁止，不点亮组合仪表上的钥匙防盗指示灯，且不允许控制点火和喷油。
故障时钥匙防盗指示灯不点亮，读取Immobilizer系统数据流（图6），学习钥匙的数量为2把，“ECU状态”为“LEARNT（学习）”，钥匙状态为“NOT CHECK（未检查）”，“Smartra3状态”为“NOT CHECK（未检查），说明Immobilizer系统当前无法验证钥匙信息，发动机无法起动着机。
图6 故障时的Immobilizer系统数据流
正常时钥匙防盗指示灯点亮，读取Immobilizer系统数据流（图7），学习钥匙的数量为2把，“ECU状态”为“LEARNT（学习）”，钥匙状态为“LEARNT（学习）”，“Smartra3状态”为“LEARNT（学习）”，说明钥匙验证合法，发动机可以起动着机。
图7 正常时的Immobilizer系统数据流
查看故障代码P1690的说明（图8），得知该故障代码的检测条件为接通点火开关后ECM没有收到Smartra模块的信号，提示可能的故障原因有信号电路断路、短路及Smartra模块故障。
图8 故障代码P1690的说明
由图9可知，Smartra模块与ECM之间通过一根导线进行通信。脱开Smartra模块导线连接器M09，接通点火开关，测量导线连接器M09端子4与端子3之间电压，为12.1 V，供电正常；测量导线连接器M09端子5与端子3 之间电压，约为11.2 V，无异常。脱开ECM导线连接器CGG-K，测量Smartra模块与ECM之间的信号线，不存在断路、短路故障。
图9 Immobilizer系统电路
用感应线圈LED灯靠近点火开关上的识读线圈（图10），重复将点火开关由OFF挡切换至IGN ON 挡，发现有时防盗感应线圈LED灯会闪烁（图11），有时不点亮，说明Smartra模块偶尔不工作。
图10 用感应线圈LED灯靠近识读线圈
图11 感应线圈LED灯闪烁
测量识读线圈的电阻，为8.9 Ω（图12），正常。
图12 测量识读线圈的电阻
重新注册钥匙，输入PIN码，故障诊断仪提示“通信错误”（图13），无法进入钥匙注册的步骤，异常。
图13 注册钥匙时提示“通信错误”
难道Smartra模块损坏了？用虹科pico汽车示波器同时测量Smartra 模块与ECM之间的通信信号（从Smartra模块导线连接器M09端子5处测量）及点火开关输出的IGN ON信号（从点火开关导线连接器M35端子6处测量）波形（图14），重复将点火开关由OFF挡切换至IGN ON挡，发现在接通点火开关瞬间，若通信信号有高、低电位（高电位约为11 V，低电位约为0.5 V）变化（放大该部分通信信号，由图15可知，信号分为7段），则组合仪表上的钥匙防盗指示灯点亮；若通信信号一直为高电位（约为11 V），则组合仪表上的钥匙防盗指示灯不点亮。
图14 通信信号及IGN ON信号波形
图15 放大后的波形
脱开Smartra模块导线连接器M09后测试，发现Smartra模块与ECM之间的通信信号有时有高、低电位变化（图16），有时一直为高电位（图17）。
图16 脱开Smartra模块导线连接器M09后正常的通信信号及IGN ON信号波形
图17 脱开Smartra模块导线连接器M09后异常的通信信号及IGN ON信号波形
分析认为，正常情况下，接通点火开关后，ECM先通过通信线向Smartra模块发送唤醒和钥匙信息请求信号（高、低电位变化的信号），然后Smartra模块激活识读线圈以获取钥匙信息，最后再通过通信线与ECM相互验证钥匙的合法性；而该车由于ECM偶尔无法向Smartra模块发送唤醒和钥匙信息请求信号，导致Smartra模块偶尔不工作，无法获取钥匙信息。测量ECM的供电和搭铁，未见异常，由此怀疑ECM损坏。
故障排除
更换ECM并匹配后反复试车，故障现象未再出现，故障排除。
故障总结
该车的故障码提示发动机防盗锁止异常，但实际上真正存在故障是ECM。由于ECM发出的信号时断时需，导致了Smartra模块偶尔无法工作。
面对这种偶发的故障，示波器是绝佳的诊断帮手。高频率的采样，可以直观地看到信号波形变化，不错过故障出现的瞬间异常。保存与回看功能又使得波形分析变得简单，方便进一步将波形问题与故障原因匹配，辅助技师更好地诊断故障！
作者：广西普鑫泽源汽车销售服务有限公司 李康林