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1、下 篇 发动机电控系统故障诊断技术图解 第七章 汽车故障自诊断系统 学习目标： 1. 理解故障自诊断测试的定义与OBD-随车诊断系统的功能 2. 掌握故障自诊断测试的方法 3. 能够应用OBD-车载诊断系统进行汽车故障诊断。 第一节 故障自诊断测试的定义与OBD-随车诊断系统 一、故障自诊断测试定义,汽车随车故障自诊断系统到目前为止已经发展到第三代： 1）1994年以前采用的随车故障自诊断系统称为OBD-, 该系统是由各汽车制造厂家自行开发的, 车辆的生产厂家和车牌不同，其故障检测诊断插座、故障代码的位数和含义、故障代码的读取方法以及故障诊断的内容也千差万别。 2）1994年美国汽车工程师协会
2、提出第二代随车故障自诊断系统，即 OBD-。OBD-将故障检测插座的形式、故障代码的位数和含义、故障代码的读取方法等均作了统一,并增加了较强的数据流检测功能。但是，故障代码和数据流只能用微机故障检测仪获得，人工无法读取故障代码。到目前为止，只有1996年以后美国生产的车辆、引进美国技术生产的车辆（如上海别克等）和销往美国的车辆等只采用OBD-，而完全抛弃了OBD-I，其他车辆一般是OBD-I和OBD-并存,3）从1999年又开始采用第三代随车故障自诊断系统，即OBD-，其实质是主要增强了汽车尾气排放检测功能，即（OBD-+I/M），OBD-也只能用微机故障检测仪进行检测诊断。 二、 OBD-随
3、车诊断系统 OBD- (On Board Diagnostic System-)，是“第二代随车计算机自诊断系统”的缩写，简称汽车随车“自诊断系统”。它是由美国汽车工程学会（SAE）制定的，并经美国环境保护机构登记的一套汽车标准。从1996年起，已经成为全球所有的汽车制造厂商全面采用的国际通用标准。它要求各汽车厂家必须提供“统一的诊断模式，统一的诊断座和统一的汽车故障诊断码”，以便只用一台诊断仪就可诊断所有型号的汽车。 1. OBD-系统的特点 1）采用全球通用的故障诊断模式和具有统一的5位故障代码表示方法，以及统一的16孔检测插座。,2）系统可以提供故障状态提示、故障码和与发动机运行状态相关
4、的技术参数，并具有记忆和重新显示故障码的功能。用故障诊断仪器可以直接、迅速地读取和清除故障码。 3）系统具有行车记录功能，能记录车辆行驶过程中的有关参数。能够监控排放控制系统。 4）解码器与车辆之间采用标准的通信规则。串行数据通信协议采用IS09141和SAE两个标准。如欧洲标准7号和15号端子；美国标准2号和10号端子。 2. OBD-故障诊断插座 （1）OBD-系统插座结构 OBD-系统插座结构为16脚标准诊断插座,参见图7-1。 图7-1 OBD-诊断插座,（2）OBD-诊断插座各端子代码及其含义 OBD-诊断插座各端子代码及其含义参见表7-1。 表7-1 OBD-诊断插座各端子代码与其
5、含义,（3）OBD-的手工读取方法 1）丰田车系的手工读取方法：如图7-2所示： 图7-2 丰田OBD-的手工读取方法,2）通用车系的手工读取方法：将16端子与5、6端子跨接，利用仪表的CHECK灯闪烁读取故障码。 3）福特车系的手工读取方法：将13与6端子跨接即可。 4）克莱斯勒车系的手工读取方法：将点火开关置于“ON”位置后，等待510s，待“CHECK” 灯闪烁后，读取故障码。 5）三菱车系的手工读取方法：发动机：1、5跨接；AT：4、6跨接。 3. OBD-系统诊断代码的组成与具体结构 OBD-随车诊断系统诊断代码由1位英文字母和4位数字组成，具体结构如 表7-2 所示。,表7-2 O
6、BD-系统的诊断代码的组成与具体结构,表7-2 OBD-系统的诊断代码的组成与具体结构,第二节 故障自诊断系统的功能和组成 一、 故障自诊断系统的功能 汽车ECU内部“自诊断系统”的功能主要有如下三项，如图7-3所示。 图7-3 ECU内部的“自诊断系统”示意图,1. 发出报警信号 功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示，用来提示驾驶员发动机有故障 。 2. 存储故障代码 功用：同时系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围 。 3. 启用后备功能 功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用
7、系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。 二、 故障自诊断系统的组成 1. 传感器监测电路 当某一传感器或电路产生了故障后，其信号就不能再作为汽车的控制参数，为了维持汽车的运行，故障自诊断模块便从其程序存储器中调出预先设定的经验值，作为该电路的应急输人参数，保证汽车可以继续工作；,2. 执行器监测电路 当某一执行元件出现可能导致其它元件损坏或严重后果的故障时，为了安全起见，故障自诊断模块采取一定的安全措施，自动停止某些功能的执行，这种功能称为故障保险。如：当点火电子组件出现故障时，故障自诊断模块就会切断燃油喷射系统电源，使喷油器停止喷油，防止未燃烧混
8、合气进入排气系统引起爆炸。 3. 故障代码存储器 若某一电路出现超出规定范围的信号时，诊断系统就判定该信号线路出现故障。如果故障状态存在超过一定的时间，此故障代码就会储存在电控单元 ECU 的随机存储器中。如果在一定时间内该故障状态不再出现，则电控系统把它判定为偶发性故障，发动机启动 50 次故障不再出现，该偶发性故障代码就会自动消除。ECU 不断检测传感器性能参数，经计算处理后，控制执行机构动作。若主要元件出现故障，可读取故障代码、确定故障部位和维修方法。 4. 程序软件 随着电子科学和计算机技术的飞速发展，汽车电子设备的应用越来越多。程序软件平台由微型系统内核和应用编程接口库组成，如图7-
9、4所示。嵌入式,操作系统内核负责任务调度及事件处理等，编程接口库负责将开发常用的算法和底层硬件的驱动函数进行“控件级”封装，供用户调用。,图7-4 自诊断系统的程序软件平台,5. 故障诊断通信接口TDCL 自诊断座：是现代电控汽车上用来诊断故障的接口，自诊断座的端子直接与汽车电脑相连。诊断接口：解码器利用诊断接口与汽车自诊断座匹配相连，进行互相交流数据。 各车型自诊断座接口的形状、安装位置各不相同，使得解码器的诊断接口也各不相同。部分车型的自诊断座与诊断接口如图7-5图7-7所示。 图7-5 桑塔纳2000自诊断座与诊断接口TDC,图7-6 捷达自诊断座与诊断接口 图7-7 尼桑风度自诊断座与
10、诊断接口,6. 各类故障指示灯 自诊断系统通过故障指示灯(MIL)的闪烁时间的长短和次数来显示故障码，如果有多个故障信息，MIL将按由小到大的顺序依次闪烁。其中的代码所表示的故障，可以查阅维修手册。图7-8表示利用仪表盘故障指示灯读取故障码。图7-9所示为利用发动机故障报警灯读取故障码：,图7-8 利用仪表盘故障指示灯读取故障码 图7-9 利用发动机故障报警灯读取故障码,三、 故障自诊断系统 （OBD-系统）的监测机制 OBD-系统的监测机制包括以下三项连续监控和八项非连续监控。 1三项连续监控 1）火花塞失火检测， 2）燃油系统监控， 3）大部分的元件监控。 2八项非连续的监控 1）触媒，
11、2）加热式触媒， 3）油箱油气蒸发（即时性碳罐控制）， 4）二次空气喷射， 5）空调系统， 6）氧传感器监控， 7）氧传感器加热器 , 8）废气再循环（EGR）监控。,四、 故障自诊断系统的失效保护功能 1失效保护功能的含义 故障自诊断系统的失效保护功能是指在电控系统工作时，当微处理器检测到某些传感器、执行器或控制电路出现故障而失效时，会自动用存储在ROM中的事先设定好的标准信号来替代故障信号，以保持控制系统继续工作和确保发动机能够继续运转。另外，当某些特别重要的传感器信号或电路发生故障且有可能危及发动机安全运转时，失效保护功能则会使ECU立即采取强制措施切断燃油喷射，使发动机停止运转，以确保
12、车辆安全。 具有自诊断功能的发动机控制系统一般都具有失效保护功能。下面对于各种失效保护功能的具体工作情况进行详细介绍： 2失效保护功能的具体工作情况 （1）关于冷却液温度传感器信号故障的保护功能 当冷却液温度传感器或其电路发生故障时，ECU可能会收到低于-30或高于120的温度信号，若此时仍按常规方式控制喷油量，必然会引起混合气过浓或过,稀，导致发动机运转不稳、性能下降。因此，失效保护功能会自动给ECU提供80的冷却液控制温度来取代故障信号，以防止混合气过浓或过稀。 （2）关于进气温度传感器信号故障的保护功能 当进气温度传感器或其电路发生故障时，ECU可能会收到低于-30或高于120的温度信号
13、，若此时仍按常规方式控制喷油量，必然会引起混合气过浓或过稀，导致发动机运转不稳、性能下降。因此，失效保护功能会自动给ECU提供20的进气控制温度来取代故障信号，以防止混合气过浓或过稀。 （3）关于点火确认信号故障的保护功能 当点火系统发生故障不能点火，ECU接收不到点火控制器反馈的点火确认信号时，如果喷油器继续喷油，大量未燃的混合气就会被吸入汽缸后排出到三元催化转换器，使其温度迅速升高而超出允许温度，造成三元催化转换器使用寿命缩短或早期损坏。为避免此种情况发生，失效保护功能会使ECU立即切断燃油喷射，使发动机立即停止运转。,（4）关于节气门位置传感器信号故障的保护功能 当节气门位置传感器或去电
14、路产生故障时，ECU将收到节气门处于全开或全关状态信号，无法按照实际的节气门开度进行喷油量的精确控制。此时ECU将根据发动机转速信号空气流量计信号计算出一个替代值来控制喷油。 （5）关于空气流量传感器（或绝对压力传感器）信号故障的保护功能 当空气流量传感器（或绝对压力传感器）或其电路发生故障，ECU无法按照进气量计算基本喷油时间，将引起发动机失速或不能起动。此时，失效保护功能会使ECU根据起动信号和节气门位置传感器信号按照固定的喷油时间控制发动机工作。 对于节气门为节气门控制组件的桑塔纳2000GSi轿车的AJR发动机而言： 节气门位置传感器的怠速触点闭合时，以固定的喷油量控制喷油； 当怠速触
15、点断开、节气门尚未全开时，以固定的小负荷喷油量控制喷油； 当节气门接近全开或全开时，则以固定的大负荷喷油量控制喷油。 （6）关于爆燃传感器信号故障的保护功能 当爆燃传感器或其电路发生故障时，或ECU内部的爆燃控制系统出现故障时，无论是否产生爆燃，点火提前角都无法由爆燃控制系统进行反馈控制，因此造成,发动机无法正常工作。此时，失效保护功能会使ECU将点火提前角固定在某一适当值。 （7）关于氧传感器信号故障的保护功能 当氧传感器或其电路发生故障时，失效保护功能会使ECU将取消反馈控制，并以开环控制方式控制喷油。 （8）关于凸轮位置传感器信号故障的保护功能 由于凸轮位置传感器信号（G信号）为“判缸信
16、号”和确定曲轴转角基准信号，当该传感器或其电路发生故障时，电控喷油系统和点火系统均无法控制发动机工作，将造成发动机不能起动或失速。此时，若传感器或其电路发生故障而导致G1和G2这两个信号都不能输送给ECU，则失效保护功能会使ECU利用应急备用系统来维持发动机的基本运转。 （9）关于曲轴位置传感器信号故障的保护功能 当曲轴位置传感器或其电路发生故障时，ECU接收不到发动机转速与转角信号，无法控制喷油与点火，将造成发动机不能起动或失速，且无法采取保护措施。,五、 故障自诊断系统的应急备用系统 1应急备用系统的含义 故障自诊断系统的应急备用系统是指由ECU内部的备用集成电路（备用IC）来执行一种备用功能使汽车能够维持基本行驶，以便把汽车开到最近的维修店，故也称为“回家系统”。 当启动备用系统后，备用IC根据控制所需的几个基本传感器信号，按照固定的程序对执行元件进行简单的控制。它只能根据
