汽车电子控制技术,汽车类专业应用型本科示范教材,机械工业出版社出版 主编 于京诺,第11章 汽车电子控制系统检测,学习目标 了解自诊断系统的基础理论 熟悉常用故障诊断仪器设备 掌握汽车电子控制系统故障诊断的基本方法 掌握汽车电子控制系统主要部件的诊断方法第11章 汽车电子控制系统检测,11.1 自诊断系统 11.1.1 功能及原理 所谓自诊断就是电子控制系统对系统本身进行故障诊断自诊断系统又称为故障自诊断系统，主要由电子控制单元（ECU）以及传感器与执行器的监测电路组成汽车上的每一个电子控制系统都具有故障自诊断功能，下面以发动机电子控制系统为例，介绍故障自诊断系统的功能及原理 自诊断系统的功能包括三个方面： （1）发出报警信号 在发动机运转过程中，当某一传感器或执行器发生故障时， ECU立即接通仪表盘上的故障指示灯电路，使指示灯点亮，提醒驾驶员控制系统出现故障，应立即检修，以免故障范围扩大2）存储故障码 当自诊断系统发现某一传感器或执行器发生故障时， ECU将监测到的故障内容以故障码的形式存储在随机存储器（RAM）中当存储器电源被切断时，RAM中的故障码就会被清除 （3）启用备用功能 备用功能又称为失效保护功能。
当自诊断系统发现某一传感器或执行器发生故障时， ECU将以预先设定的参数取代故障传感器或执行器工作，控制发动机进入故障应急状态运行，使汽车维持基本的行驶能力，以便于汽车行驶到修理厂修理，这种功能称为控制系统的备用功能或失效保护功能，也被形象地称之为“跛行回家”功能 提示：在备用功能工作状态下，发动机的性能将受到不同程度的影响，某些车型的自诊断系统还将自动切断空调、音响等辅助电器系统电路，以便减小发动机的工作负荷自诊断系统诊断故障的原理如下：汽车控制系统在正常工作时，ECU的输入和输出信号都有一个正常的范围，当控制电路的信号超出正常范围时，ECU中的诊断系统就判定该电路信号出现故障电路的异常情况分为3种： （1）值域判定法 当电控单元接收到的输入信号超出规定的数值范围时，自诊断系统就确认该输入信号出现故障例如：某车型水温传感器设计在正常使用温度范围-30℃～120℃内，输出电压为0．30～4．70V，所以当电控单元检测出信号电压小于0．15V或大于4．85v时就判定水温传感器信号系统有故障 （2）时域判定法 当自诊断系统检测到某一输入信号在一定的时间内没有发生变化或变化没有达到预先规定的次数时，就确定该信号出现故障。
例如：氧传感器在发动机达到正常工作温度，电控单元检测到氧传感器的输出信号不变化，或者在10s钟内变化的次数低于8次，自诊断系统就判定氧传感器信号系统出现故障3）功能判定法 当电控单元给执行器发出动作指令后，检测相应传感器的输出参数发生变化，若传感器输出信号没有按照程序规定的参数变化，就确认执行器或电路出现故障例如：有的 EGR系统装有EGR阀高度传感器，用以检测EGR阀是否正常工作也有的EGR系统没有EGR阀高度传感器，当电控单元发出开启EGR阀命令后，通过检测进气压力传感器（MAP）输出信号是否有相应变化，也可以确定EGR阀有无动作，若没有变化，则确认EGR阀及电路有故障11.1.2 OBD-Ⅱ车载自诊断系统简介 1993年以前的电控自诊断系统为第一代自诊断系统，由于各厂家采用不同的诊断座、不同的诊断代码（故障码）和不同的诊断功能，给检测诊断带来很大的不便 OBD-Ⅱ是第二代车载自诊断系统（On-Board Diagnostics—II）的简称，是由美国汽车工程师学会（SAE）制定的汽车自诊断标准该标准要求各汽车厂家采用统一的诊断模式、统一的诊断座、统一的诊断代码（故障码） 提示：OBD-Ⅱ的目标有3个，一是降低因为排放控制部件发生故障而引起的高排放值；二是在发生故障时将其检测出来；三是改进故障诊断与维修方法。
OBD-Ⅱ标准从1996年开始执行1. OBD-Ⅱ车载诊断系统的特点 （1）统一诊断座，将各种车型的诊断座统一为16端子标准型诊断座，其结构如图11-1所示OBD-Ⅱ诊断座的结构,（2）统一诊断座位置，通常安装在驾驶室内位于驾驶员侧仪表板下方；,（3）故障诊断仪与车辆之间采用两种标准通讯规则，一个是国际标准组织ISO（INTERNATIONAL STANDARDS ORGANIZATION）标准；另一个是美国汽车工程师学会SAE（SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS）标准； （4）各种车型采用统一的故障码表示方法和故障码含义； （5）具有记忆故障码和重新显示故障码功能； （6）具有数据流传输功能； （7）具有储存和重新显示冻结帧数据功能，当ECU存储一个与排放控制系统有关的故障码时，还同时将此刻与该故障码相关的数据流的数据（冻结帧数据）储存，通过故障诊断仪还可以读取冻结帧数据； （8）使用故障诊断仪可以直接清除存储在ECU内的故障码和冻结帧数据； （9）对排放控制系统的工作进行实时监控； （10）统一电子控制系统部件名称和缩写2．OBD-Ⅱ诊断座 OBD-Ⅱ诊断座，也称DLC（DATA LINK CONNECTION），意为数据通信链路连接器，其作用是连接故障诊断仪，实现故障诊断仪与ECU之间的通讯。
OBD-Ⅱ标准对于诊断座的16个端子的功能进行了定义，见表11-1表11-1 OBD-Ⅱ诊断座端子功能定义,3．故障码的组成与含义 OBD-Ⅱ标准规定的故障码由5位符号组成，例如P0306故障码的含义定义如下： 1）第1位符号是字母，代表发生故障的系统，含义见表11-2,2）第2位符号是数字（从0到3），代表故障码是SAE定义的故障码还是制造厂家规定的故障码如果是数字0和2，表示该故障码是SAE定义的标准故障码，是适合于所有厂家的通用故障码；如果是数字1和3，表示该故障码是制造厂家自己定义的故障码因此，对于制造厂家自己定义的故障码，不同厂家虽然故障码相同，但其含义不同表11-2 故障码第1位符号的含义,3）第3位符号是数字（从0到8），代表发生故障的子系统，见表11-3表11-3 故障码第3位符号的含义,4）第4位和第5位都是数字，一起组成一个两位数字，用来表示故障的具体原因对于SAE定义的故障码，这两位数字代表的意义是统一的，适合于所有厂家，例如故障码P0306的最后两位数字06，代表第6缸有缺火故障 提示：对于厂家自己定义的故障码，最后两位数字代表的含义由厂家自己确定11.2 故障诊断仪器设备 1．万用表 在进行电气系统检测时，常使用万用表测量电压、电流和电阻等电参数。
当需要检测汽车电控系统电路时，除非汽车维修手册有特别说明的情况以外，通常都应使用高阻抗数字式万用表进行检测，数字万用表的内阻抗应不低于10MΩ，否则可能导致电控系统的电子部件损坏 除了普通的数字万用表以外，还有专门用于汽车电控系统故障检测的多功能数字万用表多功能数字万用表除了具有普通数字万用表的功能外，还具有以下功能：检测点火闭合角；检测传感器和ECU端子动态电压信号；检测喷油器的喷油脉宽；检测电信号频率以及发动机转速；检测温度等 提示：当使用万用表检测电阻时，电路应处于断电状态，否则会损坏万用表2．汽车专用示波器 汽车上适合使用示波器进行测量的有电磁式曲轴位置传感器和轮速传感器等产生的正弦波模拟信号，霍尔式曲轴位置传感器产生的方波数字信号，以及喷油脉冲信号、点火初级和次级电压信号等图11-2所示为OTC 3820汽车专用示波器汽车专用示波器通常为便携式，可以测量各种传感器和执行器信号的波形，包括初级点火电压波形和次级点火电压波形示波器通常都有双通道或者多通道，可以将多个被测信号的波形同时显示在屏幕上进行比较；示波器通常具有记录功能，可以将测试结果记录、储存和调用；另外示波器通常都具有量程自动调节功能，使用方便。
3．真空测量仪 真空测量仪由手动真空泵、真空表和真空管组成（见图11-3）其作用是检测汽车上用真空控制的执行器或者依靠真空工作的传感器在进行真空检测时，可将真空管连接于被检测的真空系统中，然后用手动真空泵产生真空，由真空表测量真空度4．燃油压力表 燃油压力表用于测量燃油系统的油压有些发动机的燃油总管上有燃油压力检测接口，只要将燃油压力表的接头连接到燃油压力检测接口上即可测量油压对于没有燃油压力检测接口的系统，需要将发动机燃油管在适当位置拆开，通过三通接头将燃油表连接在燃油系统中5．喷油器清洗器 喷油器使用一段时间后，由于积碳和其他机械杂质可能使喷油器堵塞，因此需要定期进行清洗喷油器清洗器有两种，一种为离车清洗器，另一种为随车清洗器 （1）离车清洗器 离车清洗器需要将喷油器从车上拆下进行清洗，美国太阳公司生产的超声波清洗器及流量测定装置，在10min内可同时清洗完8个喷油器，还可以对喷油器进行检漏和流量测定 （2）随车清洗器 无需将喷油器从车上拆下，在车上即可清洗喷油器随车清洗器内装有除碳剂及电动燃油泵，清洗时将清洗器的接管与汽车上的燃油压力检测口连接，车上的油压调节器回油管与清洗器连接，断开汽车的燃油泵电路，接通清洗器电动燃油泵电路，起动发动机以2000r/min的转速运转10min，即完成喷油器的清洗。
这种清洗的优点是不必拆卸喷油器，并且还可以同时清洗发动机进气道、进气门以及燃烧室内的积碳6．故障诊断仪 故障诊断仪也称电脑诊断仪、电脑故障检测仪、扫描仪、解码器等故障诊断仪在使用时运用数据线通过汽车上的诊断座与ECU连接故障诊断仪通常有以下功能： 1）从ECU的随机存储器中读取故障码和冻结帧数据； 2）读取数据流（或数据块）； 3）对执行器进行动作测试； 4）清除存储在ECU的随机存储器中的故障码和冻结帧数据； 5）提供诊断帮助，例如提供被检测系统的诊断步骤、电路图、标准数据、标准波形等故障诊断仪分为通用型和专用型两种，通用型诊断仪可以适用于多种车系，例如美国施耐宝（SNAP-ON）公司生产的Scanner（俗称红盒子）诊断仪，适用于美洲和亚洲车系，将美洲车系的资料放在一张软件卡上，将亚洲车系资料放在另一张软件卡上，检测不同车系的车辆时，可以更换相应的软件卡通用型诊断仪还有美国欧瓦顿工具公司生产的OTC诊断仪，适用于美、亚车系，博世公司生产的KTS500诊断仪，适合于欧洲车系国产通用诊断仪有金奔腾、修车王、电眼睛等，适用于美、欧、亚、中车系 专用诊断仪则只适用于某一汽车公司的车型，这些诊断仪功能强大，除了常见的功能外，还能够对控制单元编程、自适应匹配、钥匙码注册和删除、具有专家系统，有的还具有示波器功能等。
但老式诊断仪存在的最大问题是新车型和新技术不断出现时，诊断仪软件和资料更新比较麻烦，因此专用诊断仪普遍进行了更新提示：目前专用诊断仪的趋势是计算机化，即将原来单独式的诊断仪变成装在个人计算机上的故障诊断系统软件，然后通过专门的诊断接口设备与车辆诊断座连接，这样不仅可以很方便地通过网络对故障诊断系统软件随时进行升级，还可以大大增加诊断仪的信息容量，并且便于维修人员在计算机上查阅和储存资料诊断接口设备与计算机之间可以有线连接，也可以无线连接通用公司在2008年以前的诊断仪是Tech 2，为独立式诊断仪，如图11-4所示，2008年以后生产的车辆须使用GDS+MDI诊断仪，GDS（Global Diagnostic System）是装到计算机内的诊断系统软件，MDI（Multiple Diagnostic Interface）是多功能诊断接口，如图11-5所示Tech 2诊断仪,GDS+MDI诊断仪,福特公司在2006年之前的诊断仪是WDS（Worldwide Diagnostic System），2006年以后生产的车辆须使用IDS故障诊断软件和VCM通讯模块（诊断接口）进行故障诊断 克莱斯勒公司2010年以前使用的是StarScan诊断仪，2010年以后的车型需要使用wiTECH故障诊断软件和VC。