汽車微機故障的自診斷原理和故障運行探析

摘要：汽車微機控制系統是電子技術和汽車技術相結合的產物，涉及到微機技術、汽車技術、傳感技術等等。是以計算機為控制中心的高度自動化控制系統，它隨著汽車功能的不斷增加而日益完善和復雜，在解決汽車所面臨的安全、能源和污染三大問題上起著更加重要的作用。

關鍵詞：汽車微機故障 原理 運行 探析

1 汽車微機控制對象

汽車微機控制系統控制對象主要有：發動機控制裝置、汽車傳動系統、汽車轉向和行駛系統、保證行車安全的電控裝置、滿足駕駛人與乘員舒適性和娛樂性的電控裝置、汽車工程監視及信息管理系統等。

2 汽車微機控制系統的特點

2.1 具有高的工作可靠性 高的工作可靠性指汽車控制系統工作的基本保證，是確保電控系統精確控制的基礎。

2.2 具有良好的抗振性 汽車微機控制系統必須承受汽車行駛中產生的強烈沖擊和振動，要求系統能承受較大的動載荷。

2.3 能在溫度大范圍變化的情況下正常工作 汽車微機控制系統的環境溫度可能會出現較高或較低且變化幅度較大的情況。要求電控系統的元件能夠耐受較大的熱負荷，在較寬溫度范圍內能夠穩定工作。

2.4 具有抗強電磁干擾的能力 汽車發動機運轉過程中會產生強電磁干擾，汽車電控系統能夠屏蔽這些干擾，以確保輸入、輸出的信號準確無誤。

2.5 能在電壓波動較大的情況下正常工作 由于汽車行駛過程中，輸出電壓波動較大，電控系統必須能在輸入電壓不穩定的情況下正常工作，以保證工作的可靠性。

2.6 具有較強的抗腐蝕、抗污染的能力 汽車電控系統不可避免地會經常處于腐蝕介質和污染環境中，必須能確保系統具有抗腐蝕的能力。

3 汽車微機控制系統組成和原理

汽車微機控制系統一般由感測控制信號的傳感器，以計算機為核心的電控單元和實現控制意圖的執行器三部分組成。

汽車在運行時，各傳感器不斷檢測汽車運行的工況信息，并將這些信息實時地通過輸入接口傳送到ECU。ECU接收到這些信息后，根據內部預先存儲的數據和編寫好的控制程序，通過數學計算和邏輯判斷，進行相應的決策和處理。例如發動機ECU就可確定出適應發動機工況的點火提前角、噴油時間等參數，并將這些數據轉變為電信號，通過輸出接口輸出控制信號給相應的執行器，執行器接收到制制信號后執行相應的動作，實現某種預定的功能。

3.1 傳感器 傳感器是一種信號轉換裝置，它可以將非電信號轉換成電信號。汽車傳感器布置在汽車的不同位置，主要作用是向微機控制系統提供汽車運行的各種工況信息。如發動機轉速信息、節氣門開度信息、冷卻液溫度信息等。為完成不同的功能，汽車上設置有不同功能的傳感器。即使相同功能的傳感器在不同車上也有不同的結構形式。每個傳感器一般分屬于某個控制系統，如分屬于發動機控制系統或底盤控制系統，但有的傳感器可能被兩個或多個系統共用。雖然汽車傳感器的種類和結構形式很多，但傳感器向汽車微電子控制單元（ECU）提供的電信號主要有兩種：模擬信號和數字信號。

3.2 汽車電子控制單元（ECU） 電子控制單元是微機控制系統的中樞，是微機控制系統中的信息處理部分，它通過處理、分析和計算輸入信息形成控制指令，并將控制指令傳給執行器。

汽車電控系統的控制裝置稱為電子控制單元(ECU：Electronic Control Unit)，是一種電子綜合控制裝置。在汽車電控系統中，由于使用了ECU，信號處理的速度和存儲信息的容量都大大提高，可以實現多功能的高精度集中控制。比如發動機ECU不僅用來進行燃油噴射控制，同時還用來進行點火控制、怠速控制、排放控制、進氣控制、增壓控制、故障自診斷、失效保護及備用系統啟用等；而自動變速器ECU不僅用來進行變速器換檔控制，還可用來進行主油路油壓控制、自動模式控制、鎖止離合器控制、發動機制動控制、改善換檔質量的控制、輸入軸轉速傳感器的控制、故障自診斷及失效保護等。

3.3 執行器 執行器是控制系統的輸出部分，是一些能實現電控單元的控制指令所要求動作的裝置，如電磁閥、繼電器和電動機等。

在汽車計算機控制系統中，執行器按照ECU的指令，通過改變位置或狀態，使被控制對象發生預期的變化。

4 汽車微機故障的自診斷原理和故障運行

微機故障自診斷的基本原理：當汽車正常運行時。微機系統的輸入信號、輸出信號的電壓值都有一定的變化范圍。當某一電路出現異常，信號的電壓值超出了規定范圍或送入微機不能識別的信號，而且這一現象在一定時間內不會消失時，微機便判斷為該部分出現故障。此時微機便把這一故障以代碼的形式存入其內部的存儲器中，同時點亮故障指示燈。

故障運行功能:當汽車某一電路發生故障后，其信號就不能作為汽車的控制參數。為維持汽車的工作，微機便從程序存儲器中調出某一固定數值，作為汽車的應急參數，保證汽車可以繼續工作。而當微機本身出現故障時，微機便自動啟動備用控制回路對汽車進行簡單控制，使汽車可以開到附近的修理廠、站進行維修。另一方面，當微機檢測到某一執行器出現故障時，為了安全起見，會采取一些安全措施，這種功能又叫故障保險。

微機故障自診斷系統是針對微機系統中的傳感器、微機系統本身和執行器而進行運作的。當傳感器和微機系統本身發生故障時，采取的是故障運行方式；而當執行器發生故障時，采取的是故障保險措施。

4.1 傳感器的故障自診斷和故障運行 由于傳感器本身就產生電信號，因此微機對傳感器的故障自診斷不需要專門的線路，而只需要在軟件中編制傳感器輸入信號識別程序，即可實現對傳感器的故障自診斷。工作時，各傳感器的信號不斷地輸入微機，微機通過監測軟件判別輸入的信號是否異常。

4.2 微機系統的故障自診斷和備用回路 為了保證汽車在微機本身出現故障時仍能繼續運行，當微機內部出現異常情況時，微機故障自診斷系統也能顯示其故障，并記錄下故障碼。自動調用備用回路完成控制任務，進入簡易控制運行狀態，用固定的控制信號使車輛繼續行駛。采用備用系統工作時，微機控制系統將故障指示燈點亮。

4.3 執行器的故障自診斷和故障保險 汽車電子控制系統中，執行器是決定汽車運行和汽車行駛安全的主要部件。當執行器發生故障時，往往會對汽車的行駛安全造成一定的影響。微機對于執行器故障的處理方法通常是：當確認是執行器故障時，由微機根據故障的嚴重程度采取相應的安全措施。為了保證這些安全措施的實施，在微機中專門設計了故障保險系統。

在微機控制系統工作時，由于微機對執行器進行的是控制操縱，微機向執行器輸出控制信號，而執行器無信號返回微機。因此要想對各執行器的工作情況進行診斷。需要增設專用故障診斷電路；即微機向執行器發出一個控制信號，執行器要有一專用電路來向微機反饋其控制信號的執行情況。

例如在點火系統工作正常的情況下，當微機對點火器進行控制時，點火器每進行一次點火，便由點火器內的點火監視回路將點火執行情況以電信號的形式反饋給微機。當點火線路或點火器出現故障時，微機發出點火命令后，就得不到反饋的點火監控信號。此時，微機故障自診斷系統即判定點火系統有關部位有故障，于是便顯示故障，存儲故障碼。因此微機故障自診斷系統在給出點火系統故障信號的同時，啟用故障保險系統，立即切斷燃油噴射系統的電源，使噴油器停止噴油。

5 結束語

隨著汽車功能的不斷增加，汽車微機控制系統將日益完善和復雜，它在解決汽車所面臨的安全、能源和污染三大問題上將起著更加重要的作用。