汽車發動機故障自診系統作用原理分析

郭法寬（天津職業技術師范大學,天津　300222）

汽車發動機故障自診系統作用原理分析

郭法寬
（天津職業技術師范大學,天津300222）

摘要：科學技術的進步促使汽車控制電子化日益普遍，現代汽車在進行電子控制系統設計的同時，也增設了汽車故障自診系統。本文主要深入探究汽車發動機故障自診系統作用原理。

關鍵詞：汽車發動機；故障；自診系統；作用原理

1　引言

現代汽車是一個典型的機電一體化產品，其發動機都具有一個綜合性的電子控制系統，其中的電控單元ECU都會配備一個發動機故障自診斷系統，以實現對汽車發動機在行車運行中電控系統各組成部分實時工況的監測，一旦發現行車過程中存在故障問題，自診斷系統就會即時啟動故障分析處理程序，同時，與故障問題相關的信息會以代碼形式存儲到微機存儲器RAM中，故障指示燈亮起。此時，維修技術人員必須按照特定操作步驟去讀取故障代碼，以盡快確定故障部位，以實現快速排障。若不拆除蓄電池，故障代碼會一直在微機中被保存，便于汽車使用者及時發現故障問題，采取有效措施排除故障。

當自診斷系統檢測到傳感器或者執行器的運行參數表現異常或功能失效時，發動機故障自診斷系統會馬上采取下面的保護措施：自診斷系統會先自動連接儀表盤上的故障指示燈電路，使指示燈發亮；之后，自診斷系統會將監測到的故障內容以故障代碼的形式存儲在RAM中，同時使發動機處于應急狀態運行。

2　故障自診斷系統的測試內容

（1）故障代碼讀取。故障代碼是指專門用于表示汽車發動機故障類型和故障位置的信息，其實質是汽車發動機自診斷系統對檢測故障點進行分析后記錄下來的相應數字編碼或字母編碼，由于汽車車型眾多，且出廠年代、制造商也各不相同，在這樣的背景下，發動機故障代碼也具有不同的含義，故障代碼一般由電控系統的程序設計人員根據不同標準在設計微機控制單元程序時預先設定。一般情況下，維修人員會利用ECU檢測儀讀取故障代碼，少數情況下會利用人工方法讀取故障代碼；（2）數據傳輸顯示。一般情況下，汽車電控單元檢測儀與會故障診斷系統的插座連接在一起，當發動機處于運轉狀態時，自診斷系統就會以數據表和串行輸出方式主動將電控單元內部的分析計算結果、故障控制參數和控制模式等數值全部顯示在檢測儀顯示屏上；（3）監控執行器。當汽車發動機處于熄火狀態或在正常運轉過程中，運用電控單元檢測儀，自診斷系統能可實現對各執行器發出強制驅動或強制停止指令的控制，以實時監測執行器的工作情況，再進一步分析判斷該執行器及其控制電路是否存在故障問題。

3　故障自診斷系統作用原理

事實上，汽車電控發動機上的各種傳感器、電控系統本身及各種執行元件是故障自診斷系統的監測對象，故障自診斷模塊的信號輸出電路可以是電控系統的信號輸入電路，若自診斷系統在汽車運行狀態下檢測到異常信號，而且某一異常信號已超出設計人員預設范圍并持續一段時間，故障自診斷系統就會自動將此一異常信號所對應的電路或元件判斷為故障，并將這一故障信息以故障代碼形式進行存儲，電控系統儀表盤上故障指示燈也會點亮。

（1）傳感器的故障自診斷系統。當傳感器或控制電路出現故障，此信號則不能再作為發動機的控制參數，故障自診斷系統會由程序存儲器中自動調出經設計人員預先設定的經驗值，并將此經驗值作為該電路的應急輸入參數，確保發動機能夠繼續正常工作。這個過程不需要專門的線路，只需在軟件中編制傳感器輸入信號識別程序。

以水溫傳感器作為例子，一般來說，它的正常輸入信號電壓變化范圍是0.3～4.8V，與此電壓變化范圍相對應的發動機冷卻水溫度范圍為-30℃～120℃。當微機檢測到的信號電壓長時間超出此正常溫度控制范圍時，自診斷系統就會判斷傳感器電路發生故障，并將故障信息存儲起來，儀表板上的故障燈被點亮。

（2）微機系統的故障自診斷系統。當汽車發動機處于正常運轉狀態時，若此時監視計數器出現溢出狀況，計數器輸出端的電平會從“低電平”轉變成“高電平”。這一過程會引致后備回路產生觸發反應，后備回路會接收到啟動信號，再結合怠速觸點的閉合狀態，會分別按照設計人員預先設定的噴油持續時間以及系統點火提前角對噴油器和點火電子組件等執行元件進行統一控制。由此可見，自診斷系統對微機系統診斷主要是依靠計數器溢出情況來判定微機是否發生故障。

（3）執行器故障自診斷系統。要診斷執行器的工況，必須借助電控系統中的專用故障診斷電路，簡單來說，就是當微機向執行器發出相應控制信號時，執行器必須通過一條專用電路，才能實現對微機系統信息的及時反饋與控制信號。而電子控制系統的執行器診斷機理是：ECU通過監測執行器的工況來判斷執行器及其相關電路有無發生故障。監控執行器故障一般都設有專用監控電路。例如點火器就是利用ECU分析點火器的反饋信號IGF監測其工作情況。

4　汽車發動機故障自診斷技術前景

隨著高科技技術不斷發展，以信息化網絡為重要基礎的汽車發動機故障自診斷系統必然會朝著集成化、智能化方向發展。近年來，有研究人員在積極研發基于信息化網絡的集成故障自診斷系統，這是針對汽車發動機故障問題類型繁多、診斷信息量大、偶發因素多而研發的新型系統，它以信息化網絡為基礎，以多媒體技術為載體，綜合集成汽車發動機故障發展規律、案例和神經網絡理論，同時能融合多種故障診斷模型。集成故障自診斷系統可在汽車發動機出現故障時自主選用合適的故障診斷分析模型，同時靈活選用科學合理的故障診斷方式和故障信息推理方式，實現汽車內在電子控制系統的機理融合。

基于神經網絡的汽車發動機故障自診斷神經網絡系統具有良好的適應性、容錯性、并行處理能力和自學能力，它能在信息獲取、推理上具有明顯效果，有效提升汽車自診斷系統的智能化控制水平。另一方面，多媒體技術具有將圖形、文本、音像集成一體的顯著特點，能夠為汽車發動機自診斷系統提供一個穩定性高、安全性好的人機界面交互環境，從根本上提升汽車電控系統的安全可靠性，全面提高故障自診斷系統的判斷準確性和故障處理效率。此外，目前利用局域網和互聯網還可以實現汽車故障的異地診斷和在線診斷，可邀請多個故障排除專家同時協助診斷，確保故障自診斷技術具有先進性。

5　結束語

為降低汽車故障對人們生命財產安全造成的威脅，現代汽車發動機都設有自診斷系統，汽車維修人員必須對自診斷系統的作用原理、功能及應用有個充分的認識，才能在生產實踐中不斷總結經驗，積極探索電控系統故障產生的規律性和有效的檢修方法。

參考文獻：

[1]倪子安，陳亮.電控發動機故障自診斷系統的功能和基本工作原理[J].汽車運用,2011(06):26

[2]余旭東.現代轎車電控發動機故障自診斷系統分析[J].民營科技,2011(11):4.

[3]劉忠濱.論汽車電控發動機的故障及診斷[J].民營科技, 2011(07):4.