汽車電控系統檢測與診斷方法探討

蔣明俠　童敏敏

摘 要：汽車控制技術的高速發展，給駕駛員帶來了無限的便利和樂趣。智能化操控平臺、優越的駕駛環境、舒適的體驗效果。同時也給汽車檢測與維修提出了更大的挑戰。本文通過介紹汽車電控技術的發展現狀，分析闡述了目前國內主流的汽車電控系統主要結構、數據存儲、故障檢測與診斷方法。

關鍵詞：電控系統；故障檢測；診斷方法；存儲；維修資料

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A

汽車電器系統已實現智能化控制，CAN總線技術已廣泛應用于國內外的車型，各種先進的功能與部件油然而生。汽車構造也比以往復雜了許多，導致了故障點數量逐步增多，而檢測與診斷需要用到的信息量也大大增加。怎樣能夠快速處理錯綜復雜的故障，并且能夠綜合利用各種檢測診斷技術，是今后一段時期汽車電控系統檢測與診斷中的繼續解決的難點。

一、汽車電控技術的發展現狀和電氣結構

隨著電子技術、計算機技術、傳感器技術的高速發展，汽車電子控制成為汽車發展的主要趨勢之一。近30年來的事實證明，汽車上各組成系統及零、部件產品所取得的重大成就和技術性能的改進，幾乎都是應用電控技術的結果。傳統的汽車電路主要采用點對點的布線方式。此布線方式使得整車線束雜且多，安裝空間緊缺，故障維修難度增大。加上大量電子控制單元的引入，使得數據存儲量龐大。傳統的線束連接方式已遠遠不能滿足車內外大量信息交換及共享的需要，現階段市場上各主流品牌的汽車多數采用CAN總線網絡和LIN總線網絡相結合來進行電子信號的傳輸、邏輯判斷和功能命令執行。CAN總線網絡（Controller Area Network的縮寫，控制器局域網絡）的簡稱，是德國BOSCH公司開發的一種數據通信協議，它是一種多主總線，通信介質為雙絞線、同軸電纜或光導纖維，能容納多個數據節點、通信速率高達1Mbit/s、抗電磁干擾能力強。主要用于汽車上的發動機ECU、制動ABS、轉向EPS等功能控制。LIN（Local Interconnect Network）是一種低成本的串行通訊網絡，用于實現汽車中的分布式電子系統控制。傳輸速率最高可達20Kbit/s。LIN主要是為CAN總線）提供輔助功能，在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，比如電動車窗、車燈照明、空調控制、雨刮等通常使用LIN總線，這樣可大大節省成本。汽車上的CAN網絡和LIN網絡主要功能應用和框架關系大致如圖1所示。

汽車的電氣結構主要是指全車的線束將各個傳感器元件、邏輯運算處理單元和執行元件連接起來，實現功能控制。像車上的發動機控制系統、制動防抱死系統，燈光照明等多個系統分別擁有各自的邏輯運算處理單元，完成各自功能，屬于并列關系，同時有的還要把一些參數信號放到CAN＼LIN通訊線上由其他模塊進行采納讀取。由于有很多根線束需要連接，所以一般把分布位置距離近的線束包扎到一塊，做成線束總成，如發動機線束總成、前部線束總成、儀表線束總成、底盤線束總成、門線束總成等。各個位置的線束總成又通過接插件互相聯接起來形成一個整車電路。如圖2寶駿730車型的前部線束總成，它分布在車體的前部發動機艙位置，連接了前照燈、保險盒、雨刮器、ABS模塊、前輪輪速傳感器、離合踏板位置傳感器、油門踏板位置傳感器等終端電氣件；而發動機線束總成則連接了發動機控制模塊ECU、節氣門開度傳感器、點火線圈、凸輪軸位置傳感器、氧傳感器終端電氣件，它們之間留有一個插頭互相連接，使得兩個總成線束之間的CAN通訊、LIN通訊數據得以傳輸實現。其他部位的總成線束亦然。線束總成按車輛部位分段是因為汽車生產組裝工藝要求，維修人員需要了解整車線束的大致結構才能進一步分析判斷問題。

二、汽車電控系統檢測數據的采集與存儲

汽車電控系統檢測數據主要來源于汽車電控傳感器，通過傳感器將模擬信號傳輸至ECU電控單元中。而電控單元也具有自診斷等功能，通過代碼的形式將其存儲在各個單元存儲器中。存儲在ECU中的數據可以被直接導入PC電腦中，也可導入故障診斷儀中進行分析，亦可通過故障診斷儀、網絡打印機將故障現象打印出來進行直觀分析，見圖3。

三、汽車電氣維修資料的準備

汽車上的電子功能應用越多，電氣元件和電路就越復查，對維修人員的知識和能力要求也就越高，現階段各大汽車廠商市場競爭激烈，新車型、新配置層出不窮，各廠家之間的汽車零件參數各自定義、技術保密。使得維修者原來已掌握的電氣知識很快就會變得陳舊，不適應新的業務范圍。因此，每一個維修人員應該保持持續學習的態度，不斷更新自己的知識積累。筆者認為作為維修者應至少致力于儲備以下幾種電氣資料和知識能力。

1 電路圖冊，看懂電路圖

電路圖冊里面一般含有線束的定義、接插件端子的定義、搭鐵點的分布、電路圖等。每個車型的電路圖冊都會不一樣，但大同小異。如圖4，讀者通過外后視鏡接插件端子圖的定義我們可以知道1號針腳控制上下調節信號、線束總成里面的黃色線負責傳輸該信號。而通過圖5的電路圖，我們可以知道倒車燈亮的工作原理，當駕駛員掛倒檔時，倒檔感應開關閉合，電訊號經線束傳遞到車身控制模塊BCM，BCM接到信號后輸出控制信號使倒車燈的點亮。這些電氣信息一般都在各廠家發布的電路圖冊里，維修人員通過它才能了解車輛的電氣控制原理，找出電氣故障原因，在維修中少走很多彎路。

2 掌握如何用試燈、萬用表、診斷儀等工具對電路進行檢測的能力

汽車電氣線路的斷路、短路，電氣元件的電阻等主要靠試燈和萬用表的測試判斷。診斷儀則主要用于診斷發動機控制模塊、ABS控制模塊等具有邏輯判斷功能的模塊其內部存儲的數據信息，通過檢測分析這些信息異常來判斷故障原因，這些是經常要使用到的技能和手段。

3 維修手冊

維修手冊里面含有整車電氣功能的介紹；電氣元件的類型和工作原理介紹；零件的安裝位置和拆卸、安裝步驟；并且對診斷儀診斷出來的故障代碼有詳細的漢語釋義，提供了產生該故障代碼一些可能的原因因素和維修策略。這些對維修者有很大幫助和指引。

四、汽車電控系統故障診斷的方法

根據車載網絡構成和布置形式，汽車電氣故障檢測維修主要從檢查線路導通性、檢查傳感器元件和執行元件、檢查各智能控制模塊數據三方面入手分析解決問題。故障診斷有許多種方法，常用的診斷方法有直觀診斷法、測試電流＼電阻＼電壓法、故障碼診斷法等。根據故障的不同，這些方法可以單獨使用，也可以組合起來使用。

1 直觀診斷法

通過問、看、聽、摸、聞、試等內容的直觀診斷，初步了解故障現象的特點，為進一步故障診斷提供的方向和初步的故障部位依據。

（1）問。問是通過對用戶的詢問了解汽車故障癥狀的過程，內容通常包括故障癥狀特征、故障發生的時間、頻次、怠速還是行駛、冷車還是熱車、直行還是轉彎、車速高低、載荷、氣候條件、道路情況等。另外還要了解汽車上次維護或修理的時間、內容。（2）看。直接觀察了解故障車輛的型號以及外部零件是否正常。（a）查看故障車輛的品牌、型號、年款，確定其電控系統的類型。（b）查看部件有無丟失或明顯損壞，特別是懷疑有故障系統的傳感器和執行器部件。（c）查看線束和插接器有無明顯損壞，插接器連接是否正常、可靠。（d）查看真空軟管是否丟失、破損、插接是否可靠，是否插接錯誤。（e）打開空氣濾清器，檢查濾芯是否過贓，必要時更換。（3）聽。是指聽被檢測系統工作的聲音，例如聽發動機有無爆燃、有無敲缸、有無失速、有無進氣管回火或排氣管放炮，空調壓縮機有無異響、揚聲器有無異響等。（4）摸。用手摸部件，判斷是否過熱；或者用手摸繼電器，感知其振動判斷繼電器是否工作等。（5）聞。通過嗅覺感知是否有因過熱而產生的焦糊味，或者有漏油的汽油味，或者燃燒不正常的廢氣異味等。（6）試。按照故障發生的條件，起動發動機運轉或者駕駛車輛行駛，以便進一步確認故障。

2 測試電流＼電阻＼電壓法

電器工作時都會有電流通過，汽車末端用電設備也一般都是有一定電阻，當設備或者通電線路出現故障時，可能會是斷路、短路，此時的電流和電壓也會異常。通過測試電流、電阻、電壓是否異常可以幫助判斷問題原因。

測試電流是否導通的方法：（1）跨接線法：用跨接線連接要檢查的某一段電路或插頭，可以檢查電路是導通。（2）試燈法：在用電器的前端并聯接上試燈，可以檢查判斷某一段電路的通/斷。（3）測試電阻＼電壓法：每一個汽車電氣元件均有一定電阻值，通過維修資料了解電阻值是多少或者先測量其他正常車輛的相同的電氣元件電阻值是多少，再對比兩者阻值有無差異來判斷故障原因。在汽車電路中，線束被刺破或者折斷，往往引起斷路/斷路，此時通過測量電路電阻是否無窮大、電壓是否是電源電壓可以判斷出原因。

3 故障碼診斷法

所謂故障碼診斷法，就是由自診斷系統存儲在ECU的故障碼，確定故障具體部位的方法。應用故障碼診斷法診斷故障時，首先要從ECU存儲器內讀取故障碼，然后根據故障碼的含義，進一步確定故障的具體位置并排除故障，排除故障后再將ECU存儲器內存儲的故障碼清除。

（1）讀取故障碼。一般使用通用診斷儀或專用診斷儀讀取故障碼。用通信線將診斷儀器連接到車輛上的診斷接口，進入操作界面，點擊“診斷”即可。儀器讀取故障碼不僅可以顯示故障碼，還能顯示故障碼的含義。此外，使用診斷儀還可以讀取凍結幀數據、數據流等，為故障診斷分析提供有效的信息。（2）確定故障的具體部位、排除故障。故障碼只能指示故障的現象或者大致范圍，不能指示故障的具體部位或者具體原因。因此，當讀取到故障碼以后，很重要的工作是確定故障的具體部位。例如，OBD-Ⅱ故障碼P0120的含義是“節氣門位置傳感器信號不良”，說明ECU沒有接收到正常的節氣門位置傳感器信號，該故障的具體部位可能是節氣門位置傳感器本身有故障，也可能是節氣門位置傳感器與ECU之間的電氣線路有故障，或者是ECU沒有為節氣門位置傳感器提供正常的參考電壓和搭鐵，因此，需要使用萬用表、示波器等檢測工具，檢測節氣門位置傳感器、線路，確定故障的具體部位，才可能排除故障。（3）清除故障碼。故障排除后，應清除故障碼。清除故障碼的方法有兩種，一種是人工清除，另一種是用儀器清除。人工清除故障碼的方法通常是斷開被檢測系統的ECU的常電源，這樣ECU隨機存儲器就會斷電而清除故障碼。具體方法是將需要清除故障碼的ECU的常電源電路的熔斷器拔下10s鐘以上。將蓄電池搭鐵線拆下10s鐘以上，也可以清除故障碼，但這種方式也同時將其他系統的記憶清除，因此不建議使用這種方式。使用診斷儀清除故障碼的方法，簡單、安全，推薦使用以下主要以“五菱宏光車”一故障為例，簡單介紹怎么運用故障碼診斷法排除故障。（a）故障現象：客戶反饋車輛在高速行駛過程中間隙性出現行駛無力，加速都超不過3000轉/分。市區低速行駛車輛正常。（b）故障分析：①車輛使用里程4000km，為新購車不久，可排除機械零件磨損老化的因素。②用五菱宏光X431專用診斷儀診斷發動機控制模塊ECU有故障代碼：P0327爆震傳感器信號電路電壓過低，見圖8。③初步認為爆震傳感器出現故障，于是更換一個新的爆震傳感器。但是再次試車，故障又出現了。說明問題原因并不在此。④進一步再用五菱宏光X431專用診斷儀檢測數據流。故障車：怠速時的爆震傳感器的信號電壓為：0.82V，加速到3500轉/分的爆震傳感器信號電壓為：0.35V。正常車：怠速時的爆震傳感器的信號電壓為：0.82V，加速到 3500轉/分的爆震傳感器信號電壓為：2.12V。對比數據發現兩車的爆震傳感器信號電壓在加速時（3500轉）電壓有明顯區別，一個是0.35V，一個是2.12V。⑤由于第3步已確認不是終端元件爆震傳感器的原因，那么有可能是電路暢通性原因，查詢五菱宏光電路圖冊，爆震傳感器電子信號由傳感器插頭的1號、2號針腳和綠/白、黃/白兩根電線進行傳輸。⑥進一步檢查到爆震傳感器的插頭，發現故障車和正常車爆振傳感器插接件針腳不一樣，故障車的插頭上面電線接在了2號、3號，維修資料標明應接在1號針腳和2號針腳才正確。（c）維修處理措施：將爆震傳感器的插頭上的電線糾正位置，試車后故障排除。這一問題的原因在于發動機線束總成零件的分支線束在生產過程中綁錯了針腳。

結論

目前，我國汽車故障檢測和診斷手段還不夠先進，維修人員工程知識、理論水平也不夠深入和系統，各車型基本的維修資料仍處于保密狀態，診斷技術還處于發展階段。但是，隨著信息技術的發展、人才培養、管理競爭模式的變化完善，汽車維修診斷技術將會得到進一步提升，并朝著網絡化、多功能化、智能化和專家系統化方向發展。

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