電控汽車(chē)故障診斷中如何用好診斷設(shè)備

邱霖　尹少峰

摘要：現(xiàn)代汽車(chē)故障診斷技術(shù)是汽車(chē)電子控制技術(shù)的重要組成部分，也在汽車(chē)維修工作中起著決定性的重要作用。文章對(duì)電控汽車(chē)故障診斷的發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明，分析了汽車(chē)故障診斷中如何用好診斷設(shè)備，展望了未來(lái)汽車(chē)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：電控汽車(chē)；故障診斷；診斷設(shè)備；汽車(chē)電子控制技術(shù)；汽車(chē)維修 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：U46 文章編號(hào)：1009-2374（2016）12-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.12.036

電控汽車(chē)在使用過(guò)程中，由于車(chē)輛受外界或本身結(jié)構(gòu)某一種或幾種原因的影響，其技術(shù)狀況隨行駛里程的增加而發(fā)生變化，其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、安全性將逐漸地下降，排放和噪聲加劇，故障率增加，這不僅對(duì)汽車(chē)的使用性能及環(huán)境造成極大的影響，甚至還直接影響到電控汽車(chē)的使用壽命，因而對(duì)研究電控汽車(chē)故障的變化規(guī)律、定期檢修檢測(cè)和及時(shí)而準(zhǔn)確地診斷出故障部位并排除故障，就成為電控汽車(chē)使用技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。電控汽車(chē)故障診斷與維修是恢復(fù)電控汽車(chē)使用壽命的關(guān)鍵，是電控汽車(chē)使用技術(shù)的中心環(huán)節(jié)，在這一關(guān)鍵中間環(huán)節(jié)中必須要選好用好故障診斷設(shè)備。

1 電控汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及故障規(guī)律

1.1 電控汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在傳統(tǒng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了電控系統(tǒng)，即由傳感器、電控單元ECU和執(zhí)行器三大部分組成。不同車(chē)型的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)略有不同，但控制原理相同。

傳感器是用于檢測(cè)車(chē)輛運(yùn)行中的運(yùn)行工況參數(shù)并傳遞給電控單元ECU。

執(zhí)行器接受電控單元ECU的指令實(shí)現(xiàn)電控單元ECU預(yù)存的車(chē)輛標(biāo)定運(yùn)行工況。

電控單元ECU接受傳感器輸送的檢測(cè)參數(shù)，與其內(nèi)部?jī)?chǔ)存的標(biāo)定程序進(jìn)行對(duì)比、分析計(jì)算、處理，最后輸出參數(shù)指令執(zhí)行器工作，達(dá)到其內(nèi)部?jī)?chǔ)存的標(biāo)定狀態(tài)工況。在傳統(tǒng)汽車(chē)的基礎(chǔ)上增加電控系統(tǒng)，是為了進(jìn)一步提高汽車(chē)的使用性能、改善汽車(chē)的安全可靠性、駕駛的輕便型、乘坐的舒適性、避免故障的早期出現(xiàn)及延長(zhǎng)汽車(chē)的使用壽命。

1.2 電控汽車(chē)的故障規(guī)律

電控汽車(chē)是多元技術(shù)、多種系統(tǒng)、多種結(jié)構(gòu)、多種材料、多類(lèi)工藝及多個(gè)零件組成的產(chǎn)品，在使用過(guò)程中所發(fā)生的故障必然是模式多樣機(jī)理多變，但也有其基本規(guī)律的。

按照故障的性質(zhì)、程度、時(shí)間、后果等特征進(jìn)行故障規(guī)律分析時(shí)，其概念抽象，內(nèi)涵較大，不能直接確定故障部位及故障元件。

按照故障模式進(jìn)行對(duì)故障規(guī)律分析時(shí)，故障現(xiàn)象具體明確，其概念具體，內(nèi)涵較少與故障機(jī)理的分析有直接關(guān)系，容易確定故障部位及元件。故障規(guī)律可以由兩種模式來(lái)反映：汽車(chē)在非工作狀態(tài)時(shí)由靜態(tài)形式來(lái)反映故障規(guī)律，汽車(chē)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)由動(dòng)態(tài)形式來(lái)反映故障規(guī)律，對(duì)于參數(shù)有溫度值、轉(zhuǎn)速值、功率值、時(shí)間值、電流值、電壓值等；而對(duì)于波形形式又有電流波形、電壓波形等。

綜合上述故障規(guī)律，要診斷電控汽車(chē)故障，必須要按故障規(guī)律選好用好診斷設(shè)備。

2 電控汽車(chē)的車(chē)載診斷系統(tǒng)（OBD）簡(jiǎn)介及發(fā)展

OBD是一種自動(dòng)診斷汽車(chē)故障的程序，用于識(shí)別電子控制系統(tǒng)功能失效的故障。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)故障指示燈會(huì)亮或閃爍，同時(shí)控制模塊將故障信息存入存儲(chǔ)器，通過(guò)一定的程序可以將故障碼從控制模塊中讀出。根據(jù)故障碼的提示，維修人員能迅速準(zhǔn)確地確定故障的性質(zhì)和部位。有針對(duì)性地去檢查故障系統(tǒng)的有關(guān)部位、元件和線路，將故障排除，使用OBD可以省去許多不必要的檢測(cè)，節(jié)約時(shí)間。

迄今為止，已經(jīng)有三代OBD問(wèn)世：從20世紀(jì)80年代起，美、日、歐等各大汽車(chē)制造企業(yè)開(kāi)始在其生產(chǎn)的電噴汽車(chē)上配備OBD，即為一代OBD-Ⅰ。檢測(cè)時(shí)要有自己一套檢測(cè)專(zhuān)用工具，其原因是各大主要汽車(chē)制造企業(yè)的OBD系統(tǒng)因其發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)不同而各不相同，各自采用自行設(shè)計(jì)的診斷儀及自定義的故障碼；在20世紀(jì)90年代中期產(chǎn)生了OBD-Ⅱ，它實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)程序，不必使用專(zhuān)用的特殊工具，美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)（SAE）制定了一套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，要求各汽車(chē)制造企業(yè)按照OBD-Ⅱ的標(biāo)準(zhǔn)提供統(tǒng)一的診斷模式，做到只要有一臺(tái)儀器就可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口對(duì)各種汽車(chē)進(jìn)行檢測(cè)，更使OBD-Ⅱ能夠監(jiān)測(cè)汽車(chē)排放。OBD-Ⅱ?qū)﹄娍仄?chē)故障診斷是十分有效的，但當(dāng)故障指示燈亮?xí)r駕駛員是否接受警告，則又是另一回事。為此，一種比OBD-Ⅱ更先進(jìn)的OBD-Ⅲ產(chǎn)生了，OBD-Ⅲ的主要目的是使汽車(chē)的檢測(cè)、維護(hù)和管理合為一體，并能對(duì)車(chē)輛排放問(wèn)題向駕駛者發(fā)出警告，而且還能對(duì)違規(guī)者進(jìn)行懲罰。

3 電控汽車(chē)故障診斷是要選好用好診斷設(shè)備

對(duì)電控汽車(chē)的故障診斷設(shè)備類(lèi)型比較多，但最常用的有汽車(chē)專(zhuān)用萬(wàn)用表、汽車(chē)解碼器、汽車(chē)示波器和其他專(zhuān)用診斷儀器。如何選好使用好診斷設(shè)備，主要是如何充分發(fā)揮診斷設(shè)備的主要功能和優(yōu)點(diǎn)，才是對(duì)故障診斷是否有效進(jìn)行的關(guān)鍵。

3.1 汽車(chē)專(zhuān)用萬(wàn)用表

汽車(chē)專(zhuān)用萬(wàn)用表的面板組成：顯示屏，轉(zhuǎn)換功能鍵，測(cè)量項(xiàng)目選擇開(kāi)關(guān)，測(cè)量項(xiàng)目各插孔、插座等。主要用于檢測(cè)汽車(chē)的電氣元件：電阻，交、直流電壓，交、直流電流，轉(zhuǎn)速，溫度，閉合角，占空比，二極管，晶體管，頻率等。

根據(jù)電控汽車(chē)故障現(xiàn)象、故障癥狀，明確了故障部位及元件的檢測(cè)項(xiàng)目，確定選用汽車(chē)專(zhuān)用萬(wàn)用表時(shí)，就要正確、規(guī)范、精確地使用好汽車(chē)專(zhuān)用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)，讀出最準(zhǔn)確的檢測(cè)參數(shù)，進(jìn)行故障診斷。

3.2 汽車(chē)解碼器

汽車(chē)解碼器可分為專(zhuān)用型和通用型。兩類(lèi)解碼器的組成基本相同：主機(jī)，測(cè)試線，測(cè)試卡，16Pin的通用OBD-Ⅱ接頭和特殊車(chē)型的轉(zhuǎn)化接頭等。

汽車(chē)解碼器在對(duì)電控汽車(chē)故障診斷與檢測(cè)時(shí)的主要功能：（1）顯示與消除故障代碼；（2）能顯示ECU隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）中的數(shù)據(jù)；（3）能控制執(zhí)行元件強(qiáng)制動(dòng)作；（4）能與微型計(jì)算機(jī)等進(jìn)行外部通訊。

根據(jù)電控汽車(chē)駕駛員前方儀表板中故障指示燈的報(bào)警提示、故障現(xiàn)象、故障癥狀，確定故障檢測(cè)系統(tǒng)，正確連接故障車(chē)與汽車(chē)解碼器，打開(kāi)檢測(cè)車(chē)的點(diǎn)火鑰匙并打開(kāi)汽車(chē)解碼器的電源開(kāi)機(jī)，選擇汽車(chē)檢測(cè)，選擇車(chē)輛區(qū)域，選擇檢測(cè)車(chē)型，選擇檢測(cè)車(chē)輛年款，選擇檢測(cè)系統(tǒng)，選擇與故障現(xiàn)象及故障癥狀對(duì)應(yīng)的相關(guān)功能進(jìn)行有效檢測(cè)，得出檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合故障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和平時(shí)維修中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面分析，鎖定故障部位的故障元件，最后進(jìn)行故障排除，啟動(dòng)車(chē)輛消除故障代碼熄滅檢測(cè)系統(tǒng)的故障指示燈，進(jìn)行車(chē)輛路試要恢復(fù)正常的使用性能。

3.3 汽車(chē)示波器

汽車(chē)示波器用于檢測(cè)汽車(chē)機(jī)械或電氣元件的工作狀態(tài)，將工作狀態(tài)模擬量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在示波器的顯示屏上顯示出各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形，還可以用它測(cè)試各種不同的電量，如電流、電壓、調(diào)幅度、頻率、相位差等。

汽車(chē)示波器對(duì)電控汽車(chē)故障診斷與檢測(cè)時(shí)的主要功用是：（1）消除猜測(cè)，在更換部件前進(jìn)行測(cè)試；（2）查找線路和連接器的間歇故障；（3）是查找充電和啟動(dòng)問(wèn)題的最好方法；（4）查找不受ECU監(jiān)測(cè)的執(zhí)行器問(wèn)題，如馬達(dá)和噴油嘴；（5）識(shí)別機(jī)械問(wèn)題，如壓縮和正時(shí)皮帶安裝錯(cuò)誤或滑動(dòng)。

其優(yōu)點(diǎn)是：高分辨率和精度；大容量采樣存儲(chǔ)器可以放大波形的細(xì)節(jié)；無(wú)限量存儲(chǔ)波形和設(shè)置；高級(jí)觸發(fā)模式捕捉間歇性故障。

根據(jù)電控汽車(chē)駕駛員前方儀表板中故障指示燈的報(bào)警提示、故障現(xiàn)象、故障癥狀，確定故障檢測(cè)系統(tǒng)，正確連接故障車(chē)與汽車(chē)示波器，打開(kāi)檢測(cè)車(chē)的點(diǎn)火鑰匙并打開(kāi)汽車(chē)示波器的電源開(kāi)機(jī)，選擇檢測(cè)系統(tǒng)，再選擇與故障現(xiàn)象及故障癥狀對(duì)應(yīng)的相關(guān)可疑元件進(jìn)行波形檢測(cè)，將檢測(cè)波和正確波對(duì)比分析，得出檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合故障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和平時(shí)維修中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全面分析，鎖定故障部位的故障元件，最后進(jìn)行故障排除，啟動(dòng)車(chē)輛消除故障代碼熄滅檢測(cè)系統(tǒng)的故障指示燈，進(jìn)行車(chē)輛路試要恢復(fù)正常的使用性能。如圖1是汽車(chē)點(diǎn)火系的單缸初、次級(jí)波形：

4 展望電控汽車(chē)故障診斷技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

4.1 應(yīng)用汽車(chē)局域網(wǎng)

采用VAN/CAN對(duì)汽車(chē)電控各子系統(tǒng)模塊化管理，通過(guò)外部診斷設(shè)備直接對(duì)各子系統(tǒng)故障進(jìn)行診斷與測(cè)試。

4.2 增強(qiáng)在板故障診斷系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視功能

采用大容量的存儲(chǔ)器記錄車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的發(fā)生故障前后的參數(shù)值，以便分析故障發(fā)生的原因。

4.3 提高在板故障診斷系統(tǒng)對(duì)特殊性故障的處理

預(yù)測(cè)特殊性故障的發(fā)生，并采取應(yīng)急措施，使故障車(chē)輛仍能在短期內(nèi)正常運(yùn)行。

4.4 加強(qiáng)汽車(chē)制造廠商與維修企業(yè)或維修點(diǎn)之間對(duì)故障診斷信息資源的交流與共享

汽車(chē)制造廠商有該車(chē)型原始汽車(chē)標(biāo)定的結(jié)構(gòu)組成、各組成部分的工作原理及車(chē)輛正常使用中的使用性能的維修手冊(cè)和相關(guān)重要資料，這些信息資源對(duì)維修企業(yè)或維修點(diǎn)至關(guān)重要。

4.5 加強(qiáng)故障診斷技術(shù)的研究

將一些新診斷技術(shù)、新診斷設(shè)備用于汽車(chē)故障診斷工作中。

5 結(jié)語(yǔ)

綜合上述分析說(shuō)明了電控汽車(chē)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、故障規(guī)律、故障診斷的前提條件，診斷故障時(shí)的診斷設(shè)備的選用和使用，才能準(zhǔn)確、有效、快速地診斷電控汽車(chē)復(fù)雜多端的故障，確定故障排除，恢復(fù)車(chē)輛的正常使用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的，保證駕駛和乘坐的安全性和舒適性。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚本忠.汽車(chē)波形與數(shù)據(jù)流分析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

（責(zé)任編輯：王 波）