現代發動機自診斷系統探討

楊成君

（貴港市桂平市白沙鎮農業機械化推廣站，廣西 桂平 537200）

現代發動機自診斷系統探討

楊成君

（貴港市桂平市白沙鎮農業機械化推廣站，廣西 桂平 537200）

文章簡要介紹了電控汽車故障自診斷系統的發展過程及未來發展的方向，工作原理，故障信息的顯示方式，清除方法和幾種不同車型的故障自診斷系統。重點介紹了電控發動機自診斷系統的工作原理及故障信息顯示方式，最后介紹了世界上幾種不同的車型發動機故障自診斷系統，以及豐田發動機故障自診斷系統的使用實例。

電控發動機；自診斷系統；原理；顯示方式

汽車電子技術在汽車上的應用越來越廣泛，使汽車在動力性、經濟性、安全性、舒適性以及排污控制等方面都有了極大地提高和改善。然而，由于汽車控制的電子化，給汽車故障的診斷和維修工作帶來了越來越多的困難，對汽車維修技術人員的要求也越來越高。因此，現代汽車在進行電于控制系統設計的同時，增設了系統故障自診斷功能。自診斷功能就是利用ECU監視電子控制系統各組成部分的工作情況，發現故障后自動啟動故障運行程序，這不僅可以保證發動機在有故障的情況下繼續行駛，而且還可向駕駛員和維修人員提供故障情況，便于使用和維修。故障自診斷，當控制系統出現故障時，主ECU（電子控制單元）將會點亮儀表板上的“CHECK”（檢查發動機）燈，提醒駕駛員注意，發動機已出現故障，并將故障信息以故障代碼的形式儲存到EC0U中，通過一定程序，能將故障碼及有關信息資料調出，供檢修使用。為了迅速診斷故障部位，提高維修效率，世界各大汽車廠家紛紛開發汽車故障自診斷系統。

1 汽車故障自診斷系統的發展過程

（1）專用汽車檢測儀。20世紀70年代后期，為了進一步提高現代汽車使用和維修的方便性，出現了專用汽車檢測儀用來檢測汽車電控系統的工作狀況。例如美國福特公司研制的EEC-Ⅰ和EEC-Ⅱ檢測儀，它可用于監控電控汽油發動機的信號，并找出故障部位。由于這種專用檢測儀在診斷故障時對操作人員的技術要求較高，因而一直未能普及開來。

（2）隨車診斷系統。進入20世紀80年代，一種新型診斷系統即隨車診斷系統問世，它是利用微處理控制單元（ECU）對電控系統各部件進行檢測和診斷，自行找出故障，故也被稱為故障自診斷系統。由于它可以對汽車電控系統參數實行連續監控，并能記錄備系統的間歇故障，因此查找故障及時方便，所以其使用較為廣泛。但是由于微處理器內存有限，故其診斷項目受到一定的限制，而且不能診斷較為復雜的故障，因此人們又在研制和開發更新更好的診斷系統。

（3）多功能車外診斷系統。為了擴充隨車自診斷系統的診斷容量和診斷功能，20世紀80年代末，福特的車外診斷儀OASIS、豐田的Diaqmonitor診斷系統、日產公司的Consult等等相繼誕生，這些系統功能較為齊全，但是價格較為昂貴，專業技術要求高，且標準不統一，因而其使用和維護也受到一定的限制。進入90年代以后，一些符合國際標準、易操作且價格較為合理的多功能診斷系統研制成功。如日本大發研制的DOT-21型車外診斷系統等等。現代汽車自診斷系統是自成體系，不具有通用性，因而不利于推廣，給汽車的售后服務和維修造成了很大的困難。因此，診斷系統必須標準規范，這樣其診斷模式和診斷接口便可統一，只用一臺儀器便可對各種車輛進行診斷和檢測，這必將大大推進汽車自診斷系統的發展。

（4）汽車自診斷系統未來發展。信息化：網絡技術在汽車上的應用，體現在汽車電控單元之間聯網交換數據。網絡化與過無線電基站與外界交換信息。今后隨著Internet推廣普及，網絡技術與信息服務必將大量應用于汽車工業。故障自診斷技術借用了成熟的網絡通信技術，能夠快速診斷出各電控系統的故障，并且在汽車發生故障或緊急情況時，電腦還會通過網絡通知有關的技術服務人員，并通過衛星定位系統幫助汽車技術服務人員查找到具體的方位以便及時地給予救助。可以預見，隨著網絡技術與信息技術在汽車上的廣泛應用，也必將把汽車故障自診斷技術應用推向更高水平。藍牙技術：藍牙技術是一種無線電設備互相高效交互數據的新規范，它是由包括愛立信、諾基亞、IBM、英特爾和東芝等近1200家企業聯合簽署的一項協議。藍牙技術在汽車上的應用，使汽車故障無線診斷和遠程診斷成為現實，使故障診斷效率更高和資源更易于共享，這將極大提升汽車維修水平。

2 汽車自診斷系統的功能

（1）發現故障。輸入到微處理器的電平信號，在正常狀態下有一定的范圍，如果此范圍以外的信號被輸入時，ECU就會診斷出該信號系統處于異常狀態下。例如，發動機冷卻水溫信號系統規定在正常狀態時，傳感器的電壓為0.08～4.8V（-50～+139℃），超出這一范圍即被診斷為異常。如果微機本身發生故能障則由設有緊急監控定時器（WDT）的時限電路加以監控；如果出現程序異常，則定期進行的時限電路的再設置停止工作，以便采用微機再設置的故障檢測方法。

（2）故障分類。當微機工作正常時，通過診斷用程序檢測輸入信號的異常情況，再根據檢測結果分為不導致將被障礙的輕度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等。并且將故障按重要性分類，預先編輯在程序中當微機本身發生故障時，則通過WDT進行重大故障分類。

（3）故障報警。一般通過設置在儀表板上報警燈的閃亮來向車主報警。在裝有顯示器的汽車上，也有直接用文字來顯示報警內容的。

（4）故障存儲。當檢測故障時，在存儲器中存儲故障部位的代碼，一般情況下，即使點火開關處于斷開位置，微機和存儲部分的電源也保持接通狀態而不致使存儲的內容丟失。只有在斷開蓄電池電源或拔掉保險絲時，由于切斷了微機的電源，存儲器內的故障代碼才會被自動消除。

（5）故障處理。在汽車運行過程中如果發生故障，為了不妨礙正常行駛，由微機進行調控，利用預編程序中的代用值（標準值）進行計算以保持基本的行駛性能，待停車后再由車主或維修人員進行相應的檢修。

（6）故障信息清除。故障排除后，故障信息仍儲存在ECU中不能隨故障的排除而自動清除，必須通過操作程序。不同車型清除方法也略有不同，一般清除方法是將保險盒中的“EFI”保險絲拔下數秒鐘以上。

3 自診斷系統工作原理

發動機電控系統工作時，自診斷系統把檢測到的非正常輸入輸出信號為故障信號，自診斷系統故障主要有以下三種。

（1）當某一電路出現超出規定范圍的信號時，故障診斷系統就判定該電路信號出現故障。如水溫傳感器正常時其輸出電壓信號在0.1～4.8V范圍內變化。若冷卻水溫度傳感器輸出電壓低0.1V（相當于水溫高于139℃）或高于4.8V（相當于水溫低于-50℃）時，ECU即判定為故障信號，存入存儲器。

（2）發動機運轉時，當ECU在一段時間里收不到某一傳感器的輸入信號或輸入信號在一段時間內不發生變化，ECU亦判定為故障信號。如發動機在正常工作溫度下運轉時，ECU在一分鐘以上檢測不到氧傳感器的輸出信號或氧傳感器信號在0.3～0.6V間1min以上沒有變化，即判定為氧傳感器電路有故障。

（3）發動機正常工作中，如果偶然出現一次不正常信號，ECU診斷系統不會判斷為故障。只有當不正常信號持續一定時間或多次出現時，ECU才將其判定為故障，如發動機轉速在1000r/min時，轉速信號（Ne信號）丟失了3-4脈沖信號，ECU不會判定為Ne信號故障，同時，“CHECK”燈也不會點亮，Ne信號的故障也不會存入ECU內。

要注意的是，ECU判斷出的故障，只能提供故障的性質和范圍，如水溫傳感器與ECU間配線斷路時，水溫傳感器輸出電壓信號就會高于4.8V（正常為0.1～4.8V）。這時ECU判定和輸出的故障信息為水溫傳感器發生故障。最后確定是傳感器、執行器或相應配線的故障，還應進一步檢查確定。

4 故障信息的顯示方式

ECU故障自診斷系統檢測到故障信號經判斷為故障后，即將故障信息以故障碼的形式存儲到ECU存儲器中。通過一定操作程序將故障碼或故障資料按特定方式顯示出來。不同車型信息的顯示方式也不同。主要有以下幾種由CHECK（檢查發動機燈）燈閃爍故障碼。①當發動機工作正常無故障時，接通點火開關至“ON”位置，“CHECK”燈點亮。發動機起動后轉速高于500r/min時此燈應熄滅。否則為有故障發生，用專用跨接線診斷座或通過其它操作可將故障碼以“CHECK”燈的一定閃爍方式顯示出來。故障排除后，“CHECK”燈在發動機轉速高于500r/min時熄滅。②用LED（故障顯示）燈跨接診斷座上故障診斷輸出端子，或跨接專用檢測儀器，如百分率表、閉角表、電腦檢測儀等直接讀取故障碼或故障信息資料。③由主電腦ECU殼體側面顯示燈顯示故障碼。④由儀表盤上顯示屏直接顯示故障碼、信息資料及數據。⑤故障排除后，故障信息仍儲存在ECU中不能隨故障的排除而自動清除，必須通過操作程序。不同車型清除方法也略有不同，一般清除方法是將保險盒中EFI保險絲拔下數秒鐘以上。

5 幾種不同車型的故障自診斷系統

（1）奧迪（AUDI）汽車故障自診斷系統。奧迪的V6發動機采用了MPFI多點燃油系統，其自診斷系統當內有30種不同的故障存儲在微機中。其特點是：①如果故障存在超過一定的時間，則該故障以穩定的形式被存儲在存儲器中。②如果在一定時間內曾經出現的故障不再出現，則此故障被認為是偶發性故障，如果發動機起動50次，該故障仍然沒有再次出現，則此偶發性故障將會被自動清除。③在關閉點火開關150min后，微機進入自保持階段，如果在此期間對燃油噴射和點火系統進行檢修，接著應調出已經被存儲的故障代碼并加以清除。調出被存儲的故障代碼需要用專用的儀器——V.A.G1551型故障碼閱讀器。

（2）克萊斯勒汽車故障自診斷系統。克萊斯勒汽車公司的電控系統簡稱SBEC，當汽車出現故障時，相應的故障信息以代碼的形式儲存于SBEC中。每次打開點火開關，“CHECKENGINE”指示燈都將閃亮幾秒鐘，以示該指示燈工作正常，如果SBEC接收到來自各種傳感器的信號不正常或者根本接收不到信號，則儀表板上的“CHECKENGINE”指示燈將亮起，說明發動機有故障，需要檢修。進入自診斷狀態的方法是，將點火開關在五秒鐘內開關三次，即ON→OFF→ON→OFF→ON，此時儀表板上的“CHECKENGINE”指示燈將閃爍，由此可顯示出所存儲的故障碼。故障碼的清除方法是，可以用專用儀器DRBⅡ來清除故障碼。如果沒有DRBⅡ，也可將點火開關ON/OFF（開/關）50次，故障碼即被清除。

（3）沃爾沃汽車故障自診斷系統。沃爾沃系列的自診斷系統的接口在車體的右前角，打開發動機蓋，右前大燈后都有A、B兩個診斷座，A座上有一條診斷跨接線、一個LED燈和一個按鈕。A、B兩個診斷座各有六個診斷插孔，各連接不同的診斷系統。

A座：1號孔→變速器；2號孔→燃料系統；3號孔→ABS系統；5號孔→渦輪增壓系統；6號孔→點火系統；7號孔→儀表診斷系。

B座：1號孔→中央空調；2號孔→定速控制系統；5號孔→安全氣囊；6號孔→電動座椅。

沃爾沃系列車型在自我診斷功能方面，能夠進行10個系統的診斷，而在每個系統診斷中，又可分為6種模式：①故障碼讀取；②控制元件動作測試；③各控制元件動作同時控制測試；④制定元件動作指令控制測試；⑤數值讀取分析指示；⑥重新設定微機記憶指令。

當對汽車進行診斷時，可利用診斷座上的跨接線直接插在不同的診斷孔中，并按診斷座上的按鈕，分別按1到6選擇各種特定的診斷模式。清除故障碼的方法是：先將診斷跨接線插到所要診斷的系統對應的診斷孔中，將點火開關置于ON，先讀取故障碼，直到所有故障碼均顯示完畢之后，LED燈持續亮起，再按住診斷鍵5秒以上即可清除故障碼。

（4）凱迪拉克汽車故障自診斷系統。凱迪拉克轎車具有較強的自診斷功能，它通過空調控制面板（CCP）上的按鈕和顯示器分別顯示發動機的故障碼、工作參數和工作狀態。

6 電控發動機故障自診斷系統的使用實例

6.1 豐田車系故障診斷系統的使用

由儀表板上“CHECK”（檢查發動機）燈閃爍故障碼，下面以日本豐田車系為例。豐田車系故障診斷系統可調取發動機、定速、自動變速器、制動防抱死、安全氣囊及空調系統的故障碼。下面只介紹發動機故障碼的調取。

（1）故障碼調取步驟:①節氣門處于全關閉狀態，變速器置于P或N檔，關閉所有用電設備，將點火開關置于“ON”檔，發動機不起動。②用專用跨接線將診斷座中TE1（T）與E1插孔跨接。③儀表板“CHECK”燈將閃爍，按照故障產生的先后順序顯示故障碼。④根據讀取的故障碼查閱故障碼表，確定故障部位和性質。不同車型故障碼的定義也不同。

故障碼內容、故障原因、檢查部位。11電腦電源瞬間中斷主繼電器接觸不良，線路故障22水溫傳感器信號不良，ECU在0.5s以上未取得水溫信號：①水溫傳感器故障；②傳感器線路斷路或短路；③ECU故障。41節氣門位置傳感器（TPS）信號不良，ECU在0.5s以上未取得TPS信號或怠速時電壓低于0.4V高于3.5V：①EGR真空電磁閥配線故障；②電磁閥故障；③EGR排氣溫度傳感器故障71EGR系統工作不良：EGR真空電磁閥配線故障；電磁閥故障；EGR排氣溫度傳感器故障。

（2）故障碼的清除。將保險絲盒中的“EFI”保險絲拔下10s以上，故障碼即可清除。

6.2 日產車系故障診斷系統的使用

用主電腦ECU側面顯示燈讀取故障碼，以日產車系為例。日產車系故障碼調取方式有兩種：一種是由主電腦側面顯示燈顯示；另一種則是由儀表板上紅色的“CHECK”燈顯示。后者與豐田車系使用方法基本相同，本文不再重復，故只介紹主電腦側面顯示燈顯示方式。

電腦側面顯示燈顯示故障碼方式，故障碼調取與清除程序有兩種:

（1）在主電腦ECU側面有一紅一綠兩個顯示燈，另有一個“TEST”選擇開關。其使用方法為:①將點火開關至于“ON”檔。②將“TEST”開關撥至“ON”位置。③直接由電腦側面兩個顯示燈讀取故障碼。紅燈閃亮的次數為十位數，綠燈亮的次數為個位數。④將“TEST”開關撥至“OFF”位置。⑤將點火開關至于“OFF”當，故障碼即可清除。

（2）在主電腦側面只有一個紅色顯示燈，另有一個可變電阻調節旋鈕孔。其使用方法為:①將點火開關置于“ON”檔。②將可變電阻旋鈕順時針擰到底，2s后再逆時針擰回到底，紅色顯示燈即閃爍讀出一組故障碼。③故障碼全部調出后，可變電阻旋鈕順時針擰到底，15s后，再逆時針擰回到底。2s后再將點火開關置于“OFF”檔，故障碼即被清除。

7 結論

高新技術的不斷成熟發展，各種環保法規和能源危機共同推動了汽車電控技術的發展，目前這一技術主要還是在發動機上，發動機自診斷系統的功能大大地提高了，更快更準確地找出故障。以后的世界將是電子信息化時代，電子技術將不斷地在汽車其他方面得到運用。電子技術的運用給維修檢測帶來了新的考驗，在檢測發動機的故障主要做到分清是機械部分問題還是電子元件的問題。它要求維修人員不光要有豐富的維修經驗還需要利用一些儀器來進行檢測。通過使用檢測儀器對車輛進行檢測，這樣才能夠方便、快捷地找出車輛故障，避免盲目地拆裝。

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Discussion on M odern Engine Self-diagnosis System

YANG Cheng-jun
（Baisha Township Agricultural Mechanization Promotion Station，Guiping City，Guigang City，Guiping，Guangxi 537200，China）

This paper briefly introduces the development process and future development direction,working principle,the display method of fault information，the clearing method and the fault self-diagnosis system of several different models.It mainly introduces the working principle and fault information display mode of the electronic control engine self-diagnosis system.Finally，it introduces several examples of the engine self-diagnosis system of the engine and the example of the automatic fault diagnosis system of the Toyota engine.

electronic control engine；self-diagnosis system；principle；display mode

U472

A

2095-980X（2017）06-0026-03

2016-05-18

楊成君（1976-），男，廣西桂平人，助理工程師，主要研究方向：汽車、拖拉機修理及運用。