現代汽車故障診斷與控制

范喜成

摘要：汽車工業的迅速發展，促使汽車維修技術從傳統向現代跨進。汽車故障診斷是汽車維修的基礎。汽車故障診斷方法，有經驗診斷法，檢測診斷法，自我診斷法，電腦診斷法。電控汽車故障自診斷包括傳感器的故障自診斷與故障運行，微機系統的故障自診斷與故障運行，執行器的故障自診斷與故障保險。將來汽車的發展將更加完善自診斷系統，使維修變得更加方便和快捷。下文中筆者著重分析了現代汽車故障診斷與控制方面的問題，希望對進一步推進相關工作的優化改革有所啟示。

關鍵詞：汽車;故障診斷;故障控制

隨著民眾物質生活水平的不斷提高，私家車的數量也在不斷增加，因此汽車故障診斷與控制方面的問題也已經逐漸得到了人們的關注。國內各大汽車廠商為了保有自身的行業領先地位，紛紛投入了大量的人力及物力在汽車研發工作之上，以確保可以提高自家產品的技術領先性。而這方面的實踐其實也在一定程度上推動了汽車故障維修技術的進步，微型計算機在汽車故障控制方面的實踐應用是其中最為值得關注的熱點。

一、汽車故障診斷的發展歷程

1、經驗診斷法

傳統的汽車故障診斷方法可稱為經驗診斷法，它是根據汽車在工作時表現出來的外部異常狀況，譬如異響、油耗增加、溫度變化異味、動力下降加減速性能差、排氣以及跑偏、擺振、測滑、早期磨損，潤滑油料變差，儀表顯示等等，采用邏輯推斷的方法來判斷故障的類型和發生的部位。通常為了便于診斷，把推斷的全過程制成診斷表格或程序框圖，所以經驗診斷法也稱為表格法或診斷樹法。但是，這種傳統的方法必須依賴于維修人員長期積累的經驗和反復的觀察，運作起來既繁瑣又不準確。經常會出現誤診和延誤。[1]

2、檢測診斷法

由于各種檢測設備的相繼出現，例如萬用表、點火正時燈缸壓表、真空表聲級計流量計、油耗計、示波儀、氣缸漏氣量檢測儀、曲軸箱竄氣量檢測儀、氣體分析儀、煙度計、功能比較齊全的測功機、四輪定位儀底盤測功機等等。使汽車故障診斷從定性診斷發展到定量診斷，大大的提高了汽車故障診斷的準確度。這種方法也稱為檢測診斷法。有人把汽車故障診斷方法的逐一發展過程，比喻為醫療診斷中的“中醫—西醫—中西醫結合”的發展過程。

3、自我診斷法

當汽車進人到全面采用電控技術的現代汽車以后，以上方法就不那么靈了。因為電控系統設置有大量的形形色色的傳感器、配線、電子控制元件和執行器。各種傳感信號和執行信號相互交叉滲透，汽車故障的癥狀界限模糊，故障發生的部位可能很多，如果再采用傳統方法去診斷，就非常困難了。[2]于是就產生了一種全新的診斷方法，稱為汽車電腦自我診斷法，維修人員利用電腦本身可以迅速監測系統工作情況和儲存數據這一特點，采用了汽車電腦自我診斷法。所謂自我診斷法，即是利用汽車上設置的專用診斷口和儀表板上的故障顯示燈（屏），通過一定的操作程式，把汽車電腦儲存的故障碼提取出來，然后對癥下藥，進行故障排除。這一方法快捷準確，迅速為維修人員所接受，成為對付汽車電控系統故障的“殺手锏”，一時風靡汽車維修行業。

4、電腦診斷法

自我診斷有個致命的弱點，就是必須完全依賴原廠設置的自我診斷系統，而不同的汽車執照廠商，設計的原車自我診斷系統是不同的，不同的車型有不同的自我診斷方法。問題是這些自我診斷系統設置是否完善？故障碼提取的操作程式是否便當？故障碼顯示的方法是否明了記憶故障碼的消除是否方便？以上種種，嚴重的限制了自我診斷的實施和使用范圍。近年來，人們又在努力尋求一種更為先進的診斷方法，這就是電腦診斷法。

二、現代汽車故障診斷與控制技術

由于汽車控制的電子化，給汽車故障的診斷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越來越高。在這種情況下，汽車電控技術人員，根據計算機不但可以進行測試、控制，而且可以利用軟件方便的進行判斷，在進行電子控制系統設計的同時，增設系統故障自診斷功能和故障運行功能。自診斷功能就是利用儀表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，不僅可以保證發動機在有故障的情況下可以繼續行駛，而且還可以向駕駛員和維修人員提供故障情況，便于使用者及時發現和排除故障。

1、自診斷的原理與故障運行

汽車正常運行時，電子控制單元ECU輸入、輸出信號的電壓值都有一定的變化范圍。當某一信號的電壓值超出了這一范圍，并且這一現象持續一段時間不消失，ECU便判斷為該部分出現故障。ECU把這一故障以代碼的形式存人內部隨機存儲器（RAM），同時點亮故障檢查燈（如CHECK-ENGINE，SRS，ABS等指示燈），這就是故障自診斷的基本原理。當某電路產生了故障后，其信號就不能作為發動機的控制參數而使用。

為了維持發動機的運轉，ECU便從其程序存儲器（ROM）中，調出某一固定值，作為發動機的應急參數，保證發動機可以繼續運轉。當ECU中的微機系統出現故障時，ECU自行修理，這樣的功能就是故障運行，又稱“跛行”模式。另一方面，ECU檢測到某一執行器出現故障時，為了安全起見，采取一些安全措施。這種功能稱作故障保險。

2、傳感器的故障自診斷與故障運行

由于傳感器本身就是產生電信號的，因此，對傳感器的故障診斷不需要專門的線路，而只需要在軟件中，編制傳感器輸人信號識別程序即可實現對傳感器的故障診斷。水溫傳感器的正常輸出電壓值為0.3V—4.7V，對應的發動機冷卻水溫度為-30—120℃。所以，當ECU檢測到的電壓信號超出此范圍，如果是偶爾一次，ECU的診斷程序不認為是故障。但如果不正常信號持續-段時間，則診斷程序即判定冷卻水溫傳感器或其電路存在故障。ECU將此情況以代碼（此代碼為設計時已經約定好的代表水溫傳感器信號異常故障的數字碼）的形式存入隨機存儲器中。同時，通過發動機警告“CHECKENCINE"，通知駕駛員和維修人員。當ECU發現水溫傳感器不正常后，便采用一個事先設定的常數來當作水溫信號的代用值，使系統工作于運行狀態。

3、微機系統的故障自診斷與故障運行

微機系統如果發生故障，控制程序就不可能正常運行，微機處于異常工作狀態。這樣便會使汽車因發動機控制系統故障而無法行使。為了保證汽車在微機出現故障時仍能繼續運行，在控制系統中，設計有后備回路（備用集成電路系統）。當ECU中微機發生故障時，ECU自動調用后備回路，完成控制任務，進入建議控制運行狀態，用固定的控制信號，使車輛繼續行駛。由于該系統只具備維持發動機運轉的簡單功能而不能代替微機的全部工作，所以此后備回路的工作又稱為“跛行”模式。采用備用系統工作時，故障指示燈亮。微機工作是否正常，是由監視回路進行監視的。監視電路中安裝有獨立于微機系統之外的計數器。微機正常運行時，由微機的運行程序對計數器定時進行清零處理。這樣，監視電路中計數器的數值是永遠不會出現溢出現象的。當微機系統出現不正常運行現象時，微機不能對這個計數器進行定時清零，致使此監視計數器發生溢出現象。監視計數器溢出時輸出的電平由低電平變為高電平（此輸人一般為計數器的進位標志。當計數器達到最大值時，再增加一個計數脈沖，計數器便出現溢出。此時，計數器的溢出端的電平將由低電平變為高電平，同時，將計數器清零）。計數器輸出電平的這一變化，將直接觸發備用回路。備用回路只按照起動信號和怠速觸點閉合狀態，以恒定的噴油持續時間和點火提前角對噴油器和點火器進行控制。

總結

汽車工業的發展，推動了汽車維修業的進步，使先進的診斷設備及診斷技術在維修中得到了應用，將來汽車的發展將更加完善自診斷系統，完全具備自我故障判斷的功能，使維修變得更加方便和快捷。上文中筆者對此類問題進行了分析探究，希望對進一步推進相關工作的優化落實有所啟示。

參考文獻：

[1]何才.汽車故障的綜合診斷方法[J].科技資訊，2018，16（16）：67-68.

[2]劉志軍，王曉霞.汽車故障診斷技術初探[J].科技傳播，2011（03）：181+176.