汽車故障診斷（二）

寧波市機動車維修行業(yè)協(xié)會 李 方

寧波市鄞州職業(yè)高級中學 孫航雨

8 車載系統(tǒng)支持診斷儀的9個診斷模式

OBD的信息/服務(wù)（有關(guān)的診斷服務(wù)和雙向控制信息）必須能通過符合《道路車輛-車輛與排放診斷相關(guān)裝置通信》（ISO DIS 15031）要求的診斷工具獲得，有以下9個診斷模式。

（1）模式1，當前運行數(shù)據(jù)流的實際值。

（2）模式2，DTC環(huán)境狀態(tài)-凍結(jié)幀。

（3）模式3，相關(guān)的故障代碼。

（4）模式4，清除故障代碼。

（5）模式5，顯示排放相關(guān)檢測結(jié)果（就緒代碼）。

（6）模式6，顯示非連續(xù)監(jiān)測功能的測量值。

（7）模式7，歷史待定的故障代碼。

（8）模式8，控制車載系統(tǒng)、動作檢測。（9）模式9，讀取ECU的ID編碼。

9 數(shù)據(jù)鏈路連接器（DLC）

數(shù)據(jù)鏈路連接器（DLC）為診斷儀器與車載系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交互通道，共有16個端子，外形和各端子功能如圖2所示。

10 DTC的指向

故障檢測儀讀取的DTC由于使用不同廠商提供的診斷儀及維修手冊，對DTC的釋義（翻譯）時有不同，為避免歧義誤導，有必要了解DTC的指向。

DTC一般由1位字母和4位數(shù)字組成（圖3），第1位英文字母通常是指向系統(tǒng)英文縮寫單詞的第一個字母，如為“P”時，DTC指向發(fā)動機、變速器的控制系統(tǒng)，“P”是“Power”的英文縮寫；第2位～第5位碼為數(shù)字碼。

11 DTC狀態(tài)的指向

DTC不僅指向故障范圍還指向故障狀態(tài)，DTC指向的故障狀態(tài)一般分為4種。

（1）信號值過大（高）故障。由于各種原因，信號值大于上限值。

（2）信號值過小（低）故障。由于各種原因信號，值小

于下限值。

圖2 數(shù)據(jù)鏈路連接器的端子

圖3 故障代碼P0301的DTC指向

（3）信號故障。非電氣原因信號值出現(xiàn)多種類型故障。

（4）信號不合理（不可信）性故障。

有時雖然信號值在最大與最小限值之內(nèi)，但信號不在合理范圍（不合邏輯），這類故障的設(shè)定，往往是借助其他傳感器的信號（直接或間接），或借助其他傳感器信號的參比來確定（相關(guān)性）。

不同的故障狀態(tài)指向應(yīng)該采用不同的檢測方法，以別克威朗轎車為例，發(fā)動機冷卻液溫度傳感器（ECT）功能是將發(fā)動機冷卻液溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，供發(fā)動機控制單元（ECM）實時獲取發(fā)動機冷卻液溫度信息。OBD能診斷ECM和ECT傳感器故障，以及相關(guān)的電路斷路或?qū)﹄娫炊搪?、對搭鐵短路及間歇性電路故障。

11.1 故障代碼 P0117的狀態(tài)指向

滿足DTC運行條件后，OBD檢測到ECT高于149 ℃并持續(xù)5 s以上設(shè)定該DTC。此故障狀態(tài)指向為信號值過?。ǖ停?，可能產(chǎn)生此DTC的原因有信號線路、傳感器、ECM相關(guān)端子對搭鐵短路。在傳感器與ECM間的連線無斷路的前提下，我們只需檢測相關(guān)電路對搭鐵的短路故障，而沒有必要去測量相關(guān)電路是否有對電源短路。

11.2 故障代碼 P0118的狀態(tài)指向

滿足DTC運行條件后，OBD檢測到ECT低于-39 ℃并持續(xù)5 s以上設(shè)定該DTC。此故障狀態(tài)指向為信號值過大（高），此DTC的產(chǎn)生有兩種可能：信號線路故障，ECT傳感器、ECM相關(guān)端子對電源短路或斷路。所以我們只需檢測相關(guān)電路對電源短路和斷路故障點，而沒有必要去測量相關(guān)電路是否有搭鐵或短路的故障。

11.3 故障代碼P0119的狀態(tài)指向

該DTC的運行條件中要求未設(shè)置P0117或P0118。在滿足DTC運行條件后，OBD檢測到ECT發(fā)生間歇性故障或溫度不合理的突然改變持續(xù)4 s以上設(shè)定該DTC。對該DTC進行檢測時，應(yīng)該有意識地晃動相關(guān)線束及導線連接器才可能盡快找到故障點。

11.4 故障代碼P0016或P0017的狀態(tài)指向

故障代碼P0016或P0017說明曲軸位置與進或排氣凸輪軸相對位置不合理。

設(shè)置DTC的條件為：發(fā)動機控制模塊檢測到凸輪軸相對于曲軸提前量大于8o或延遲量大于9o。因為運行DTC的條件之一是未設(shè)置P0335、P0336、P0340、P0341、P0365、P 0366、P0641和P0651。所以沒有必要去檢測凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器是否損壞，以及ECM和它們之間的電路。對于該DTC，應(yīng)該關(guān)注曲軸和凸輪軸之間的相位關(guān)系，檢查傳感器與信號輪、凸輪軸與信號輪及曲軸與信號輪的相對安裝位置，正時鏈條或傳動帶安裝是否正確，凸輪軸位置執(zhí)行器安裝是否正確、電磁閥是否卡滯等。

12 有源傳感器和無源傳感器

DTC的指向很多與傳感器相關(guān)，故障診斷時常常需要對傳感器及相關(guān)電路進行檢測，所以有必要對傳感器有一定的了解。傳感器是能感受到規(guī)定的被測量并依據(jù)一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用于輸出信號的器件或裝置。對于汽車來說，傳感器就是能把電控單元工作需要的，卻又不能直接識別的各種信息，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娍貑卧軌蜃R別的電信號，簡單地說，傳感器就是一個翻譯。

從能量角度來分，傳感器分可為有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器就是用被檢測的非電量信息的能量來控制電量信號，工作時需要電源以實現(xiàn)將非電量的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。所以也稱為能量控制型傳感器。無源傳感器工作時不需要電源，就能將被檢測的非電量信息的能量轉(zhuǎn)換為電信號。所以也稱為能量轉(zhuǎn)換型傳感器或換能器。

別克威朗車的曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、加速及制動踏板位置傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等是有源傳感器。以別克威朗車發(fā)動機冷卻液溫度（ECT）傳感器為例，ECT傳感器是一個負溫度系數(shù)的熱敏電阻，ECM通過一個3 kΩ的固定電阻向ECT傳感器信號電路提供5 V參考電壓，向低電平參考電壓電路提供搭鐵。發(fā)動機冷卻液溫度的變化可改變ECT傳感器的電阻，從而導致ECT傳感器兩端的電壓變化，發(fā)動機冷卻液溫度信息就轉(zhuǎn)變?yōu)镋CM能夠識別的電壓信號。

爆震傳感器、加熱型氧傳感器是無源傳感器。以別克威朗車的爆震傳感器為例，爆震傳感器能將發(fā)動機的機械震動轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?，相當于一個交流發(fā)電機。

有源傳感器和無源傳感器工作原理不同，檢測方法也不同。對傳感器的功能和性能檢測時，有源傳感器一般應(yīng)該在線檢測，而無源傳感器可以在線也可以離線檢測。

13 數(shù)字傳感器和模擬傳感器

傳感器顯示的數(shù)據(jù)與真實的數(shù)據(jù)差別較大時，即為傳感器信號失真故障。如果傳感器信號失真，而OBD又檢測不到其已經(jīng)失效，控制單元還會根據(jù)已經(jīng)失真的錯誤信號來控制系統(tǒng)運行，這將對車輛的功能和性能產(chǎn)生很大的負面影響。由于OBD對DTC鑒別手段的局限，傳感器信號失真故障比較難被OBD檢測到。

如果我們對故障運行模式、傳感器信號性質(zhì)、傳感器相互之間的替代關(guān)系有足夠的認識，就能用簡單而高效的手段診斷信號失真的故障。

傳感器送給控制單元的信息有兩種，一種是數(shù)字量，另一種是模擬量。模擬信號是隨時間連續(xù)變化的信息。數(shù)字量信號表示的信息只有兩個，高電平或低電平。通常數(shù)字信號需要設(shè)定一個門限值，高于門限值就是高電平信號，低于門限值是低電平信號。

輸出數(shù)字量的傳感器在信號傳送環(huán)節(jié)的失效模式，只有短路和斷路兩種故障形態(tài)。因為只要信號幅值高于門限，就是高電平信號，低于門限的信號都被認為是低電平信號。所以輸出數(shù)字量的傳感器在信號傳送環(huán)節(jié)不可能產(chǎn)生失真故障，但是在檢測環(huán)節(jié)還是有可能產(chǎn)生失真故障的。

而輸出模擬量的傳感器在信號傳送環(huán)節(jié)，除了短路和斷路兩種故障形態(tài)外，還有信號傳輸失真故障。當然在檢測環(huán)節(jié)同樣也有可能產(chǎn)生檢測失真故障。

14 傳感器相互之間的可替代關(guān)系

部分傳感器相互之間存在可替代關(guān)系，例如別克威朗車的進氣計量系統(tǒng)中的進氣質(zhì)量傳感器與進氣歧管壓力傳感器及節(jié)氣門位置傳感器。因為正常情況下，所有流經(jīng)進氣質(zhì)量傳感器的氣流都會流過節(jié)氣門，到達進氣歧管。所以流經(jīng)進氣質(zhì)量傳感器的氣流量就會反映在節(jié)氣門位置傳感器和進氣歧管壓力傳感器上，三者之間有確定的邏輯關(guān)系。如果OBD檢測到進氣質(zhì)量傳感器已經(jīng)失效，會擯棄進氣質(zhì)量傳感器信號，設(shè)定相關(guān)的DTC并啟用故障運行模式：用節(jié)氣門位置傳感器或進氣歧管壓力傳感器來替代進氣質(zhì)量傳感器檢測進氣質(zhì)量。雖然替代的傳感器的檢測精度沒有被替代的傳感器在狀態(tài)正常時的精度高，但是至少能讓車輛維持基本正常的運行。

根據(jù)對傳感器信號性質(zhì)、故障運行模式、傳感器相互之間的替代關(guān)系的了解，判斷傳感器信號失真故障最簡單而高效的手段，就是人為切斷可能存在信號失真的傳感器連線，強制系統(tǒng)在故障運行模式下運行并觀察運行狀態(tài)。如果在故障運行模式下運行時，運行狀態(tài)有明顯改善，就可判斷被人為切斷連線的傳感器信號失真。如果運行狀態(tài)沒有明顯改善，甚至更加劣化，說明被人為切斷連線的傳感器信號沒有問題。當然要注意，即使傳感器信號失真，也不一定就是因為傳感器本身或傳送環(huán)節(jié)的問題，也可能問題出在檢測環(huán)節(jié)。

15 凍結(jié)幀數(shù)據(jù)

每個與排放相關(guān)的DTC對應(yīng)一組凍結(jié)幀數(shù)據(jù)，凍結(jié)數(shù)據(jù)幀記錄了DTC設(shè)定時的車輛運行狀態(tài)（如車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度等）。存儲DTC時，OBD將車輛運行狀態(tài)信息記錄為凍結(jié)幀。凍結(jié)幀數(shù)據(jù)包含了很多信息，在實際維修過程中，我們只需要讀取與DTC及故障癥狀相關(guān)的凍結(jié)幀數(shù)據(jù)。

凍結(jié)幀數(shù)據(jù)中與DTC相關(guān)的數(shù)據(jù)包含兩個方面：一是DTC的運行條件，二是DTC的設(shè)置條件。

以別克威朗車為例，故障檢測儀讀到故障代碼P0171，含義為燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)過稀。故障代碼P0171的運行條件為：發(fā)動機處于閉環(huán)狀態(tài)下；催化劑監(jiān)測器診斷干擾測試、后加熱型氧傳感器診斷干擾測試、設(shè)備控制系統(tǒng)和蒸發(fā)排放泄漏測試未激活；發(fā)動機冷卻液溫度為-20 ℃～+150 ℃；進氣溫度為-20 ℃～+150 ℃；進氣歧管絕對壓力為5 kPa～255 kPa；發(fā)動機轉(zhuǎn)速≥400 r/min；空氣流量為0.5 g/s～510 g/s；大氣壓力（BARO）大于70 kPa；燃油油位高于10%且不存在油位傳感器故障；滿足上述條件時，該診斷將持續(xù)運行。

此DTC的設(shè)置條件為：長期燃油調(diào)整加權(quán)平均值大于（+36%）；在滿足“運行DTC的條件”后，上述情況存在約3 min。

對于故障代碼P0171的凍結(jié)幀來說，凍結(jié)幀中記錄的與DTC相關(guān)的數(shù)據(jù)就是該故障代碼的運行條件及設(shè)置條件。特別要關(guān)注前一次DTC設(shè)置后容易變化的條件參數(shù)，如“燃油油位高于10%且不存在油位傳感器故障” 。

與故障癥狀相關(guān)的凍結(jié)幀數(shù)據(jù)。同樣是威朗發(fā)動機的故障代碼P0171——燃油調(diào)節(jié)系統(tǒng)過稀。燃油系統(tǒng)調(diào)節(jié)過稀的原因是在閉環(huán)控制狀態(tài)下，由于進氣計量小于實際進氣量、燃油壓力過低等原因，正常工作的氧傳感器能感知到排氣中的氧含量過高，于是向ECM反饋混合氣稀的信號，燃油噴射修正閉環(huán)控制系統(tǒng)依據(jù)該信號將增加燃油噴射量，以圖將混合氣控制在14.7∶1的標準附近。正的燃油噴射修正值，表示控制單元正在加濃混合氣，以補償氧傳感器感知到的混合氣稀工況。

怠速工況混合氣過稀的故障癥狀為怠速抖動，怠速排放碳氫化合物超標等；部分負荷工況混合氣過稀的故障癥狀為發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性差。閉環(huán)工況下影響混合氣濃稀的因素有發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣計量、工況信號、發(fā)動機溫度、空燃比修正信號及燃油壓力等。

大負荷及加速工況混合氣過稀的故障癥狀為發(fā)動機動力性差、加速遲緩、發(fā)動機過熱，加速過程可能還會有回火現(xiàn)象。大負荷及加速工況影響混合氣濃稀的因素有發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣計量、加速工況、發(fā)動機溫度及燃油壓力等信號。節(jié)氣門位置或加速踏板位置信號及變化速率信號能反映大負荷及加速工況。

對于混合氣過稀的故障，凍結(jié)幀中記錄的與故障癥狀相關(guān)的數(shù)據(jù)就是能夠影響混合氣濃稀的因素。如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣計量、加速工況、發(fā)動機溫度、燃油壓力及空燃比修正信號等。工況不同，影響因素有所不同，應(yīng)該關(guān)注的內(nèi)容也應(yīng)該有所不同。

故障代碼分析分為三個步驟：讀取DTC、清除DTC、再讀取DTC。我們在清除DTC前，除讀取與記錄DTC外，還應(yīng)該讀取與DTC、故障癥狀相關(guān)的凍結(jié)幀數(shù)據(jù)并記錄，清除DTC后再次讀取DTC時，如果試圖讓故障癥狀和DTC重現(xiàn)，就應(yīng)該讓車輛在凍結(jié)幀數(shù)據(jù)記錄的與DTC、故障癥狀相關(guān)的相同環(huán)境下運行，這樣才可能使故障癥狀和DTC再現(xiàn)。維修結(jié)束前，也應(yīng)該在凍結(jié)幀數(shù)據(jù)記錄的，與DTC、故障癥狀相關(guān)的相同環(huán)境下運行車輛，以驗證維修效果。