現(xiàn)代發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)探討

楊成君

（貴港市桂平市白沙鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化推廣站，廣西 桂平 537200）

現(xiàn)代發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)探討

楊成君

（貴港市桂平市白沙鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)機(jī)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(tǒng)的發(fā)展過程及未來發(fā)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(tǒng)。重點(diǎn)介紹了電控發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)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(fā)動機(jī)故障自診斷系統(tǒng)，以及豐田發(fā)動機(jī)故障自診斷系統(tǒng)的使用實(shí)例。

電控發(fā)動機(jī)；自診斷系統(tǒng)；原理；顯示方式

汽車電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，使汽車在動力性、經(jīng)濟(jì)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(shù)人員的要求也越來越高。因此，現(xiàn)代汽車在進(jìn)行電于控制系統(tǒng)設(shè)計的同時，增設(shè)了系統(tǒng)故障自診斷功能。自診斷功能就是利用ECU監(jiān)視電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況，發(fā)現(xiàn)故障后自動啟動故障運(yùn)行程序，這不僅可以保證發(fā)動機(jī)在有故障的情況下繼續(xù)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(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，主ECU（電子控制單元）將會點(diǎn)亮儀表板上的“CHECK”（檢查發(fā)動機(jī)）燈，提醒駕駛員注意，發(fā)動機(jī)已出現(xiàn)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(guān)信息資料調(diào)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(fā)汽車故障自診斷系統(tǒng)。

1 汽車故障自診斷系統(tǒng)的發(fā)展過程

（1）專用汽車檢測儀。20世紀(jì)70年代后期，為了進(jìn)一步提高現(xiàn)代汽車使用和維修的方便性，出現(xiàn)了專用汽車檢測儀用來檢測汽車電控系統(tǒng)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(jiān)控電控汽油發(fā)動機(jī)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(shù)要求較高，因而一直未能普及開來。

（2）隨車診斷系統(tǒng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，一種新型診斷系統(tǒng)即隨車診斷系統(tǒng)問世，它是利用微處理控制單元（ECU）對電控系統(tǒng)各部件進(jìn)行檢測和診斷，自行找出故障，故也被稱為故障自診斷系統(tǒng)。由于它可以對汽車電控系統(tǒng)參數(shù)實(shí)行連續(xù)監(jiān)控，并能記錄備系統(tǒng)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(nèi)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(fù)雜的故障，因此人們又在研制和開發(fā)更新更好的診斷系統(tǒng)。

（3）多功能車外診斷系統(tǒng)。為了擴(kuò)充隨車自診斷系統(tǒng)的診斷容量和診斷功能，20世紀(jì)80年代末，福特的車外診斷儀OASIS、豐田的Diaqmonitor診斷系統(tǒng)、日產(chǎn)公司的Consult等等相繼誕生，這些系統(tǒng)功能較為齊全，但是價格較為昂貴，專業(yè)技術(shù)要求高，且標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，因而其使用和維護(hù)也受到一定的限制。進(jìn)入90年代以后，一些符合國際標(biāo)準(zhǔn)、易操作且價格較為合理的多功能診斷系統(tǒng)研制成功。如日本大發(fā)研制的DOT-21型車外診斷系統(tǒng)等等?，F(xiàn)代汽車自診斷系統(tǒng)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(wù)和維修造成了很大的困難。因此，診斷系統(tǒng)必須標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，這樣其診斷模式和診斷接口便可統(tǒng)一，只用一臺儀器便可對各種車輛進(jìn)行診斷和檢測，這必將大大推進(jìn)汽車自診斷系統(tǒng)的發(fā)展。

（4）汽車自診斷系統(tǒng)未來發(fā)展。信息化：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，體現(xiàn)在汽車電控單元之間聯(lián)網(wǎng)交換數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息服務(wù)必將大量應(yīng)用于汽車工業(yè)。故障自診斷技術(shù)借用了成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，能夠快速診斷出各電控系統(tǒng)的故障，并且在汽車發(fā)生故障或緊急情況時，電腦還會通過網(wǎng)絡(luò)通知有關(guān)的技術(shù)服務(wù)人員，并通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)幫助汽車技術(shù)服務(wù)人員查找到具體的方位以便及時地給予救助?？梢灶A(yù)見，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，也必將把汽車故障自診斷技術(shù)應(yīng)用推向更高水平。藍(lán)牙技術(shù)：藍(lán)牙技術(shù)是一種無線電設(shè)備互相高效交互數(shù)據(jù)的新規(guī)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(yè)聯(lián)合簽署的一項協(xié)議。藍(lán)牙技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，使汽車故障無線診斷和遠(yuǎn)程診斷成為現(xiàn)實(shí)，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(tǒng)的功能

（1）發(fā)現(xiàn)故障。輸入到微處理器的電平信號，在正常狀態(tài)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(tǒng)處于異常狀態(tài)下。例如，發(fā)動機(jī)冷卻水溫信號系統(tǒng)規(guī)定在正常狀態(tài)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(jī)本身發(fā)生故能障則由設(shè)有緊急監(jiān)控定時器（WDT）的時限電路加以監(jiān)控；如果出現(xiàn)程序異常，則定期進(jìn)行的時限電路的再設(shè)置停止工作，以便采用微機(jī)再設(shè)置的故障檢測方法。

（2）故障分類。當(dāng)微機(jī)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(jù)檢測結(jié)果分為不導(dǎo)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(yù)先編輯在程序中當(dāng)微機(jī)本身發(fā)生故障時，則通過WDT進(jìn)行重大故障分類。

（3）故障報警。一般通過設(shè)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(nèi)容的。

（4）故障存儲。當(dāng)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(diǎn)火開關(guān)處于斷開位置，微機(jī)和存儲部分的電源也保持接通狀態(tài)而不致使存儲的內(nèi)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(jī)的電源，存儲器內(nèi)的故障代碼才會被自動消除。

（5）故障處理。在汽車運(yùn)行過程中如果發(fā)生故障，為了不妨礙正常行駛，由微機(jī)進(jìn)行調(diào)控，利用預(yù)編程序中的代用值（標(biāo)準(zhǔn)值）進(jìn)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(jìn)行相應(yīng)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(shù)秒鐘以上。

3 自診斷系統(tǒng)工作原理

發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)工作時，自診斷系統(tǒng)把檢測到的非正常輸入輸出信號為故障信號，自診斷系統(tǒng)故障主要有以下三種。

（1）當(dāng)某一電路出現(xiàn)超出規(guī)定范圍的信號時，故障診斷系統(tǒng)就判定該電路信號出現(xiàn)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(nèi)變化。若冷卻水溫度傳感器輸出電壓低0.1V（相當(dāng)于水溫高于139℃）或高于4.8V（相當(dāng)于水溫低于-50℃）時，ECU即判定為故障信號，存入存儲器。

（2）發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，當(dāng)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(nèi)不發(fā)生變化，ECU亦判定為故障信號。如發(fā)動機(jī)在正常工作溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)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(fā)動機(jī)正常工作中，如果偶然出現(xiàn)一次不正常信號，ECU診斷系統(tǒng)不會判斷為故障。只有當(dāng)不正常信號持續(xù)一定時間或多次出現(xiàn)時，ECU才將其判定為故障，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在1000r/min時，轉(zhuǎn)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(diǎn)亮，Ne信號的故障也不會存入ECU內(nèi)。

要注意的是，ECU判斷出的故障，只能提供故障的性質(zhì)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(fā)生故障。最后確定是傳感器、執(zhí)行器或相應(yīng)配線的故障，還應(yīng)進(jìn)一步檢查確定。

4 故障信息的顯示方式

ECU故障自診斷系統(tǒng)檢測到故障信號經(jīng)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?qū)⒐收洗a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(fā)動機(jī)燈）燈閃爍故障碼。①當(dāng)發(fā)動機(jī)工作正常無故障時，接通點(diǎn)火開關(guān)至“ON”位置，“CHECK”燈點(diǎn)亮。發(fā)動機(jī)起動后轉(zhuǎn)速高于500r/min時此燈應(yīng)熄滅。否則為有故障發(fā)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(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(cè)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(shù)據(jù)。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(shù)秒鐘以上。

5 幾種不同車型的故障自診斷系統(tǒng)

（1）奧迪（AUDI）汽車故障自診斷系統(tǒng)。奧迪的V6發(fā)動機(jī)采用了MPFI多點(diǎn)燃油系統(tǒng)，其自診斷系統(tǒng)當(dāng)內(nèi)有30種不同的故障存儲在微機(jī)中。其特點(diǎn)是：①如果故障存在超過一定的時間，則該故障以穩(wěn)定的形式被存儲在存儲器中。②如果在一定時間內(nèi)曾經(jīng)出現(xiàn)的故障不再出現(xiàn)，則此故障被認(rèn)為是偶發(fā)性故障，如果發(fā)動機(jī)起動50次，該故障仍然沒有再次出現(xiàn)，則此偶發(fā)性故障將會被自動清除。③在關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)150min后，微機(jī)進(jìn)入自保持階段，如果在此期間對燃油噴射和點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行檢修，接著應(yīng)調(diào)出已經(jīng)被存儲的故障代碼并加以清除。調(diào)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(tǒng)。克萊斯勒汽車公司的電控系統(tǒng)簡稱SBEC，當(dāng)汽車出現(xiàn)故障時，相應(yīng)的故障信息以代碼的形式儲存于SBEC中。每次打開點(diǎn)火開關(guān)，“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?；蛘吒窘邮詹坏叫盘?，則儀表板上的“CHECKENGINE”指示燈將亮起，說明發(fā)動機(jī)有故障，需要檢修。進(jìn)入自診斷狀態(tài)的方法是，將點(diǎn)火開關(guān)在五秒鐘內(nèi)開關(guān)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(diǎn)火開關(guān)ON/OFF（開/關(guān)）50次，故障碼即被清除。

（3）沃爾沃汽車故障自診斷系統(tǒng)。沃爾沃系列的自診斷系統(tǒng)的接口在車體的右前角，打開發(fā)動機(jī)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(tǒng)。

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

B座：1號孔→中央空調(diào)；2號孔→定速控制系統(tǒng)；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(jìn)行10個系統(tǒng)的診斷，而在每個系統(tǒng)診斷中，又可分為6種模式：①故障碼讀??；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(shù)值讀取分析指示；⑥重新設(shè)定微機(jī)記憶指令。

當(dāng)對汽車進(jìn)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(tǒng)對應(yīng)的診斷孔中，將點(diǎn)火開關(guān)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(xù)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(tǒng)。凱迪拉克轎車具有較強(qiáng)的自診斷功能，它通過空調(diào)控制面板（CCP）上的按鈕和顯示器分別顯示發(fā)動機(jī)的故障碼、工作參數(shù)和工作狀態(tài)。

6 電控發(fā)動機(jī)故障自診斷系統(tǒng)的使用實(shí)例

6.1 豐田車系故障診斷系統(tǒng)的使用

由儀表板上“CHECK”（檢查發(fā)動機(jī)）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(tǒng)可調(diào)取發(fā)動機(jī)、定速、自動變速器、制動防抱死、安全氣囊及空調(diào)系統(tǒng)的故障碼。下面只介紹發(fā)動機(jī)故障碼的調(diào)取。

（1）故障碼調(diào)取步驟:①節(jié)氣門處于全關(guān)閉狀態(tài)，變速器置于P或N檔，關(guān)閉所有用電設(shè)備，將點(diǎn)火開關(guān)置于“ON”檔，發(fā)動機(jī)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(chǎn)生的先后順序顯示故障碼。④根據(jù)讀取的故障碼查閱故障碼表，確定故障部位和性質(zhì)。不同車型故障碼的定義也不同。

故障碼內(nèi)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(jié)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(tǒng)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(chǎn)車系故障診斷系統(tǒng)的使用

用主電腦ECU側(cè)面顯示燈讀取故障碼，以日產(chǎn)車系為例。日產(chǎn)車系故障碼調(diào)取方式有兩種：一種是由主電腦側(cè)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(fù)，故只介紹主電腦側(cè)面顯示燈顯示方式。

電腦側(cè)面顯示燈顯示故障碼方式，故障碼調(diào)取與清除程序有兩種:

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

（2）在主電腦側(cè)面只有一個紅色顯示燈，另有一個可變電阻調(diào)節(jié)旋鈕孔。其使用方法為:①將點(diǎn)火開關(guān)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(diào)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(diǎn)火開關(guān)置于“OFF”檔，故障碼即被清除。

7 結(jié)論

高新技術(shù)的不斷成熟發(fā)展，各種環(huán)保法規(guī)和能源危機(jī)共同推動了汽車電控技術(shù)的發(fā)展，目前這一技術(shù)主要還是在發(fā)動機(jī)上，發(fā)動機(jī)自診斷系統(tǒng)的功能大大地提高了，更快更準(zhǔn)確地找出故障。以后的世界將是電子信息化時代，電子技術(shù)將不斷地在汽車其他方面得到運(yùn)用。電子技術(shù)的運(yùn)用給維修檢測帶來了新的考驗(yàn)，在檢測發(fā)動機(jī)的故障主要做到分清是機(jī)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(jīng)驗(yàn)還需要利用一些儀器來進(jìn)行檢測。通過使用檢測儀器對車輛進(jìn)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(jī)修理及運(yùn)用。