汽車故障診斷（二）

寧波市機(jī)動車維修行業(yè)協(xié)會 李 方寧波市鄞州職業(yè)高級中學(xué) 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(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)流的實(shí)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(dǎo)，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(jī)、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?。ǖ停┕收?。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(jī)冷卻液溫度傳感器（ECT）功能是將發(fā)動機(jī)冷卻液溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，供發(fā)動機(jī)控制單元（ECM）實(shí)時獲取發(fā)動機(jī)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(yùn)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?yàn)樾盘栔颠^?。ǖ停赡墚a(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(yùn)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?yàn)樾盘栔颠^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(diǎn)，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(yùn)行條件中要求未設(shè)置P0117或P0118。在滿足DTC運(yùn)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(jìn)行檢測時，應(yīng)該有意識地晃動相關(guān)線束及導(dǎo)線連接器才可能盡快找到故障點(diǎn)。

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(jìn)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(jī)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?yàn)檫\(yùn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)將非電量的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｋ砸卜Q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(jī)冷卻液溫度（ECT）傳感器為例，ECT傳感器是一個負(fù)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(jī)冷卻液溫度的變化可改變ECT傳感器的電阻，從而導(dǎo)致ECT傳感器兩端的電壓變化，發(fā)動機(jī)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(jī)的機(jī)械震動轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘枺喈?dāng)于一個交流發(fā)電機(jī)。

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(shí)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(yùn)行，這將對車輛的功能和性能產(chǎn)生很大的負(fù)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(yùn)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(rèn)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?yàn)橹灰盘柗蹈哂陂T限，就是高電平信號，低于門限的信號都被認(rèn)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(dāng)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(jìn)氣計量系統(tǒng)中的進(jìn)氣質(zhì)量傳感器與進(jìn)氣歧管壓力傳感器及節(jié)氣門位置傳感器。因?yàn)檎Ｇ闆r下，所有流經(jīng)進(jìn)氣質(zhì)量傳感器的氣流都會流過節(jié)氣門，到達(dá)進(jìn)氣歧管。所以流經(jīng)進(jìn)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(jìn)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(jìn)氣質(zhì)量傳感器已經(jīng)失效，會擯棄進(jìn)氣質(zhì)量傳感器信號，設(shè)定相關(guān)的DTC并啟用故障運(yùn)行模式：用節(jié)氣門位置傳感器或進(jìn)氣歧管壓力傳感器來替代進(jìn)氣質(zhì)量傳感器檢測進(jìn)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(yùn)行。

根據(jù)對傳感器信號性質(zhì)、故障運(yùn)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(qiáng)制系統(tǒng)在故障運(yùn)行模式下運(yùn)行并觀察運(yùn)行狀態(tài)。如果在故障運(yùn)行模式下運(yùn)行時，運(yùn)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(yùn)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(dāng)然要注意，即使傳感器信號失真，也不一定就是因?yàn)閭鞲衅鞅旧砘騻魉铜h(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(yùn)行狀態(tài)（如車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度等）。存儲DTC時，OBD將車輛運(yùn)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(shí)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(yùn)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(yùn)行條件為：發(fā)動機(jī)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(jī)冷卻液溫度為-20 ℃～+150 ℃；進(jìn)氣溫度為-20 ℃～+150 ℃；進(jìn)氣歧管絕對壓力為5 kPa～255 kPa；發(fā)動機(jī)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jī)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(jìn)氣計量小于實(shí)際進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(bǔ)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?xì)浠衔锍瑯?biāo)等；部分負(fù)荷工況混合氣過稀的故障癥狀為發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性差。閉環(huán)工況下影響混合氣濃稀的因素有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣計量、工況信號、發(fā)動機(jī)溫度、空燃比修正信號及燃油壓力等。

大負(fù)荷及加速工況混合氣過稀的故障癥狀為發(fā)動機(jī)動力性差、加速遲緩、發(fā)動機(jī)過熱，加速過程可能還會有回火現(xiàn)象。大負(fù)荷及加速工況影響混合氣濃稀的因素有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣計量、加速工況、發(fā)動機(jī)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(fù)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(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣計量、加速工況、發(fā)動機(jī)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(yùn)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(yùn)行車輛，以驗(yàn)證維修效果。