汽車故障自診斷系統

一般裝有微處理器控制單元的汽車，都具有故障自診斷系統。可以用它來對汽車內傳動系統、控制系統備各部分工作狀態進行自動檢查和監測。當汽車出現故障時，裝在儀錶板上的故障指示燈就會閃亮以警告車主汽車可能出問題了，按一下按鈕，故障代碼就在儀錶板上顯示出來。

基本介紹

• 中文名：汽車故障自診斷系統
• 外文名：Automotive fault diagnosis system
• 作用：監控汽車運行
• 目的：保證安全

簡介

一般裝有微處理器控制單元的汽車，都具有故障自診斷系統。可以用它來對汽車內傳動系統、控制系統備各部分工作狀態進行自動檢查和監測。當汽車出現故障時，裝在儀錶板上的故障指示燈就會閃亮以警告車主汽車可能出問題了，按一下按鈕，故障代碼就在儀錶板上顯示出來。同時此故障信號將被存入存儲器，即使點火開關斷開、故障排除、故障指示燈熄滅，故障信號仍將保留在存儲器中以供維修人員來判斷汽車的故障所在。故障排除後，斷開ECU的電源30秒故障碼將會被清除。
汽車故障自診斷系統時刻監控著汽車的運行，哪怕是一個小小的螺釘鬆動了，也會反映出來，以便及時發現隱患，保證汽車的安全運行。特別是現代汽車的電子化程度不斷提高，這在極大地最佳化汽車技術性能的同時，也使得汽車的控制系統變得越來越複雜，這些複雜的電子裝置一旦出現故障，就會帶來很大的困難。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。

發展過程

專用汽車檢測儀

70年代後期，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製的EEC-Ⅰ和EEC-Ⅱ檢測儀，它可用於監控電控汽油發動機的信號，並找出故障部位。由於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。

隨車診斷系統

進入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。由於它可以對汽車電控系統參數實行連續監控，並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。但是由於微處理器記憶體有限，故其診斷項目受到一定的限制，而且不能診斷較為複雜的故障，因此人們又在研製和開發更新更好的診斷系統。

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，80年代末，車外診斷儀OASIS Diaqmonitor診斷系統、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年代以後，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製成功。如日本大發研製的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，因而不利於推廣，給汽車的售後服務和維修造成了很大的困難。因此，診斷系統必須標準規範，這樣其診斷模式和診斷接口便可統一，只用一台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。

功能

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範圍，如果此範圍以外的信號被輸入時，ECU就會診斷出該信號系統處於異常狀態下。例如，發動機冷卻水溫信號系統規定在正常狀態時，感測器的電壓為0.08-4.8V，超出這一範圍即被診斷為異常。
如果微機本身發生故障則由設有緊急監控定時器的時限電路加以監控；如果出現程式異常，則定期進行的時限電路的再設定停止工作，以便採用微機再設定的故障檢測方法。

故障分類

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

故障報警

一般通過設定在儀錶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。

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，即使點火開關處於斷開位置，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，由於切斷了微機的電源，存儲器內的故障代碼才會被自動消除。

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，利用預編程式中的代用值進行計算以保持基本的行駛性能，待停車後再由車主或維修人員進行相應的檢修。

原理

故障自診斷模組監測的對象是電控汽車上的各種感測器(如空氣流量感測器)、電子控制系統本身以及各種執行元件(如繼電器)，故障判斷正是針對上述3種對象進行的。故障自診斷模組共用汽車電子控制系統的信號輸入電路，在汽車運行過程中監測上述3種對象的輸入信息，當某一信號超出了預設的範圍值且這一現象在一定的時間內不會消失，故障自診斷模組便判斷為這一信號對應的電路或元件出現故障，並把這一故障以代碼的形式存入內部存儲器，同時點亮儀錶盤上的故障指示燈。針對3種監控對象產生的故障，故障自診斷模組採取不同的應急措施。

感測器的故障自診斷

當某一感測器或電路產生了故障後,其信號就不能再作為汽車的控制參數,為了維持汽車的運行,故障自診斷模組便從其程式存儲器中調出預先設定的經驗值，作為該電路的應急輸人參數,保證汽車可以繼續工作;微機對感測器的故障自診斷不需要專門的線路，只需在軟體中編制感測器輸入信號識別程式,即可實現對感測器的故障自診斷。工作時,各感測器的信號不斷地進入到微機,微機根據其內部設定的感測器信號，由監測軟體判別輸入的信號是否有異常。如果某一感測器信號的電壓超出設定的範圍或信號丟失,監測軟體就判定該感測器有故障或有關線路有問題,驅動故障燈閃亮,並將該故障以代碼形式儲存到微機內的存儲器中。如水溫感測器的正常輸入信號電壓變化範圍為0.3 V~4.7 V,對應的發動機冷卻水溫度為-30℃~120℃。微機檢測到的信號電壓長時間超出此範圍時,則感測器信號識別監測軟體即判定發動機冷卻水溫度感測器或其電路存在故障。微機將此故障以代碼的形式存入存儲器中,同時點亮儀錶板上的故障燈。

微機系統的故障自診斷

當電子控制系統自身產生故障時,故障自診斷模組便觸發備用控制迴路對汽車進行應急的簡單控制,使汽車可以開到修理廠進行維修,這種應急功能就叫故障運行,又稱跛行功能。微機內部如果發生故障,控制程式的例行程式就不可能正常運行,微機就處於異常工作狀態,汽車將無法行駛。為了保證汽車在微機本身出現故障時,仍能繼續運行。

採用後備迴路系統,使汽車進入簡易控制運行狀態,使車輛行駛。在微機內部出現異常情況時,微機自診斷系統也能顯示其故障,並記錄下故障代碼,將故障燈點亮。微機工作是否正常是由被稱為監視迴路的電路(監視器)進行監視的,監視器中安裝有獨立於微機系統之外的計數器。微機正常運行時,由微機的運行程式對計數器定時清零處理,這樣,監視器中計數器的數值是永遠不會出現計數滿而溢出的現象;否則微機便不能對這個計數器進行定時清零,致使監視計數器出現溢出現象。

以電控發動機為例,當監視計數器溢出時,其輸出端的電平由低電平變為高電平。計數器輸出端電平的這一變化,將直接觸發後備迴路,後備迴路根據起動信號和怠速觸點閉合狀態,分別按設定的噴油持續時間和點火提前角對噴油器和點火電子組件等執行元件進行控制。系統根據計數器溢出判定微機發生故障,顯示其故障,儲存故障代碼。後備系統是根據存儲於唯讀存儲器中的基本設定對汽車進行簡單控制的,基本設定固定值的大小取決於車型。

執行器的故障自診斷

當某一執行元件出現可能導致其它元件損壞或嚴重後果的故障時,為了安全起見,故障自診斷模組採取一定的安全措施,自動停止某些功能的執行,這種功能稱為故障保險。如:當點火電子組件出現故障時,故障自診斷模組就會切斷燃油噴射系統電源,使噴油器停止噴油,防止未燃燒混合氣體進入排氣系統引起爆炸。在電控系統工作時,微機對執行器進行的是控制操縱,微機向執行器輸出控制信號,而執行器無信號返回微機。因此,對執行器的工作情況進行診斷,一般需要增設專用故障診斷電路,即微機向執行器發出一個控制信號,執行器要有一條專用電路來向微機反饋其控制信號的執行情況。發動機電控點火系統中的點火監控信號就是用來判定點火系統工作是否正常的監視信號。在點火系統正常情況下,當微機對點火電子組件進行控制時,點火電子組件每進行一次點火,便由點火監視迴路將點火執行情況以電信號的形式反饋給微機。當點火線路或點火電子組件出現故障時,若微機發出點火控制命令,卻得不到反饋的點火監視信號,點火監控信號此時微機故障自診斷系統即判定點火系有關部位有故障,顯示故障,存儲故障代碼。

現代汽車故障自診斷系統的局限性

電源系統產生故障時

包括蓄電池、保險絲、點火開關、開關信號IGSW、主繼電器、M-REL中繼信號及連線線路等組成的電源系統,因多種原因產生斷路、短路故障,使發動機無法起動或汽車無法正常運行時,電腦ECU本身的主工作電源往往也處於無電狀態而無法取得任何感測信號與執行反饋信號,更無法利用自診斷系統判斷故障的準確部位。另外,一般電腦ECU都有一個不受點火開關控制的常通電源BATT和多個由點火開關信號IGSW所控制的電源信號+B、+B1、+B2等,其個別分支線路因接觸不良會嚴重影響電腦控制效能的穩定性,使其控制功能發生紊亂,雖然發動機還可以起動,但運轉中卻導致發動機怠速不良、加速不良、油耗高、排放嚴重超標,故障自診斷系統往往也不能診斷出該分電源故障的準確部位。

在有故障反饋或無故障反饋的感測器與執行器

產生完全或部分故障時,自診斷系統不能準確判斷轎車發動機點火系統,點火模組連續六次沒有點火反饋信號，IGF輸送到ECU後,通過自診斷系統可調出故障代碼,它只是能反映從分電器到ECU之間的IGF線路斷路或者短路,以及ECU對點火模組的IGT控制信號不正常,而點火模組因各種原因產生的對點火線圈的控制信號失常,以及與火花塞跳火有關的所有點火高壓電路故障卻是不能通過故障自診斷系統判斷出來的。典型的部位或裝置還有起動控制線路與啟動機、發電機、熱敏時控開關、冷起動噴油器、氧感測器、爆震感測器、怠速控制閥、電控點火系統的高壓電路(點火線圈、高壓線、配電器、火花塞)等。

對各種機械故障,自診斷系統起不到診斷作用

當汽車上各總成或機構中各種零件產生大量的自然磨損、變形、老化、損傷、疲勞、腐蝕時,自診斷系統也不能起到診斷的作用。

①　發動機:配氣相位失常、氣缸壓力下降、空氣與燃油供給系統密封不良等。

②　自動變速器:行星齒輪機構工作失常;液壓控制系統堵塞、滲漏、壓力不正確、各種閥門工作不良、換檔執行器運動不良等;液力變矩器的泵輪、渦輪和鎖定離合器的故障等。

③　電控執行器:怠速控制閥、噴油器、電動燃油泵等因機械磨損等產生的各種功能故障。

例如:由於發動機進氣管路密封不良,燃油供給系統密封不良時,導致燃油壓力過低,會產生髮動機“喘氣”或加速不良故障,這時自診斷系統雖能檢測出燃油壓力過低,但不能確定進氣管路與燃油管路何處密封不良。當怠速控制閥由於機械故障導致怠速運轉不穩定時,故障自診斷系統也不能檢測出怠速控制閥有故障。

在故障自診斷系統的輸出電路產生故障時不能通過自診斷系統調出故障碼

當線路出現以下情況將不能通過自診斷系統調出故障碼:

①　連線點火開關、ECU、故障警示燈(CHECK)、通訊接口的線路斷路或短路。

②　ECU故障導致自診斷輸出信號不正常。

③　故障警示燈(CHECK)與通訊接口損壞。