课件17-客车电控自诊断系统

1、PAGE PAGE 11课件17客车自诊断系统 （修订稿）目录：一、概述二、发展历程三、功能作用四、工作原理五、设置装置六、市场现状一、概述检测客车运行数据信息状况，查明 HYPERLINK /view/553202.htm t _blank 故障部位及原因的检查。包括客车发动机的检测与诊断，客车底盘的检测与诊断，客车车身及附件的检测与诊断以及客车排气污染物与噪声的检测等内容。随着现代电子技术、计算机和通信技术的发展，汽车诊断技术已经由早期依赖于有经验的维修人员的“望闻问切”，发展成为依靠各种先进的仪器设备，对汽车进行快速、安全、准确的不解体检测。汽车总线(CAN)是特别适合车辆上多节点 HY

2、PERLINK /view/2080770.htm t _blank 控制单元交换数据，故障自诊断模块充分利用了这一技术。CAN总线协议是一种可以满足控制系统所需的中等通信速率的通信协议，尤其适用于车身功能和车辆舒适功能的管理，同样其较高的速率也可满足车辆内部系统功能管理的需求。网络技术在汽车上的应用，一方面体现在车载电控单元之间联网交换数据，另一方面是通过车载卫星通信与制造厂中心基站交换信息。故障自诊断技术借用了成熟的网络通信技术，能够快速诊断出各电控系统的故障，并且在客车发生故障或紧急情况时，该系统电脑还会通过网络通知有关的技术服务人员，并通过 HYPERLINK /view/287558

3、.htm t _blank 卫星定位系统帮助客车技术服务人员查找到具体的方位以便及时地给予救助。可以预见，随着 HYPERLINK /view/25363.htm t _blank 网络技术与信息技术在车辆上的广泛应用，也必将把客车故障自诊断技术应用推向更高水平。当各个电子电气控制系统，与控制系统有关的系统和或相关部件发生故障时，可以向驾驶者发生警示。自诊断系统时刻 HYPERLINK /sowiki/%E7%9B%91%E6%8E%A7?prd=content_doc_search o 监控 监控着车辆的运行，以便及时发现隐患，保证车辆的安全运行。特别是现代车辆的电子化程度不断提高，这在极大

4、地优化车辆技术性能的同时，也使得车辆的控制系统变得越来越复杂，这些复杂的电子装置一旦出现故障，就会带来很大的困难。为了迅速诊断故障部位，提高维修效率，世界各大汽车厂家纷纷开发车辆故障自诊断系统。二、发展历程OBD是英文On-Board Diagnostics的缩写，中文翻译为“车载自动诊断系统”。这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否 HYPERLINK /view/583443.htm t _blank 尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现 HYPERLINK /view/553202.htm t _blank 故障时，故障(MIL)灯或检查 HYPERLINK /view/

5、47475.htm t _blank 发动机(Check Engine)警告灯亮，同时 HYPERLINK /view/48912.htm t _blank 动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。从20世纪80年代起，美、日、欧等各大汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备OBD，初期的OBD没有自检功能。比OBD更先进的OBD-在20世纪90年代中期产生，美国汽车工程师协会(SAE)制定了一套标准规范，要求各汽车制造企业按照OBD-的标准提供统一的诊断模式，在20世纪90年末期，进

6、入北美市场的汽车都按照新标准设置OBD系统。OBD-与以前的所有车载自诊断系统不同之处在于有严格的排放针对性，其实质性能就是监测汽车排放。当汽车排放的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)或燃油蒸发污染量超过设定的标准，故障灯就会点亮报警。虽然OBD-对监测汽车排放十分有效，但驾驶员接受不接受警告全凭“自觉”。为此，比OBD-更先进的OBD-产生了。OBD-主要目的是使汽车的检测、维护和管理合为一体，以满足环境保护的要求。OBD-系统会分别进入发动机、变速箱、ABS等系统ECU(电脑)中去读取故障码和其它相关运行数据，并利用车载卫星网络通讯系统，例如：北斗卫星定位导航系统或

7、无线网络通信方式，将车辆的身份代码、故障码及所在位置信息和运行信息等，自动通告车队管理部门，车队管理部门根据该车辆运行情况，问题的等级对其发出指令，包括去哪里维修的建议，解决车辆运行中的问题等，还可对超出时限的违规者的车辆发出禁行指令。因此，OBD-系统不仅能对车辆运行中问题向驾驶者发出警示，而且还能对违规者进行惩罚。据了解，国内合资汽车厂近年来引进的一些车型在欧洲也有生产销售，它们本身就配备有OBD并达到了欧III甚至欧IV标准，国产后往往会减去或关闭OBD，一方面是节约成本，也为了避免在油品质量不达标的情况下因OBD报警而引发麻烦。OBD，不仅涉及到汽车技术的本身，而且还会受油品等相关条件

8、限制，同时也对驾驶者的驾驶习惯，提出了更高的规范使用要求。该系统OBD对汽车是一次系统的革命。1.1汽车自诊断系统的发展史早先，故障诊断系统有二种：一种是具有自诊断，装在车上并在车内仪表盘自诊断系统（称车内自诊断系统）。另一种是车上具有诊断功能装置，但需要从车外进行测定的车外仪器诊断系统。并且随着时间的推移，第二种诊断系统越来越展示其优越性，逐渐占据主导地位。 在国外，现代汽车诊断技术主要从50年代末70年代初开始的。首先出现的是一些专用的检测仪器。如发动机正时提前测试仪，这些仪器主要对发动机进行检测和检验，只是故障诊断的辅助工具。1972你在美国旧金山召开的第一次国际汽车安全会议上，汽车诊断

9、标准化是其重要论题。在这次会议上，德国伏克斯瓦根公司的诊断装置，德国奔驰公司的诊断装置等，由于这类装置或仪器数据存储量小，缺乏对检测数据的综合分析能力，所以很快地带有微处理器(MPC）系统的更为先进的车上检测装置占据了汽车故障诊断的主流。 1976年美国通用公司推出了世界上第一个电子点火控制系统MISAR，其中已具备了自诊断功能，它不但能控制点火系，而且能对发动机冷却水温度、电路内部故障和蓄电池电压信号等进行实时监控，当发生异常情况时报警指示灯亮，MISAR的出现带动了其他各汽车生产商对车上诊断系统的研制。并且发展的这类系统具有更多的检测和诊断项目，有的已超过50项。 进入20世界80年代以后

10、，车内诊断占多数地位的局面被打破，车外诊断系统有很大发展。如1986年通用汽车公司推出CAMS，福特公司推出的SBDS系统等，它们可以从随车系统上接受数据。用自身存储的故障诊断程序进行自动诊断，是具有较高水平的诊断系统，随着汽车电子技术的发展，故障自诊断系统已能对各传感器、执行器和ECU本身进行监测。并能判断和区分故障类型。以故障代码的形式存储起来，供维修人员用专门的故障代码读取设备读出。故障自诊断技术不仅应用在发动机电子控制系统中，而且在自动变速器、防抱死制动装置、安全气囊等系统的电脑控制单元中广泛使用、世界各大公司都推广这一技术，并开发出与各自车型配套的故障代码读出设备，这就给用户在汽车运

11、行中及时发现故障和汽车修理时故障的查询带来了极大的方便。1.2车内故障自诊断系统具备的功能 目前车内故障自诊系统一般具有如下的功能： (1)监测电子控制系统的工作状态，若发现问题就以故障警告灯的闪烁的方式提醒司机。 (2)将监测到的故障以代码的形式存储起来，汽车维修时，可以用一定的方法取出故障代码，方便了故障查询。 (3)在某一执行机构发生故障时，自诊断系统及时停止其他执行机构的工作，以确保汽车行使安全或避免造成部件的损坏。 (4)因传感器或控制器及其他电路发生故障，发动机不能工作时，起用备用系统，使发动机能够维持基本的运转，使司机能将汽车顺利开回修理厂。(5)向故障诊断读取设备输出汽车实时运

12、行状态数据，接收维修人员通过故障诊断仪向执行机构发出的强制动作命令，清除故障代码等。1.3故障代码的存储方式不同厂家生产的汽车，故障代码的存储方式有所不同： (1)存储故障代码的RAM存储器直接与蓄电池相连，代码可长期保存，清除代码必须断开专门的RAM连接电路。也可用断开蓄电池的方法来清除。但这样可能导致ECU中其他信息也丢失。(2)故障代码存放在EEPROM(Eleclmal Erasable Programmable Read Only Memory电可擦可写存储器)中。即使断开蓄电池保存。清除代码必须通过故障诊断仪向ECU自诊断系统发出消除命令。1.4故障代码的读取 (1)有的汽车仪表板

13、上装有故障警告灯，用导线将显示电路接通后，通过指示灯的闪亮频率来显示故障代码。 (2)有些汽车用电压表指针的摆动来显示故障代码。将代码输出驱动电路接通后，用万用表的直流电压档检测故障检查接线柱和插孔上的电压，看电压表指针的摆动来读出故障代码。 (3)配有故障诊断仪接口的汽车，可使用配套的诊断仪直接显示或打印故障代码。有的仪器还能显示故障的区域，检查的方法、检测的标准数据等。1.5车外故障诊断系统车外故障诊断系统 汽车故障诊断仪是和车内故障自诊断系配套使用的。从本质上看，它相当于自诊断系统的终端设备，起到人机交互的功能，随着微电子单片机技术的发展，故障诊断仪能完成的功能越来越丰富，现归纳如下：

14、(1)显示故障代码，同时显示发生故障的部位、检查的方法、检测的标准数据等，并打印上述信息。 (2)清除故障代码。 (3)汽车运行实时状态数据的显示，维修人员可对照标准数据，通过分析数据偏离标准数据的方向和大小找出故障的原因， (4)向ECU发出执行器强制动作的命令，以查看执行器是否正常。(5)临时修改ECU内部的数据改变ECU的控制策略用于测试发动机。(6)存储汽车运行的状态数据和故障信息，向个人计算机或故障诊断专家系统输出。三、功能作用在车辆运行和不解体的条件下，确定汽车运行参数技术状况，查明 HYPERLINK /view/553202.htm t _blank 故障部位及原因的检查。包括

15、汽车发动机的检测与诊断，汽车底盘的检测与诊断，汽车主动安全各个系统检测与诊断，汽车车身及附件的检测与诊断，以及汽车排气污染物与噪声的检测等内容。现代汽车 HYPERLINK /view/553202.htm t _blank 故障自诊断技术，电子控制燃油喷射汽车发动机的控制电脑ECU，设置了故障自诊断系统，该系统主要用来监测电子控制系统各部件的工作状态，并且根据电子控制系统的配置情况，确定诊断故障的数量多少。当电喷汽车自诊断系统监测到一个 HYPERLINK /view/553202.htm t _blank 故障时，一方面它启用故障的保护功能，对 HYPERLINK /view/57978.

16、htm t _blank 控制系统进行必要的保护；另一方面，它将该故障以故障代码的形式存储在随机 HYPERLINK /view/87697.htm t _blank 存储器（RAM）中，并且同时点亮故障指示灯。汽车维修人员可按照一定的操作程序，读取该 HYPERLINK /view/553202.htm t _blank 故障的故障码，再通过查对有关的技术资料，将代码所示故障了解仔细，便可对汽车电控系统故障进行目的明确的维修。发现故障输入到微处理器的电平信号，在正常状态下有一定的范围，如果此范围以外的的信号被输入时，ECU就会诊断出该信号系统处于异常状态下。例如，发动机冷却水温信号系统规定在

17、正常状态时，传感器的电压为0.08-4.8V，超出这一范围即被诊断为异常。 如果微机本身发生故能障则由设有紧急监控定时器的时限电路加以监控；如果出现程序异常，则定期进行的时限电路的再设置停止工作，以便采用微机再设置的故障检测方法。 故障分类当微机工作正常时，通过诊断用程序检测输入信号的异常情况，再根据检测结果分为不导致将被障碍的轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等。并且将故障按重要性分类，预先编辑在程序中当微机本身发生故障时，则通过WDT进行重大故障分类。 故障报警一般通过设置在仪表板上报警灯的闪亮来向车主报警。在装有显示器的汽车上，也有直接用文字来显示报警内容的。 故障存储当检测故障时

18、，在存储器中存储故障部位的代码，一般情况下，即使点火开关处于断开位置，微机和存储部分的电源也保持接通状态而不致使存储的内容丢失。只有在断开蓄电池电源或拔掉保险丝时，由于切断了微机的电源，存储器内的故障代码才会被自动消除。 故障处理在汽车运行过程中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，由微机进行调控，利用预编程序中的代用值进行计算以保持基本的行驶性能，待停车后再由车主或维修人员进行相应的检修。网络化与信息化网络技术在汽车上的应用，一方面体现在汽车电控单元之间联网交换数据，另一方面是通过无线电基站与外界交换信息。今后随着物联网、车联网普及应用，网络技术与信息服务必将大量应用于汽车工业。客车自诊断系统技

19、术搭在了成熟的网络通信技术，能够快速诊断出各电控系统的运行状况，并且在汽车发生故障或紧急情况时，该控制系统还会通过网络通知有关的技术服务人员，并通过 HYPERLINK /view/287558.htm t _blank 卫星定位系统帮助汽车技术服务人员查找到具体的方位以便及时地给予救助。可以预见，随着 HYPERLINK /view/25363.htm t _blank 网络技术与信息技术在汽车上的广泛应用，使汽车故障无线诊断和远程诊断成为现实，也必将把客车故障自诊断技术应用推向更高水平。四、工作原理当接通点火开关时,自诊断系统开始进入工作状态。首先是微控制器进入初始化程序,并对系统进行自检

20、,此时指示灯会闪亮,发动机起动后指示灯应该熄灭。车辆运行过程中,自诊断系统按一定周期（巡检、抽检）一直工作；根据系统部件的重要程度、使用是否频繁，排列巡检抽检频率。当检测到运行数据信息时,系统控制单元与设定的数据范围比较计算分析，不同的信息以代码的形式存入不同的存储器RAM中，及上传至信息中心监测平台或管理部门等，根据情况确定是否点亮指示灯；存储的信息留待备查，指示灯、显示屏等提示驾驶员、有关人员等。系统自诊断汽车正常运行时，电子控制单元ECU的输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围。当某一信号的电压值超出了这一范围，并且这一现象在一段时间内不会消失，ECU便判断为这一部分出现故障。ECU把

21、这一故障以代码的形式存入内部随机存储器（RAM），同时点亮故障检查灯（如CHECK ENGINE ，SRS，ABS等指示灯），这就是故障自诊断的基本原理。当某电路产生了故障后，其信号就不能作为发动机的控制参数而使用。为了维持发动机的运转，ECU 便从其程序存储器（ROM）中，调出某一固定值，作为发动机的应急参数，保证发动机可以继续运转。当ECU中的微机系统出现故障时，ECU自动启用后备控制回路对发动机进行简单控制，使汽车可以开回家或是到附近的汽修厂进行修理，这样的功能就是故障运行，又称“跛行”模式。另一方面，当ECU检测到某一执行器出现故障时，为了安全起见，采取一些安全措施。这种功能叫作故障保

22、险。ECU故障诊断是针对系统中的传感器、微机系统和执行器而进行的。当传感器和微机发生故障时，往往采取故障运行方式。而当执行器发生故障时，往往采取故障保险措施。传感器自诊断由于传感器本身就是产生电信号的，因此，对传感器的故障诊断不需要专门的线路，而只需要在软件中，编制传感器输入信号识别程序即可实现对传感器的故障诊断。水温传感器的正常输入电压值为0.3-4.7V，对应的发动机冷却水温度为-30-120。所以，当ECU检测到的电压信号超出此范围量，如果是偶尔一次，ECU的诊断程序不认为是故障。但如果不正常信号持续一段时间，则诊断程序即判定冷却水温传感器或其电路存在故障。ECU将此情况以代码（此代码为

23、设计时已经约定好的代表水温传感器信号异常故障的数字码）的形式存入随机存储器中。同时，通过检查发动机警告灯，通知驾驶员和维修人员，发动机电控系统中出现故障。当ECU发现水温传感器不正常后，便采用一个事先设定的常数来作为水温信号的代用值，使系统工作于运行状态。微控制系统自诊断该系统如果发生故障，控制程序就不可能正常运行，微机处于异常工作状态。这样便会使汽车因发动机控制系统故障而无法行驶。为了保证汽车在微机出现故障时仍能继续运行，在控制系统工程中，设计有后备回路（备用集成电路系统）。当ECU中微机发生故障时，ECU自动调用后备回路完成控制任务，进入简易控制运行状态，用固定的控制信号，使车辆继续行驶。

24、由于该系统只具备维持发动机运转的简单功能而不能代替微机的全部工作，所以此后备回去路的工作又称为“跛行”模式。采用备用系统工作时，故障指示灯亮。微机工作是否正常是由被称为监视回路的电路进行监视的。监视电路中安装有独立于微机系统之外的计数器。微机正常运行时，由微机的运行程序对计数器定时进行清零处理。这样，监视电路中计数器的数值是永远不会出现溢出现象的。当系统出现不正常运行现象时，微机不能对这个计数器进行定时清零，致使此监视计数器发生溢出现象。监视计数器溢出时输出的电平由低电平变为高电平（此输出一般为计数器的进位标志。当计数器达到其最大值时，再增加一个计数脉冲，计数器便出现溢出。此时，计数器的溢出端

25、的电平将由低电平变为高电平；同时，将计数器清零）。计数器输出电平的这一变化，将直接触发备用回路。备用回路只按照起动信号和怠速触点闭合状态，以恒定的喷油持续时间和点火提前角对喷油器和点火器进行控制。执行器自诊断汽车电子控制系统中，执行器是决定发动机运行和汽车行驶安全的主要器件，当执行器发生故障时，往往会对汽车的行驶造成一定的影响。因此，对于执行器故障的处理方法通常是：当确认为执行器故障时，由ECU根据故障的严重程度采取相应的安全措施的实施，在控制系统中，又专门设计了故障保险系统。由于ECU对执行器进行的是控制操作，控制信号是输出信号。因此，要想对各执行器的工作情况进行诊断，一般要增设故障诊断电路

26、，即ECU向执行器发出一个控制信号，执行器要有一条专用回路来向ECU反馈其执行情况。发动机电子控制系统中，对执行器进行故障诊断的典型部件是点火器。正常情况下，当ECU对点火器进行控制时，点火器每进行一次点火，便由点火器内的点火确认电路将点火执行情况以电信号的形式反馈给ECU。当点火线路或点火器出现故障时，ECU发出点火控制命令后，得不到反馈信号；此时ECU便认为点火器已经不能正常工作。由于发动机工作时，如果点火系统发生故障，便会使未燃烧的混合气进入排气装置和排气管道。排气净化装置中的催化剂温度就会大大超过允许值。同时，未燃烧的混合气在排气管内集聚过多，还会引起排气系统的爆炸。为此，采用故障保险

27、系统，当ECU接收不到点火确认信号后，立即切断燃油喷射系统电源，停止燃油的喷射。汽车自诊断系统对故障的确认方法 1、值域判定法当电控单元接收到的输入信号超出规定的数值范围时，自诊断系统就确认该输入信号出现故障。例如：某车水温传感器设计在正常使用温度范围-30120(或范围更大些)内，输出电压为030470V，所以当电控单元检测出信号电压小于015V或大于485v时就判定水温传感器信号系统发生短路或断路故障。 2、时域判定法当电控单元检测时发现某一输入信号在一定的时间内没有发生变化或变化没有达到预先规定的次数时，自诊断系统就确定该信号出现故障。例如：氧传感器在发动机达到正常工作温度，控制系统进入

28、闭环后，电控单元检测不到氧传感器的输出信号超过一定时间或者氧传感器信号在045V上下的情况已超过一定时间，自诊断系统就判定氧传感器信号系统出现故障。3、功能判定法当电控单元给执行器发出动作指令后，检测相应传感器的输出参数发生变化，若传感器输出信号没有按照程序规定的参数变化，就确认执行器或电路出现故障。例如：一般汽车EGR系统装有EGR阀高度传感器，用以检测EGR阀是否正常工作。但有的汽车并没设置EGR阀高度传感器，当电控单元发出开启EGR阀命令后，通过检测进气压力传感器MAP输出信号是否有相应变化，也可以确定EGR阀有无动作，若没有变化，则确认EGR阀及电路有故障。4、逻辑判定法电控单元对两个

29、具有相互联系的传感器进行数据比较，当发现两个传感器信号之间的逻辑关系违反设定条件时，就断定其一定有故障。例如：电控单元检测到发动机转速大于某个转速时，节气门位置传感器输出信号小于某个值，则判定节气门位置传感器出现故障。当电控单元ECU中的诊断系统检测到故障信号后，便立刻将故障信息以故障代码的形式存储到储存器中，同时点亮故障警告灯，以显示故障信息。电控系统在提高汽车性能的同时，也使汽车的故障诊断变得复杂起来。汽车维修人员通过读故障码，大多数情况下都可以诊断出故障以及故障可能发生的原因和部位。在对汽车维修时，若一味依靠故障码诊断故障，往往会出现判断上的失误造成不必要的损失。故障码仅仅是电控单元（E

30、CU）程式的界定系统是否“正常”的结论，在复杂多变的情况下，电控单元（ECU）不一定能够真正的判明故障所在部位。因此，在对电控汽车进行维修时应综合分析判断，结合汽车自诊断结果、汽车故障的现象来寻找故障部位。微控制器 HYPERLINK /view/1554388.htm t _blank 电控单元ECU记录故障信息和相关代码，并通过故障灯发出警告，告知驾驶员。ECU通过标准数据接口，保证对故障信息的访问和处理。五、设置装置目前，国内外厂家都竟相开发出各种故障诊断仪，自诊断系统等，下面简单介绍几例：已装车的常见的首先，以德国BOSCH公司为主开发与Motronic系统配套的诊断仪V A G155

31、1-1552，可以读出系统的故障代码和消除故障代码，还具有显示发动机的一些工作参数等功能。另外，BOSCH公司还推出一款称为“KTS card retrofit”的基于计算机系统的诊断工具包，供专业人土使用。它的特点是功能更强大，容易升级。德国奔驰公司于1998年秋季推出全新的智能诊断仪Star Diagnosis。智能诊断仪为奔驰车故障诊断提供了一系列完整的工具，综合了DAS(应用诊断辅助系统)、HHT(手提诊断仪)视窗版、WIS(车间信息系统)等多种功能，可以对所有奔驰车内进行最佳的诊断。再如：OBD-II是大家比较熟悉的新一代汽车故障自诊断规范。它是由美国汽车工程师协会SAE和加洲环保组织提出，统一了汽车故障自诊断的各项技术指标。该规范有三种形式：SAE J1850 PWM；SAE J1850 VPW；ISO 91412。目前，OBDII故障自诊断规范已被全世界上的大多数国家接受，它将是故障自诊断技术今后的发展方向之一。现今OBD-III系统，更成熟更趋于完善，已装车进人市场深圳威宁达仪器有限公司发出“KINTEC 金德PC98”汽车故障快速诊断系统。它的特点是充分运用PC平台结构的优势，在普通个人电脑上插上内置式卡或外置式接口卡，并配上基于Windows软件，可以人工读取故障代码，以数字或图形的方式显示数据