汽车电控系统检修课件：OBD-II第二代车载故障诊断系统

发动机电控系统故障自诊断

OBD-II第二代车载故障诊断系统学习目标知识目标能力目标素养目标1.了解OBD-II第二代车载故障诊断系统统一标准；1.掌握发动机电控系统故障诊断与排除的方法；1.能够在工作过程中与小组其他成员合作、交流，养成团队合作意识，锻炼沟通能力。2.了解电控发动机故障自诊断的工作原理。2.掌握丰田轿车人工识码、清码；2.养成认识问题、分析问题和解决问题的能力。3.了解电控发动机自诊断系统的元件组成。3.掌握广州本田雅阁轿车自诊断。3.养成一丝不苟、精益求精的工匠精神。目录01电控发动机自诊断系统的元件组成和工作原理02OBD-Ι

故障诊断系统03OBD-

II故障诊断系统04丰田轿车人工识码、清码项目概述OBD是英文On-BoardDiagnostics的缩写,中文翻译为“车载自动诊断系统”。OBD-II第二代车载故障诊断系统是由美国汽车工程师协会SAE开发的基于电脑的独立系统。这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现故障时,故障灯或检查发动机CheckEngine警告灯亮，同时动力总成控制模块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。OBD-II第二代车载故障诊断系统标准诊断插座和解码仪，如右图所示。通过本任务学习，使学生了解电控发动机自诊断系统的元件组成及工作原理；了解自诊断系统的故障码记忆功能、失效保护和应急备用功能；了解故障码调取与清除的方法。01电控发动机自诊断系统的元件和工作原理电控发动机自诊断系统1.电控发动机自诊断系统的元件组成自诊断系统是由发动机电脑ECU、故障指示灯、数据总线和诊断插座等元件组成的。如右图所示。电控发动机自诊断系统1.电控发动机自诊断系统的工作原理（1）故障监视功能汽车电控系统在正常工作时，电控单元ECU的输入和输出信号差不多上在一个规定的范畴内运行，当操纵电路的信号显现超出范围时，ECU中的诊断系统就判定该电路信号显现故障。电路的专门情形分为3种：第一种是电路的信号超出规定范畴。第二种是电控单元ECU在一段时刻内接收不到传感器的信号或接收到的信号在一段时刻内不变，诊断系统也会判定为故障信号。第三种是电控单元ECU中的诊断系统偶然发觉一次不正常的输入信号时，可不能诊断为故障信号，只有不正常的输入信号多次显现或连续一定时刻，才会判定为故障信号。汽车自诊断系统对故障的确认方法有以下几种：电控发动机自诊断系统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畴时，自诊断系统就确认该输入信号显现故障。例如：某车水温传感器设计在正常使用温度范畴-300~1200C内，输出电压为0.30~4.70V，因此当电控单元检测出信号电压小千0.15V或大于4.85v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觉某一输入信号在一定的时刻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显现故障。例如：氧传感器在发动机达到正常工作温度，操纵系统进入闭环后，电控单元检测不到氧传感器的输出信号超过一定时刻或者氧传感器信号在0.45V上下的情形已超过一定时刻，自诊断系统就判定氧传感器信号系统显现故障。电控发动机自诊断系统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显现故障。例如：一辆汽车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，也能够确定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：电控单元对两个具有相互联系的传感器进行数据比较，当发觉两个传感器信号之间的逻辑关系违反设定条件时，就确信其一定有故障。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显现故障。电控发动机自诊断系统当电控单元ECU中的诊断系统检测到故障信号后，便赶忙将故障信息以故障代码的形式储备到储存器中，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。汽车修理人员通过读故障码，大多数情形下都能够诊断出故障以及故障可能发生的缘故和部位。电控发动机自诊断系统（2）失效保护和应急备用系统功用：失效保护系统依靠ECU内的软件完成其功能。在电控系统工作时，ECU检测到某传感器内，或其控制电路出现故障时，ECU将按设定的标准信号替代故障信号控制发动机继续运转，或停止运转以保护发动机，确保车辆安全，这便是失效保护。而当发动机ECU内微处理器或少数重要传感器出现故障时，ECU按预存的程序控制燃油喷射系统和点火正时，使电控系统维持最基本的控制功能，使发动机维持运转，汽车能维持基本行驶，这就是应急备用功能,它由ECU的备用IC集成电路来完成。电控发动机自诊断系统应急备用系统工作原理：当自诊断系统判定发生下列故障之一时，在接通“故障指示灯”搭铁回路的同时，将自动启动应急备用系统。ECU中的中央微处理器CPU、输入/输出I/0接口和存储器发生故障；凸轮轴位置传感器或其电路发生故障，ECU收不到G1和G2信号。在D型电控燃油喷射系统中，进气歧管绝对压力传感器或其电路发生故障。应急备用系统工作原理如右图所示。电控发动机自诊断系统应急备用系统工作时，只能根据起动开关信号STA信号和怠速触点信号IDL将发动机的工况简单地分为起动、怠速和非怠速三种，并按预先设定的固定数值输出喷油控制信号和点火控制信号。失效应急设定的标准信号见右表所示。发应急备用系统工作时，接收到STA信号即判定发动机处于起动工况，接收到IDL信号即判定发动机处于怠速工况，接收不到IDL信号即判定发动机处于非急速工况。在不同工况、不同故障时。应急备用系统中预先设定的固定数值，因发动机型号不同而异。传感器或其电路故障失效应急系统提供ECU的标准信号冷却液温度信号THW超过正常范围:<-300C或>1200C按冷却液温度为800C控制发动机工作。防止混合气过浓或过稀；进气温度信号THA超过正常范围:<-300C或>1200C按进气温度为200C控制发动机，防止混合气过浓或过稀节气门位置传感器信号只有全开或全关两种状态信号，无法提供实际开度信号。通常按节气门开度为00C或250C设定标准的节气门位置传感器信号爆震传感器信号无论是否产生爆燃，ECU都无法通过该信号反馈控制点火提前角，导致发动机无法正常工作ECU将点火提前固定在一个适当值点火确认信号点火系统发生故障造成不能点火，ECU收不到点火器反馈的点火确认信号IGF信号此时，失效保护系统使ECU立即切断燃油喷射.使发动机停止运转。凸轮轴位置传感器信号不能提供ECU对汽缸的识别和确定曲轴转角基准，导致发动机失速或不能启动若GI和G2两个信号不能输给ECU,则只能利用应急备用系统维持发动机运转。

空气流量计信号ECU无法按进气量计算基本喷油时间，将引起发动机失速或不能启动使ECU根据启动信号和节气门位置传感器信号按固定的喷射时间控制发动机工作

进气歧管绝对压力传感器信号在D型燃油喷射系统中，ECU收不到该信号无法计算基本喷油时间，将引起发动机失速或不能启动失效保护系统使ECU按设定的固定值控制喷油量，或启动应急备用系统维持发动机运转。02

OBD-I故障诊断系统OBD-I故障诊断系统自20世纪80年代开始，世界各汽车制造厂就在车辆上配备全功能的控制和诊断系统。这些新系统在车辆发生故障时可以警示驾驶，并且在维修时可经由特定的方式读取故障代码，以加快维修时间，这便是车载诊断系统。到了1985年，美国加利福尼亚州大气资源局CARB开始制定法规，要求各车辆制造厂在加利福尼亚州销售的车辆必须装置OBD系统（即On-BoardDiagnostics的缩写），这些车辆上配备的OBD系统被称为0BD-I（第一代随车诊断系统）。OBD-I必须符合下列规定：1.仪表板必须有“发动机故障警示灯”MIL，以提醒

图6-1-4发动机故障警示灯MIL驾驶注意特定的车辆系统已发生故障，通常是废气控制相关系统。如右图所示。OBD-I故障诊断系统2.系统必须有记录/传输相关废气控制系统故障码的功能。3.电器组件监控必须包含：氧传感器、废气再循环装置EGR、燃油箱蒸气控制装置EVAP。OBD-I除了无法有效地控制废气排放，它还引起另一个严重的问题：各车辆制造厂发展了自己的诊断系统、检修流程、专用工具等，给非特约维修站技师的维修工作带来许多问题。加利福尼亚州大气资源局CARB眼见OBD-I系统离当初制定的目标愈来愈远，即开始发展第二代随车诊断系统OBD-II。03

OBD-II故障诊断系统OBD-II故障诊断系统1993年以后,美国汽车工程学会SAE制定了一套标准规范，经由“环境保护机构”EPA及“加州资源协会”CARB认证通过，并要求各汽车制造厂家依照OBD-II标准提供统一的诊断模式、插座，由一台仪器即可对各车种进行诊断检测。OBD-II是美国加州规定的标准，凡是销售到美国加州的车，不论欧、美、日均需合乎该标准，中国台湾也采用这一标准。OBD-II可在发动机的运行状况中持续不断地监控汽车尾气，一旦发现尾气超标，就会马上发出警报。当系统出现故障时，故障灯MIL或检查发动机CheckEngine警告灯亮；同时发动机电脑将故障信息存人存储器，通过程序可以将故障代码从发动机电脑中读出。根据故障码的提示，维修人员就能迅速准确地确定故障的性质和部位。OBD-II故障诊断系统1.OBD-II故障诊断系统特点（1）统一诊断座形状，为梯形16pin针，如右图所示。（2）具有数值分析资料传输功能DATALINKCONNECIOR,DLC。（3）统一故障代码及意义。（4）具有行车记录器功能。（5）具有重新显示记忆故障码功能。（6）具有可由仪器直接清除故障码功能。OBD-II故障诊断系统2.OBD-II故障诊断系统DLC资料传输接头诊断座统一标准（1）DLC诊断座统一为16pin,装在驾驶室内，驾驶侧仪表板下方。（2）DLC脚有两个标准：ISO--欧洲统一标准INTERNATIONSTANDARDS0RGANIZATION9141-2，利用7JHJ,15JHJ脚传输资料；SAE--美国统一标准SAE-J1850，利用2JHJ，10JHJ脚传输资料。OBD-II故障诊断系统OBD-II诊断座各端子功能见下表所示。端子用途端子用途1生产厂家自行设定9生产厂家自行设定2美国款车诊断用BUS+线，SAEJ185010美国款车诊断用，SAEJ18503生产厂家自行设定11生产厂家自行设定4直接在车身搭铁12生产厂家自行设定5信号搭铁13生产厂家自行设定6生产厂家自行设定14生产厂家自行设定7欧款车诊断用K线，IS00914115欧款车诊断用，IS0091418生产厂家自行设定16接蓄电池“+”极OBD-II统一故障代码标准（1）故障码的构成故障码由五位数字构成，第一个为英文字母，代表被测试的系统：B（BODY）--车身系统；C（CHASSIS）--底盘悬挂系统；P（POWERTRAIN）--动力总成系统；U（NETWORKCOMMUNICATIONSYSTEM）--网络通讯系统。OBD-II统一故障代码标准（2）举例1）FORDEEC-V(福特汽车第五代电脑)故障码：P1352

①

②

③

④①代表被检测的系统，P代表动力总成系统。②第二位数，代表汽车制造厂码，0代表SAE定义的故障码，其他1~9代表各汽车制造厂自行定义的故障码。OBD-II统一故障代码标准故障码：P1352

①

②

③

④③第三位数，由SAE定义的故障范围，见下表所示。故障码诊断内容故障码诊断内容1燃料和进气系统故障5怠速控制系统故障2燃料和进气系统故障6电脑或执行元件系统故障3点火系统不良或发动机间歇熄灭7电控变速器控制系统故障4废气控制系统故障8电控变速器控制系统故障OBD-II统一故障代码标准故障码：P1352

①

②

③

④④代表汽车制造厂原厂故障码。1996年全世界主要汽车制造厂公司都在其生产的汽车上采用了0BD-II型随机诊断装置。OBD-II诊断装置使用专用解码仪或通用解码仪可以读出故障码。OBD-II系统的检测原理3.OBD-II系统的检测原理（1）OBD-II系统对三元催化的监控当三元催化器老化或者三元催化器损坏时，就会严重削弱其氧化--还原能力，从而造成发动机尾气严重超标。因此，OBD-II在发动机运行过程中将持续对CO的含量进行检测。在故障诊断期间，发动机电脑将不断比较上游氧传感器和下游氧传感器的信号，使之保持在一定的转换比例上。正常工作条件下，发动机运转后，上游氧传感器不断检测发动机尾气中的剩余氧含量。根据剩余氧含量的大小决定吸入发动机的混合气配比，剩余氧含量多，混合气就稀；剩余氧含量少,混合气就浓。随着发动机电脑不断对燃油系统进行调节，改变喷油量大小，匹配最佳混合气,因此在上游氧传感器产生直流脉动电压信号，电压在0.1~0.9V之间变化。废气经过三元催化器处理后，剩余氧含量将大大减少，在下游氧传感器上的电压脉动大大减少，由此，可以断定三元催化器处于良好工作状态，见右图所示。OBD-II系统的检测原理如果三元催化器工作不良或者有故障，则在氧化-还原反应中无法完全对有害物进行完全转变,在下游氧传感器上的电压脉动与在上游氧传感器上的电压脉动近似相同。如果上、下游氧传感器的信号的振幅、频率接近一致，则表明三元催化器失效。发动机电脑就会立刻通过发动机故障报警灯MIL对外发出警报。OBD-II系统的检测原理（2）OBD-II系统对氧传感器的监控电喷发动机控制系统中的氧传感器是现代汽车中一个非常重要的传感器，用来监测发动机排气中氧的含量或浓度，并根据所测得的数据输出一个信号电压，反馈给电脑，从而控制喷油量的大小。它通常安装在排气系统中，直接与排气气流接触，结构如右图所示。OBD-II系统的检测原理OBD-II在发动机运行过程中持续不断地监控氧传感器的工作灵敏度、老化性能、氧传感器信号电压以及氧传感器的预热器。当氧传感器中毒或者老化后会对氧传感器产生不利的一面，这种中毒往往是由于汽油中的含铅成分过高，导致氧传感器铅中毒。当出现中毒或者老化后，将会观察到氧传感器的电压周期大大增加或者氧传感器的信号电压将变得平直。右图显示出氧传感器老化或中毒时发动机电脑的诊断曲线。OBD-II系统的检测原理（3）OBD–Ⅱ系统对失火的监控当发动机点火系统发生损坏时，吸入缸内的混合气不能及时被点燃，大量的HC便直接排出汽缸。一部分HC在排气管中发生燃烧，导致三元催化器损坏；另一部分HC没有完全燃烧便直接排向大气中。OBD-Ⅱ在发动机运行过程中监控发动机的失火率，每次检测周期为1000转曲轴转数。HC超出正常的1.5倍时相当于发动机的失火率达2%。发动机失火会导致发动机曲轴转速不稳。根据这一特性，发动机电脑根据发动机的曲轴转速传感器来监控发动机曲轴旋转平稳情况。发动机失火会改变曲轴的圆周旋转速度。通常发动机转动不是匀速的，每缸在做功时都有一个加速，不做功就没有加速。四缸机每转动720°应有4个加速。OBD-II系统的检测原理正常情况下，发动机压缩、做功，先是减速后是加速，属于正常现象。当发动机失火时，除了发动机压缩期间转速瞬时有所减缓外，由于发动机失火，缺乏做功时的加速，因此，发动机缺火时的转速波动极大。发动机电脑可以通过安装在曲轴上的转速/位置传感器来感知瞬时的角速度变化情况，从而确定哪一缸出现失火。如右图所示。OBD-II系统的检测原理（3）OBD-Ⅱ系统对二次空气喷射系统监控发动机在冷车启动时，必须在供给较浓的混合气，在低温下发动机燃烧往往不是很好，喷入发动机排气管的空气可以跟废气中的有害气体在排气过程中发生氧化反应，降低发动机尾气中的有害物质，同时未完全燃烧的HC以及CO在与新鲜空气在排气过程中继续燃烧，可以快速对三元催化器进行预热，大大缩短三元催化器的反应时间。在三元催化器达到工作温度后，应停止二次空气喷射，避免造成三元催化器过热而毁坏。因此，在发动机冷启动后，二次空气喷射装置工作80~120s便停止工作。OBD-Ⅱ在发动机运行过程中监控组合阀的空气流量、电动空气泵、电动空气泵的继电器。如右图所示。OBD-II系统的检测原理（5）OBD-Ⅱ系统对EGR阀的监控OBD-Ⅱ通过ECR阀两侧的压力阀检测EGR阀是否能正常开启和关闭，以及EGR率是否正常，监控原理如右图所示，即主要检测两项：1）EGR率是否超限，即EGR阀开启量是否过大。2）ECR阀的密封性，在怠速、加速、大负荷时应不工作，EGR阀两侧管路压差应相等。如两侧压力阀检测到压差，说明EGR阀密封不良。04丰田轿车人工识码、清码任务实施1.任务描述掌握丰田车系故障码提取与清除方法：（1）进入故障自诊断测试状态的方法，如右图所示。短接丰田车自诊断插座TE1与E1脚；可通过故障灯闪烁读取故障码。（2）丰田车系发动机故障诊断模式丰田车系发动机故障诊断模式有四种：正常诊断模式（发动机故障码读取）、试验诊断模式（开关信号故障码读取）、空燃比（A/F）修正模式（混合比浓稀）和氧传感器输出信号检测模式。任务实施右图为丰田车系的三种型式的自诊断插座的外形图，图（a）和图（b）一般设置在发动室内，图（c）则通常设置在驾驶室内仪表板下方。2.实施条件（1）工位：准备4个工位；（2）设备：丰田8A-FE电喷发动机实训台架一台；（3）工具：通用工具一套、短接线一根、“三件套”一套；（4）资料：汽车维修手册。3．任务实施步骤完成常见车型典型点火控制检修并规范填写工单：任务实施任务名称

学生姓名

组别

工位号

用时

零件号

序号操作步骤使用工量具检测数据测量标准结果分析小计1正常诊断模式（发动机故障码读取)检查发动机故障指示灯程序：点火开关置于“ON”位置，发动机不转动，“CHECKENGINE”指示灯将点亮，如果“CHECKENGINE”指示灯不亮，检查指示灯灯泡及电路是否良好。

2启动发动机后，“CHECKENGINE”指示灯应灭。如果灯继续亮，说明ECU系统有故障。

3故障码读取程序：故障码读出条件如下，蓄电池电压在11V以上；节气门处于全关闭状态，怠速接点IDL接通“ON”；变速器换挡杆置空挡位置（P或N位）；切断全部用电设备；跨接诊断座中端子TE1与E1插脚；点火开关置于“ON”，但发动机不启动。

4当上述条件满足时，组合仪表上的“CHECKENGINE”指示灯闪烁，如果没有故障，“CHECKENGINE”指示灯将以每秒闪烁两次的频率闪烁，如左图上侧所示。

5当有故障时，“CHECKENGINE”灯闪烁频率发现变化，以0.5s的频率闪烁。闪烁的第一个数字是两位故障码的第一位数，间歇1.5s后，闪烁的第二个数为第二位数。如果有两个以上故障码，每个故障码之间间隔2.5s。全部故障码显示完毕间隔4.5s，再重复显示全部码，如左图下侧所示。

6试验诊断模式（开关信号故障码读取)：试验方式与普通方式相比较，检测故障能力的灵敏度较高。读取故障码时应满足下述条件，电源电压在11V以上；IDL触点接点在“ON”位置，节气门完全关闭；变速器换挡杆置P/N位；A/C开关置于“OFF”位置；跨接诊断座中TE2和El端子，然后将点火开关置于“ON”，试验模式开始诊断。如果组合仪表上的“CHECKENGINE”灯以0.13s的间隔闪烁，证明试验模式工作正常。

7空燃比（A/F)修正模式，也就是CO和HC浓度的检测。检测步骤：首先清除ECU中存贮的故障码；点火开关置于“OFF”位置时，跨接诊断座中的端子TE1和E1；将电压表的正、负表笔或发光二极管试灯跨接在诊断座中端子VF(VF1)和E1之间；启动发动机，在2500r/min转速下运转2min，预热氧传感器。

8进行以下观察：观察LED（发光二极管）试灯，在10s内闪亮8次或电压表在0~5V之间摆动8次以上，表示空燃比A/F正常；LED灯一直亮或电压表在5V处不动，则表示A/F过小，混合气过浓；LED灯不亮或电压表指示0V，表示A/F过大，混合气过稀。

8氧传感器输出信号检测模式，通过检测氧传感器输出信号来判断混合气浓稀，检测步骤如下：将电压表的正、负表笔跨接在诊断座中端子OX(OX1)或OX2与E1之间；启动发动机，预热达到正常温度；在2500r/min下运转2min以上。

9观察电压表指示：氧传感器输出电压应在0.1~0.9V之间变化。若电压在0.45V以下，表示混合气过稀；若输出电压在0.45~0.90V之间，则表示混合气过浓。0.45V是标准值，此时混合比最佳。

总分100总计

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得分

丰田轿车无故障码正常显示丰田轿车故障码13和32显示任务实施丰田车系电脑系统故障码为11~7