汽车故障诊断

(接上期)

2.4汽车故障诊断测试方法

汽车电子控制系统的出现使汽车故障诊断技术变得更为复杂，机电热一体化、机电液一体化、机电光一体化使汽车成为高科技综合技术集合的一个组合体。一旦汽车发生故障，故障诊断就变成多种技术的复合应用。要在这多样的、复杂的技术集合中找到故障的最终发生位置，即最小故障点，就需要各种检测试验技术的综合应用。因此，认清汽车电子控制系统与电子控制汽车系统的区别以及掌握汽车电子控制系统的测量是非常重要的。

汽车电子控制系统是指以计算机为核心的汽车控制系统，如发动机电子控制系统、自动变速器电子控制系统等。汽车电子控制系统由硬件和软件两个部分组成，硬件包括传感器、控制电脑和执行器，软件主要是指控制程序。很多技术资料在介绍汽车电子控制系统时仅从硬件组成来表述，其实从故障诊断的角度来看，汽车电子控制系统的软件程序对故障诊断的影响要比硬件结构大得多。因为如果对软件控制过程不了解，仅从硬件电路层面去理解故障，就很难更深入地理解故障的内涵。硬件系统的故障比较容易从测试中发现，但是如果对软件的控制过程和控制逻辑的了解不够就很难真正把握住故障的命脉。

电子控制汽车系统是指由计算机控制的完整的汽车系统。如电子控制发动机系统、电子控制自动变速器系统。其与汽车电子控制系统不同点在于=电子控制汽车系统在汽车电子控制系统之上又加入了机械和液压控制系统。例如：自动变速器电子控制系统主要包括传感器、控制电脑和执行器，而电子控制变速器系统则是在传感器、控制电脑和执行器的基础上加入了液力变矩器、齿轮变速机构和液压控制装置等。

从图44可以看出，电子控制汽车系统是由机电一体化组成的，在故障诊断时要考虑到电子控制系统的硬件和软件两个部分，在深入了解硬件组成的同时还要深刻理解软件的控制作用。另外，在故障诊断中还要充分注意到机电液一体化的特征，机液传动和电子控制之间的联系是相互影响的，可以说是机中有电、电中有机。也就是说，机械故障可以表现为电控症状。电控故障也可以表现为机械症状。在测试电控系统故障现象时不要忘记机械系统的影响，同样地，在测试机械系统故障时也不能忽视电控的系统的影响。这是一个在电子控制汽车系统故障诊断中非常值得重视的概念，是在电子控制汽车系统故障诊断中时时处处都不能忽视的问题。

汽车电子控制系统的检测方式主要有在线式测量和通讯式测试两种。

在线式测试

在线式测试(见图45)是电路测试的最基本形式，主要采用万用表和示波器对汽车电子控制系统(传感器、执行器、电源、接地)电路进行在线动态参数测试，在汽车控制电脑电路与测试仪表之间只具有单向测试的特点，其主要测试形式是万用表的电路数值分析和示波器的电路波形分析两种。另外，使用万用表还可以进行传感器和执行器的元件测试。

通讯式测试

通讯式测试(见图46)是汽车电子控制系统的特殊测试方式，是采用汽车故障电脑诊断仪、以计算机串行通讯的方式与汽车控制电脑进行的通讯式测试，在汽车控制电脑与诊断仪之间具有双向测试的特点。其最主要和最常用的测试形式为汽车控制电脑的故障码分析和数据流分析两种。另外还有通过串行通讯方式进行的传感器模拟试验和执行器驱动试验以及汽车控制电脑的设定、编码、匹配、防盗解码等。

汽车故障诊断仪采用通讯式测试方式与汽车控制电脑的连接有三种方式一种是汽车控制电脑通过串行通讯端口与诊断仪连接；另一种是汽车控制电脑通过高、低速局域网线直接与诊断仪连接；还有一种是汽车控制电脑通过高、低速局域网线再经过网关与诊断仪连接。

2.4.1　故障码分析(通讯式测试方式)

故障码分析是汽车电子控制系统故障诊断中的重要内容，是以汽车故障电脑诊断仪的故障码读取和清除功能为基础，按照一定的读取和清除程序来完成的分析过程。在发现汽车电子控制系统出现故障时。通常首先对电子控制系统实施自诊断操作。即首先读取电子控制系统存储的故障码。然后对故障码进行分析。

故障码分析包括读取故障码和分析故障码两个部分。读取故障码是在问诊环节完成后、试车环节开始前进行的步骤；而分析故障码则是在试车完成、再次读取故障码以后进行的一项极其重要的诊断工作。一辆有故障的汽车是采用故障码诊断分析法、还是采用症状诊断分析法来进行诊断。主要取决于故障码分析的结果。故障码分析主要包括故障码与故障和故障症状之间的相互关系、故障码性质、故障码分析流程、故障码性质分析、故障码设置条件及冻结数据祯、故障码的失效安全模式等内容。

2.4.1.1　故障码与故障和故障症状的关系(见表18)

表注：

①有故障、有故障码、有可感觉和察觉的故障症状。如水温传感器开路故障。

有故障：水温传感器开路。

有故障码：能够读出故障码。

有故障症状：冷车不易着车，热车一切正常。

②有故障、无故障码、有故障症状，如喷油器结焦故障。

有故障：喷油器结焦。

无故障码：不能读出故障码。对于电控系统不监测的部分不设故障码。

有故障症状：喷油雾化不良，发动机运转不平稳。

③有故障、有故障码、故障症状不明显，如空气温度传感器开路故障。

有故障：空气温度传感器开路。

有故障码：能够读出故障码。

故障症状不明显：空气密度修正，对燃油空燃比影响较小，感觉甚微。

④有故障、无故障码、故障症状不明显，如三元催化器被拆除的故障。

有故障：三元催化器被拆除，尾气排放超标。

无故障码：单氧传感器控制(非OBD－Ⅱ)系统无法监测到。

故障症状不明显：无法感觉察觉到、必须通过检测才能发现。

⑤无故障、有故障码、无故障症状，如没有安全备用模式的历史故障码。

无故障：故障已排除，但故障码未及时人工清除，也未满足自动清除条件。

有故障码：可以读出的历史故障码。

故障无症状：没有安全备用模式的故障码，即使没有清除也没有症状。

⑥无故障、无故障码、无故障症状。这是一切正常的情况。

2.4.1.2　故障码性质

①当前性故障码：当前正发生着的故障生成的故障码。

②历史性故障码：过去曾经发生过的故障生成的故障码。

③自生性故障码：由故障码所指示的元器件或相关电路故障导致的故障码。

④它生性故障码：非故障码所指示的元器件或相关电路(包括非电控系统)故障导致的故障码。例如：氧传感器故障码，可以是氧传感器本身损坏导致的，也

可能是由于燃油供油压力不正常或进气系统泄漏导致的。

⑤真实性故障码：故障真实的存在着的故障码。例如：发动机失火故障码，可以是真实的某缸失火导致的，这就是真实性失火故障码。

⑥虚假性故障码：故障并未存在着的故障码。例如：上述例子中发动机失火的故障码也可能是由于汽车传动系统瞬间打滑或在不平道路行驶导致失火故障码的产生，这时的故障码就是虚假性故障码。

⑦相关性故障码：故障症状与故障码所指示的故障有因果关系的故障码。

⑧无关性故障码：故障症状与故障码所指示的故障无任何关系的故障码。

2.4.1.3　故障码分析的八步流程

第一步：读取故障码(使用汽车故障电脑诊断仪进入读故障码功能)；

第二步：记录故障码；

第三步：清除故障码；

第四步：确认故障码清除(使用汽车故障电脑诊断仪再次进入读故障码功能)；

第五步：试车再现故障症状(按照问诊所记录下的行驶状况或OBD－Ⅱ所规定的行驶循环驾驶车辆试车)；’

第六步：读取故障码(使用汽车故障电脑诊断仪进入读故障码功能)；

第七步：再次记录故障码；

第八步：分析故障码。

2.4.1.4　故障码性质的分析举例

假设该车有两个故障症状：①冷车不好发动，热车启动正常；②发动机有时发动机突然熄火。

此次试车之前读取故障码时，有三个故障码：P0115发动机冷却水温度传感器；P0344凸轮轴位置传感器间歇性故障；P0110进气温度传感器。

在试车中冷车不好启动，故障依然存在，但有时发动机突然熄火的故障没有发生。

再次读取故障码时，只有一个故障码。即“P0115”。这是在此次试车中出现的故障码，因此“P0115”是当前故障码。由于在前一次读取故障码时这个码就已经存在了，所以“P0115”是持续性故障生成的故障码。冷车不好启动、热车启动正常的故障症状与故障码“P0115发动机冷却水温度传感器”有关，所以“P0115”是相关性故障码，是持续性故障生成的相关性故障码。

对于第一次读取的“P0344”和“P0110”这两个故障码，在此次试车后就不存在了，所以这两个故障码是历史故障码。而有时发动机熄火的故障与故障码“P0344凸轮轴传感器”是相互关联的，因此“P0344”是间歇性故障生成的相关性故障码。

“P0110”与两个故障症状都没有直接联系，因此对于两个故障症状来说，“P0110”是无关性故障码。经检查，P0110进气温度传感器及线路故障并不存在，因此“P0110”是已经排除了故障、而未及时清除故障码的历史故障码。

另外，“P0115发动机冷却水温度传感器”和“P0110进气温度传感器”都是电控系统传感器及线路导致的故障码，因此都为自生性故障码。“P0344凸轮轴位置传感器间歇性故障”有可能因凸轮轴的偏摆跳动或机械安装位置不当导致故障码的产生，因此“P0344”可以是自生性故障码，也可能是它生性故障码。

由于“P0115”、“P0344”、“P0110”都是真实存在的故障生成的故障码，因此都是真实性故障码。

2.4.1.5　故障码设置条件及冻结数据祯分析

故障码设置条件是指汽车控制电脑判定故障并设置故障码的根据。通常有数值判定法、时间判定法、功能判定法、逻辑判定法等。

数值判定法：控制电脑根据输入的参数数值范围判定是否发生故障。例如：以控制电脑传感器参考电源5V电压以及汽车供电电源12V电压的数值范围。判断电路及传感器、执行器、供电电源是否发生短路、断路和搭铁故障。

时间判定法：控制电脑根据输入的参数变化的时间和频率来判定系统的故障。例如：当氧传感器的信号在发动机控制进入闭环后10s之内，在浓稀之间变化次数少于4次，就判定氧反馈控制系统故障。又如：控制电脑在各缸点火后，计算曲轴转角传感器发出的脉冲间隔时间，以此判定是否有汽缸发生了失火。

功能判定法：控制电脑根据控制功能通过相应的传感器来判定执行器的动作情况。例如：当控制电脑发出让EGR阀动作的命令后，马上检查MAP的反应信号，以此判定EGR是否正常。

逻辑判定法：控制电脑根据控制逻辑来判定传感器或线路是否发生故障。例如：发动机运转超过一定时间后，冷却水温度传感器报出温度低于一定数值时，控制电脑将不按照传感器输出的温度控制发动机。又如：当燃油修正超出限值时。氧传感器仍然始终发出浓或稀的信号，控制电脑将判定氧传感器故障。

通常在维修手册中会给出故障码表，而故障码表中往往会列出故障码设置的条件(或称为检测条件)，这些信息对分析故障码是非常有用的。了解了故障码的设置条件，就可以判断可能导致故障码出现的因素，进而为排除故障提供有价值的线索。

下面是美国通用别克世纪汽车P0121节气门位置故障码的设置说明。DTC P0121节气门位置(TP)传感器性能

1.电路说明

节气门位置(TP)传感器电路提供一个随节气门叶片角度变化的电压信号。该信号电压从低于1.0V(节气门全关时)至高于4.0V(节气门全开WOT时)之间变化。

当MAP读数低于50kPa。检查诊断TP传感器高电位参数是否输出正常。当MAP读数高于70kPa，检查诊断TP传感器低电位参数是否异常。若PCM检测到超出范围状况，将设置“DTC P0121”。诊断在50kPa和70kPa之间不能运行。

2.运行DTC条件

(1)无启动TP，MAP传感器DTC；

(2)发动机运行中；

(3)ECT传感器温度高于70℃；

(4)MAP读数低于50kPa；

(5)MAP读数高于70kPa；

(6)MAP稳定5s以上。

3.设定DTC的条件

(1)当MAP低于50kPa，TP传感器读数高于预期值；

(2)当MAP高于70kPa。TP传感器读数低于预期值；

(3)上述状况存在10s。

4.设置诊断故障码采取的行动

(1)在诊断运行和失败的第二个工作行程中，PCM会启亮MIL；

(2)若配置牵引力控制，PCM则通过串行数据电路指令EBTCM断开牵引力控制，并且EBTCM启亮牵引力断开(TRACTION OFF)指示灯；

(3)当DTC设置为冻结帧和故障记录数据时，PCM则存储所出现的状态。

5.清除功能失效指示灯MIL／DTC的条件

(1)在诊断已运行并通过的第三个工作行程中。PCM则断开MIL；

(2)在已进行40个相继的升温预热循

环未出现功能失效后，则消除以往DTC；

(3)用汽车故障电脑诊断仪可消除DTC。

从上述故障码设定条件可以得知，“P0121”故障码是根据逻辑判定(MAP与TP的逻辑关系)和数值判定法(高、低电位的限值)，即两种判定法的交叉应用来设置故障码(DTC)的。上面还给出了故障指示灯MIL在发生故障后的显示状况以及清除故障码的条件，这些都是分析故障码时需要掌握的重要资料。

对于OBD－Ⅱ系统，在故障指示灯亮的同时会冻结数据祯。冻结数据祯是数据流功能的特殊应用，它具有可以查看控制电脑在设置故障码时汽车工况参数的功能。这项功能可以为故障码分析提供更为确切的过程数据，进一步了解故障码设置时汽车的具体工作状况，为故障诊断提供有力的数据流支持。

下面是美国福特福克斯轿车在出现“P0171”故障码时冻结数据祯的数据显不。

“P0171”故障码的含义为：V型发动机一缸侧汽缸混合汽过稀

Fuel sys 1　Closed loop

(燃油控制系统状态)　(闭环)

Load(发动机负荷)　25.5％

ECT(发动机冷却水温度)　92℃

SFT(燃油短效修正)　7.02％

LFT 1(燃油长效修正)　24.2％

MAP(进气岐管绝对压力)　28kPa

RPM(发动机转速)　2180r／min

VS(车速)　71km／h

2.4.1.6　设置故障码后的失效安全模式

有些故障出现后，控制电脑在设置故障码的同时将进入失效安全模式，这是为了保证在一些传感器发生故障后能让汽车继续行驶回家。因此也称之为回家(Gohome)功能、跛行功能、备用功能等。在进行故障码分析时应该了解进入失效安全模式的运行工况特点，这样会对故障症状表现有更为深刻地认识。

这一节讲述了故障码分析的流程，还讲解了故障码的历史性与当前性、自生性与它生性，真实性与虚假性、相关性和无关性以及故障的间歇性和持续性的区分方法。读取故障码不等于故障码分析，而只是故障码分析中的一个步骤，即故障码分析是由读取故障码和分析故障码两个部分组成的。故障码分析应该按照八步流程来完成，其中最后一个步骤就是分析故障码的性质和了解故障码设置的条件以及冻结数据祯的使用和失效安全模式的应用特点。分析清楚故障码的性质和掌握故障码设置的条件，正确使用冻结数据帧和深刻理解失效安全模式，对按照故障码诊断分析法排除故障具有非常重要的指导意义。(未完待续)

编辑　范　颖

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