第9章汽车电气系统维修

第9章汽车电气系统维修教学提示：现代汽车具备的电子控制系统故障自诊断功能给汽车维修带来了极大的方便，掌握汽车电子控制系统的故障测试方法具有重要意义。教学要求：本章主要介绍汽车电子控制系统的故障自诊断功能和故障测试方法。重点内容是汽车电子控制系统的故障测试方法。要求学生了解自诊断系统的功能，熟悉汽车电子控制系统的故障测试方法，掌握汽车电子控制系统检修的基本技能。9.1自诊断系统9.1.1自诊断系统的基本功能自诊断就是电子控制系统自己诊断系统本身的技术状态是否良好。自诊断系统又称为故障自诊断系统，主要由电控单元ECU（亦称电控模块ECM，俗称电脑）以及传感器与执行器的监测电路组成。自诊断系统的功能包括3个方面：一是监测控制系统工作情况，一旦发现某只传感器或执行器参数异常，就立即发出报警信号；二是将故障内容编成代码（称为故障代码）存储在随机存储器RAM中，以便维修时调用；三是启用相应的备用功能，使控制系统处于应急状态运行。1.发出报警信号在发动机运转过程中，当某只传感器或执行器发生故障时，电控单元ECU将立即接通仪表盘上的故障指示灯电路，使指示灯点亮，提醒驾驶人控制系统出现故障，应立即检修或送修理厂检修，以免故障范围扩大。故障指示灯又称为检查发动机指示灯（图9.1。图中TDCL为故障诊断插座，安装在驾驶室内，检查连接器安装在发动机舱内）或立即维修发动机指示灯。图9.l故障自诊断系统工作电路2.存储故障代码当自诊断系统发现某只传感器或执行器发生故障时，电控单元ECU会将监测到的故障内容以故障代码的形式存储在随机存储器RAM中。只要存储器电源不被切断，故障代码就会一直保存在RAM存储器中。即使是汽车在运行中偶尔出现一次故障，自诊断电路也会及时检测到并记录下来。在控制系统的电路上，设有一个专用诊断插座，在诊断排除故障或需要了解控制系统的运行参数时，使用汽车制造商提供的专用检测仪或通过特定操作方法，就可通过故障诊断插座将存储器中的故障代码和有关参数读出，为查找故障部位、了解系统运行情况和改进控制系统设计提供依据。3.启用备用功能备用功能又称为失效保护功能。当自诊断系统发现某只传感器或执行器发生故障时，电控单元ECU将以预先设定的参数取代故障传感器或执行器工作，控制发动机进入故障应急状态运行，使汽车维持基本的行驶能力，以便将汽车行驶到修理厂修理，这种功能称为控制系统的备用功能或失效保护功能，也有人形象地称之为“跛行回家”功能。在备用功能工作状态下，发动机的性能将受到不同程度的影响，某些车型的自诊断系统还将自动切断空调、音响等辅助电器系统电路，以便减小发动机的工作负荷。9.1.2自诊断系统的备用功能某些传感器或执行器发生故障后，自诊断系统将自动启用备用功能，以便将汽车行驶到修理厂修理。备用功能主要包括以下几个方面：（1）冷却液温度传感器电路断路或短路时，ECU按固定温度值控制喷油器喷油。（2）当进气温度传感器电路断路或短路时，ECU将按进气温度为20℃的状态控制喷油。（3）空气流量传感器或歧管压力传感器电路断路或短路时，ECU将按节气门位置传感器信号以三种固定的喷油量控制喷油。（4）当节气门位置传感器电路断路或短路时，ECU将根据发动机转速信号和空气流量传感器信号计算出一个替代值来控制喷油。（5）当大气压力传感器电路断路或短路时，ECU将按101kPa（1个标准大气压）控制喷油。（6）氧传感器电路断路、短路、输出信号电压保持不变或变化频率每10s变化低于8次时，ECU将取消反馈控制，并以开环控制方式控制喷油。（7）曲轴位置传感器电路断路或短路时，ECU接收不到曲轴转速与转角信号，无法控制点火时刻和喷油时刻，因此无法采取失效保护措施，发动机将无法运转。（8）执行器（如喷油器、点火控制器、怠速控制阀等）故障监测，有的能被ECU检测出来，有的则不能检测，依车型的控制软件设计而异。9.2故障自诊断测试9.2.1自诊断测试方式自诊断测试是指利用故障检测仪或按照特定操作方式来读取或清除故障代码、检测各种传感器或执行器工作情况及其控制电路是否正常、与车载电控单元ECU进行数据传输等。汽车电子控制系统有无故障，均可通过自诊断测试进行检测诊断。根据发动机工作状态不同，自诊断测试方式分为静态测试KOEO和动态测试KOER两种。静态测试简称为KOEO（KeyONEngineOFF）方式，即在点火开关接通、发动机不运转的情况下进行诊断测试，主要用于读取或清除故障代码。动态测试简称为KOER（KeyONEngineRun）方式，即在点火开关接通、发动机运转的情况下进行诊断测试，主要用于检测传感器或执行器工作情况及其控制电路是否良好、与车载电控单元ECU进行数据传输等等。9.2.2自诊断测试内容1.读取故障代码诊断汽车电子控制系统故障最常用的自诊断测试方法是读取故障代码。电控发动机汽车在使用过程中，只要蓄电池正极柱和负极柱上的电缆端子未曾拆下，ECU中存储的故障代码就能长期保存。将故障代码从ECU中读出，即可知道故障部位或故障原因，为诊断排除故障提供依据。读取故障代码的方法有两种：一种是利用故障检测仪读取，另一种是利用特定的人工操作方法读取。2.数据传输当发动机运转时，利用故障检测仪将车载ECU内部的控制参数和计算结果等以数据表和串行输出方式在检测仪屏幕上一一显示出来的过程，称为数据传输，通常称为“数据通讯”或“读取数据流”。通过数据传输，各种传感器输出信号电压的瞬时值、ECU内部的计算与判断结果、各执行器的控制参数都能一目了然地显示在检测仪屏幕上。根据发动机运转状态和传输数据的变化情况，即可判断控制系统的工作状态，将特定工况下的传输数据与标准数据进行比较，就能准确判断故障类型和故障部位。3.监控执行器在发动机熄火状态下或运转过程中，通过故障检测仪向执行器发出强制驱动或强制停止指令来监测执行器动作情况，可以判定执行器及其控制电路有无故障。例如：在发动机熄火状态下，控制电动燃油泵运转、控制某只电磁阀或继电器（如冷却风扇继电器、空调压缩机继电器等）工作、控制某只喷油器喷油等等。当发出相应的控制指令后，如燃油泵不转（听不到运转声音）、电磁阀不工作（用手触摸时没有振动感）、冷却风扇或空调压缩机不转动，说明该执行器或其控制电路有故障。在发动机运转状态下，如果发出控制某只喷油器停止喷油的指令后，用手触摸该喷油器仍有振动感或发动机转速不降低，说明其控制电路有故障；当控制模式设定为闭环控制模式时，系统将对空燃比A／F实施闭环控制时，氧传感器将发挥作用，如果检测仪屏幕上表示发动机混合气浓度的红色指示灯（混合气浓）与绿色指示灯（混合气稀）交替闪亮，说明闭环控制系统工作正常，如果红色或绿色指示灯常亮不闪，说明氧传感器失效。9.2.3自诊断测试工具1.故障检测仪汽车故障检测仪名称适用车系V.A.G1551故障阅读仪德国大众车系（包括中国所有引进大众技术生产的合资合作车型）V.A.G1552汽车系统测试仪V.A.S5051汽车系统测试仪GT1（GroupTesterOne）德国宝马车系XP-STAR检测诊断系统德国奔驰车系Tech-Ⅰ、Tech-Ⅱ美国通用车系SUPERSTARII（SelfTestAutomaticReadout）美国福特车系DRB-Ⅱ、DRB-Ⅲ美国克莱斯勒车系修车王SY-380取决于自诊断软件，几乎涵盖国内能见到的所有车型。V-Scanner（伟世）汽车故障电脑检测仪电眼睛表9-1常用的汽车故障检测仪及适用车系图9.2故障阅读器V.A.G1551与测试线束（a）V.A.G1551型故障阅读器；（b）16端子测试线束V.A.G1551／3；（c）2端子测试线束V.A.G1551／11-打印纸输出口；2-显示屏；3-输入键盘；4-测试线束图9.3汽车系统测试仪V.A.G1552结构与键盘（a）V.A.G1552结构；（b）V.A.Gl552键盘1-显示屏；2-测试线束插座；3-程序卡插口盖板；4-输入键盘2.调码器调码器是由发光二极管（LED）与一定阻值的电阻串联组成的显示器，如图9.4所示。将调码器与诊断插座上相应的端子连接，即可根据调码器上发光二极管的闪烁情况读取故障代码。图9.4LED调码器电路3.跨接线跨接线是一根普通的或其两端带有鳄鱼夹的导线，将跨接线与诊断插座上相应的接线端子连接之后，接通点火开关即可根据仪表盘上“发动机故障指示灯”的闪烁情况读取故障代码。9.2.4自诊断测试过程将故障检测仪、调码器或跨接线等自诊断测试工具与汽车上的诊断插座连接后，接通点火开关，即可触发自诊断系统进行诊断测试。根据读取的故障代码查阅被测车型的《维修手册》，就可知道故障代码表示的故障内容与故障原因。诊断插座（TDCL）是故障诊断通讯接口（TroubleDiagnosticCommunicationLink）的简称。在装备电子控制系统的汽车上，都设有诊断插座，一般安装在熔断器盒上、仪表盘下方或发动机舱内。1.利用跨接线进行诊断测试日本丰田、马自达、本田，美国通用、福特、克莱斯勒以及欧洲各汽车公司生产的大部分轿车均可利用“跨接线”跨接诊断插座上某两个或某几个指定的接线端子，即可触发自诊断系统来读取故障代码。丰田和夏利车系采用的诊断插座有三种型式，如图9.5所示。图9.5丰田与夏利轿车诊断插座型式与接线端子排列位置1）自诊断测试条件在读取故障代码之前，控制系统必须满足以下条件：（1）蓄电池电压高于11Ⅴ；（2）节气门完全关闭（即节气门位置传感器的怠速触点处于闭合状态）；（3）普通变速器的变速杆处于空挡位置，自动变速器（ECT）的挡位控制开关处于“P（停车）”挡位置；（4）断开所有用电设备开关，如空调开关、音响开关、灯光开关等等；（5）检查组合仪表盘上的发动机故障指示灯（CHECK）及其线路是否良好。方法是：先将点火开关转到“ON”位置，但不启动发动机，此时故障指示灯应当发亮。如果指示灯“CHECK”不亮，说明指示灯“CHECK”灯泡或其控制线路有故障，应予检修。然后启动发动机，此时故障指示灯应立即熄灭。如指示灯始终发亮，说明控制系统有故障。2）静态测试（KOEO）方式读取故障代码在静态测试（KOEO）方式下读取发动机控制系统故障代码的程序如下：（1）用跨接线将诊断插座（TDCL）上端子“TE1”与“El”跨接，如图9.5所示。（2）点火开关转到“ON”位置，但不启动发动机。（3）根据组合仪表盘上的指示灯闪烁规律读取故障代码。如果控制系统功能正常，则指示灯闪烁波形及时间如图9.6（a）所示，每0.52s闪烁一次，每次灯亮与灯灭时间均为0.26s，高电平时灯亮，低电平时灯灭。如果控制系统存储有故障代码，指示灯的闪烁波形及时间将如图9.6（b）所示。丰田系列轿车和装备8A－FE型燃油喷射式发动机的夏利2000型轿车，其故障代码均为两位数字。故障指示灯先显示十位数字，后显示个位数字。同一数字灯亮与灯灭时间均为0.52s，十位数字与个位数字之间间隔1.5s。如有多个故障代码，则在故障代码与故障代码之间间隔为2.5s，并按故障代码的大小由小到大顺序显示。故障代码全部输出后，间隔4.5s再重复显示。图9.6故障代码显示时间（单位：s）（a）正常代码显示时间；（b）故障代码“13”、“31”显示时间（4）故障代码读取完毕，断开点火开关，拆下跨接线，盖好诊断插座护盖。3）动态测试（KOER）方式读取故障代码动态测试方式读出的故障代码与静态测试（KOEO）方式相比，检测能力和灵敏度较高。不仅可以读取在静态测试方式显示的故障代码，而且还能检测启动信号、节气门怠速触点信号、空调信号和空挡开关信号等等。动态测试（KOER）是在汽车运行状态下进行诊断测试，其测试程序如下：（1）将点火开关转到“OFF（断开）”位置；（2）用跨接线将诊断插座（TDCL）上的端子“TE2”与“E1”跨接，如图9.7（a）所示；图9.7诊断插座在动态测试时的跨接情况（a）跨接端子TE2与E1（b）跨接端子TE2、TE1和E1（3）将点火开关转到“ON（接通）”位置，但不启动发动机，此时组合仪表盘上的故障指示灯将快速闪烁（大约每