汽车电子故障诊断现状及其发展

汽车电子学概论结课论文汽车电子故障诊断系统现状及其发展摘要:随着汽车电子技术的应用和发展，汽车电控系统日趋复杂，传统的诊断方法和诊断设备无论是精确度和使用方便性，还是对汽车技术发展的适应性均不能满足用户的需要，为了提高故障诊断技术，不断完善诊断理论和方法，必须广泛应用各学科的最新成果发展适用于诊断的边缘技术，并且借助于数学工具和计算机。关键词:故障诊断技术现代汽车汽车电子技术汽车电控系统诊断设备诊断方法正文：随着现代汽车工业的发展、汽车电子化程度日益提高汽车电子控制系统(燃油喷射系统、制动防抱死系统、安全气囊等)不断增多。这些复杂的系统，使得汽车的维修变得非常困难，为了便于维修，在汽车电子控制系统的控制器中，一般都设计有故障自诊断功能，也就是平常所说的在板诊断(On—boarddiagnostic)⋯功能，它可自动诊断系统故障，将故障码存入存储器中，并可通过通讯口进行输出。借助于安装在仪表板上的故障指示灯或专用的故障诊断仪，可方便地读出电子控制系统的工作状态和发生故障的部位。近年来，随着汽车电子技术的飞速发展、系统自诊断功能日益增强，专用的故障诊断仪的功能也变得愈来愈强大。一、常用的汽车电子故障诊断方法1、直观诊断法直观诊断法也称经验诊断法或人工诊断法。它是通过人的感觉器官对汽车故障现象进行看、问、听、试、嗅等，了解和掌握故障现象的特点，进而判断得出结论的诊断方法，在对传统汽车故障的诊断中，占有相当重要的地位。诊断故障时，首先要搞清楚故障出现的条件，即故障是在正常使用过程中出现的，还是维护、换件后或在汽车大修后出现的。通常某一故障只在某一特定条件下现象最为明显，而当条件改变时，故障现象也随之改变。因此，当条件许可时，可改变汽车的工况后观察故障现象的变化，分析其内在联系并找出故障发生的原因。任一故障常是由一、两个关键原因引起的，因此通过查找常见关键部位能快速排除故障。如在实验室进行电喷发动机不能起动(起动系统正常)故障的研究中，应注意观察发动机的转速信号，因大多数发动机控制系统在对发动机进行点火和喷油控制时，必须有发动机转速(曲轴转角)和基准位置信号，否则将无法确定发动机是否在转动，当然也就无法进行点火及喷油的控制。直观诊断法是建立在维修人员对汽车电子控制系统基本结构原理掌握较好，以及平时在维修工作中对各种车型常见故障的排除方法进行及时总结和积累的基础之上，因此，其诊断效率和准确性与诊断者的工作能力、工作经验等有相当大的关系。我们在陕西新丰泰汽车公司对一款奥迪A61.8T发动机进行诊断时，总结出表1所列故障现象与故障部位的对应关系。当汽车出现这些故障时，维修人员首先检查其常见故障部位，在大多情况下能找到故障原因。直观诊断法对故障的判别一般不需要任何仪器设备，只要对汽车结构和常见故障现象有一定的了解，就可以随时随地进行诊断，但故障部件的确认需要进行相应的检测。只要维修人员善于对维修工作中处理过的故障现象及排除方法进行总结和积累，便可掌握一定程度的直观诊断方法并能收到事半功倍的效果。但在故障诊断中，应对机件尽可能不拆卸或少拆卸，以避免因不正确地拆卸而造成新的故障。2、故障码查询法故障自诊断系统共用汽车电子控制系统的信号输人电路，在汽车运行过程中监测传感器、电子控制器及各种执行器的输人信息。当某一信号超出了预设的范围值，并且这一现象在一定的时间内不会消失或出现频率达到一定程度时，故障自诊断系统便判断为这一信号对应的电路或元件出现故障，并把这一故障以代码的形式进行存储，同时点亮仪表盘上的故障指示灯。当电子控制系统运行不正常时，可优先采用故障自诊断系统提取故障码进行检查。进人自诊断测试状态后，不同的诊断测试模式将完成不同的诊断测试功能，一般有以下两种诊断测试模式:a.静态测试模式简称KOEO(KeyONEngineOFF)模式即点火开关“ON，在发动机不运转的情况下读取存储器中的历史故障码和静态测试状态下发生故障的故障码，大部分电控发动机采用静态模式。b·动态测试模式简称KOER(KeyONEngineRun)模式，即点火开关“ON，在发动机运转的情况下读取故障码。该模式主要用于读取动态下发生故障的故障码，它能检测到许多静态模式无法判断的故障。维修人员应查询故障码所代表的故障提示，并以此为依据进一步查找故障部位。需要注意的是故障的出现不只与传感器和执行器有关，也与出现故障的整个电路有关。因此在故障诊断中，除检查传感器和执行器外，还需检查线束、插头、ECU和与此信号电路相关的其他元件。例如:水温传感器本身是正常的，若相关线路短路、断路或接触不良等，诊断系统将显示水温传感器信号有故障。汽车故障排除后，需要清除故障码，以避免对以后的故障诊断带来干扰。进行故障码清除时，应严格按照特定车型所规定的故障码的清除方法进行清除。一般而言，断开通往发动机控制系统的电源线或保险丝一定时间后，就可清除故障码。但采用拆除蓄电池负极搭铁线的方法清除故障码，将会使某些车型的控制电脑失去“经验记忆”，或造成有些车辆某些功能的丧失，因此，最好用专用仪器进行清除故障码操作。随车故障自诊断系统虽然有其优越性，但是它通常只能提供与本系统有关的电气装置或线路故障。它有以下不足:只包括有限的若干常见故障，大量的故障特别是电控发动机油路、气路故障并未包括在内;对许多故障没有反应或仅给出较为模糊的诊断结论，使维修人员仍然无从下手。3、数据流分析法利用自诊断系统在多数情况下能判明故障可能发生的原因和部位，但是对于一些复杂的故障，若仅仅依靠故障代码寻找故障，往往会出现判断上的失误，因为故障代码仅仅是控制器认可或否定的界定结论，不一定是汽车真正的故障部位。最为可行的方法就是利用故障诊断扫描仪进行数据流的检测和显示，动态研究汽车电子控制系统工作时各有关信号和数据，通过与正常信号和数据的对比从而找出故障所在。装有第2代随车故障自诊断系统(OBD-I)的汽车，都可以用专用检测仪(如德国大众汽车所用的V.A.G1552和V.A.G1551等)读取反映汽车各电控系统工作状况的数据流。这些数据主要包括喷油脉冲宽度、点火提前角、发动机转速、节气门开度、怠速阀调整状态、氧传感器状态，ABS轮速传感器、自动变速器挡位等一系列信号。在数据流中包括故障码信息、控制器实时运行参数、控制器与诊断仪之间的相互控制指令。4、波形分析法当传感器或控制器及其相关电路出故障时，会造成有关信号丢失、波形异常(幅值、形状、频率等)或各信号之间的相位发生变化，波形分析法即借助普通多踪示波器或汽车专用示波器对这些信号波形进行检测和显示，通过对波形有关特征与正常波形差别的分析对比，达到故障诊断的目的。判断传感器的波形是正常还是异常，主要可以用5种测量参数来加以判断，即幅值、频率、形状(信号的变化趋势)、脉宽和阵列(信号的重复特性)。与传统的诊断方法相比，波形分析法能够真实的反映传感器、ECU和执行器之间的信号传递特征，特别是对点火系统、电控燃油喷射系统、ABS等变化较快的传感器信号进行分析和故障诊断是十分有效的。但维修人员必须对汽车电控系统的结构原理、不同情况下各传感器和执行机构的正常波形的特征十分熟悉，才能正确应用波形分析法对汽车电控系统故障进行快速准确的诊断。5、电路分析法汽车电控系统电路比传统的电路系统要复杂的多，而且不同的车型其电控系统电路也有较大的差异。掌握各种车型电控系统控制方法和控制原理，熟悉其电路特征，可用尽量少的时间准确地找出故障部位，提高工作效率和效益。电路分析法即以故障车的电路原理图为基础，在电路图上进行故障分析和判断，推断出可能的故障原因和故障部位的方法。二、汽车故障诊断标准汽车故障诊断标准的发展经历了由各自为政到逐渐统一的过程，到90年代才逐渐形成了世界汽车工业界广泛从同的标准。当前公认的标准是0BD一Ⅱ，其含意是第2代的在板诊断标准。1994年，美国汽4工程师协会(SAE)在第1代车载诊断标准的基础统一了故障代码和软硬件结构，制订了第2代在板诊断标准0BD一Ⅱ，它更侧重于与排放控制相关的渗断由于SAE在世界汽车工业领域的权威地化，0RD～Ⅱ标准很快为世界各大汽车公司所接受成为世界汽车工业的标准。0BI)一Ⅱ标准包括以下内容：1、SAE标准SAEj11I3一车辆元件的电磁敏感性测量程序；SAEJ185O——B类数据通讯网络接口；SAEj1930——电／电子系统诊断缩写、条目和定义；SAEJ1962一诊断接线器；SAEJ1979——电气／电子诊断测试模式及方法；SAEJ20l2——诊断故障代码推荐格式和信息；SAEJ22叭——0B一Ⅱ检测工具的通用接[j；SAEJ2205一一扩展诊断协议。2、ISO标准ISO7637一一道路车辆～环境与连接的电磁干扰；ISO914I-2：I994(E)——道路车辆～诊断系统一cARB内部数字信息交流要求。3、其他标准美国加州代码规定．13号主题，I968．1部分——故障和诊断系统要求；美国环保局40CFR第86部分一一新型机动车和机动车发动机牵气污染控制车载诊断系统规定。三、电控汽车诊断技术未来发展趋势随着汽车电子技术的飞速发展，各种功能的汽车电子控制系统装车的数量不断增多，控制功能也变得越来越复杂，相应的诊断技术也会进一步发展。1、应用汽车局部网采用汽车局部网(VAN／CAN)对各子系统模块进行管理的技术将会得到推广应用。为了适应这一发展，要求各子系统模块提高智能化的程度，具有相应的在线自诊断功能，由专用的诊断模块对各子系统进行监控，提供故障信息和发生故障的部位。外部诊断设备可以通过汽车局部网，直接对各子系统故障进行诊断和测试。2、增强在板诊断系统对汽车运行状态的监视功能采用大容量的存储器，实时记录车辆运行的状态(各种传感器及执行器的工作状态)，记录故障发生前后的各种运行参数的数值，以便维修时用于分析故障发生的原因。3、提高在板故障诊断系统对突发性故障的处理能力预测突发性故障的发生，并采取应急措施，更改控制逻辑或给出固定数值替代出错的传感器输出信号，使汽车仍能正常运转。4、加强维修点与其维修中心之间故障诊断信息资源的交流与共享维修点利用网络与汽车生产厂或售后维修中心之间通讯，共享维修诊断资源维修中心拥有高级的故障诊断专家系统，维修站只需一些简单的计算机终端或更为简单的手持式诊断仪就可工作。这样既增强了维修点的故障诊断能力，又可降低维修成本。5、加强诊断技术的研究将一些新技术用于汽车故障诊断。例如，规则系统或专家系统的知识数据库；神经网络和扰动分析模式识别技术及动态模型技术等。增强故障诊断专家系统的功能，提高诊断故障的能力和准确性。总结：本文中讲述了主要的几个汽车电子故障诊断的方法和汽车电子故障诊断未来的发展方向，汽车电子学作为发展迅猛的科学技术，未来一定有很好的前景。参考文献：1王遂双.汽车电子控制系统的原理与检修(地盘和车身部分).北京:北京理工大学出版社,，2003.2汽车工程学会.汽车工程手册(设计篇).北京:人民交通出版社,，2001.3ThomasD.车辆动力学基础.北京:清华大学出版社,，2006.