故障自诊断系统课件.ppt
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- 故障 诊断 系统 课件
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1、2022-10-30故障自诊断系统故障自诊断系统故障自诊断系统故障自诊断系统4.1 故障诊断系统的原理故障诊断系统的原理故障自诊断系统 自诊断系统的功能是利用电子控制单元自诊断系统的功能是利用电子控制单元ECU监视电子控制系统各组成部分的工作监视电子控制系统各组成部分的工作情况,发现故障后,自动启动故障运行程情况,发现故障后,自动启动故障运行程序。序。它不仅保证汽车在有故障的情况下可以继它不仅保证汽车在有故障的情况下可以继续行驶,同时还将存储在存储器中的故障续行驶,同时还将存储在存储器中的故障信息(故障码)以一定的方式显示出来,信息(故障码)以一定的方式显示出来,或以数据流的形式通过汽车上配置
2、的诊断或以数据流的形式通过汽车上配置的诊断插座输出,以便于驾驶员和维修人员发现插座输出,以便于驾驶员和维修人员发现和排除故障。和排除故障。故障自诊断系统结构组成结构组成 主要由自诊断电路(输入信号电路、输出信号控主要由自诊断电路(输入信号电路、输出信号控制电路等)、电控单元制电路等)、电控单元ECU组成。其中,输入信组成。其中,输入信号电路、号电路、ECU与发动机电子控制系统共用,诊断与发动机电子控制系统共用,诊断的输出接口由发动机警告灯或的输出接口由发动机警告灯或ABS警告灯与警告灯与电控电控系统检测插座(系统检测插座(CHECK CONNECTOR)、故障故障诊断插座(诊断插座(TDCL)
3、等组成。等组成。故障自诊断系统工作原理工作原理(1)传感器的故障自诊断)传感器的故障自诊断 水温传感器、节气门位置传感器、进气歧管压力水温传感器、节气门位置传感器、进气歧管压力传感器、进气温度传感器等向传感器、进气温度传感器等向ECU输入模拟信号输入模拟信号的传感器,正常情况下,向的传感器,正常情况下,向ECU输入的输入的信号电压信号电压值值,都有一定的,都有一定的变化范围变化范围。通常采用监测其输入。通常采用监测其输入的信号电压值是否在规定的范围内来确定其是否的信号电压值是否在规定的范围内来确定其是否有故障,若传感器输出的信号电压数值有故障,若传感器输出的信号电压数值多次偏离多次偏离正常工作
4、范围且正常工作范围且持续一定时间持续一定时间,ECU便认为该器便认为该器件或电路发生了故障,把这一故障以代码的形式件或电路发生了故障,把这一故障以代码的形式存入内部随机存储器,并同时点亮仪表板上的故存入内部随机存储器,并同时点亮仪表板上的故障指示灯。障指示灯。故障自诊断系统 水温传感器正常工作时,其输出信号电压值在水温传感器正常工作时,其输出信号电压值在0.14.8V范围内变化。如果水温传感器输入电压范围内变化。如果水温传感器输入电压信号低于信号低于0.1V或高于或高于4.8V,ECU监测到电压值超监测到电压值超出规定范围且持续一段时间不消失时,出规定范围且持续一段时间不消失时,ECU即判即判
5、定水温传感器有故障,自动将代表水温传感器故定水温传感器有故障,自动将代表水温传感器故障的代码存入随机存储器,并点亮故障指示灯。障的代码存入随机存储器,并点亮故障指示灯。故障自诊断系统 氧传感器与空燃比反馈控制系统、爆震控氧传感器与空燃比反馈控制系统、爆震控制系统等控制所依据参数是在不断变化的,制系统等控制所依据参数是在不断变化的,因此这些信号变化的快慢也反映了传感器因此这些信号变化的快慢也反映了传感器是否存在故障。是否存在故障。当某传感器的输出信号变化过慢、在一段当某传感器的输出信号变化过慢、在一段时间内不发生变化时、保持高于或低于某时间内不发生变化时、保持高于或低于某一值超过了一定时间时,一
6、值超过了一定时间时,ECU将判定该传将判定该传感器有故障。感器有故障。对偶尔出现的对偶尔出现的一两次或几次信号数值的偏一两次或几次信号数值的偏离和丢失离和丢失,ECU则不认为是故障,也不存则不认为是故障,也不存入存储器内。入存储器内。故障自诊断系统 氧传感器在正常工作时,其输入电压应在氧传感器在正常工作时,其输入电压应在0.10.9V内波动不少于内波动不少于8次次/10秒。如果秒。如果ECU在在1分钟以上检测不到氧传感器的输出信号分钟以上检测不到氧传感器的输出信号或氧传感器信号在或氧传感器信号在0.10.9V间间1分钟以上没分钟以上没有变化,即判断为氧传感器电路有故障,有变化,即判断为氧传感器
7、电路有故障,并设定相应的故障码。并设定相应的故障码。发动机以发动机以1000r/min的转速运转时,当转速的转速运转时,当转速传感器丢失了传感器丢失了34个信号脉冲时,个信号脉冲时,ECU不会不会判定是转速传感器发生了故障,故障指示判定是转速传感器发生了故障,故障指示灯不会点亮,相应的故障码也不会存入存灯不会点亮,相应的故障码也不会存入存储器内。只有信号脉冲丢失持续一定的时储器内。只有信号脉冲丢失持续一定的时间,间,ECU才认为是故障。才认为是故障。故障自诊断系统 故障信号的出现不只是与传感器或执行器故障信号的出现不只是与传感器或执行器本身出现故障有关,而且还与相应的配线本身出现故障有关,而且
8、还与相应的配线电路故障有关,电子控制系统的各种传感电路故障有关,电子控制系统的各种传感器和执行器都是如此。器和执行器都是如此。在在ECU判断出某一电路故障时,只是提供判断出某一电路故障时,只是提供了故障的了故障的性质和范围性质和范围,最后要确定是传感,最后要确定是传感器、执行器还是相应配线故障,应进一步器、执行器还是相应配线故障,应进一步检查配线、插头、检查配线、插头、ECU和相关元器件。和相关元器件。故障自诊断系统 例如,当水温传感器与例如,当水温传感器与ECU之间的导线出现断路之间的导线出现断路时,时,+5V电压通过内设电阻电压通过内设电阻R直接送入直接送入A/D转换器,转换器,ECU监测
9、的信号电压会高于监测的信号电压会高于4.8V(近(近5V),),ECU也会判定也会判定水温传感器有故障水温传感器有故障。同理,当水温传感器与同理,当水温传感器与ECU之间的导线出现搭铁之间的导线出现搭铁短路时,输入短路时,输入A/D转换器的信号电压为转换器的信号电压为0V,ECU监测到信号电压低于监测到信号电压低于0.1V,也会判定,也会判定水温传感器水温传感器有故障有故障。故障自诊断系统 当传感器发生故障时,其信号不能作为发动机的当传感器发生故障时,其信号不能作为发动机的控制参数使用,控制参数使用,ECU从程序存储器中调出某一固从程序存储器中调出某一固定数值作为发动机的应急参数,以维持发动机
10、的定数值作为发动机的应急参数,以维持发动机的运转。运转。例如,发动机水温传感器发生故障时,例如,发动机水温传感器发生故障时,ECU将启将启用代用值固定用代用值固定为为80;进气温度传感器发生故障;进气温度传感器发生故障时,可将进气温度设定为时,可将进气温度设定为22。或者,或者,ECU另用与其工作性质相关器件的信号参另用与其工作性质相关器件的信号参数值代用。例如,进气流量传感器损坏后,数值代用。例如,进气流量传感器损坏后,ECU则用节气门位置传感器的信号参数值来代用。则用节气门位置传感器的信号参数值来代用。故障自诊断系统 对于执行器(如喷油器、点火器、怠速控对于执行器(如喷油器、点火器、怠速控
11、制阀等等)故障,有的能被制阀等等)故障,有的能被ECU检测出来,检测出来,有的则不能检测,依车型的控制软件设计有的则不能检测,依车型的控制软件设计而异。而异。故障自诊断系统(2)电控单元)电控单元ECU的故障自诊断的故障自诊断 电控单元电控单元ECU内设有监控回路,用以监视内设有监控回路,用以监视ECU是是否按正常的控制程序工作。否按正常的控制程序工作。在多数的在多数的ECU内备设有内备设有备用控制回路备用控制回路(应急回(应急回路)。当备用控制回路收到监控回路的异常信号路)。当备用控制回路收到监控回路的异常信号后,即刻启动备用电路,以简单的控制程序进行后,即刻启动备用电路,以简单的控制程序进
12、行控制,从而保持汽车仍能维持一定的运行能力。控制,从而保持汽车仍能维持一定的运行能力。因此,这种故障运行功能又称为因此,这种故障运行功能又称为“缓慢回家缓慢回家”功功能能。由于由于ECU启用故障运行方式是按固定的参数值来启用故障运行方式是按固定的参数值来维持发动机的运转,只具备维持发动机运转的基维持发动机的运转,只具备维持发动机运转的基本功能而不能代替电子控制单元的全部工作。所本功能而不能代替电子控制单元的全部工作。所以,备用控制回路不能使发动机工作在最佳状态,以,备用控制回路不能使发动机工作在最佳状态,故障运行方式的又称为故障运行方式的又称为“跛行跛行”模式模式。故障自诊断系统(3)执行器的
13、故障自诊断)执行器的故障自诊断 在发动机运转时,电控系统按照发动机的在发动机运转时,电控系统按照发动机的工况,不断地向执行器发出各种指令。当工况,不断地向执行器发出各种指令。当执行器发生故障时,为了安全起见,执行器发生故障时,为了安全起见,ECU往往采用往往采用断油、断电断油、断电等安全保险措施,为等安全保险措施,为此,在控制系统中又专门设计了故障保险此,在控制系统中又专门设计了故障保险系统。系统。故障自诊断系统 故障自诊断系统只能对电控系统故障自诊断系统只能对电控系统元器件的损坏元器件的损坏,以及以及电路中导线的断路和短路的电路中导线的断路和短路的“硬硬”性故障性故障进进行诊断,而无法确定其
14、性能好坏。例如,当水温行诊断,而无法确定其性能好坏。例如,当水温传感器输出信号电压在正常范围,而由于水温传传感器输出信号电压在正常范围,而由于水温传感器性能不佳、产生的信号电压不能准确反映水感器性能不佳、产生的信号电压不能准确反映水温时,采用上述诊断电路温时,采用上述诊断电路ECU是无法识别的。是无法识别的。故障自诊断系统不能对发动机所有发生故障的部故障自诊断系统不能对发动机所有发生故障的部位进行诊断。发动机机械故障、堵塞、渗漏、点位进行诊断。发动机机械故障、堵塞、渗漏、点火正时错乱等,火正时错乱等,ECU则不能进行故障自诊断,只则不能进行故障自诊断,只能间接地诊断与之有关的器件可能有故障。能
15、间接地诊断与之有关的器件可能有故障。故障自诊断系统故障信息的显示故障信息的显示 通过故障指示灯显示:用发动机的图样表通过故障指示灯显示:用发动机的图样表示和配有示和配有CHECK ENGINE或或SERVICE ENGINE文字说明的仪表灯。当读取故障文字说明的仪表灯。当读取故障码时,可通过故障指示灯的闪烁规律来显码时,可通过故障指示灯的闪烁规律来显示故障的代码。这是目前最常见的故障码示故障的代码。这是目前最常见的故障码显示方式。显示方式。故障自诊断系统 用发光二极管(用发光二极管(LED)显示:)显示:LED一般装一般装在在ECU盒的侧面,其指示故障的方式有所盒的侧面,其指示故障的方式有所不
16、同。不同。数字显示:故障码直接以数字的形式显示数字显示:故障码直接以数字的形式显示在汽车组合仪表的信息显示屏上(一般在在汽车组合仪表的信息显示屏上(一般在温度显示屏。温度显示屏。外接仪表显示。外接仪表显示。故障自诊断系统4.4.2 第二代故障自诊断系统第二代故障自诊断系统(OBD-)故障自诊断系统 OBD是是On Board Diagnostic的缩写,的缩写,即随车故障诊断系统。即随车故障诊断系统。OBD系统的设计初衷是为了监测排气系统的设计初衷是为了监测排气管废气排放质量,在排放系统有故障管废气排放质量,在排放系统有故障时提示车主注意,使维修技术人员快时提示车主注意,使维修技术人员快速的找
17、到故障来源,减少汽车废气对速的找到故障来源,减少汽车废气对大气污染。后来,逐步发展成为用于大气污染。后来,逐步发展成为用于进行电控系统故障诊断。进行电控系统故障诊断。OBD简介简介故障自诊断系统 从从1980年开始,各汽车制造厂开始在其生年开始,各汽车制造厂开始在其生产的车辆上,配备了随车诊断系统。到了产的车辆上,配备了随车诊断系统。到了1985年,美国加州大气资源局(年,美国加州大气资源局(CARB)开)开始制定法规,要求各汽车制造厂在加州销始制定法规,要求各汽车制造厂在加州销售的车辆,必须装置售的车辆,必须装置OBD系统,这些车辆系统,这些车辆配备的配备的OBD系统,称为第一代随车诊断系系
18、统,称为第一代随车诊断系统(统(OBD-)。)。故障自诊断系统 OBD系统必须符合下列规定系统必须符合下列规定:仪表板上必须有仪表板上必须有“故障警告灯故障警告灯”(MIL),以提醒驾驶员注意该车辆系),以提醒驾驶员注意该车辆系统已发生故障(通常是与废气排放控制统已发生故障(通常是与废气排放控制有关的系统);有关的系统);系统必须有记录及传输有关废气排放控系统必须有记录及传输有关废气排放控制系统故障码的功能;制系统故障码的功能;电器元件监控必须包含氧传感器、废气电器元件监控必须包含氧传感器、废气再循环控制系统和燃油蒸汽控制系统。再循环控制系统和燃油蒸汽控制系统。故障自诊断系统OBD-的缺陷的缺
19、陷 OBD-规格不够严谨,它遗漏了触媒转换器的效规格不够严谨,它遗漏了触媒转换器的效率监测,以及燃油蒸汽系统的泄漏侦测,再加上率监测,以及燃油蒸汽系统的泄漏侦测,再加上OBD-的监测灵敏度不高,一旦发觉车辆有故障的监测灵敏度不高,一旦发觉车辆有故障再进厂维修时,实际上已排放了大量的有害气体。再进厂维修时,实际上已排放了大量的有害气体。各汽车制造公司自定故障自诊断系统的故障代码各汽车制造公司自定故障自诊断系统的故障代码和软硬件结构、通讯方式等标准,因而,诊断座、和软硬件结构、通讯方式等标准,因而,诊断座、故障码、数据流、读取故障码的方法不但随制造故障码、数据流、读取故障码的方法不但随制造公司不同
20、而异,而且即使同一制造公司,车型不公司不同而异,而且即使同一制造公司,车型不同或生产年代不同,其故障自诊断系统也不同。同或生产年代不同,其故障自诊断系统也不同。故障自诊断系统 20世纪世纪90年代初期,美国汽车工程师学会年代初期,美国汽车工程师学会(SAE)提出了在全球的汽车制造厂生产)提出了在全球的汽车制造厂生产的汽车上采用统一的故障自诊断系统的倡的汽车上采用统一的故障自诊断系统的倡议,并在第一代随车诊断标准基础上,制议,并在第一代随车诊断标准基础上,制定了故障自诊断系统的工作方式、诊断插定了故障自诊断系统的工作方式、诊断插座、故障代码、数据流等软硬件的统一标座、故障代码、数据流等软硬件的统
21、一标准。采用这一标准的故障自诊断系统采用准。采用这一标准的故障自诊断系统采用相同标准的诊断接口、相同的故障码以及相同标准的诊断接口、相同的故障码以及共同的资料传输标准,被称为第二代随车共同的资料传输标准,被称为第二代随车故障自诊断系统(故障自诊断系统(OBD-)。)。故障自诊断系统 OBD-必须具备下列功能必须具备下列功能:侦测废气排放控制系统的元件是否侦测废气排放控制系统的元件是否“衰老衰老”或损坏;或损坏;必须有警示驾驶员应该进行废气控制必须有警示驾驶员应该进行废气控制系统的保养与检修的功能;系统的保养与检修的功能;使用标准化的故障码,并且可以用通使用标准化的故障码,并且可以用通用的仪器读
22、取或清除故障码。用的仪器读取或清除故障码。故障自诊断系统 美国加州大气资源局规定,所有美国加州大气资源局规定,所有1996年在年在加州销售的小型车辆必须配备加州销售的小型车辆必须配备OBD-系统,系统,从从1997年起,所有的小型卡车也要配备年起,所有的小型卡车也要配备OBD-系统。系统。OBD-系统规格在系统规格在1997年也被美国环保局年也被美国环保局采纳为联邦标准,并在采纳为联邦标准,并在1998年正式生效。年正式生效。由于美国的市场经济地位,由于美国的市场经济地位,OBD-标准相标准相对具有权威性,到日前为止世界上各大汽对具有权威性,到日前为止世界上各大汽车生产厂基本上全而采用了此标准
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