現代汽車綜合診斷技術及運用(第一部分)

綜合診斷技術


      診斷是指對某個或某幾個故障癥狀通過一定手段的檢測從而做出正確判斷的過程。而綜合診斷技術則是指對復雜的故障癥狀，利用一切可能的和必要的檢測手段進行檢測，并通過對其檢測的結果(包括各種數據參數)進行由此及彼，由表及里，由淺人深，去偽存真的認真分析，從而得出盡可能符合實際的判斷并在進一步的拆解和修理中不斷驗證和修正原判斷直至真正排除故障的全過程。通常包括下述幾個部分(這里主要講的是對發動機系統的診斷，但其內涵和原理同樣適用其他控制系統。)：
      (1) 故障碼分析；
      (2) 數據分析(含波形分析)；
      (3) 點火分析(含波形分析)；
      (4) 尾氣分析(含波形分析)；
      (5) 壓力和真空分析(含波形分析)。
      這是由于近十幾年汽車電子技術的飛速發展，使得修理工作發生了極大的變化，已不可能再像以前那樣僅靠看、聽、摸及經驗即可完成修理作業。面對曰益復雜的故障，我們必須掌握一定的理論基礎，依靠相應的檢測儀器和檢測手段，根據詳盡的技術資料(各種技術數據和電路圖等)，加上人的正確思維判斷才可能正確地完成修理作業。
      對汽車故障的診斷和修理其實從汽車誕生時也就同時產生了，并且伴隨著汽車的發展，診斷方式、診斷手段以及用于診斷的儀器設備也在不斷發展。特別是從20世紀70年代后期，由于世界各國控制排放污染物法規的曰益嚴格和對燃油經濟性要求的不斷提高，加上電子技術的發展和在汽車上的大量應用，使診斷方式、診斷手段以及用于診斷的儀器設備發生了根本性的變化。而且由于控制技術向綜合性和集成化的發展(如為使各控制系統能夠共享某些信號數據，有些廠家采用加大集成化，像將發動機控制與自動變速器控制做成一體，即PCM，有些廠家則采用CAN系統即計算機區域網絡平臺，凡與此CAN相接的控制系統均可共享其間的信號數據，從而提高了控制速度和可靠性，同時也大大減少了使用的線路和器件)，使得診斷方式和內容也曰益向綜合性發展。
      在最早期的發動機控制系統中，用于發動機控制的計算機(或稱電腦)只能對發動機的運行進行較為簡單的控制，而且也沒有自我檢測的能力。當然也不可能向維修人員提供任何有益的提示，維修人員只能依靠萬用表對電腦接口各線路的電壓、電阻或電流進行測試，再將測試的結果與設定值進行比較，從而做出判斷。這無疑給維修帶來了許多困難。因此再開發的控制電腦增加了簡單的自我檢測的功能，即在控制發動機運行的同時，檢測各個輸入和輸出信號，當發現在標定時所設定的故障現象，如開路、斷路、電位的變化不正確或某些信號不合理時，將設定相應的故障碼(即以一定的代碼表示相應的信號故障)。在某些車型上同時還會點亮故障指示燈，以提示駕駛人員控制系統檢查到故障，應盡快進廠維修(但有些車型沒有故障指示燈)。在對這些車型進行維修時，檢測人員可利用相應儀器或一定觸發方式讀取電腦所存儲的故障碼，從而為維修作業提供了進一步檢查的方向。但由于此時的電腦也只能向維修人員提供故障碼，因此在其后開發的電腦除了上述功能外逐漸采用了數據流概念。即利用儀器可從該數據流中讀取故障碼、運行的數據參數和執行雙向指令(即通過儀器可向控制系統發出指令，驅動某些器件工作以便動態地檢查這些器件，如噴油器和電磁閥的好壞以及向電腦寫入某些控制所需的設定值)。以上這幾代系統被統稱為OBD—I系統。
      在1994至1995年，美國汽車工程師協會(SAE)為進一步推行更加嚴格的排放法規和加強I／M(檢查／維護)制度，要求從1996年起，所有在美國生產的汽車和所有進口到美國的其他各國生產的汽車均需采用OBD—Ⅱ系統。這就是我們所說的第2代隨車診斷系統。在該系統中，SAE對診斷口的位置、診斷口的樣式和插腳、故障碼的編排和分類以及7個診斷模式做了詳細的規定。該系統目前已被世界上絕大多數汽車生產廠家所采用。

在OBD—Ⅱ系統中除了OBD—I的功能以外，還添加了如下功能：
      (1) 添加故障燈MIL的閃動故障碼功能(在OBD—I中有些車無此功能)。
      (2) 不僅監測控制功能和器件是否損壞，而且還要監測與排放值相關的數據值。
      (3) 被稱為“凍結幀”的功能，指可存儲故障發生時的運轉狀態。
      (4) 故障存儲器的內容可借助診斷檢測儀器讀出以取代閃動故障碼。
      OBD—Ⅱ系統按下述標準定義：
      (1) SAE J l850或IS09142—2有關通訊內容。
      (2) SAE J l962有關診斷接頭。
      該診斷接頭通常安裝在儀表臺下，轉向柱和汽車中心線之間。接頭有16針，分配如下：
      7和15針是數據傳輸，符合DIN IS09141—2；
      2和10針是數據傳輸，符合SAE J 1962；
      1、3、6、8、9、11～14針未做規定，廠家可自定義；
      4針是車身地線；
      5針是信號地線；
      16針是蓄電池正極。
      注：2和10，7和15規定傳輸與排放相關的控制單元信息。但有些廠家也將其他控制系統的K或L線也連接在這些針上(當然也有連接在其他針的，如1、6、8、9、13等)。
      (3) SAE J l978有關檢測儀器(OBD—Ⅱ的掃描工具)。 
      (4) SAE J l979通訊協議內容(模式1至模式7)。
      在SAE J 1979標準中分別規定了每個診斷模式的運行和數據格式，共有7個：
　　模式1  從系統中讀取診斷數據，包括：
      　　•模擬輸入和輸出信號(如某些特殊信號)；
      　　•數字輸入和輸出信號(如怠速開關)；
      　　•系統狀況的信息(如變速器類型、是否裝有空調等)；
      　　•計算結果(如噴油脈沖寬度)。
　　模式2  讀出故障發生時的狀態(凍結幀)，如發動機轉速=850r／min，油溫=83℃等。包括：
      　　•模擬輸入和輸出信號；
      　　•數字輸入和輸出信號；
      　　•系統狀況的信息；
      　　•計算結果。
　　模式3  讀取故障存儲信息。
      　　在模式3，僅讀取與尾氣排放有關的并已被確定的(硬)故障碼。
　　模式4  清除存儲的故障碼和重新設定伴隨的信息。
　　模式5  顯示檢測值和該輸入傳感器的極限。
　　模式6  顯示未被連續監測的系統的測量值。
　　模式7  讀取存儲的故障碼。
　　　　在模式7，可讀取偶然發生的，尚未確定的(軟)故障碼。
      (5) SAE J l930標準化的器件和系統名稱。
      (6) SAE J 2012對故障碼的顯示文本結構和格式。
      故障碼包括5位數字，如P0283。每一位含義見表1。
   
      OBD—Ⅱ系統規定要連續監測下述器件：
      (1) 燃燒狀態；
      (2) 催化轉化器；
      (3) 氧傳感器；
      (4) 二次空氣系統；
      (5) 燃油蒸發系統；
      (6) 廢氣再循環系統(EGR)。 
      上述系統的器件若出現故障，故障燈必須點亮。