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同时,也总结出了随着当今汽车和电子科技的高速发展,速度快捷、功能强大、性能可靠、成本低廉的汽车电子控制系统必然备受生产商和消费者亲睐。
汽车电子控制系统应用广泛,能够很好地解决全球范围的汽车尾气排放环保问题和能源危机问题。
OBDⅡ系统作为汽车电控系统的典型代表,应当不断地加以发展和创新,以提高汽车性能和市场竞争力。
关键词:
在用汽车;
故障诊断;
技术探究
Abstract
Automobilefaultdiagnosisisanimportantpartoftheautomobilerepairandmaintenance,alongwiththedevelopmentofmodernautomobile'
spopularization,peoplemoreurgentneedtoquicklymotorfaultdetectionmethods,inordertoimprovevehiclesafetyandrepairworkerefficiency.Inordertocomplywiththeautomobilefastdevelopmenttrend,basedonmodernautomobilenecessaryon-boarddiagnosissystemwerestudied,andtheOBDIIsystemastheresearchobject,andtheinvestigationofOBDIIsystemofsomeofthebasicprinciple,operationparametersandcontrolprinciple.Inadditiontothedailystartingfromdailylife,oftenappearsomefaultsofautomobileisanalyzedandstudied,andtrytosolve.Atthesametime,alsosummedupwiththecarandtherapiddevelopmentofelectronictechnology,speedfast,powerfulfunction,reliableperformance,lowcostofcarelectroniccontrolsystemishighlyproducersandconsumerspro-gaze.
Automotiveelectroniccontrolsystemisappliedwidely,canwellsolvetheglobalautomotiveexhaustemissionenvironmentalproblemandtheproblemofenergycrisis.OBDIIsystemasamotorcontrolsystem,thetypicalrepresentative,shouldcontinuetotrytodevelopandinnovate,toimprovevehicleperformanceandmarketcompetitiveness.
Keywords:
automobile;
faultdiagnosis;
technicalresearch
目录
1车载自诊断系统Ⅱ概述...................................................1
1.1OBDⅡ产生的历史渊源.................................................1
1.2运行参数............................................................2
1.2.1一般参数........................................................2
1.2.2燃油输出参数....................................................4
1.3OBDⅡ技术状态.......................................................5
1.4OBDⅡ系统的主要控制组成..........................................5
1.4.1发动机管理控制..................................................5
1.4.2底盘控制........................................................5
1.4.3安全稳定控制....................................................5
1.4.4舒适性和娱乐通讯控制............................................5
1.5OBDⅡ系统的原理....................................................6
2OBDⅡ系统车载自诊断与检测的具体实现....................................7
2.1基于笔记本电脑技术的特点............................................7
2.2笔记本电脑技术软硬件的实现..........................................7
2.3故障代码的清除.....................................................10
3故障信息的获取........................................................11
3.1读取故障码之前的准备...............................................11
3.2正确的读码顺序.....................................................12
3.3正确的清除故障码...................................................12
4故障实例..............................................................14
4.1发动机熄火故障诊断.................................................14
4.2氧传感器的检测.....................................................16
5汽车行驶过程中常见几种问题的应急处理方法(附录)........................18
6结语(结束语)......................................................19
参考文献.................................................................20
致谢.....................................................................21
1OBDⅡ系统概述
1.1OBDⅡ产生的历史渊源
20世纪50年代,汽车技术与电子技术开始结合以来,电子技术在汽车上的应用范围越来越广,特别是70年代后,电子技术领域的集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展,为汽车提供了速度快捷、功能强大、性能可靠、成本低廉的汽车电子控制系统。
汽车电子控制系统极大地提高了汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性,这些汽车电子技术在汽车工业上的广泛应用能够很好地解决全球范围的汽车尾气排放环保问题和能源危机问题。
因此,广泛和深入采用电子技术,不仅是汽车制造厂本身为了提高产品的性能和竞争力的迫切需要,也是各国政府和社会支持和倡导,甚至是强制推行的结果。
最早的汽车电控系统是1968年德国博世公司研制成功的电子控制燃油喷射系统EFI(electronicfuelinjection),这种系统当时被用在德国大众公司生产的轿车上,这种燃油喷射系统被称为博世K型(BOSCHK),K型系统通常被称为机械喷射系统。
在1974年,德国博世公司于大众公司又联合推出了博世D型喷射系统,在这个系统里面基本实现了全电子控制,它是靠进气管压力传感器来提供进气压力信号,靠霍尔传感器提供转速信号给控制单元ECU,ECU通过计算机向喷油嘴提供可变的脉冲时间,从而控制不同工况下的喷油量,这种方式的喷射系统改进后,被奥迪,奔驰,沃尔沃,大众,宝马等车采用。
1975年,美国凯迪卡克公司在部分车型上开始采用一种喷射系统,这种喷射系统被称为博世L型。
这种喷射系统不同于D型在于:
L型是靠空气流量来向电脑CEU提供空气流量信号的(空气流量计是可产生压降信号,不许换算),同时由车速传感器提供发动机转速信号,电脑整理,计算这些信号后向喷油嘴提供可变脉冲时间,控制喷油量。
到了80年代,欧、美、日三大轿车生产基地所生产的轿车基本上都采用了燃油喷射系统,同时都有自己独特的控制方式。
但这时,所有的电喷车生产厂都开始考虑节气门负荷率、水温、进气温度对发动机性能的影响。
开始利用节气门位置传感器,水温传感器,进气温度传感器等系列传感器信号来修正电脑计算的喷油脉冲时间,使发动机在任何工况下都能获得较为理想的空气、燃油混合物(空燃比14.7:
1)。
有了这样的燃油喷射系统和空气流量系统(air-flowsystem),使汽车的经济型和动力性得到了保障。
在这个基础上,各汽车生产厂家开始在汽车上采用自动变速控制系统(TCU)、防抱死制动系统(ABS),安全气囊电控系统(SRS)、巡航控制系统(CC)、制动防侧滑系统(ASR),空气悬挂系统(AIRSUSPENSIONSYATEM),甚至将空调,音响等附属设施也用计算机进行控制。
然而,由于汽车控制的电子化,又带来新的问题。
一方面,汽车电控系统日趋复杂,给汽车维修工作带来了越来越多的困难,对汽车维修技术人员的要求越来越高;
另一方面,电子控制系统的安全容错处理,汽车不能因为电子控制系统自身的突发故障导致汽车失控和不能运行。
针对这种情况,汽车电控技术设计人员,在进行汽车电子控制系统设计的同时,增加了故障自诊断功能模块,它能够在汽车运行过程中不断监测电子控制系统各组成部分的工作情况,如有异常,根据特定的算法判断出具体故障,并以代码形式储存下来,同时启动相关故障运行模块功能,使有故障的汽车能够被驾驶到修理厂进行维修,维修人员可以利用汽车故障自诊断系统调出故障代码,快速对故障进行定位和修复。
因此,从安全性和维修便利的角度来看,汽车电控系统都应配备故障自诊断系统。
自1979年美国通用汽车公司率先在其汽车电控系统中采用故障自诊断功能后,世界上的各大汽车厂商纷纷效仿,在各自生产的电控车上都配备了故障自诊断功能。
故障自诊断功能,已经成为新车出厂和维修厂故障检测不可缺少的重要手段。
经过几十年的发展,故障自诊断模块不仅能够解决汽车电控系统的安全性和存储记忆汽车故障,还能够实时提供汽车各种运行参数。
1.2运行参数
数据流中的参数有两种形式,即数值参数和状态参数。
数值参数是有一定的单位、一定的变化范围的参数,它通常反应出电控装置工作中各部件的工作电压、压力、温度、时间、速度等;
状态参数是那些只有两种工作状态的参数,如开或关、闭合或断开、高或低、是或否等,它通常表示电控装置中的开关和电磁阀等元件的工作状态。
在进行数值分析时,首先应分清读出的各个参数是电控装置中的传感器输送给微机的输入信号,还是微机送出给电控装置执行器的输出指令,输入信号参数可以是状态参数,也可以是数值参数。
输出参数大部分都是状态参数,也有少部分是数值参数。
数据流中的参数可以使按汽车和发动机的各个系统进行分类,不同类型或不同系统的参数分析方法各不相同。
在进行电控装置故障诊断时,还应当将几种不同类型或不同系统的参数进行综合对照分析。
不同厂牌及不同车型的汽车,其电控装置的数据流参数和内容都不完全相同。
下面将目前常见的汽车电控装置数据流中的各个不同参数按不同的系统和类型分类,并简要说明了其含义、参数的形式及数值的单位和变化范围。
由于不同车型的微机决定了自己的数值参数的内容,因此,在检测某一车型时,下列所有的参数只有在部分的仪器上显示出来。
限于篇幅,只举了一些常用的参数,并对一般参数和燃油输出参数做了较为细致的说明。
1.2.1一般参数
所谓一般参数是指那些同时影响汽车及发动机的几个不同电控装置的参数,如发动机转速、汽车车速、氧传感器的工作、开环及闭环控制系统的工作、发动机负荷和电控装置微机总体输出指令系统状态等,有发动机转速、发动机启动转速、氧传感器工作状态、氧传感器信号穿越参数开环/闭环、可编程只读码、车速、运行时间等、下面介绍最常用的一般参数。
1)发动机转速
读取电控装置数据流时,在检测仪上所显示出来的发动机转速是由电控汽油喷射系统微机(ECU)或汽车动力系统微机(PCM)根据发动机点火信号或曲轴位置传感器脉冲信号计算而得到的,它反应了发动机的世实际转速,发动机转速的单位一般采用r/min,其变化范围为0至发动机的最高转速。
该参数本身并无分析的价值,一般采用对其他参数进行分析时作为参考基准。
2)发动机启动转速
该参数是发动机启动时有起动机盗洞的发动机转速。
其单位为r/min,显示的数值范围为0r/min~800r/min。
该参数是发动机微机控制启动喷油量的依据。
分析发动机转速可以分析其启动困难的故障原因,也可以分析发动机的起动性能。
3)氧传感器工作状态
该参数表示发动机排气管上的氧传感器所测的排气的稀浓状况,有些双排气管的汽车将这一参数显示为左氧传感器和右氧传感器工作状态两种参数。
排气中的养的含量取决于进气中混合气的空燃比,氧传感器是测量发动机混合气体稀浓的主要传感器,氧传感器必须加热至300℃以上向微机提供正确的信号,而发动机微机必须处于闭环控制状态下才能对氧传感器的信号做出反应。
氧传感器工作状态参数的类型因车型而不同。
有些车型是以状态参数的形式显示出来,其变化为浓或稀,也有些车型是将它以数值参数的形式显示出来,其数值单位为mV。
浓或稀表示排气的总体状态,mV表示氧传感器的输出电压。
该参数在发动机热车后以中速(1500r/min-2000r/min)运转时,呈现浓稀的交替变化或输出电压在100mV-900mV之间来回变化,每10s内的变化次数应大于8次(0.8Hz),若该参数变化缓慢或不变化或数值异常,则说明氧传感器或微机内的范阔控制系统有异常。
4)开环或闭环
这是一种状态参数,它表示打洞机微机的控制方式是开环还是闭环,在冷车运转中,应显示为开环状态;
当发动机达到正常工作温度后,发动机微机对氧传感器的信号有反应应显示为闭环状态。
有些故障(通常会显示故障代码)会使发动机回到开环控制状态,此外,有些车型在怠速运转一段时间后也会回到开环状态,这常常是因为氧传感器在怠速时温度太低所致。
对此,可踩下油门踏板,让发动机以快怠速运转来加热氧传感器。
如果该参数一直显示为开环状态,快怠速运转后仍不能回到闭环状态,说明氧传感器或发动机燃油系统有故障。
5)车速
车速参数是由发动机或自动变速器微机(ECM、TCM)根据车速传感器的信号计算出的汽车车速数值,车速参数的显示单位有英里/h或km/h两种,可以通过调整检测仪来改变。
车速参数微机控制自动变速器的主要参数,也是进行巡航控制的重要参数,有些呆自动变速器的汽车没有车速传感器,此时检测仪上显示的参数为0,该参数一般作为最自动变速器的其他控制参数进行的参考依据。
1.2.2燃油输出参数
燃油输出参数表示微机对电控燃油喷射系统进行控制的状态,以及向喷油器等执行器送出的控制信号。
主要有以下及几种:
1)喷油脉中宽度
喷油脉冲宽度是发动机微机控制喷油器每次喷油时间的长度,是喷油工作是否正常的最主要指标。
该参数所显示的喷油脉冲宽度数值单位为ms。
该参数显示的数值大,表示喷油泵每次打开喷油的时间较长,发动机将获得较浓的混合气;
该参数显示的数值小,表示喷油器每次打开喷油的时间较短,发动机将获得较稀的混合气,喷油脉冲宽度没有一个固定的标准,它将随着发动机转速和负荷的不同而变化。
2)目标空燃比
该参数不是通过测量而得到的发动机实际空燃比,而是发动机微机在闭环控制时根据各种传感器信号计算后得出的应提供的空燃比,微机将依照此参数的大小靠控制喷油器的喷油量。
该参数的显示值一般为14.7左右,低于此数值表示微机要提供较浓的混合气;
高于此值表示微机要提供较稀的混合气。
有些车型以状态参数的方式显示这一参数,其显示内容为浓或稀。
该类参数还有:
燃油短期校正系数,燃油长期校正系数,燃油校正学习,燃油校正块,不同步脉冲,功率加浓,节气门全开气流清除,减速调稀,减速断油,起动开关灯。
3)节气门位置和怠速控制参数
节气门位置和怠速控制参数反应节气门位置及各种怠速控制装置的工作状态。
有些参数也表示微机向发动机怠速控制和节气门控制装置发出的指令。
主要有以下几种:
节气门开度,怠速空气控制,怠速开关。
4)发动机水温和进气温度参数
发动机水温,起动温度,进气温度
5)空气压力和进气最佳值
该类参数主要有以下几种:
大气压力,进气管压力,空气流量
6)电气和点火参数
微机输出至点火系统的控制信号。
主要有下几种:
蓄电池电压,5V基准电压,点火提前角,启动信号,点火控制,爆震,爆震计数,爆震推迟,电气负荷开关
7)排放控制参数
炭罐指令,废气再循环指令,废气再循环温度,空气喷射指令
8)传动系统、电控自动变速器及其他综合参数
传动系统和电控自动变速器参数表示微机向变速器所有执行器发出的指令及来自变速器和传动系统所有传感器的信号,主要有:
锁止离合器指令,停止空挡开关,脉冲发生器,车速,超速档开关等。
其他综合参数如:
动力转向压力开关,发动机负荷,空调参数等。
1.3OBDⅡ技术状态
具有OBDⅡ系统的车辆,各电控系统工作情况的好坏,直接影响到车辆的正常行驶。
为了保证车辆各电控系统的正常工作和检修方便,现代汽车控制单元ECU都设计具有故障自诊断功能。
在汽车的使用中,它能够对各传感器、执行器和连载线路进行不断地监测,当废气排放超过法定规定值和汽车电控系统出现故障时,故障显示灯MLL闪亮告知驾驶员电控系统故障或废弃排放超标,并将故障以代码的形式存储在各系统电控单元ECU中,为汽车维修人员诊断和排除故障代码提供依据。
在车辆检修时,可通过特定的程序读取存储器中的故障代码,检修人员便可根据读取故障代码很快的判断出故障的类别和范围,查找电控系统的故障部位所在。
为顺利的维修汽车节省了很多时间。
1.4OBDⅡ系统的主要控制组成
1.4.1发动机管理控制
微机对发动机控制的内容主要是燃油喷射(EFT)、点火控制(TSC)、排放控制(EAC)和进气控制等。
各传感器将发动机的进气量、进气温度、发动机转速、冷却水温度、油门开度等物理量转变成为电信号(如电压或电流)输入到电子控制单元ECU,经快速分析、比较和计算后输出信号控制器,使发动机在各种工况下都具有最佳的燃油供给量各点火时间,使发动机具有良好的动力性、经济型和最低的排放污染。
1.4.2底盘控制
随着汽车行驶速度的提高,道路行车密度的增大,对汽车行驶安全性能提出了更高的要求。
电子控制刹车防抱死系统ABS和驱动防滑系统ASR以及电子稳定程序ESP在汽车上得到了广泛地应用,它可以提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动距离,且能防止驱动过程中驱动的滑转。
为了减轻驾驶员的劳动强度,传统的手动变速器已经被自动变速器(A/T或ECT)所取代,同时广泛的用用到了动力转向、电控四轮转向和电控悬架装置(TEMS)
1.4.3安全稳定控制
现代汽车的安全保证控制主要分为被动安全保证和主动性安全保证,被动安全保证性能好的汽车,一旦车辆发生交通事故,能最大限度的减轻乘员的损害程度,但它不具备预见性自动减速或停车,避免交通事故的发生能力。
这类装置主要有安全带、安全气囊(SRS)等。
主动性能安全保证装置能通过各种传感器和和红红外线测距仪所获得的信号,由电脑控制自动减速或停车,从而避免交通事故的发生。
这类装置主要有电子自动控制系统和电子防盗装置。
1.4.4舒适性和娱乐通讯控制
现代汽车的设计都能体现出以人为本的设计思想,特别是在轿车方面。
汽车自动空调,自动门窗,中央门锁,自动电动座椅,高级音响,车载电话,电子地图等,都离不开电子技术,使用电脑控制能使它们很好地组合起来,使用感更加方便。
1.5OBDⅡ系统的原理
故障自诊断系统模块的对象是电控汽车上的各种传感器(如:
水温传感器等)、电子控制系统本身以及各种执行元件(如维修器),故障判断正是针对上述三种对性进行的。
故障自诊断系统模块共用电子控制系统的信号输入电路,在汽车运行过程中监测上述三种对象的输入信息,汽车正常运行时,电子控制系统输入和输出信号的电压(或电流)值都有一定的变化范围,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(OBDⅡ规定这一现象不超过两个驾驶周期),故障自诊断模块为这一信号对应的电路或元件出现故障,并把这一故障一代码的形式存入内部存储器,同时点亮仪表盘上的故障指示灯,告知驾驶员或汽车维修技术人员检修电控系统故障。
针对三种监控对象产生的故障,故障自诊断模块采取不同的应急措施
1)当某一传感器或电路陈胜故障后,其信号就不能再作为汽车的控制参数,为了维护汽车的运行,故障自诊断模块便从其程序存储器中调出预先设定的经验值,作为该电路的应急输入参数,保证汽车可以继续工作;
2)当电子控制系统自身产生故障时,故障自诊断系统,模块便触发备用控制回路对汽车进行应急的简单控制,使汽车可以开到修理厂进行维修,这种应急功能就叫做故障运行,又称“跛行”功能。
3)当某一执行元件出现可能导致它元件损坏或严重后果的故障时,为了安全起见,故障自诊断模块采取一定的安全措施,自动停止
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