第七章 电控发动机故障诊断与分析

三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）1电控发动机检测与维修——主讲：周海森三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）2第七章：电控发动机故障争端与分析本章目标：1、学会电控发动机故障诊断及分析2、使用解码器、示波器、万用表、试灯进行综合故障排除3、理解故障自诊断、失效保护、应急备用系统应会技能：1、掌握故障分析的方法2、熟练使用解码器、解码软件3、熟练使用示波器进行故障检测专业术语：波形、示波、解码、自诊断、失效保护、应急备用系统、OBD、CAN-BUS三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）37.1.1现代汽车的故障自诊断系统现代汽车电子控制系统中，一般都设有故障自诊断系统。故障自诊断系统主要由ECU中的部分软件和“故障指示灯”等组成，不需要专门的传感器。电控系统工作时，自诊断系统对电控系统各种输入、输出信号进行监测，并运用程序进行推理、判断，将结果迅速反馈到主控系统，改变控制状态；此外，还根据自诊断结果控制“故障指示灯”工作。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）47.1.2故障自诊断系统工作原理如图所示：当某个传感器发生故障输入错误信号（允许范围之外）或者没有信号。此时系统ECU将对其进行处理，起动保护模式或者不再采纳该信号用其它代替信号或用固定值代替，并将该故障以代码形式存入ECU的RAM中，同时点亮组合仪表盘的故障指示灯以提示驾驶员尽快维修。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）57.1.3故障码、故障与故障症状之间的关系如下表所示：三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）67.1.4故障自诊断系统的使用1.人工识码、清码（1）进入故障自诊断测试状态的方法例1：丰田轿车的自诊断如下图所示。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）7下图为丰田车系的三种型式的自诊断插座的外形图，图（a）和图（b）一般设置在发动室内，图（c）则通常设置在驾驶室内仪表板下方。丰田车系发动机故障诊断模式有四种：正常诊断模式(发动机故障码读取)、试验诊断模式（开关信号故障码读取）、空燃比（A/F）修正模式（混合比浓稀）和氧传感器输出信号检测模式。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）8（1）正常诊断模式（发动机故障码读取）检查发动机故障指示灯程序：①点火开关置于“ON”位置，发动机不转动，“CHECKENGINE”指示灯将点亮，如果“CHECKENGINE”指示灯不亮，检查指示灯灯泡及电路是否良好。②起动发动机后，“CHECKENGINE”指示灯应灭。如果灯继续亮，说明ECU系统有故障。故障码读取程序故障码读出条件：①蓄电池电压在11V以上。②节气门处于全关闭状态，怠速接点IDL接通“ON”。③变速器换档杆置空档位置（P或N位）。④切断全部用电设备。⑤跨接诊断座中端子TEl（T）与El。⑥点火开关置于“ON”，但发动机不起动。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）9当上述条件满足时，组合仪表上的“CHECKENGINE”指示灯闪烁，如果没有故障，“CHECKENGINE”指示灯将以每秒闪烁两次的频率闪烁，如下图所示。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）10当有故障时，“CHECKENGINE”灯闪烁频率发现变化，以0.5s的频率闪烁。闪烁的第一个数字是两位故障码的第一位数，间歇1.5s后，闪烁的第二个数为第二位数。如果有两个以上故障码，每个故障码之间间隔2.5s。全部故障码显示完毕间隔4.5s，再重复显示全部码，如下图所示。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）11（2）试验诊断模式（开关信号故障码读取）试验方式与普通方式相比较，检测故障能力的灵敏度较高。它具有检测起动信号、节气门怠速触点信号、空调信号和空档开关信号等功能。而且，在普通方式中可以检测的项目在试验方式中都同样可以检测到。试验方式是在汽车运行状态下读取故障码，其程序如下：读取故障码时应满足下述条件：①电源电压在11V以上。②IDL触点接点在“ON”位置（节气门完全关闭）。③变速器换档杆置P/N位。④A/C开关置于“OFF”位置。⑤如下图所示，跨接诊断座中TE2和E1端子，然后将点火开关置于“ON”，试验模式开始诊断。如果组合仪表上的“CHECKENGINE”灯以0.13s的间隔闪烁，证明试验模式工作正常。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）12（3）空燃比（MF）修正模式空燃比（A/F）修正模式是检测混合气浓稀，也就是CO和HC浓度的检测。检测步骤：①首先清除ECU中存贮的故障码。②点火开关置于“OFF”位置时，跨接诊断座中的端子TE1和E1。③将电压表的正、负表笔或发光二极管试灯跨接在诊断座中端子VF（VF1）和E1之间。④起动发动机，在2500r/rain转速下运转2min，预热氧传感器。进行下面观察：a.观察LED（发光二极管）试灯在10s内闪亮8次或电压表在0～5V之间摆动8次以上。此时表示空燃比（MF）正常。b.LED灯一直亮或电压表在5V处不动，则表示MF过小，混合气过浓。c.LED灯不亮或电压表指示0V，表示A/F过大，混合气过稀。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）13（4）氧传感器输出信号检测模式通过检测氧传感器输出信号来判断混合气浓稀，检测步骤如下：①将电压表的正、负表笔跨接在诊断座中端子OX（OX1）或OX2与E1之间。②起动发动机，预热达到正常温度。③在2500r/min下运转2min以上，观察电压表指示：a.氧传感器输出电压应在0.1～0.9V之间变化。b.若电压在0.45V以下，表示混合气过稀；若输出电压在0.45～0.90V之间，则表示混合气过浓。0.45V是标准值，此时混合比最佳。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）14（5）丰田清除故障码的方法：①：如果有通用或者专业解码器，可使用解码器进行清除故障码；②：拔下保险丝盒中的EFI保险丝10S以上后插上；③：拔下EFI电磁继电器10S以上后插上三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）15例2：广州本田雅阁轿车故障自诊断广州本田雅阁轿车PCM-FI系统的故障自诊断是通过ECM/PCM时刻检测各电路信号电压来实现的。当发动机各控制电路正常时，ECM/PCM的输入与输出信号电压将在规定范围内变化。而当某电路出现超过规定范围的信号电压时，PGM-FI故障自诊断系统便由ECM/PCM判定该电路信号出现故障，于是立即点亮仪表板上的故障指示灯（MIL），并同时将故障信息以诊断故障码（DTC）的形式存储于存储器中，以便维修时通过一定的方法读取。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）16（1）读取故障码①点火开关置于“ON”位置。②如下图所示，将SCS（07PAZ-0010100）短路插头与位于驾驶席侧仪表板下的维修检查插头（2芯）相连接。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）17③故障指示灯将通过闪烁时间的长短和次数来显示故障码，如下图所示。如果有多重故障信息，故障指示灯将按由小到大的顺序依次闪示。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）18（2）故障码内容通过上述方法读取故障码后，可根据下表查寻其相应的故障内容。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）19（3）清除故障码①在排除了任何与PGM-FI系统有关的故障后，都必须对ECM/PCM进行重新设置，以清除存储在存储器中的故障码，防止新旧故障信息混杂。②确认故障已排除。③拆开SCS短路插头。如果SCS短路插头没有被拆开，即使ECM/PCM中没有故障信息，接通点火开关后，故障指示灯也将出现一直亮的现象。④点火开关置于“OFF”位置。⑤记录下无线电台预设的频率。从前乘客席侧仪表下熔断器/继电器盒取下13号（7.5A）备用时钟熔丝如下图所示，10s以后ECM/PCM将完成它的重新设置（即故障码已清除）。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）207.2.1OBD随车自诊断系统为了便于检查电控部分的故障，汽车上采用了随车诊断装置(OBD,On-BoardDianosticsystem)。它的外形实际上是一个连接着许多导线的插座，通过专用的测试仪器，或是连接二个相应的插槽就可以使测试灯不同时间的闪亮。据此可读出相应数字的代码，从有关的资料上查出故障发生的部位和损坏的部件，修理人员进行相应的修理或更换。当汽车上刚开始配置随车诊断装置时，各汽车生产企业都各自为政，自成一套体系，给用户带来了很多不便。尽管当时美国汽车工程师协会(SAE)制订了统一的标准称之为OBD-I，但并没有把各国的汽车电子诊断标准都统一起来。但是，随着汽车贸易的日益国际化，世界各国都要求有一个统一的标准制式，以方便于用户和维修，于是一致通过了修改后的诊断制式OBD-II，并规定了从1996年起在世界范围内统一执行。这就是说只要有一台汽车故障诊断仪就可以检测各种牌号的汽车。同时，它也统一了各种故障码的代号。OBD-II的典型特点就是：统一故障码；统一的通讯和链路协议、统一的标准接口三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）21目前，随着技术的不断发展，汽车上的电脑也在增多，例如：发动机、自动变速器、安全气囊、ABS、电控悬架、汽车防盗等都有自己各自的电脑，当然很多汽车为了管理方便，将一些电脑整合在一起，例如将自动变速器和发动机的电脑整合在一起。但是汽车上的电脑要求执行速度快，起动、关机容易可靠，所以不能将全部的电脑整合在一起，因此必须解决这些电脑的通讯和协同工作。目前汽车上采用CAN-BUS进行通讯和数据交换（这也就是常说的“亢线”，CAN-BUS：工业电器自动化领域专业术语：现场总线，泛指自动化设备现场建立通讯并实现数据交换。）这样，汽车上不管有多少个独立的电脑，只需要通过一个OBD-Ⅱ接口就可以实现对全部故障码的调取和操作。随着技术部不断的发展，很多汽车能过连接到通讯网络，连接到GPS等，这样在汽车上进行通讯网络的连接，还需要汽车电脑支持移动网络的WAP协议等等。技术总是日新月异的发展，同学们无论是在现在的学习还是将来的工作都应常常自我充电，多关注行业的发展和新技术及创新。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）227.2.2OBD-Ⅱ诊断系统的功能（1）OBD-II标准诊断接头如右图所示：三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）232、OBD-II针脚定义三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）247.2.3OBD-Ⅱ故障代码定义OBD-II故障码由5（一个字母四个数字）个字符组成，每个数字都代表了不同的含义。如下图。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）257.3.1失效保护和应急备用系统1、失效保护系统和应急备用系统的功用：失效保护系统依靠ECU内的软件完成其功能。在电控系统工作时，ECU检测到某传感器内，或其控制电路出现故障时，ECU将按设定的标准信号替代故障信号控制发动机继续运转，或停止运转以保护发动机，确保车辆安全，这便是失效保护。而当发动机ECU内微处理器或少数重要传感器出现故障时，ECU按预存的程序控制燃油喷射系和点火正时，使电控系统维持最基本的控制功能，使发动机维持运转，汽车能维持基本行驶（低于30km/h），这就是应急备用功能，它由ECU的备用IC（集成电路）来完成。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）267.3.2失效应急设定的标准信号失效保护设定的标准信号三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）277.3.3应急备用系统工作原理当自诊断系统判定发生下列故障之一时，在接通“故障指示灯”搭铁回路的同时，将自动起动应急备用系统。ECU中的中央微处理器（CPU）、输入/输出（I/O）接口和存储器发生故障；凸轮轴位置传感器或其电路发生故障，ECU收不到G1和G2信号。在D型电控燃油喷射系统中，进气歧管绝对压力传感器或其电路发生故障。三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）28三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）297.4.1电控发动机综合诊断电控汽油喷射系统发动机诊断流程(见下页图)三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）30三大科谷教育（机电一体化·汽车专业）317.4.2不能起动的故障诊断造成发动机不能正常启动的故障比较多，这类故障属于硬故障，解决起来并不复杂，相关思路如