汽车底盘电控系统课件：学习情境五发动机电控系统故障诊断 105页

学习情境五 发动机电控系统 故障诊断 学习目标 · 通过本情境的学习，读者能够具备发动机电控系统故障诊断与排除的能力。 · 具体学习目标如下。 ① 认识发动机车载诊断系统。 ② 能够完成故障诊断与排除流程。 学习任务 · 为了帮助读者获得发动机电控系统故障诊断与排除的能力，本情境安排的学习任务如下。 任务一 认识发动机车载诊断系统。 任务二 电控发动机故障诊断与排除流程。 任务一 认识发动机车载诊断系统 任务二 电控发动机故障诊断与排除流程 任务一 认识发动机车载诊断系统 一、学习目的 · 本任务主要学习发动机 ECU 的车载诊断系统（ OBD ）的功能，认识失效保护和备用功能、 OBDⅡ 诊断系统，使读者能够读取电控系统故障代码和相关数据。 二、相关知识 （一）认识车载诊断系统 · 在发动机控制系统中，发动机 ECU 具有车载诊断系统（ OBD ）的功能，该功能可监控传感器及执行器的工作情况。 · 如果诊断到某个故障，则该故障将以故障代码（ DTC ）的形式被记录下来，并将组合仪表板上相应的故障指示灯（ MIL ）点亮，通知驾驶员，如图 5-1 所示。 1 ．故障诊断原理 · 发动机 ECU 能通过从传感器所输出的电压信号，来检测发动机工况或车辆的行驶状况，同时发动机 ECU 连续监测输入的信号，并与储存在发动机 ECU 存储器中的参数相比较，来确定是否有不正常的情况。 · 在正常情况下，水温传感器的电压变动范围为 0.1 ～ 4.8V 。 · 如果发动机 ECU 的输入电压处于这一范围，则发动机 ECU 认为工况正常；如果短路（输入电压小于 0.1V ）或断路（输入电压高于 4.8V ），则发动机 ECU 认为工况异常，如图 5-2 所示。 2 ．发动机故障指示灯 · 发动机电子控制系统在仪表板上设置一个发动机故障指示灯（ MIL ），又称为发动机检查灯，如图 5-3 所示。 · 不同的车辆发动机故障指示灯标志不同，如图 5-4 所示。 · 在发动机尚未发动时，驾驶员将点火开关打开（ ON ）时，发动机控制单元 ECU 进行自检，发动机故障指示灯应点亮数秒钟，如图 5-5 所示。 · 发动机起动后正常工作情况下，发动机故障指示灯应自动熄灭。 · OBD 规范要求车辆的车载电控单元在检测到排放控制系统 / 零部件故障、动力传动控制系统 / 零部件（影响车辆排放）故障时，亮起仪表板上的故障指示灯，并在 ECM 存储器记录相应的故障代码。 · 如果在 3 个连续循环中故障未重复出现，则 MIL 会自动熄灭，但 DTC 仍记录在 ECM 存储器中。 （二）读取和清除故障码 1 ．读取诊断故障码 · 控制单元自诊断系统检测到控制系统的故障后，将故障信息以代码的形式存入存储器内，该代码称为故障代码（ DTC ）或故障码读取故障码的方法很多，但从大的方面可概括为两大类，一是使用专用的检测仪读取故障码，二是利用车上的自诊断系统人工读取故障码。 （ 1 ）用专用检测仪读取故障码 · 专用检测诊断仪的功能除了读取故障码外，通常还有清除故障码、数据通信、元件测试等功能。 · 图 5-6 所示为 MT2500 SCANNER 故障检测仪。 · 图 5-7 所示为丰田 IT-2 手持式检测仪。 · 系统控制单元有专用于与检测仪相接的诊断接口，接口的位置通常在仪表板下裙板左端，如图 5-8 所示。 · 按维修手册提供的程序连接检测仪，如图 5-9 所示。 · 在检测仪上选取相应的选项，读取故障码，如图 5-10 所示（丰田车系 IT-2 手持式检测仪）。 （ 2 ）人工读取故障码 · 显示故障码的方法通常有：利用汽车仪表板上的发动机故障指示灯的闪烁规律读取故障码；利用 ECU 壳体上的指示灯闪亮规律读取故障码；利用组合仪表上的液晶显示器，以数字形式显示故障码。 · 丰田威驰 8A 发动机电控系统可以利用仪表板上的发动机故障指示灯读取故障码，步骤如下。 ① 将点火开关转至“ ON” 位置。 ② 用维修专用工具连接数据通信插座（ DLC3 ）的端子 13 （ TC ）和端子 4 （ CG ），如图 5-11 所示。 ③ 从发动机故障指示灯（ CHK ENG ）读取故障代码，如图 5-12 所示。 · 图 5-13 所示为 12 号和 31 号码的闪烁方式。 · 如同时存在 2 个或 2 个以上的故障代码，则由数字较小的开始，再显示数字顺序较大的故障代码。 ④ 查阅故障代码表，对故障进行详细检查。 ⑤ 检查完毕后，脱开端子 13 （ TC ）和端子 4 （ CG ），断开显示。 · 维修人员读出故障代码后，可根据故障代码表查出故障的含义、类别以及故障范围等，然后即可以此为依据进行具体的故障判定。 2 ．读取定格数据 · 检测到故障时，丰田车系发动机电控系统会记录发动机状态到定格数据中，定格数据表如表 5-1 所示。 3 ．故障诊断代码的清除 · 清除故障诊断代码有使用检测仪和不使用检测仪两种方法。 （ 1 ）使用检测仪清除 DTC · 使用检测仪直接与发动机 ECU 通信，来清除故障诊断代码，如图 5-14 所示（丰田 IT-2 手持式检测仪）。 （ 2 ）不使用检测仪清除 DTC · 断开蓄电池负极电缆 1min 以上或拆下 EFI 保险丝 1min 以上，即可清除 DTC 。 （三）失效保护和备用功能 1 ．失效保护功能 · 发动机控制单元的自诊断电路能够监控多个重要传感器的输入信号。 · 如果某个传感器发送的信号超出了规定的范围或完全没有信号，自诊断系统将认为该传感器失效，并将发动机管理系统切换到失效保护模式（又称跛行模式）。 · 失效保护模式将以储存在发动机 ECU 中的标准值，来连续控制带有异常信号的线路，从而防止引起发动机故障或催化转化器过热，导致发动机停止运转。 2 ．备用功能 · 当发动机 ECU 中的微机发生故障时，备用集成电路的固定信号允许车辆继续行驶。 · 备用功能仅能控制基本的行车功能，因此它不能提供和发动机正常运行时相同的性能。 · 如果微机不能输出点火正时（ IGT ）信号，发动机 ECU 就转换到备用模式。 · 一旦执行了备用模式，燃油喷射持续时间和点火正时就根据起动器信号（ STA ）和 IDL 信号分别以固定值进行控制。 · 这种情况下故障指示灯点亮，以通知驾驶员有故障发生（发动机 ECU 并不储存故障代码）。 · 响应 STA 信号和 IDL 信号的燃油喷射持续时间和点火正时的固定值如表 5-2 所示。 （四）认识 OBDⅡ 诊断系统 · 自 1996 年以来，美、日、欧主要汽车制造厂家生产的电控汽车逐步采用第二代随车诊断系统，即 OBDⅡ 诊断系统。 · 到 2003 年， OBDⅡ 标准进一步增强，向修理行业提供了制造商的附加维修信息，售后服务人员能够更有效地进行维修。 1 ． OBDⅡ 诊断系统的功能 · OBDⅡ 标准要求发动机电控系统检测故障、设置故障码、点亮和熄灭故障指示灯，或者按照规定的工作条件擦除每个监测电路的故障码。 · OBDⅡ 的目标是监测主要排放控制系统的效果，在排放控制效果恶化使排放水平达到容许排放水平的 1.5 倍时， OBDⅡ 点亮故障指示灯，并存储故障码。 2 ． OBDⅡ 诊断系统的标准化 · 除了监测功能外， OBDⅡ 的诊断系统实行标准化，并且要求制造商维修手册中的特定故障码和部件描述标准化。 · 这些标准和标准描述及故障码都由汽车工程师学会（ SAE ）制定。 （ 1 ）标准 OBDⅡ 诊断接口 · OBDⅡ 诊断系统按照 SAE 标准提供统一的 16 脚诊断座（见图 5-15 ），一般安装于驾驶室仪表板下方。 · OBDⅡ 诊断接口中各端子的含义，如表 5-3 所示。 （ 2 ）标准 OBDⅡ 故障码 · OBDⅡ 故障码由 5 位字组合而成，如图 5-16 所示。 ① 第一位字为英文字母，是测试系统代码，如： P 代表发动机和变速器组成的动力传动系统（ POWER TRAIN ）； B 代表车身电控系统（ BODY ）； C 代表汽车底盘电控系统（ CHASSIS ）； U 未定义，待 SAE 另行发布。 ② 第二位为数字，表示由谁定义的 DTC ，目前有 0 和 1 。 · “0” 代表 SAE 定义的故障码；“ l” 代表汽车制造厂自定义的故障码。 ③ 第三位为数字。 · 表示 SAE 定义的故障范围代码，如表 5-4 所示。 ④ 第四、五位为数字，代表设定的故障码。 （ 3 ）标准 OBDⅡ 通用术语（见表 5-5 ） 任务二 电控发动机故障诊断与排除流程 一、学习目的 · 电控发动机的故障诊断与排除是一项对知识和技能要求比较高的任务，通过本任务的学习，读者能够按照维修手册的步骤，熟练运用各种诊断仪器，顺利地排除发动机的故障。 二、相关知识 （一）电控发动机故障诊断与排除流程 · 常用的电控发动机系统故障诊断与排除流程如图 5-17 所示。 图 5-17 电控发动机故障诊断与排除流程 （二）客户故障分析 · 为了迅速地检查故障源，首先必须了解故障出现的情形、条件、如何发生及是否已检修过等与故障有关的情况和信息，因此必须认真听取客户对故障现象的描述。 · 以下 5 项是故障分析中的要点。 ① 何物 — 车型及发动机电控系统名称。 ② 何时 — 发生故障的日期、时间及频率。 ③ 何地 — 故障产生的道路状况。 ④ 条件 — 运行条件、行驶条件、天气条件。 ⑤ 如何 — 故障症状。 · 在倾听客户的初步意见之后，进行一次初诊断，并向客户询问有关的问题来确定或否定初步诊断的结论，同时认真填写“客户所述故障分析检查表”（见表 5-6 ）。 （三）读取数据表和主动测试 · 在检查和确认故障症状时，常常首先采用读取数据表和主动测试的方法，这两种方法均不需要拆下发动机上的任何零部件即可进行。 1 ．读取数据表 · 将点火开关转至“ OFF” ，将检测仪连接到 DLC3 ；起动发动机并使发动机暖机，选择 Powertrain /Engine/Data List 菜单项目，读取发动机电控系统动态数据。 · 丰田 3SZ-FE 发动机电控系统的数据表见附录 D 。 2 ．主动测试 · 主动测试是通过检测仪来操作一些执行器，如继电器、真空转换阀等，判断这些零部件的工作是否正常，主动测试表如表 5-7 所示。 · 主动测试的方法如下：将检测仪连接到 DLC3 ，将点火开关转至“ ON” 并打开检测仪，选择 Powertrain /Engine/Active Test 菜单项目，进行主动测试。 （四）发动机基本检查 · 通过检查故障代码未能确认故障时，对所有可能引起故障的电路进行故障排除。 · 大多数情况下，按图 5-18 的流程图进行发动机基本检查可以快速有效地找出故障部位 。 · 因此，对发动机进行故障排除时，务必先执行本检查。 （五）故障症状表 · 通过故障代码和基本检查不能确定故障及故障原因时，可借助故障症状表进行查询，依据表中对应症状的可疑部位的顺序进行故障排除。 · 丰田 3SZ-FE 发动机故障症状表见附录 E 。 （六）检查间歇性故障 · 以丰田车系为例来说明间歇性故障的检查。 · 在丰田车系中，在进行诊断时，使用检测仪设定检查（测试）模式，此时车辆的 ECM 的第一行程逻辑会代替第二行程检测逻辑，增强了检测电路开路的敏感性，使检查间歇性故障更容易。 1 ．初始条件 ① 蓄电池正极电压不小于 11V 。 ② 节气门全关。 ③ 变速器挡位在“ P” 或“ N” 位置。 ④ 空调关掉。 2 ．设定检查（测试）模式 · 将点火开关转至“ OFF” 位置，将检测仪连接到仪表板下部的 DLC3 。 · 将点火开关转至“ ON” 位置，接通检测仪开关。 · 将手持式检测仪从正常模式转换到检查（测试）模式，发动机故障指示灯（ CHK ENG ）应闪烁。 3 ．进行模拟测试 · 起动发动机后，发动机故障指示灯熄灭。 · 模拟用户描述的故障状况，用手持式检测仪诊断选择开关读取故障代码和定格数据等。 4 ．进行故障检查 · 读取故障代码后，检查相应的电路、连接器和端子。 （七）症状模拟 · 故障排除过程中最困难的情况是未出现故障症状，在这种情况下，必须进行全面的故障分析，并对客户车辆在发生故障时的相同或相似条件和环境下进行模拟。 · 无论技术人员的技能或经验多么丰富，如果在故障排除时不进行故障症状确认，则可能会忽略重要修理并导致错误或延误。 1 ．振动法 · 故障可能由振动引起时采用此方法。 · 用手指轻轻振动可能引起故障的零部件，在垂直和水平方向轻轻晃动连接器，在垂直和水平方向轻轻晃动线束，检查是否发生故障，如图 5-19 所示。 2 ．加热法 · 如果故障可能在加热可疑部位时发生，则采用此方法。 · 用电吹风或类似装置加热可能引起故障的零部件，检查故障是否出现，如图 5-20 所示。 3 ．喷水法 · 故障可能发生在雨天或高湿环境时，向车辆喷水，检查故障是否出现，如图 5-21 所示。 4 ．高电气负载法 · 如果可能因电气负载过大出现故障，则采用此方法。 · 打开加热器鼓风机、前大灯、后窗除雾器及其他所有电气设备，检查故障是否再次出现，如图 5-22 所示。