一、汽车电控系统的故障自诊断系统原理及应用

随着汽车电子技术的飞速发展，先进电子技术在汽车上已经广泛应用。汽车维修技术也随之日新月异，广大汽车维修人员在开展维修工作时对电控系统的故障诊断还停留在初级水准,特别是电控轿车复杂的电气结构，给汽车故障诊断带来了更多难度，但深入理解汽车电控系统的故障自诊断系统的作用及功能会给维修带来了很大的方便。下面谈谈汽车自诊断系统：

故障自诊断系统原理：

故障自诊断模块监测的对象是以电控汽车上的各种传感器、电子控制系统本身以及各种执行元件三者为对象，故障自诊断模块共用汽车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，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，故障自诊断模块便判断为这一信号对应的电路或元件出现故障，并把这一故障以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。

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、某一传感器或电路产生了故障后，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备用数据，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，这种应急功能就叫故障运行，又称“跛行”功能；

3、当某一执行元件出现可能导致其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，自动停止某些功能的执行，这种功能称为故障保险。

故障自诊断系统功能：

1、发现故障：输入到ECU的电压信号，在不同负荷状态下有一定的范围，如果此范围以外的的信号被输入时，ECU就会诊断出该信号系统处于异常状态下。例如，发动机冷却水温信号系统规定正常状态时，传感器的电压为0.1—4.8V(-50—+135摄氏度)，超出这一范围即被诊断为异常。

2、故障分类：当ECU工作正常时，通过自诊断程序检测输入信号的异常情况，再根据检测结果分为轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障，硬故障、偶发姑丈等，并且将故障按重要性分类。

3、故障报警：一般通过设置在仪表板上的故障指示灯常亮来报警。在装有液晶显示器的汽车上，也有直接用文字来显示报警内容的。

4、故障存储：把检测到的故障以代码的形式存储在ECU存储器里。在存储器中存储的代码，即使点火开关处于断开位置，也不会使存储的内容丢失。只有用检测仪（如金奔腾系列解码器）给ECU发送清除命令或在断开蓄电池电源及拔掉ECU保险丝时，存储器内的故障代码才会被消除。

5、故障处理：在汽车运行过程中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，由ECU进行调控，利用预编程序中的备用值进行计算以保持基本的行驶性能，待停车后再由车主或维修人员进行相应的检修。（未完待续）

二、故障码的分析

在汽车故障自诊断系统原理中，介绍了故障码的生成原理，即任何故障码都具有其相应的设定条件。本节进行故障码的分析：

1、 对电控系统进行诊断时，有故障码存在，在通常情况下会有不同程度的故障症状；

2、 某些情况下，有故障码却不一定有故障，如：汽车电脑生成的误码、外界干扰、检测人员误操作等产生的故障码；

3、 在某些情况下，电控系统存在故障而且故障症状明显，却没有故障码；

上述三种情况在之后的汽车维修案例中会逐一分析到。

1、 有故障码而且有故障现象

别克君威轿车“唑车”故障检修

  故障现象：一辆2001款别克君威轿车，装备3.0L（LW9）发动机，行驶里程4.5万公里。据车主反映，最近该车行驶到车速40至50km/h时，有明显的“唑车”现象，在爬坡道时更明显，同时发动机故障指示灯常亮。

  故障检修：接车后，试车果然如车主所述有明显的“唑车”现象，按以往经验首先检查了油压和缸线及火花塞均正常。因故障指示灯亮，用金奔腾“彩圣”增强版解码器进行检测，有1个故障码存储P0131（加热氧传感器电路电压过低），清除故障码后故障指示灯熄灭；查看数据流没有发现异常数据。试车时故障依旧，故障指示灯再次点亮，检测还是P0131（加热氧传感器电路电压过低）。查询别克君威轿车维修资料上表明：P0131 加热氧传感器电路电压过低（电路图1）

动力系统控制模块PCM在加热氧气传感器HO2S信号和低压电路之间提供了约450毫伏的偏置电压。氧传感器使电压在浓排气时约1000毫伏变化，在稀排气时约100毫伏变化。在闭环操作期间，动力系统控制模块始终监视加热氧传感器信号需要时则通过增减喷油器脉宽来补偿过浓或过稀的状况。若加热氧传感器1电压过低并保持相当长的一段时间将设置DTC P0131。

故障码设置的条件：

1、加热氧传感器信号电压在正常的闭环操作中低于175 毫伏；

2、加热氧传感器信号电压在动力增强模式燃油控制操作中低于600毫伏；

以上任一种状态达5秒钟即设置DTC P0131

运行诊断故障码的条件：

1、当前没有节气门位置、岐管绝对压力、进气温度、发动机冷却液温度、空气流量、曲轴箱位置传感器、发动机缺火、喷射器电路、蒸发排放、排气再循环诊断故障代码；

2、闭环指令空/燃比在14.4 和14.9 之间

3、节气门角度在5%和40%之间

根据上述说明需要检查下列项目：

1、加热氧传感器导线—传感器引出线可能布线不当并接触排气系统；

2、动力系统控制模块与发动机机体接地不良；

3、燃油压力—如果压力太低系统将变稀动力系统控制模块能够对减少进行一些补偿但若燃油压力太低则设置DTC P0131；

4、喷油器—执行喷油器平衡测试；

5、真空泄漏—检查真空软管是否断开或损坏和进气歧管节气门体，排气再循环系统和曲轴箱通风系统是否真空泄漏；

6、排气泄漏—排气泄漏可能引起外部空气被吸入通过加热氧传感器的排气流使得系统表现稀薄；

7、空气流量传感器—断开空气流量传感器并查看过稀状况是否得到校正；

油压和点火系统前面检查过，逐一排查其他项目后发现，进气歧管节气门体之前果然存在真空泄漏，经过处理后，清除故障码试车，故障排除。

故障总结：该 车故障很典型，检测出了故障码，而且有明显的故障现象，故障码咋一看好象与故障关系不大，但深入了解后发现汽车故障自诊断系统此时很“聪明”。一般的维修人员没有一定基础，肯定会把精力放在氧传感器的检查上，甚至会把氧传感器更换掉。其实，检测故障码并不难，难在读到故障码后如何深入分析。

2.有故障码但系统无故障/有故障码却与故障无关

汽 车电控系统在工作过程中，不能排除因控制单元程序运行、外界干扰、检测人员误操作等产生的故障码。此时，自诊断系统出现了故障码，但系统却能正常运行。另外，有故障码时却与故障无关联。这些情况在日常修理作业过程中经常遇到，而且很有代表性，广大汽车维修人员往往也因此所困，被该故障码误导。事实上，无论 情况如何都应该与电控系统的实际故障症状进行分析比较，进行正确合理的判断后再开展维修工作。

（1）小红旗轿车――防盗指示灯故障分析

一辆03年款红旗7180AE轿车，行驶了6万公里，在一次免费的全车检测活动中，维修人员提供了检测报告，发动机、ABS系统正常，只有防盗系统存在故障码：00502防盗器指示灯-K115。

据车主反映该车行驶一切正常，偶尔启动2次才能着车，随即该车被认为有故障存在需要修理，经维修人员再次检查后，发动机系统一切正常，维修人员认为与防盗系统有关，结果没有找到防盗指示灯。此时，维修人员先后检查了仪表未果，最后把防盗电脑更换了，重新匹配钥匙后，顺利启动车辆，再次检测后发现防盗系统依然存在00502故障码。此时，维修人员无从下手！咨询服务站后得知，该系列车型没有防盗故障指示灯，在防盗系统中都能读到该故障码，对系统没有影响。

小结：一般的具备电子防盗系统的车辆，在仪表上都有防盗指示灯，打开点火开关时点亮，系统自检正常后，3－5秒 钟熄灭，如防盗系统有故障存在，该故障指示灯常亮或闪亮。该车的问题既是一个特例也是一个典型，即为电控系统有故障码存在但无故障。由于车型越来越复杂，广大汽车维修人员对车型技术特点不了解，导致维修工作往往走入一些误区，对车型技术特点的掌握和学习是当前汽车维修人员的当务之急。

（2）小红旗轿车――霍尔传感器故障分析

一辆02年款红旗轿车，装备488发动机，已行驶12万公里，在一次作保养时清洗了节气门阀体，怠速居高不下，再此之前没有明显故障症状。考虑到清洗完节气门阀体后要用解码器对其进行匹配，维修人员对系统做了基本设定，怠速依然居高不下。检测后发现系统有故障码（00515霍尔传感器信号超出公差范围）存储。该传感器安装在分电器里面（图2），于是拆开分电器盖，仔细检查霍尔传感器，无机械性损伤。在关闭所有的负荷（用电设备），在风扇停转的情况下，发动机怠速运转。连接金奔腾“彩圣”CS-528T解码器，进入读取数据块功能： 007组

52（CMPS出现点） 15（CMPS结束点）

海拔高度修 状态标识位

发现数据不正常，松开分电器的固定螺母，转动分电器，将1区数据调整为59~60（凸轮轴上升信号），将2区数据调整为6~7（凸轮轴下降信号）。调整结束后，怠速依然居高不下。CMPS即凸轮轴位置传感器信号，它由分电器内的霍尔传感器发出，用来确定和修正喷油时间及点火时间，该信号正常与否与怠速高没有直接联系。

众所周知，该车清洗完节气门阀体之后，怠速居高不下的问题是该车“通病”，后将发动机控制单元编码由00000更改为00001后，解决问题。

小结：发动机系统的故障症状很明显，也检测到了故障码，而事实上该车在清洗节气门阀体之前就存在故障码，之后出现的新问题与该故障码无关联。广大汽车维修人员也同样存在这样的问题，对故障码和故障现象之间无法区分，故障码的存在此时反而成为了修理工作的障碍。

3.电控系统存在故障而且故障症状明显，却没有故障码

下面用一个维修人员的修理过程来进行分析：

时代超人怠速抖动，加速不良故障排除

  故障现象：一辆桑塔纳时代超人轿车，行驶里程8万km，起动后怠速运转不稳，车速超过120km／h后提速困难。

故障检修：

  经仔细询问客户后试车，果然热车加速犯闯，而且提速困难。客户反映该车不久前刚进行过正常保养，更换过火花塞。

  维修人员首先进行电脑检测，拆下位于变速杆下部的防尘罩，将金奔腾CS-528T解码器与诊断插座相连,打开点火开关，读取发动机电控系统故障码，结果显示“系统正常”。

  然后，将油压表接入进油管路，进行油压测试，怠速状态油压表显示为250Kpa；断开压力调节器真空管，油压可达到300Kpa；急加油门时油压表指针能到310Kpa；关闭点火开关10min后，燃油系统保持压力为160KPa。油压值均符合标准，可以判定燃油供给系统压力正常，泵工作性能良好，油压调节器正常。

  据客户反映该车已行驶8万km，但未清洗过燃油系统。使用免拆清洗机对燃油系统进行彻底清洗后，路试时故障现象有所减轻。随后又检查了火花塞、缸线都正常。

此时考虑大众系列轿车节流阀体脏污对怠速及加速工况均有影响，因此将其清洗后进行基本设定，但仍不见成效，故障排除至此陷入僵局。那里没考虑到？抱着试试看的心态，维修人员将车况良好的同型号车型的氧传感器、空气流量计等传感器掉换到该车，后发现换到空气流量传感器时故障症状不再出现。更换新的空气流量传感器后该车故障顺利排除。让该维修人员不理解的是明明是空气流量传感器的问题，为什么电脑检测不到故障码。

小结：汽 车电控系统都是由传感器、执行器和控制单元组成。当电控系统在运行时，控制单元对输入、处理及输出信号进行实时监测，在不同的运行状态下，这些信号都有不同的设定参考范围，而且电控单元只能接受其设定范围之内的信号。控制单元以是否超出设定范围来判断该信号是否正常，即记录或不记录故障代码。如传感器因某 种原因导致灵敏度下降、输出特性偏移等，此时自诊断系统就无能为力了,电控系统确实有明显故障症状，而往往都自检不出故障，没有故障码存储,用电脑检测时“系统正常”也就不足为奇了。

该车型的故障很典型，具有代表性。该维修人员的维修思路也基本是合理的，但故障为什么到最后是通过倒换元器件才得以检查到的呢？这也是广大汽车维修人员惯用的一招。究其原因，还是在于维修人员对电控系统自诊断不了解，过分的依赖故障码，检测不到故障码，一些维修人员便不知从何下手、不知如何处理。该案例中的空气流量传感器其实可以快速的通过数据分析出来的。事实上，电控系统自诊断原理并不复杂，复杂在维修人员如何在维修工作中合理的理解与应用。

三、数据流的分析

车 载汽车电脑一般都具备输入、处理、存储、输出几大功能。系统运行时，有大量的数据信息随着系统状态的变化而不断的转换和变化。汽车电控故障自诊断系统可以及时地将这些数据筛选出来，转换成为我们可以直接看懂的数据形式。大多数车型都可以利用汽车电脑解码器读取出电控系统工作状况的数据流，只有个别电控系统 陈旧的车型没有数据流输出，如夏利3缸车(DENSO闪光码)系统。

维修人员可以通过对这些数据流中的各项参数进行分析，判断电控系统或元器件工作是否正常，为查找故障而提供有效依据。

1、数据流的读取

利用汽车电脑解码器通过汽车上的诊断座与汽车电脑之间建立通信（图1），从汽车电脑中调取数据，用来分析汽车故障。

在进行数据分析时可以读取到静态数据（KOEO）和动态数据（KOER）。静态数据中只有个别数据是实时显示的，大部分数据只有在系统运行过程中才有分析价值；动态数据因工作状态的变化而在不断变化。部分车型的数据多达200多条，而有些车型确只有不到10条数据，因此数据的多少取决于该电控系统的设计，同时也受其他因素的影响，如汽车电脑解码器厂家在软件开发中，去掉了一些数据的命令，读取出来的数据数量也会相应减少。

2、数据的分类

数据流中的参数有两种形式，即数值参数和状态参数。数值参数是有一定单位、一定变化范围的参数，它通常反映出电控系统工作中各部件的工作电压、压力、温度、时间、速度、频率等；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、0或1等，它通常表示电控系统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系统中的传感器输送给电脑的输入信号，还是电脑输出给电控系统执行元件的输出指令。输入信号参数可以是状态参数，也可以是数值参数。输出指令参数大部分是状态参数，也有少部分是数值参数。

3、数据的含义

由于不同车型的电脑决定了自己的数据参数的多少及内容，同时，相同名称的数据之间也存在着一定的差异。在进行数据分析时，一定要要理解数据的含义，否则无法进行数据分析。例如在发动机系统中用汽车电脑解码器读取到的常见数据：

1、发动机转速：读取发动机系统数据流时，在解码器上所显示出来的发动机转速是由电控汽油喷射系统(ECU)或汽车动力系统(PCM)根据发动机点火信号或曲轴位置传感器的脉冲信号计算而得的，它反映了发动机的实际转速。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，一般用于对其它参数进行分析时作为参考基准。

2、 氧传感器数据：该参数表示由发动机排气管上的氧传感器所测得的排气的浓稀状况。有些双排气管的汽车将这一参数显示为左氧传感器工作状态和右氧传感器工作状态两种参数。排气中的氧气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浓稀状态的主要传感器。氧传感器必须被加热至300℃以上才能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依车型而不同，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。其数字单位为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反馈控制系统有故障。

3、短期燃油调节：解码器显示-10–10%，短期燃油调节表示通过动力系统控制模块响应燃油控制氧气传感器在450毫伏极限上下所消耗时间量，以便对燃油传输的短期校正。如果氧气传感器电压主要保持低于450毫伏，则表示较稀的空气燃油混合气，短期燃油将增加到大于0%的正数范围，动力系统控制模块将添加燃油。如果氧气传感器电压主要保持在极限之上，短期燃油调节将减小到低于0%的负数范围，而动力系统控制模块将降低燃油传输以补偿显示的浓度条件。在诸如过长的怠速时间和过高的环境温度条件下。碳罐清洗可能会引起正常操作时短期燃油调节出现负读数，动力系统控制模块最大控制长期燃油调节认可范围在-10%到+10%之间处于或接近，最大认可值的燃油调节值表示过浓或过稀的系统。

4、长期燃油调节：解码器显示-10–10 %，长期LT 燃油调节由短期ST 燃油调节值得到并表示燃油传输的长期校正。0%的值表示燃油传输不需要补偿以保持动力；系统控制模块指令的空/燃比远低于0%的负值表示燃油系统过浓以及燃油传输减小喷油器脉冲宽度减小。远高于0%的正值表示燃油系统过稀以及动力系统控制模块通过添加燃油进行补偿喷油器脉冲宽度增加，因为长期燃油调节趋于遵循短期燃油调节由于怠速时碳罐清洗而引起的负数范围内的值应认为是不正常的。动力系统控制模块最大控制长期燃油调节认可范围在-10– +10 %之间处于或接近，最大认可值的燃油调节值表示过浓或过稀的系统。

小结：汽车电控系统越来越复杂的同时数据也越来越多，为汽车维修带来了便利，通过数据分析可以快速有效地判断电控系统故障所在，但从目前整个维修行业的情况来看，解码器数据分析在维修中利用率不高，主要原因在于维修人员看不懂数据，没有掌握数据分析的方法（图2）。广大汽车维修人员在进行数据分析时往往是“知其然而不知所以然”，由于不知道各项数据的含义，导致看到了变化的数据但不知到是否在规定范围内，也就无法判断故障所在了。数据数据分析的前提依然是了解数据的来源和含义。

4．数据流的分析方法

（一）数值分析法：对数据的变化规律和变化范围的分析；

例如：一辆02款桑塔纳时代超人手动档轿车，行驶里程14万km，加速犯闯，车速超过120km／h后提速困难。更换过火花塞及缸线，也检测过燃油压力，没有排除问题。用汽车电脑解码器进行诊断，无故障码存储。怠速状态下,发动机达到正常工作温度,用金奔腾CS528T汽车电脑解码器快速检测数据流：

003组数据  860 rpm(发动机转速) 4.5ms(喷油脉宽) 6< (节气门开度) 5.5g/s(进气量)

发现不正常数据：

1、喷油脉宽偏大，正常应在2.5－3.0ms；

2、节气门开度偏大，正常应在2.0－4.0<；

3、进气量偏大，正常应在2.5－4.0g/s；

根据数据流检测结果不难看出，同样是怠速状态，数据已经随发动机的实际状况发生了变化，油路及喷油器的堵塞、积碳、节气门脏、传感器性能漂移等是其发生变化的根本原因。汽车电脑具备自适应修正功能,可 以将相应数据进行修正以适应发动机的不同工况的动力输出要求。当它修正到一定状态时，达到了修正的极限，无法进行修正时，故障就显现出来了。所以，我们检测到的数据比正常范围要大就不足为奇了。但是，几个数据都偏大肯定是有问题的，到底那个数据是问题的关键。我们来进一步分析和检查：

1、喷油脉宽偏大一般是因负荷信号大或油路堵塞、喷油器脏等原因导致，对喷油器进行超声波清洗和检测，并进行了气门积碳处理，检查数据发现数据没有大的变化；（注意：清洗完后当时看到的数据需要车辆运行一段时间后才有变化。）

2、节气门开度偏大一般是因节气门脏导致的，检查发现节气门阀体确实很脏，拆下来清洗完毕装配好后再进行098组基本设定，检查发现数据已在正常范围内；

3、进气量偏大一般是因进气阻力大或空气流量传感器性能导致，检查空滤和空气流量传感器后，检查数据发现数据没有明显的变化；

此时，进行数据流加速测试，观察数据变化规律。其中，空气流量传感器数据变化规律异常，急加速一瞬间的数据最大值仅为20g/s，节气门、喷油脉宽的随动性能良好，但发动机转速反映迟钝，即加速不良；

空气流量传感器的特性曲线（图1）即反映该传感器的数据变化规律。当节气门踩到底，即节气门全开的状态下，代表发动机最大负荷，进气量也将达到进气的最大值，实际的瞬间最大值应该能达到50g/s以上，否则该传感器性能有故障。

在修理过程中，维修人员还发现断开空气流量传感器的连接线束，数据流里依然能读到空气流量数据，而且在正常范围之内，急加速反映也灵敏。其实，这只是系统的故障运行模式而已，汽车电脑根据转速和负荷等信号给出的备用数据。更换空气流量传感器后，该车故障排除。

小结：在汽车电控系统当中，数据流项目繁多复杂，广大汽车维修人员在查看数据流时，除了数据范围的问题,如一些短路或断路后的数据可以看的出来（该车：氧传感器断路后，数据流显示0.45V；冷却液温度传感器断路后显示95.5摄氏度等不随负荷变化）；其他有关数据变化规律的问题一般检查不出来。掌握数值分析法（数据的变化范围和变化规律）是进行数据分析的有效途径，需要维修人员有扎实的汽车理论基础。