現(xiàn)代汽車故障診斷與控制

范喜成

摘要：汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，促使汽車維修技術(shù)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代跨進(jìn)。汽車故障診斷是汽車維修的基礎(chǔ)。汽車故障診斷方法，有經(jīng)驗診斷法，檢測診斷法，自我診斷法，電腦診斷法。電控汽車故障自診斷包括傳感器的故障自診斷與故障運(yùn)行，微機(jī)系統(tǒng)的故障自診斷與故障運(yùn)行，執(zhí)行器的故障自診斷與故障保險。將來汽車的發(fā)展將更加完善自診斷系統(tǒng)，使維修變得更加方便和快捷。下文中筆者著重分析了現(xiàn)代汽車故障診斷與控制方面的問題，希望對進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)工作的優(yōu)化改革有所啟示。

關(guān)鍵詞：汽車;故障診斷;故障控制

隨著民眾物質(zhì)生活水平的不斷提高，私家車的數(shù)量也在不斷增加，因此汽車故障診斷與控制方面的問題也已經(jīng)逐漸得到了人們的關(guān)注。國內(nèi)各大汽車廠商為了保有自身的行業(yè)領(lǐng)先地位，紛紛投入了大量的人力及物力在汽車研發(fā)工作之上，以確?？梢蕴岣咦约耶a(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先性。而這方面的實踐其實也在一定程度上推動了汽車故障維修技術(shù)的進(jìn)步，微型計算機(jī)在汽車故障控制方面的實踐應(yīng)用是其中最為值得關(guān)注的熱點。

一、汽車故障診斷的發(fā)展歷程

1、經(jīng)驗診斷法

傳統(tǒng)的汽車故障診斷方法可稱為經(jīng)驗診斷法，它是根據(jù)汽車在工作時表現(xiàn)出來的外部異常狀況，譬如異響、油耗增加、溫度變化異味、動力下降加減速性能差、排氣以及跑偏、擺振、測滑、早期磨損，潤滑油料變差，儀表顯示等等，采用邏輯推斷的方法來判斷故障的類型和發(fā)生的部位。通常為了便于診斷，把推斷的全過程制成診斷表格或程序框圖，所以經(jīng)驗診斷法也稱為表格法或診斷樹法。但是，這種傳統(tǒng)的方法必須依賴于維修人員長期積累的經(jīng)驗和反復(fù)的觀察，運(yùn)作起來既繁瑣又不準(zhǔn)確。經(jīng)常會出現(xiàn)誤診和延誤。[1]

2、檢測診斷法

由于各種檢測設(shè)備的相繼出現(xiàn)，例如萬用表、點火正時燈缸壓表、真空表聲級計流量計、油耗計、示波儀、氣缸漏氣量檢測儀、曲軸箱竄氣量檢測儀、氣體分析儀、煙度計、功能比較齊全的測功機(jī)、四輪定位儀底盤測功機(jī)等等。使汽車故障診斷從定性診斷發(fā)展到定量診斷，大大的提高了汽車故障診斷的準(zhǔn)確度。這種方法也稱為檢測診斷法。有人把汽車故障診斷方法的逐一發(fā)展過程，比喻為醫(yī)療診斷中的“中醫(yī)—西醫(yī)—中西醫(yī)結(jié)合”的發(fā)展過程。

3、自我診斷法

當(dāng)汽車進(jìn)人到全面采用電控技術(shù)的現(xiàn)代汽車以后，以上方法就不那么靈了。因為電控系統(tǒng)設(shè)置有大量的形形色色的傳感器、配線、電子控制元件和執(zhí)行器。各種傳感信號和執(zhí)行信號相互交叉滲透，汽車故障的癥狀界限模糊，故障發(fā)生的部位可能很多，如果再采用傳統(tǒng)方法去診斷，就非常困難了。[2]于是就產(chǎn)生了一種全新的診斷方法，稱為汽車電腦自我診斷法，維修人員利用電腦本身可以迅速監(jiān)測系統(tǒng)工作情況和儲存數(shù)據(jù)這一特點，采用了汽車電腦自我診斷法。所謂自我診斷法，即是利用汽車上設(shè)置的專用診斷口和儀表板上的故障顯示燈（屏），通過一定的操作程式，把汽車電腦儲存的故障碼提取出來，然后對癥下藥，進(jìn)行故障排除。這一方法快捷準(zhǔn)確，迅速為維修人員所接受，成為對付汽車電控系統(tǒng)故障的“殺手锏”，一時風(fēng)靡汽車維修行業(yè)。

4、電腦診斷法

自我診斷有個致命的弱點，就是必須完全依賴原廠設(shè)置的自我診斷系統(tǒng)，而不同的汽車執(zhí)照廠商，設(shè)計的原車自我診斷系統(tǒng)是不同的，不同的車型有不同的自我診斷方法。問題是這些自我診斷系統(tǒng)設(shè)置是否完善？故障碼提取的操作程式是否便當(dāng)？故障碼顯示的方法是否明了記憶故障碼的消除是否方便？以上種種，嚴(yán)重的限制了自我診斷的實施和使用范圍。近年來，人們又在努力尋求一種更為先進(jìn)的診斷方法，這就是電腦診斷法。

二、現(xiàn)代汽車故障診斷與控制技術(shù)

由于汽車控制的電子化，給汽車故障的診斷維修工作帶來了越來越多的困難，對汽車維修技術(shù)人員的要求越來越高。在這種情況下，汽車電控技術(shù)人員，根據(jù)計算機(jī)不但可以進(jìn)行測試、控制，而且可以利用軟件方便的進(jìn)行判斷，在進(jìn)行電子控制系統(tǒng)設(shè)計的同時，增設(shè)系統(tǒng)故障自診斷功能和故障運(yùn)行功能。自診斷功能就是利用儀表監(jiān)視電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況，發(fā)現(xiàn)故障后自動啟動故障運(yùn)行程序，不僅可以保證發(fā)動機(jī)在有故障的情況下可以繼續(xù)行駛，而且還可以向駕駛員和維修人員提供故障情況，便于使用者及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。

1、自診斷的原理與故障運(yùn)行

汽車正常運(yùn)行時，電子控制單元ECU輸入、輸出信號的電壓值都有一定的變化范圍。當(dāng)某一信號的電壓值超出了這一范圍，并且這一現(xiàn)象持續(xù)一段時間不消失，ECU便判斷為該部分出現(xiàn)故障。ECU把這一故障以代碼的形式存人內(nèi)部隨機(jī)存儲器（RAM），同時點亮故障檢查燈（如CHECK-ENGINE，SRS，ABS等指示燈），這就是故障自診斷的基本原理。當(dāng)某電路產(chǎn)生了故障后，其信號就不能作為發(fā)動機(jī)的控制參數(shù)而使用。

為了維持發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，ECU便從其程序存儲器（ROM）中，調(diào)出某一固定值，作為發(fā)動機(jī)的應(yīng)急參數(shù)，保證發(fā)動機(jī)可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)ECU中的微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，ECU自行修理，這樣的功能就是故障運(yùn)行，又稱“跛行”模式。另一方面，ECU檢測到某一執(zhí)行器出現(xiàn)故障時，為了安全起見，采取一些安全措施。這種功能稱作故障保險。

2、傳感器的故障自診斷與故障運(yùn)行

由于傳感器本身就是產(chǎn)生電信號的，因此，對傳感器的故障診斷不需要專門的線路，而只需要在軟件中，編制傳感器輸人信號識別程序即可實現(xiàn)對傳感器的故障診斷。水溫傳感器的正常輸出電壓值為0.3V—4.7V，對應(yīng)的發(fā)動機(jī)冷卻水溫度為-30—120℃。所以，當(dāng)ECU檢測到的電壓信號超出此范圍，如果是偶爾一次，ECU的診斷程序不認(rèn)為是故障。但如果不正常信號持續(xù)-段時間，則診斷程序即判定冷卻水溫傳感器或其電路存在故障。ECU將此情況以代碼（此代碼為設(shè)計時已經(jīng)約定好的代表水溫傳感器信號異常故障的數(shù)字碼）的形式存入隨機(jī)存儲器中。同時，通過發(fā)動機(jī)警告“CHECKENCINE"，通知駕駛員和維修人員。當(dāng)ECU發(fā)現(xiàn)水溫傳感器不正常后，便采用一個事先設(shè)定的常數(shù)來當(dāng)作水溫信號的代用值，使系統(tǒng)工作于運(yùn)行狀態(tài)。

3、微機(jī)系統(tǒng)的故障自診斷與故障運(yùn)行

微機(jī)系統(tǒng)如果發(fā)生故障，控制程序就不可能正常運(yùn)行，微機(jī)處于異常工作狀態(tài)。這樣便會使汽車因發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)故障而無法行使。為了保證汽車在微機(jī)出現(xiàn)故障時仍能繼續(xù)運(yùn)行，在控制系統(tǒng)中，設(shè)計有后備回路（備用集成電路系統(tǒng)）。當(dāng)ECU中微機(jī)發(fā)生故障時，ECU自動調(diào)用后備回路，完成控制任務(wù)，進(jìn)入建議控制運(yùn)行狀態(tài)，用固定的控制信號，使車輛繼續(xù)行駛。由于該系統(tǒng)只具備維持發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的簡單功能而不能代替微機(jī)的全部工作，所以此后備回路的工作又稱為“跛行”模式。采用備用系統(tǒng)工作時，故障指示燈亮。微機(jī)工作是否正常，是由監(jiān)視回路進(jìn)行監(jiān)視的。監(jiān)視電路中安裝有獨(dú)立于微機(jī)系統(tǒng)之外的計數(shù)器。微機(jī)正常運(yùn)行時，由微機(jī)的運(yùn)行程序?qū)τ嫈?shù)器定時進(jìn)行清零處理。這樣，監(jiān)視電路中計數(shù)器的數(shù)值是永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)溢出現(xiàn)象的。當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)不正常運(yùn)行現(xiàn)象時，微機(jī)不能對這個計數(shù)器進(jìn)行定時清零，致使此監(jiān)視計數(shù)器發(fā)生溢出現(xiàn)象。監(jiān)視計數(shù)器溢出時輸出的電平由低電平變?yōu)楦唠娖剑ù溯斎艘话銥橛嫈?shù)器的進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng)計數(shù)器達(dá)到最大值時，再增加一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器便出現(xiàn)溢出。此時，計數(shù)器的溢出端的電平將由低電平變?yōu)楦唠娖?，同時，將計數(shù)器清零）。計數(shù)器輸出電平的這一變化，將直接觸發(fā)備用回路。備用回路只按照起動信號和怠速觸點閉合狀態(tài)，以恒定的噴油持續(xù)時間和點火提前角對噴油器和點火器進(jìn)行控制。

總結(jié)

汽車工業(yè)的發(fā)展，推動了汽車維修業(yè)的進(jìn)步，使先進(jìn)的診斷設(shè)備及診斷技術(shù)在維修中得到了應(yīng)用，將來汽車的發(fā)展將更加完善自診斷系統(tǒng)，完全具備自我故障判斷的功能，使維修變得更加方便和快捷。上文中筆者對此類問題進(jìn)行了分析探究，希望對進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)工作的優(yōu)化落實有所啟示。

參考文獻(xiàn)：

[1]何才.汽車故障的綜合診斷方法[J].科技資訊，2018，16（16）：67-68.

[2]劉志軍，王曉霞.汽車故障診斷技術(shù)初探[J].科技傳播，2011（03）：181+176.