汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷分析

韓小潮

江蘇省常熟職業(yè)教育中心校 江蘇省蘇州市 215500

1 引言

在汽車電控技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，汽車電氣化水平逐漸提升，整車控制的復(fù)雜性日漸增長。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障成因復(fù)雜，隱蔽性較強(qiáng)，故障診斷有很高的難度。維修汽車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，需要快速找到測量點(diǎn)，還需要用到專門的檢測儀器，通過快速有效的診斷，及時(shí)采取維修措施，保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正常功能。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)簡述

汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)主要是用于接收和執(zhí)行計(jì)算機(jī)控制指令的系統(tǒng)，其中傳感器、執(zhí)行器等屬于系統(tǒng)主要構(gòu)成部分。如傳感器的作用，主要是對發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況展開控制，通過收集相應(yīng)的信號(hào)參數(shù)，通過將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸至電子控制單元。電控系統(tǒng)中采用的不同傳感器在工作原理和信息輸送方式上存在差異，包括熱敏電阻類傳感器、脈沖式傳感器等類型。電子控制單元可以看作電控系統(tǒng)的“大腦”，主要通過對各類輸入信號(hào)進(jìn)行分析、處理，為傳感器提供參考電壓，并向執(zhí)行器發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作。執(zhí)行器屬于電子控制單元的主要控制對象，其作用是接收和處理各種信號(hào)，面向傳感器提供參考電壓，執(zhí)行器接收的控制信號(hào)也由電子控制單元實(shí)現(xiàn)。電控系統(tǒng)中在運(yùn)行時(shí)，主要在傳感器的作用下對發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將監(jiān)控得到的信息傳入控制電腦，包括水溫、油溫等，并由執(zhí)行器對控制電腦下達(dá)指令并具體執(zhí)行。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的常見故障

3.1 線路故障

線路問題是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)生故障的直接誘因，由于在電控系統(tǒng)內(nèi)部存在許多高精密的零部件，是一個(gè)由諸多單元構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其中存在許多連接各零部件和功能單元的線路，維持著電控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，且控制電腦在向各零部件、單元部件下達(dá)指令時(shí)，主要是通過線路傳遞信號(hào)，通過對信號(hào)的識(shí)別作出相應(yīng)的指令動(dòng)作[1]。倘若連接各部件或單元部件的線路發(fā)生故障，會(huì)直接引發(fā)整個(gè)電控系統(tǒng)的故障，導(dǎo)致電控系統(tǒng)無法正常工作，不利于汽車的正常使用。如發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、濕度變化較大，可能發(fā)生電路短路的情況，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電控信號(hào)無法正常傳遞，給汽車的正常運(yùn)行帶來不良影響。

3.2 元件老化

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中存在許多電路裝置和電子元件，電子元件是否正常運(yùn)行直接決定了汽車行駛的安全性，屬于保證汽車安全、平穩(wěn)行駛的關(guān)鍵。汽車在經(jīng)過長時(shí)間使用后，系統(tǒng)內(nèi)的電子元件可能因長時(shí)間使用而老化，引發(fā)相關(guān)零部件損壞或者失效；或者汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)過長時(shí)間使用后，會(huì)吸收大量灰塵顆粒，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部灰塵顆粒積累達(dá)到一定閾值時(shí)，會(huì)直接給相關(guān)零部件、電子元件的性能造成影響，并減速零部件、電子元件老化的速度，引發(fā)電控系統(tǒng)的故障。

3.3 電控單元故障

在電控系統(tǒng)中，通常會(huì)設(shè)置一個(gè)小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其中囊括了眾多電子控制部件，屬于控制電控系統(tǒng)運(yùn)行的核心部位。任何一個(gè)部件出現(xiàn)損壞或發(fā)生復(fù)雜，都會(huì)給電控系統(tǒng)正常運(yùn)行造成干擾，影響汽車行駛的安全性。并且，電控系統(tǒng)中各類元件很容易損壞，對溫度、濕度等環(huán)境因素有較強(qiáng)敏感性，一旦電子元件出現(xiàn)故障，會(huì)給汽車的整體性能帶來不良的影響。

3.4 元件擊穿

發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的電控元件眾多，如ECU、執(zhí)行器等，這些電控元件在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮著重要作用，發(fā)生故障的概率較高，任何一個(gè)元件出現(xiàn)故障都會(huì)給系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來不良影響。并且電控元件本身比較脆弱，可能因汽車振動(dòng)出現(xiàn)損壞，從而引發(fā)故障。也可能和汽車的長時(shí)間運(yùn)行有關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱量較高，其超過了本身散熱的極限值，可能導(dǎo)致電控元件擊穿的故障，從而引發(fā)線路短路，導(dǎo)致汽車無法正常啟動(dòng)，甚至?xí)芯€路燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。

4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷的基本原則

4.1 先外后內(nèi)

針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的股診斷，一般要從發(fā)動(dòng)機(jī)的外部著手，通過觀察的方式查看發(fā)動(dòng)機(jī)是否有損壞，結(jié)合故障表現(xiàn)分析系統(tǒng)外部可能出現(xiàn)故障的位置，方便快速找到故障點(diǎn)。一般在發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障之后，會(huì)對儀表盤上的故障知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行觀察，結(jié)合指示燈圖形、閃爍情況初步判斷故障類型、位置，倘若故障指示燈閃爍或常亮，則可以通過閃碼判斷故障位置，有針對性開展故障診斷工作[2]。

4.2 先簡后繁

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)的多數(shù)故障，都屬于比較簡單的故障，在故障診斷中可以首先對電控系統(tǒng)展開初步檢查，如針對線路連接情況的檢查，查看各條件線路是否連接完好；查看線路是否有磨損和破壞的情況，或者通過肉眼觀察查看傳感器、執(zhí)行器是否存在明顯破損。電控系統(tǒng)故障診斷遵循先簡后繁的原則，能夠節(jié)省大量故障診斷時(shí)間，如通過前期檢查仍未找到故障，則需要采用專門的儀器、儀表進(jìn)行檢查，同樣也需要首先開展比較容易的檢查項(xiàng)目，再對其他復(fù)雜故障進(jìn)行檢查。

4.3 代碼優(yōu)先

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的電控該系統(tǒng)具有一定的自我診斷功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障后，一般能通過自我診斷識(shí)別故障并通過故障指示燈進(jìn)行提醒，同時(shí)以代碼的方式對該故障信息進(jìn)行存儲(chǔ)。在故障診斷時(shí)，需要打開發(fā)動(dòng)機(jī)的檢查開關(guān)，讓指示燈作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，結(jié)合汽車使用手冊上的內(nèi)容，查看指示燈閃爍對應(yīng)的是哪種故障，明確故障類型、成因后進(jìn)行處理。

4.4 綜合檢測

在一系列初步診斷后倘若仍無法找出問題的，需要采用專門的儀器對發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測，確保及時(shí)掌握發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障問題。

5 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷方法

5.1 人工診斷

人工診斷主要通過具備較強(qiáng)專業(yè)知識(shí)、工作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平的人員，結(jié)合故障特點(diǎn)以及自身工作經(jīng)驗(yàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行判斷，根據(jù)自身決策對電控系統(tǒng)進(jìn)行檢查，及時(shí)找到故障。如汽車發(fā)生閃回故障后，維修人員在故障診斷中，需要及時(shí)確定導(dǎo)致閃回的原因，分析導(dǎo)致可燃?xì)怏w混合氣燃燒延遲的原因，可能是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)溫度過低、混合氣比例不合格、點(diǎn)火延遲等問題導(dǎo)致，通過對故障原因展開深入分析，爭取在最短時(shí)間內(nèi)找到具體故障點(diǎn)。維修人員根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)判斷在排查故障后，倘若故障仍然存在，還需要對故障原因進(jìn)行深入分析，必要時(shí)借助專門的儀器設(shè)備，快速且準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)，明確故障成因[3]。人工診斷的方式，對于維修人員的工作經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和技術(shù)水平的要求較高，適用范圍較廣，一般作為系統(tǒng)性診斷的開端工作，幾乎所有維修人員在電控系統(tǒng)設(shè)備前，都需要進(jìn)行人工診斷。

5.2 微電子技術(shù)

現(xiàn)代科技的進(jìn)步，使得微電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，汽車電控系統(tǒng)故障診斷中，微電子技術(shù)發(fā)揮出了強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢，將其作為診斷電控系統(tǒng)故障的技術(shù)手段，能全面且準(zhǔn)確診斷出故障，掌握電控系統(tǒng)內(nèi)各部件的運(yùn)行情況，提高電控系統(tǒng)故障修復(fù)的質(zhì)量及效率，并且也能有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工診斷的缺陷。具體診斷發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障時(shí)，可以通過應(yīng)用微電子技術(shù)呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息，掌握故障的具體位置，了解故障發(fā)生的原因，及時(shí)處理故障或更換故障零件，盡快恢復(fù)電控系統(tǒng)功能。

5.3 系統(tǒng)自我診斷

目前投入使用的大多數(shù)汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)都具有自診斷功能，維修人員可通過電控系統(tǒng)的自診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對故障的診斷和維修，如線路老化、系統(tǒng)運(yùn)行狀況等都可以通過自診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對故障信息的自動(dòng)顯示，大幅提高電控系統(tǒng)故障診斷效率。在電控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，自診斷系統(tǒng)通過對電控系統(tǒng)各種輸入與輸出信號(hào)的監(jiān)控，運(yùn)用程序進(jìn)行推理、判斷，將自診斷結(jié)果反饋至主控系統(tǒng)，改變控制狀態(tài)，并結(jié)合自身診斷結(jié)果控制指示故障燈閃爍、常亮，常用語對各創(chuàng)拿起信號(hào)是否對正極、對地?cái)嗦坊蛘叨搪?；對正極信號(hào)線電壓進(jìn)行監(jiān)測。

5.4 儀器設(shè)備診斷

采用專門的儀器設(shè)備對電控系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷，屬于一種有效且常用的故障診斷方法，相比于人工診斷的優(yōu)勢在于，不需要對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆卸，主要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能、參數(shù)、缺陷波形和曲線等對電控系統(tǒng)的故障進(jìn)行判斷[4]。如使用跨接線進(jìn)行故障診斷，其主要針對電控系統(tǒng)的內(nèi)部故障問題展開診斷，主要針對線路故障問題進(jìn)行診斷，通過線路兩側(cè)的不同表現(xiàn)形式，作為線路區(qū)分點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對不同電路位置間的跨接連接，跨接線檢查電控系統(tǒng)內(nèi)部電路是否存在故障，確定故障的類型。采用數(shù)字萬用表對電控系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，主要通過檢查系統(tǒng)的電阻、電壓、電流等關(guān)鍵參數(shù)，通過分析明確故障及成因。數(shù)字萬用表對檢測環(huán)境的要求不高，受外部干擾的作用較小，應(yīng)用范圍較廣，能得出比較準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，可對多數(shù)電控系統(tǒng)故障進(jìn)行診斷，及時(shí)找出系統(tǒng)故障的原因，便于采取有針對性的解決方案。

6 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的診斷和維修策略

6.1 診斷和維修前的準(zhǔn)備工作

在對電控系統(tǒng)進(jìn)行診斷和維修前，需要準(zhǔn)備好診斷所需的導(dǎo)線，導(dǎo)線的兩端的接頭位置一般設(shè)置有相應(yīng)的標(biāo)志，通過對發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)各區(qū)域的跨接實(shí)現(xiàn)對故障的診斷，目前這種跨接導(dǎo)線的使用頻率較高，在診斷的前期準(zhǔn)備中需要配備這種導(dǎo)線。其次，要準(zhǔn)備故障測試燈，其主要用于對電控系統(tǒng)內(nèi)部不同電路進(jìn)行檢測，在電壓檢測中有著很高使用頻率。故障檢測中使用測試燈，主要根據(jù)燈光的亮度推測系統(tǒng)內(nèi)電路電壓的大概數(shù)值范圍，將實(shí)際電壓和理論電壓進(jìn)行對比，分析二者存在的差異，為后續(xù)工作開展提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息[5]。具體診斷前，還需要準(zhǔn)備手動(dòng)真空泵、數(shù)字萬用表、燃油壓力表等儀器設(shè)備，為實(shí)際故障診斷工作的開展做好鋪墊，方便在具體診斷時(shí)，使用相應(yīng)的儀器設(shè)備快速找到故障點(diǎn)，明確故障原因，采取有針對性的維修措施。

6.2 選擇合適的工具

對于發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的診斷和維修，需要選擇合適的診斷和維修工具，包括解碼器、示波器等工具，通過對系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)具，有效控制好診斷故障的難度，找到故障的具體部位以及引發(fā)故障的原因。如數(shù)據(jù)流主要通過傳感器監(jiān)測到的各類數(shù)據(jù)和執(zhí)行器等電控單元間的數(shù)據(jù)交互，利用ECU 手機(jī)多種信號(hào)，并采用解碼器分別顯現(xiàn)數(shù)據(jù)組合；波形主要是ECU 和傳感器、ECU 和執(zhí)行器間的電壓隨著時(shí)間變化出現(xiàn)波動(dòng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，通過示波器對實(shí)際波形進(jìn)行讀取，并將其與汽車維修手冊中的正常波形進(jìn)行對比，實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確診斷，并查明故障成因。比如別克威朗1.5L 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門位置設(shè)置傳感器，如果發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速升高、抖動(dòng)，怠速不穩(wěn)定的情況，可以使用解碼器對數(shù)據(jù)流進(jìn)行讀取，發(fā)現(xiàn)節(jié)氣門開度信號(hào)異常，最小和最大測試值均偏離正常開度0～5 度，并且開度信號(hào)變化和正常變化相比更慢，可以確定故障點(diǎn)，重點(diǎn)檢查節(jié)氣門位置的傳感器是否松動(dòng)，在修復(fù)完成后恢復(fù)轉(zhuǎn)速[6]。如果法案動(dòng)機(jī)出現(xiàn)急速困難的故障，可以通過解碼器對數(shù)據(jù)流進(jìn)行讀取，如果發(fā)現(xiàn)氧傳感器正常信號(hào)電壓低于0.1v 或者高于0.5v，且呈現(xiàn)不規(guī)則跳動(dòng)，確定氧創(chuàng)拿起數(shù)值跳變緩慢，可確定氧傳感器故障。

6.3 規(guī)范故障診斷維修程序

電動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障成因具有多樣性，能采用的診斷和維修方法眾多，任何診斷維修方法，都需要嚴(yán)格且規(guī)范的工作程序。在汽車行業(yè)快速發(fā)展的過程中，汽車診斷維修工作已基本形成科學(xué)的故障處理程序，可以根據(jù)相應(yīng)的程度對電控系統(tǒng)的故障進(jìn)行處理，提高電控系統(tǒng)故障診斷和維修的效率，便于維修人員快速找到故障并明確成因，及時(shí)對故障進(jìn)行修復(fù)。在具體診斷時(shí)，維修人員需要通過與車主的溝通，大致了解故障表現(xiàn)、故障類型、故障出現(xiàn)時(shí)間等，只有全面了解汽車的整體狀況，才能有序開展故障診斷和維修工作，重點(diǎn)檢查汽車的維修記錄，判斷是否因?yàn)檫^去的維修不當(dāng)導(dǎo)致，通過與車主的溝通進(jìn)一步縮小診斷和維修的范圍，減少工作量。如果故障屬于發(fā)動(dòng)機(jī)外部故障，則需要通過對電控系統(tǒng)外部的檢查，迅速識(shí)別、定位故障并采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，如線路老化、客體損壞、線頭松動(dòng)等都可以通過肉眼觀察的方式發(fā)現(xiàn)，不過在實(shí)際檢查中維修人員要重視對細(xì)節(jié)的掌握，不能漏過任何一個(gè)環(huán)節(jié)。在找到故障位置后，需要及時(shí)調(diào)取對應(yīng)的故障碼，及時(shí)對故障碼進(jìn)行讀取，對系統(tǒng)內(nèi)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確提示，方便維修人員快速掌握有關(guān)系統(tǒng)故障的信息。如果在掃描故障碼時(shí)，并沒有發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的故障問題，且汽車仍然處于無法正常啟動(dòng)的狀態(tài)，則需要結(jié)合波形以及數(shù)據(jù)流展開故障的診斷[7]。由于不同汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)在性能、配置上存在差異，因此在實(shí)際診斷和維修的時(shí)候，還需要維修人員對不同各類的發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的了解，對于一些智能化程度較高的汽車或帶有自診斷系統(tǒng)的汽車，可以在自診斷系統(tǒng)的幫助下快速定位故障，并迅速處理故障問題。例如，某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后啟冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在怠速不穩(wěn)定的情況，通過人工檢查對怠速螺釘進(jìn)行調(diào)整后故障仍未得到處理，經(jīng)檢查發(fā)生該發(fā)動(dòng)機(jī)配置有自診斷裝置，可以采用該裝置進(jìn)行故障診斷；在打開發(fā)動(dòng)機(jī)蓋后，找到診斷小盒，將盒子中的TE1 和E1 插孔通過一根導(dǎo)線進(jìn)行連接，點(diǎn)火后開關(guān)置于ON 檔啟動(dòng)自診斷模式，在不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和不踩油門踏板的情況下觀察儀表盤上觀察規(guī)章等上閃爍次數(shù)，結(jié)合故障代碼判斷故障位置，如果發(fā)現(xiàn)故障是因?yàn)楣?jié)氣門位置的傳感器導(dǎo)致，因傳感器斷路或斷路導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，在連接線路進(jìn)行檢查時(shí)如未發(fā)生斷脫，不過在檢查對接插件時(shí)發(fā)現(xiàn)老化、生銹，則需要及時(shí)更換或除銹，維修后檢查電路是否恢復(fù)正常，重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并對怠速螺釘進(jìn)行調(diào)整，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否處于正常水平，直到電腦記憶消除后對電腦故障顯示碼進(jìn)行復(fù)查。

7 結(jié)語

綜上所述，汽車電控系統(tǒng)的故障成因多樣，許多故障能通過肉眼觀察、經(jīng)驗(yàn)判斷得出，不過還有許多復(fù)雜的故障，需要通過專用的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查。在具體診斷電控系統(tǒng)的故障時(shí)，需要結(jié)合故障的表現(xiàn)情況，采取不同診斷方法、儀器設(shè)備，啟動(dòng)各項(xiàng)故障診斷程序，確保能準(zhǔn)確、快速定位故障，在明確故障成因后采取有效的應(yīng)對措施。