现代发动机自诊断系统探讨.docx

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现代发动机自诊断系统探讨

天津大学网络教育学院

专科毕业论文

题目：

现代发动机自诊断系统探讨

完成期限：

2016年1月8日至2016年4月20日

学习中心：

嘉兴

专业名称：

电气自动化技术

学生姓名：

姚建良

学生学号：

132********5

指导教师：

郭永芳

第1章自诊断系统的概述

在发动机控制系统中，电子控制单元（ECU）都具设有自诊断系统，对控制系统各部分的工作情况进行监测。

当ECU检测到来自传感器或输送给执行元件的故障信号时，立即点亮仪表盘上的故障指示灯，以提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。

对车辆进行维修时，维修人员可通过特定的操作程序（有些需借助专用设备）调取故障码。

故障排除后，必须通过特定的操作程序清除故障码，以免与新的故障信息混杂，给故障诊断带来困难。

第2章自诊断系统的功能

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。

故障自诊断系统的功能主要包括：

（一）.发现故障

输入到微处理器的电平信号，在正常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在正常状态时，传感器的电压为0.08-4.8V（-50-+139摄氏度），超出这一范围即被诊断为异常。

但自诊断系统对所设故障码以外的故障无能为力，特别是机械装置、真空装置等，自诊断系统无法对其进行监测，对这些装置的故障还应采取传统的检测诊断方法。

如果微机本身发生故能障则由设有紧急监控定时器（WDT）的时限电路加以监控；如果出现程序异常，则定期进行的时限电路的再设置停止工作，以便采用微机再设置的故障检测方法。

（二）.故障分类

当微机工作正常时，通过诊断用程序检测输入信号的异常情况，再根据检测结果分为不导致将被障碍的轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等。

并且将故障按重要性分类，预先编辑在程序中当微机本身发生故障时，则通过WDT进行重大故障分类。

（三）.故障报警

一般通过设置在仪表板上报警灯的闪亮来向车主报警。

在装有显示器

的汽车上，也有直接用文字来显示报警内容的。

（四）.故障存储

当检测故障时，在存储器中存储故障部位的代码，一般情况下，即使点火开关处于断开位置，微机和存储部分的电源也保持接通状态而不致使存储的内容丢失。

只有在断开蓄电池电源或拔掉保险丝时，由于切断了微机的电源，存储器内的故障代码才会被自动消除。

（五）.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，由微机进行调控，利用预编程序中的代用值（标准值）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。

随着汽车技术和电子技术的发展，发动机监测诊断系统的功能大大地提高了，更快更准确地找出故障所在。

对于该系统在不同的汽车发动机上，只是或多或少地被采用，普及性在以后必将会日益地增加。

第3章自诊断系统的工作原理

电控发动机工作时，ECU不断收到各种传感器输入的信号，也不断向执行机构输出指令信号，自诊断系统就是根据这些信号来判断有无故障的。

主要分为传感器故障自诊断原理和执行元件故障自诊断原理两种。

（一）.传感器故障自诊断原理

传感器是向ECU输送信号的电控系统元件，不需专门的线路，自诊断系统即可对各种传感器进行故障自诊断。

若某传感器输入ECU的信号超出正常范围，或在一定时间内ECU收不到该传感器信号，或该传感器输入ECU的信号在一定时间内不发生变化，自诊断系统均判定为“故障信号”。

若故障信号持续出现超过一定时间或多次出现，自诊断系统即判定有故障，并将此故障以故障码的形式输入ECU的存储器中，同时接通故障指示灯电路警告驾驶员。

此外，自诊断系统还会根据故障性质，自动启动失效保护系统或应急备用系统等。

而它只能根据传感器输入信号来判定有无故障，但不能确定故障的具体部位。

（二）.执行元件故障自诊断原理

电控执行元件一般只接收ECU的执令信号，所以在没有反馈信号的开环控制系统中，执行元件或其电路是否有故障，自诊断系统只能根据ECU输出的执令信号来判断，其自诊断原理与传感器类似。

带有反馈信号的闭环控制系统（如点火控制系统、爆燃控制系统等）工作时，自诊断系统还可根据反馈信号判别故障。

这些系统出现故障，有些会导致电控系统停止工作。

我们从其故障方面，逐步分析，会使问题更加明朗。

主要有以下几种：

1.当某一电路出现超出规定范围的信号时，故障诊断系统就判定该电路信号出现故障。

如水温传感器正常时其输出电压信号在0.1-4.8V范围内变化。

若冷却水温度传感器输出电压低于0.1V（相当于水温高于139度）或高于4.8V（相当于水温低于-50度）时，ECU即判定为故障信号，存入存储器。

2.发动机运转时，当ECU在一段时间里收不到某一传感器的输入信号或输入信号在一段时间内不发生变化，ECU亦判定为故障信号。

如发动机在正常工作温度下运转时，ECU在一分钟以上检测不到氧传感器信号在0.3-0.6V间1分钟以上没有变化，即判定为氧传感器电路有故障。

3.发动机正常工作中，如果偶然出现一次不正常信号，ECU诊断系统不会判断为故障。

只有当不正常信号持续一定时间或多次出现时，ECU才将其判定为故障，如发动机转速在1000r/min时，转速信号（Ne信号）丢失了3-4脉冲信号，ECU不会判定为Ne信号故障，同时，检查发动机灯也不会点亮，Ne信号的故障也不会存入ECU内。

要注意的是，ECU判断出的故障，只能提供故障的性质和范围，如水温传感器与ECU间配线断路时，水温传感器输出电压信号就会高于4.8V（正常为0.1-4.8V）。

这时ECU判定和输出的故障信号为水温传感器发生故障。

最后确定是传感器、执行器或相应配线的故障，还应进一步检查确定。

第4章故障信息的显示方式

ECU故障自诊断系统检测到故障信号经判断为故障后，即将故障信息以故障码的形式存储到ECU存储器中。

通过一定操作程序将故障码或故障资料按特定的方式显示出来。

不同车型故障信息的显示方式也不同。

主要有以下几种：

（一）.由检查发动机灯闪烁故障码。

当发动机工作正常无故障时，接通点火开关至“ON”位置，检查发动机灯点亮。

发动机起动后转速高于500r/min时此灯应熄灭。

否则为有故障发生，用专用跨接线跨接诊断座或通过其他操作可将故障码以检查发动机灯的一定闪烁方式显示出来。

故障排除后，检查发动机灯在发动机转速高于500r/min时熄灭。

（二）.用故障显示灯跨接诊断座上故障诊断输出端子，或跨接专用检测仪器，如百分率表，闭角表，电脑检测仪等直接读取故障码或故障信息资料。

（三）.由主电脑ECU壳体侧面显示故障码。

（四）.由仪表盘上显示屏直接显示故障码、信息资料及数据。

第5章故障信息的清除

故障排除后，故障信息仍储存在ECU中不能随故障的排除而自动清除，必须通过特定的操作程序。

不同车型清除方法也略有不同，一般清除方法是将保险盒中的“EFI”保险丝拔下数秒钟以上，但也有例外。

第6章电控系统故障自诊断基本程序

电控燃油喷射发动机发生故障后，进行故障诊断的基本程序：

（一）.向车主调查

向车主了解故障发生的时间、现象、故障发生前后的情况、近期检修情况等非常必要，尽管有些车主的描述不够清楚，但对车主提供的信息认真分析，对迅速诊断故障都会有或多或少的帮助。

（二）.外部检查

外部检查的目的是排除一般性的故障成因，避免走弯路；外部检查的主要内容包括：

检查各真空软管是否损坏、是否连接错误、是否堵塞，检查各线束插接器是否连接可靠，检查发动机有无明显的漏油、漏气或外部损伤现象等。

（三）.调取故障码

如果“故障码指示灯”点亮，按规定程序调取故障码，该调取故障码的基本方法可分为两种：

一是使用随车自诊断系统调取，二是使用故障诊断仪调取。

1.利用随车自诊断系统调取故障码

此种方法投资少，应用比较广泛，但必须知道被检车辆的维修资料，如调取故障码的操作程序和故障码含义等，否则无法进行故障诊断和检修。

2.使用故障诊断仪调取故障码

对于故障诊断仪的使用，必须专用的故障诊断座和统一的故障代码。

第7章发动机自诊断系统应用分析

根据具体情况，进行故障码调取，以丰田5A——FE型发动机为例。

（一）.调取故障码

故障码的调取方式分为普通状态和试验状态两种。

1.采用普通方式调取故障码时，将点火开关打开，但不起动发动机，用专用跨接线短接故障诊断座上的“TE1”与“E1”端子，仪表盘上的故障指示灯即闪烁输出故障码。

2.采用试验方式调取故障码，首先关闭点火开关，用专用跨接线短接故障诊断座上的“TE2”与“E1”端子；然后再打开点火开关，起动发动机，并以不低于10km/h的车速进行路试；路试后，再用另一根专用短接线将诊断座上的“TE1”与“E1”端子短接，仪表盘上的故障指示灯闪烁输出故障码。

若无故障码储存，故障指示灯等间隔地闪烁，其中亮、熄的时间为0.25s，输出的是正常码。

若有故障码储存，故障指示灯将不断地闪烁循环显示所有的故障码，每一循环依数值小的故障码在前、数值大的故障码在后的顺序显示，直到拆下诊断座上的专用短接线为止；丰田车系故障码为两位数，故障指示灯闪亮与熄灭的时间均为0.5s，闪亮的次数代表故障码数值，一个故障码的十位与个位之间有1.5s熄灭的间隔，两个代码之间有2.5s熄灭的间隔，每一循环重复显示之间有4.0s熄灭的间隔。

例如，有14和32两个故障码，输出波形如下图1.1所示。

（二）.清除故障码

当故障被排除后，应将ECU中存储的故障码清除，方法有两种：

一是关闭点火开关，从熔丝盒中拔下EFI熔丝（20A）10s以上；二是将蓄电池负极电缆拆开10s以上，但此种方法同时使时钟、音响等有用的存储信息丢失。

备用系统应急备用系统功能是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。

应急备用系统只能维持发动机运转的基本功能，但不能保证发动机性能。

随着汽车技术和电子技术的发展，发动机控制系统必将日益完善起来。

结论

现代汽车的技术性能已变得越来越好，结构也变得越来越复杂，同时，故障诊断的难度也有了相应的增加，人们迫切需要提高系统的可靠性、可维修性和安全性，因而有必要建立一个监控系统来监控整个系统的运行状态，不断检测系统的变化和故障信息，进而采取必要的措施，防止事故的发生。

因此，汽车故障诊断技术得到迅速发展，已成为科技研究的热点之一。

汽车故障诊断技术是一门综合性的技术，它涉及多门学科，如现代控制理论、信号处理、模式识别、计算机工程、人工智能、电子技术、应用数学、数理统计以及相关的应用学科。

近年来，一些新的科学分支的出现和发展及其在设备故障诊断中的成功应用，为汽车故障诊断技术的发展开拓了新的途径。

如基于信号处理的小波分析法、基于人工智能的神经网络法；分形几何在汽车故障诊断中的应用等。

随着计算机、电子、汽车等高新技术的发展，汽车故障诊断技术发展会非常迅速，将朝着网络化、多功能化、智能化和专家系统化发展的方向迈进，以微机及其网络为平台组织并综合集成各种专用分析仪器，资源共享。

现代汽车故障诊断技术的研究和生产应用，今后必将得到更加深入和迅速的发展，在生产力发展中发挥更大作用。

致谢

历时将近一个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了许多的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。

尤其要强烈感谢我的论文指导老师—郭永芳  老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。

在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！

感谢这篇论文所涉及到的各位学者。

本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。

由于我水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正。

参考文献

[1]曹登华.汽车故障自诊断系统的原理与应用[J].机械电子，2008.27：

440-441.

[2]陈朝阳，张代胜等.汽车故障诊断系统的现状与发展趋势[J].机械工程学报，2003.32（11）：

2-6.

[3]谭克成等.汽车发动机的电控系统的诊断与维修[M].北京：

机械工业出版社，2011.