汽车维修检测技术汽车随车自诊断系统

1、电子工业出版社?汽车维修检测技术? 电子教案第二章 汽车随车自诊断系统 学习任务说明：本模块通过对随车自诊断系统的介绍和相关的工程训练，要求对现代汽车的随车自诊断系统有根本的了解，并能掌握自诊断系统在汽车维修检测中的应用，能利用自诊断系统快速判断故障原因，排除故障。2.1 认识故障自诊断系统任务：认识故障自诊断系统的开展过程。目标：认识故障自诊断系统的开展历史，认识 故障自诊断系统在汽车维修和环境保护中的作用。知识要点：2.1 .1 OBD系统的开展历史概述自80年代开始，国外各汽车制造厂开始在其生产的车辆上配备控制与诊断系统。这些系统在车辆发生故障时，可以警示驾驶员及维修工人在维修时可以经过

2、由特定的方式读取故障码，以加快维修速度，汽车工业界称之为随车电脑诊断系统OBD。OBD的英文全称为ON-BOARD DIAGNOSTIC，翻译成中文为：随车电脑诊断。为了方便汽车监管和汽车维修，于是相继出现了OBD-系统、OBD-系统、OBD-系统，同时也推动汽车随车诊断技术的不断开展。2.1 .2 OBD-系统美国加州大气资源局CARB规定OBD-必须符合以下要求：1仪表板必须有“故障警示灯MIL，以提醒驾驶员注意特定的车辆系统已发生故障通常是废气控制相关系统。2系统必须有记录，传输相关废气控制系统故障码的功能。3电器元件监控至少必须包括：氧传感器O2S、废气再循环EGR、油汽蒸发控制系统E

3、VAP。当初加州大气资源局制定OBD-的用意是减少车辆废气排放，以及简化维修流程；但由于OBD-规格不够严谨，它遗漏了三元催化净化器的效益监测，以及油汽蒸发系统的泄漏侦测，再加上OBD-的监测线路敏感度不高，等到觉察车辆有故障再进厂维修时，事实上已排放了大量废气。2.1.3 OBD-系统OBD-系统是随车电脑诊断系统第二代的简称。1993年美国汽车工程师学会SAE制定了一套标准标准，代替在1993年以前的第一代诊断系统OBD-系统。经美国环保局及美国加州大气资源局CARB认证通过这一标准，并要求各汽车制造厂依照OBD-系统的标准提供统一的诊断模式，可由统一的诊断座及一台仪器就可对各车种进行诊断

4、检测。2.1.4 OBD-系统在OBD-控制系统中，每一个电脑都是相对独立的。在维修过程中诊断仪器要分别进入到发动机、变速箱、ABS、防盗等电脑中去读取故障码和读取有关数据。而在OBD-III系统中，所有的电脑都通过CAN-BUS线路连接。因此，OBD-III电脑也能利用CAN-BUS线路同时监控其他电脑的故障码和数据，检查车辆的技术状况是否符合环保要求。发动机防 盗A B S仪 表变速箱其 他OBD-III图2-1-1 OBD-III系统示意图工程训练:要求：通过观察车上的随车自诊断系统，认识随车自诊断系统的作用。对象：各种车上随车自诊断系统。二人一组。工具：常用工具。步骤：在车上找出随车自

5、诊断系统的接口。识别是属于哪一代的随车自诊断系统。画出随车自诊断系统的接口，并对接口端子标上号码。比照不同的车型随车自诊断系统的异同。讨论汽车随车自诊断系统在维修中的应用。思考题随车自诊断系统最早是为什么而设计的？现代汽车自诊断系统起什么作用？OBD的含义是什么？OBD系统是如何开展而来的，其作用是什么？OBD-与OBD-相比有什么进步？2.2OBD-随车自诊断系统任务：了解OBD-系统的特点；了解OBD-诊断座接脚的意义；掌握OBD-故障码的含义。目标：掌握OBD-随车自诊断系统根本常识。掌握OBD-诊断座接脚的意义，能根据故障码查找故障内容。知识要点：2.2.1 OBD-的特点统一各车种诊

6、断座形状为16脚，如图2-2-1所示。并装置在驾驶室，驾驶侧仪表板下方。各接脚功用如表2-2-1：具有数值分析资料传输功能Data Link Connector简称DLC。资料传输线有两个标准：I.ISO标准INTERNATION STANDARDS ORGANIZATION 1941-2即为欧洲统一标准利用7#，15#脚。II.SAE标准SAE-J1850即为美国统一标准利用2#，10#脚。即为美国标准统一各车种相同故障代码及意义。具有行车记录器功能。具有重新显示记忆的故障码功能。具有可由仪器直接消除故障码功能。图2-2-1 OBD-II诊断座表标准的OBD-诊断座接脚功用说明表1#提供制造

7、厂应用9#提供制造厂应用2#SAE-J 1850资料传输(美国标准用)10#SAE-J 1850资料传输(美国标准用)3#提供制造厂应用11#提供制造厂应用4#直接车身搭铁12#提供制造厂应用5#信号回路搭铁13#提供制造厂应用6#提供制造厂应用14#提供制造厂应用7#ISO-9141资料传输K(欧洲标准用)15#ISO-9141资料传输L(欧洲标准用)8#提供制造厂应用16#接电瓶正电源工程训练:要求：1、识别OBD-诊断座接口的形状。能轻易地从车上识别OBD-诊断座接口； 2、用汽车专用表测试片脚，了解片脚的意义。对象：有OBD-标准诊断座接口的汽车。工具：汽车专用万能表、常用工具。步骤：

8、在汽车上寻找OBD-诊断座接口。将点火开关转到ON。用汽车专用万能表寻找OBD-诊断座接口上的电源片脚。记录片脚号码。用汽车专用万能表寻找OBD-诊断座接口上的底盘搭铁片脚。记录片脚号码。用汽车专用万能表寻找OBD-诊断座接口上的信号搭铁片脚。记录片脚号码。比照记录和片脚号码与诊断座的标准设定是否一致。2.2.2 OBD-统一故障代码标准SAE定义OBD-II故障码5个数字组合而成，前一位是英文字母，后四位是数字。第一个字为英文代码代表测试系统，如B代表车身电脑BODY，C代表底盘电脑CHASSIS，P代表发动机变速箱电脑，即动力控制总成POWERTRAIN，U代表车身网络。第2个到第5码为数

9、字码，如图2-2-2。表2-2-2 OBD-II故障码分类一P0发动机变速箱电脑控制系统由SAE统一制定的故障码P1发动机变速箱电脑控制系统由厂家各自制定的故障码P2发动机变速箱电脑控制系统预留故障码P3发动机变速箱电脑控制系统预留故障码C0底盘电脑控制系统，由SAE统一制定的故障码C1底盘电脑控制系统，由厂家各自制定的故障码C2底盘电脑控制系统，预留故障码C3底盘电脑控制系统，预留故障码B0车身电脑控制系统，由SAE统一制定的故障码B1车身电脑控制系统，由厂家各自制定的故障码B2车身电脑控制系统，预留故障码B3车身电脑控制系统，预留故障码U0网络连接相关故障码U1网络连接相关故障码U2网络连

10、接相关故障码U3网络连接相关故障码表2-2-2 OBD-II故障码分类二P01XX燃油和空气侦测系统P02XX燃油和空气侦测系统P03XX点火系统P04XX废气控制系统P05XX车速1怠速控制系统P06XX电脑控制系统P07XX变速箱控制系统P08XX变速箱控制系统P09XXSAE预留的故障码P00XXSAE预留的故障码P01XX以后是由厂家自行制定的一部分P11XX燃油和空气侦测系统P12XX燃油和空气侦测系统P13XX点火系统P14XX废气控制系统P15XX车速1怠速控制系统P16XX电脑控制系统P17XX变速箱控制系统P18XX变速箱控制系统P19XXSAE预留的故障码P10XXSAE预

11、留的故障码2.2.3 OBD-II故障码的分类故障码形式分为四种：A型故障码发生一次影响废气排放的故障后，执行器随即点亮故障指示灯例：A型失火MISFIRE。B型故障码在连续二次发动行程中，都发生相同故障，此时电脑即点亮故障指示灯。在前面提到的发动机失火MISFIRE监测器会设定两种B型故障码。第一种在连续二次发动行程中都发生故障时设定，另一种那么不限定“连续两次发动行程；每次监测器侦测到失火MISFIRE时，监测器都会储存下发动机负荷、转速及水温数值。直到再发生失火MISFIRE后，比较两组数据，以判断两次失火MISFIRE是否发生在相同的发动机状况下；当状况相同时，执行器即设定故障码。C型

12、故障码在一次发动行程中，发生不影响废气排放的故障时，执行器即点亮故障指示灯并设定故障码。D型故障码连续两次发动行程中，发生不影响废气排放的故障时，执行器即点亮故障指示灯并设定故障。当设定A/B型的故障时，发动机要在连续40次“发动暖车失火MISFIRE中都不再发生相同故障后，即自动去除记忆在车辆电脑中的故障码。而仪表板上的故障指示灯，那么必须在连续三次“发动行程中，都不再发生相同故障后，即自动熄灭。2.2.3 OBD-II故障码的分类OBD-自诊断系统故障代码表1局部 代码代码含义代码代码含义P0100空气流量计线路故障P0125发动机无法达到闭环工作温度P0101怠速时空气流量计电压不良P0

13、130主氧传感器信号电压过高或过低P0102空气流量计信号太低P0131主氧传感器信号电压过低P0103空气流量计信号太高P0132主氧传感器信号电压过高P0105大气压力传感器信号不良P0133主氧传感器信号电压变化不灵敏P0107绝对压力传感器信号太高和太低P0135主氧传感器加热线路不良P0110进气温度传感器线路故障P0136副氧传感器信号电压过高或过低PO111进气温度传感器信号不良P0137副氧传感器信号电压过低P0112进气温度传感器线路短路P0138副氧传感器信号电压过高P0113进气温度传感器线路断路P0140副氧传感器线路断路P0105水温传感器线路故障P0141副氧传感器

14、加热线路短路P0116水温传感器信号不正确P0150后氧传感器信号电压过高或过低P0117水温传感器线路短路P0151前副氧传感器信号电压过低P0118水温传感器线路断路P0152前副氧传感器信号电压过高P0120节气门位置传感器信号不良P0153后氧传感器信号变动率太慢P0121节气门位置传感器调整不当P0154前副氧传感器线路断路P0122节气门位置传感器信号太低P0155后氧传感器加热线路短路P0123节气门位置传感器信号太高P0758后副氧传感器信号电压过高OBD-自诊断系统故障代码表2局部 代码代码含义代码代码含义P0160后副氧传感器信号线路不良P0304第四缸有间歇性不点火PO1

15、61后副氧传感器信号线路受干扰P0305第五缸有间歇性不点火P0171混合气过稀P0306第六缸有间歇性不点火P0172混合气过浓P0307第七缸有间歇性不点火P0174后氧传感器信号电压过低P0308第八缸有间歇性不点火P0175后氧传感器信号电压过高P0320发动机转速信号不良P0201第一缸喷油器线路不良P0321曲轴位置传感器信号不良P0202第二缸喷油器线路不良P0325前爆震传感器信号不良P0203三缸喷油器线路不良P0330后爆震传感器信号不良P0204第四缸喷油器线路不良P0335起动或运转中未收到曲轴传感器信号P0205第五缸喷油器线路不良P0336曲轴传感器和凸轮轴传感器信

16、号不良P0206第六缸喷油器线路不良P0402EGR阀怠速时漏气P0207第七缸喷油器线路不良P0403EGR控制系统线路不良P0208第八缸喷油器线路不良P0420三元转换催化器不良或后氧传感器不良P0300发动机有间歇性不点火P0421三元转换催化器不良P0301第一缸有间歇性不点火P0422同P0421P0302第二缸有间歇性不点火P0430后转换催化器不良（福特等）P0303第三缸有间歇性不点火P0440活性碳罐堵塞或控制不良OBD-自诊断系统故障代码表3局部 代码代码含义代码代码含义P0443活性碳罐电磁阀线路不良P0720变速器输出轴车速传感器信号不良P0444活性碳罐电磁阀信号过

17、低P0740变矩器离合器电磁阀不良P0445活性碳罐电磁阀信号过高P0741变矩器离合器电磁阀不良或卡在全开位置P0500车速信号始终收不到P0743变矩器离合器电磁阀控制线路不良P0501实际车速在29 km/h以上，但无车速信号（如通用）P0750换档电磁阀A不良P0502已挂入档且发动机转速在3000 r/min以上但无车速信号（如通用车）P0751换档电磁阀A卡在全开位置P0505怠速步进电机P0753换档电磁阀A短路或断路P0510节气门位置传感器不良P0755换档电磁阀B不良P0605主电脑POM记忆器不良P0756换档电磁阀B卡在全开位置P0703制动灯开关信号不良P0758换档

18、电磁阀B短路或断路P0705挡位开关信号不良P0770变矩器离合器(TCC)电磁不良P0707挡位开关信号过低P0773变矩器离合器（TCC）电磁阀短路或断路P0708挡位开关信号过高P0141副氧传感器加热线路短路P0712变速器油温传感器搭铁P0150后氧传感器信号电压过高或过低P0713变速器油温传感器断路思考题OBD-随车诊断系统有什么特点？OBD-随车诊断系统诊断座片脚各有什么作用？OBD-故障码五个符号各代表什么？OBD-故障码有哪几种？2.3 OBD-II系统的系统监控功能任务：学习OBD-系统的八项监测功能，进一步了解OBD-系统的功用。目标：掌握OBD-系统的各种监测功能知识

19、要点：诊断执行器的八项监测在OBD-系统中，控制整个系统运作的中枢为PCM中的诊断程序称之为“诊断执行器。诊断执行器有八项监测功能。八项监测功能分为二类：一类为废气系统的监测，另一类为综合元件监测器CCM。见图2-3-1。诊断执行器废气系统监测器 触媒转换器（CAT）监测含氧传感器（HO2S）监测引擎失火（MISFIRE）监测燃油修正/学习（FUEL TRIM）蒸发油气控制系统（EVAP）监测废气再循环（EGR）监测二次空气喷射（AIR）监测综合元件监测器（CCM） 图2-3-1 诊断执行器的八项监测综合元件监测CCMCCM监测的元件包含空气流量计MAF、进气温度传感器IAT、发动机水温传感器

20、ECT、节气门位置传感器TP、凸轮轴位置传感器CMP、曲轴位置传感器CKP、汽油泵FP、怠速控制阀IAC、扭力变换器接合器TCC等元件。在进行监测时，CCM首先检查各元件线路电压是否过高断路、过低短路、信号超出范围与其它线路短路，其次再检查信号的合理性，例如：在速度密度的系统上，CCM会将TP的信号与MAF信号做比较，当节气门开度变化时，歧管真空应随之变化。除了CCM以外，诊断执行器另有七项废气控制监测器。2.3.2 触媒转换器监测OBD-系统的触媒转换器效率监测，必须使用到触媒前方的第二个氧传感器。当触媒工作正常时，前方的氧传感器的变动次数应远高于前方的氧传感器，监测器比较前/后氧传感器的变

21、动次数来判定触媒老化与否，如图2-3-2。图2-3-2 双氧传感器的监测2.3. 3 氧传感器监测根据传感器的形式触媒前/后，其测试方式也不尽相同。一般来说，监测器会监测前后传感器的加热线路及PCM参考信号是否短路/断路，触媒前的传感器会检查其电位高/低变化，以及切换频率。在测试切换频率时，车辆电脑PCM检查一段固定时间内，传感器信号电压超过中点电压0.45V的次数是否与程序内定值相符。另外，监测器会检查混合气浓/稀的转变时间，并与电脑内定值比较，如图2-3-3。触媒后的传感器监测方式一般是以击穿pouch out测试进行；电脑固定以浓/稀的方式供油，直到触媒无法进行氧化/复原反响时，触媒前方

22、的传感器也应有浓/稀电压变化。在连续两次行驶行程中，氧传感器测试都无法通过时，故障指示灯即亮起并设定故障。图2-3-3 混合气监测 2.3.4 发动机失火MISFIRE监测工作较差的气缸燃烧时会导致引擎失火，如果压缩不够，油量控制不精确，或者是火花强度不够，都会导致排气管制HC含量上升，此外，HC的含量增加会使触媒工作负荷过度，加速触媒失效的过程，OBD-诊断系统必须能够监控和提示车主引擎失火，防止对触媒的破坏或引起引擎排放超标。汽车制造厂商通过几条途径来监控失火，最主要的是根据气缸在失火时会活塞运动速度减慢，曲轴的转动速度也会下降，那么曲轴位置传感器就能够用来侦测引擎失火，曲轴位置传感器CK

23、P在运动时会产生平均的峰值。由于失火会导致引擎曲轴转速下降，因而CKP的波形循环就会出现中断。通过比照CKP与凸轮轴位置传感器CMP的信号，电脑就会能判断出哪一个气缸失火,如图2-3-4。系统通过比较曲轴位置传感器的周期来判断是否失火，再利用凸轮轴传感器信号找出失火的气缸 图2-3-4 凸轮轴信号与曲轴信号 凸轮信号曲轴信号表2-3-1 失火MISFIRE发生次数气缸失火（MISFIRE）发生次数备 注 第一缸2正常数值在10-5以下。次数明显过高的缸别判定为发生失火（MISFIRE） 第二缸46第三缸0第四缸4在OBD-系统的程序分类中，将失火MISFIRE分为两型，以不同的故障码显示方式表

24、示。A型失火MISFIRE：在曲轴旋转200转内，其点火次数的15%发生失火MISFIRE时，车辆电脑立即设定故障码，故障指示灯会持续以“闪烁方式显示A型失火会造成废气排放超出标准的1.5倍。B型失火MISFIRE：在曲轴旋转1000转内，其点火次数的2%发生失火，并在最近两次运行过程中皆有上述现象，车辆电脑会设定故障码，故障指示灯以“点亮方式显示表示发生轻微程度的失火。将A/B型失火MISFIRE的判断如下表2-3-2：失火（MISFIRE）型式曲轴传动圈数发动机某一缸应该的点火次数判定失火（MISFIRE）百分比及次数故障指示灯的动作情形A型失火（MISFIRE）20010015%，15闪

25、烁B型失火（MISFIRE）10005002%，10持续点亮表2-3-2 四缸四行程发动机范例2.3.5 燃油修正监测OBD-系统检查两项燃油修正数值是否超出上/下限：第一项为短效修正，它依据氧传感器的信号来快速地增加或减少喷油时间；第二项为长效修正，当短效修正值超出10%一段时间后，长效修正即以新的供油时间来取代电脑内定的供油时间学习。这两组修正值在电脑中分别设有修正的上/下限，以防止学习过度后，情况改变而造成车辆不顺的现象。OBD-设定的上/下限约在20%之间，当修正值超出限制时，即设定故障。2.3.6 油气蒸发控制系统监测EVAP即俗称的活性碳罐系统，它在平时吸收油箱内的蒸气，并在车辆巡

26、行时将油气导入燃烧室燃烧。由于车辆生产的厂家的不同，因此EVAP控制的方式而不尽相同，图2-3-5为典型的系统图。OBD-系统增加了“油箱压力传感器及“流量传感器来监测系统状况。 在进行系统状况监测下，EVAP监测器在车辆运行时先关闭大气呼吸孔，翻开碳罐电磁阀，此时以油箱压力传感器所测得的系统真空上升率，来决定油气流量。当进行系统漏气测试时，监测器会先关闭碳罐电磁阀，使得整个系统呈现封闭状态，接着再以油箱压力传感器来测量泄漏率；假设在连续两次发动行程中，其泄漏率都超出电脑的内定值时，诊断执行器即点亮故障指示灯并设定故障码。2.3.7 废气再循环EGR监测如同油气蒸发控制系统EVAP一样，不同厂

27、家所使用的监控方式也大不相同。一般来说，都是利用电脑在开/关EGR阀门时，以别的的传感器来侦测EGR动作是否正常，例如三菱车系利用MAP监控，FORD利用EGR温度传感器，CHRYSLER那么以氧传感器监控。当连续两次发动行程中，EGR的效率都无法到达预测值时，电脑即设定故障码。2.3.8 二次空气喷射AIR监测由于在发动机冷起动阶段混合气过浓，因而废气中未燃烧的碳氢化合物比例升高，通过二次进气可改善催化净化器内的氧化过程二次氧化并减少废气中的有害物质，二次氧化所产生的热量可大大缩短催化净化器的起动时间，这样也就大大改善了冷起动阶段的废气质量。电脑内的监测器侦测系统内的各电器元件是否正常，并以

28、氧传感器判定此系统是否工作正常，由于监测过程中会利用到氧传感器，因此诊断执行器会先保存二次空气喷射监测，待氧传感器监测完成后才进行；如同前面各监测工程，电脑必须连续两次运行过程都侦测到故障才设定故障。工程训练:要求：通过试验来验证OBD-系统的各项监控功能。对象：具有OBD-系统的车辆。五人一组。工具：解码器、常用工具。步骤：断开MAF、IAT、ECT、TP等传感器信号。启动发动机屡次，观察是否有故障码出现，如出现说明OBD-系统的CCM功能已发挥监控。设法将前、后二个氧传感器放在同一废气环境下工作，观察是否有故障码出现，如出现，那么说明触媒转换器效率监测有效。自已设计试验来验证OBD-系统的

29、其它六项监控功能。思考题OBD-系统是如何到达监控废气排放的？对元件监测器，你是如何理解的？对汽车维修诊断有什么帮助？2.4 电控系统与解码器的通讯学习任务：了解汽车电控系统与解码器之间的通讯。学习目标：掌握电控系统与解码器之间数据流的获取、辨识。知识要点：2.4.1 汽车电控系统的电脑汽车电控系统的电脑ECU或PCM和普通的电脑一样，具备四个根本功能：输入、处理、存储和输出。电脑将汽车上传感器的电压信号转化为数字信号，经过电脑的存储的程序处理后，再输出数字信号，并转化为电压信号，指挥执行器工作。另外，电脑会存储处理过的信息和自身发出的操作指令，以及在操作过程中产生的故障码。图2-4-1以简化

30、形式表示出电脑系统的四个根本功能。输入从传感器存 储电脑程序或记忆处 理CPU或微处理器输出到执行器图2-4-1 所有电脑都有四个功能：输入、处理、存储和输出 2.4.2 数据流所谓数据流简单来说就是将电控系统的一些主要传感器和执行器的目前工作参数值(如目前转速、电池电压、空气流量、喷油时间、节气门开度、点火提前角、水温等)提供给维修者进行参考，维修实践当中是可以通过阅读数据流来分析发现故障所在，特别是当电控系统无故障码进行参考，此时数据分析更显得重要了。解码器和诊断数据接口DLC连接之后，解码器和汽车电脑PCM实现通讯，即可监测到二种信号：一种是传感器产生的输入信号，另一种是PCM产生的输出

31、信号。监测到二种信号都以数据、参数形式出现，所有数据、参数都是以一系列传送，整个PCM的传送就称为数据流。现在国产的通用解码器，数据流显示已经汉化，读取、分析比较方便，这有助提高生产效率。但由于进口汽车的大量存在，掌握非汉化的数据流分析同样重要。当你分析数据参数并试图找出不正常的读数或活动时，最重要的是先将数据进行排序。虽然大多数的数据看上去都与病症的无关，但有二个因素对汽车的行驶性能产生影响：燃油分配和点火控制。这二个因素主要由下面参数来决定：运转速度工作温度发动机负荷驾驶者的指令DATA FRAME TRANSMISSINRPM900 O2mv267 INTEGRATR127OPEN/CL

32、SD LOOP-CLSDEXHAUST OXYGEN-LEANTPS(V)-0.64BLOCK LEARN-128THROTTLE(%)-0BLM CELL-8IDEL AIR CONTRL-128BASE PW(ms)-0.5DESIRED IDLE-625O2 CROSSCOUNTS-80MAF(gm/sec)-7AIRFLOW(gm/sec)-97A/F LEARNED-NOSPARK ADV()-90KNOCK-NOKNOCK RETARD-45PROM ID-2181TIME-2:20COOLANT()-197MAT()-97MAP(kpa)-40MAP(V)-1.60BARO(kpa)-10BARO(V)-0.70O2 REARY-YESCAT CONV()-720EGR DUTY CYCLE-50EGR FDBACK(V)-1.00BATTERY(V)-13.8FUEL PUMP(V)- 13.7CRANKING RPM-603START CLNT()-67HI PS PR