第二章汽车故障诊断方法

2、4汽车故障诊断测试方法汽车电子控制系统测试方式主要在线式测量和通讯式测试两种。1、在线式测量最基本形式，主要采用万用表和示波器对汽车电子控制系统（传感统（传感器、执行器、电源、接地）电路进行在线动态参数测试，主要测试形式路波形分析万用表的电路数值分析示波器的电路波形分析。2、通讯式测量2、通讯式测量采用汽车故障电脑诊断仪以计算机串行通讯的方式与汽车控制电脑进行的通讯式测试，在汽车控制电脑与诊断仪之间有双向测试的特点。连接有三种方式：汽车控制电脑通过串行通讯端口与诊断仪连接，汽车控制电脑通过高低速局域网线直接与诊断仪连接，汽车控制电脑通过高低速局域网线再经过网关与诊断仪连接。2.4.1故障码分析（通讯式测试）以汽车故障电脑诊断仪的故障码读取和清除功能为基础，按照一定的读取和清除程序来完成的分析过程。发现汽车电子控制系统出现故障时，通常首先对电子控制系统实施自诊断操作，也就是首先读取电子控制系统存储的故障码，然后对调出的故障码进行分析，这就是故障码分析。故障码分析包括读取故障码和分析故障码两个部分，读取故障码是在问诊环节完成试车环节开始前该进行的步骤，而分析故障码则是在试车完成、再次读取故障码以后。故障码的分析主要包括故障码与故障和故障症状之间的相互关系、故障码性质、故障码分析流程、故障码性质分析、故障码设置条件及冻结数据祯、故障码的失效安全模式等内容。1、故障码与故障和故障症状的关系2、故障码性质①当前性故障码：当前正发生着的故障生成的故障码。②历史性故障码：过去曾经发生过的故障生成的故障码。③自生性故障码：由故障码所指示的元器件或相关电路故障导致的故障码。④它生性故障码：非故障码所指示的元器件或相关电路导致的故障码，例如：氧传感器故障码，可以是氧传感器本身损坏导致气系统泄漏导致的，也可能是由于燃油供油压力不正常或进的。⑤真实性故障码：故障真实的存在着的故障码。例如：发动机失火故障码，可以是真实的某缸失火导致的，这就是真实性失火故障码。⑥虚假性故障码：故障并未存在着的故障码。例如：上述例子中发动机失火的故障码也可能是由于汽车传动系统瞬间打滑或在不平道路行驶导致失火故障码的产生，这时的故障码就是虚假性故障码。⑦相关性故障码：故障症状与故障码所指示的故障有因果关系。⑧无关性故障码：故障症状与故障码所指示的故障无任何关系3、故障码分析的八步流程①读取故障码②记录故障码③清除故障码④确认故障码⑤试车再现故障码⑥读取故障码⑦再次记录故障码⑧分析故障码4、故障码性质的分析举例假设该车有两个故障症状：①冷车不好发动，热车启动正常。②发动机有时突然熄火。此次试车之前读取故障码时，有三个故障码P0115发动机冷却水温度传感器P0344凸轮轴位置传感器间歇性故障P0110进气温度传感器5、故障码设置条件及冻结数据祯分析故障码设置条件是指汽车控制电脑判定故障并设置故障码的根据，通常控制电脑判定故障的方法有数值判定法、时间判定法、功能判定法、逻辑判定法等。①数值判定法：控制电脑根据输入的参数数值范围判定是否发生故障。②时间判定法：控制电脑根据输入的参数变化的时间和频率来判定系统的故障。③功能判定法：控制电脑根据控制功能通过相应的传感器来判定执行器的动作情况。④逻辑判定法：控制电脑根据控制逻辑来判定传感器或线路是否发生故障。通常在维修手册中会给出故障码表，而故障码表中往往会列出故障码设置的条件或称为检测条件，这些信息对分析故障码是非常有用的，了解了故障码的设置条件，就可以判断可能导致故障码出现的因素有哪些,进而为排除故障提供有价值的线索。下DTCP0121节气门位置(TP)传感器性能1．电路说明节气门位置(TP)传感器电路提供一个随节气门叶片角度变化的电压信号。该信号电压从节气门全关低于1.0V至节气门全开(WOT)时高于4.0V之间变化。当MAP读数低于50KPa，诊断检查TP传感器高电位参数是否输出正常。当MAP读数高于70KPa，诊断检查TP传感器低电位参数是否异常。若PCM检测到超出范围状况，将设置DTCP0121。诊断在50KPa和70KPa之间不能运行。2．运行DTC条件1)无启动TP，MAP传感器DTC；2)发动机运行中；3)ECT传感器温度高于70℃(158℉)；4)MAP读数低于50KPa；5)MAP读数高于70KPa；6)MAP稳定5s以上。3．设定DTC的条件

1)当MAP低于50KPa，TP传感器读数高于预期值；2)当MAP高于70KPa，TP传感器读数低于预期值；3)上述状况存在10s。4．设置诊断故障码采取的行动1)在诊断运行和失败的第二个工作行程中，PCM会启亮MIL；2)若配置牵引力控制，PCM则通过串行数据电路指令EBTCM断开牵引力控制，并且EBTCM启亮牵引力断开(TRACTIONOFF)指示灯；3)当DTC设置为冻结帧和故障记录数据时，PCM则存储所出现的状态。5．清除功能失效指示的条件1)在诊断己运行并通过的第三个工作行程中，PCM则断开MIL；2)在己进行40个相继的升温预热循环未出现功能失效后，则消除以往DTC；冻结数据祯的数据显示；3)用汽车故障电脑诊断仪可消除DTC。6、设置故障码后的失效安全模式有些故障出现后，控制电脑在设置故障码的同时将进入失效安全模式，这是为了保证在一些传感器发生故障后能让汽车继续行驶回家，因此也称之为回家功能、跛行功能、备用功能等。2、4、2数据流分析（通讯测试方式）数据流分析是采用汽车故障电脑诊断仪对汽车控制系统传感器、执行器运行参数和电脑控制过程参数进行多路同时测量显示方式的测试分析，它以诊断仪的数据流测试功能为基础来完成的数据流具有动态同步、多参数同时显示的特点。1、数据流的显示方式数据流通常采用数值（包括开关量和模拟量）方式来显示，在有些诊断仪中还可以采用条形图甚至波形的方式来显示，不仅使得分析数据显示形象化，还可以分析数据之间的相位关系。1）数值显示方式①全组显示：全组显示是将汽车某一电控系统所能传送的所有数据都显示在屏幕上，如果数据数量超出一屏显示的范围，就采用翻页的方式现实。②选择显示：根据要观测的数据选择部分显示在屏幕上③成组显示是指数据流在显示时以一组一组的形式显示在屏幕上，每次观察数据流时先要输入要观察数据流的分组编号，然后诊断议会根据分组编号自动显示出该组数据流的全部数据数值，2）条形图显示方式条形图显示也称柱状图显示，这种数据数值显示是一种模拟指针仪表的显示方式，具有很好的观察数值变化过程的特点，条形图（或柱状图）中的黑色条装（柱状）图形随数值的大小而左右（上下）变化。3）波形显示方式波形显示是数据流的图形显示方式，这种方式不仅动态的显示出数据的变化，而且还完整地反映出数值变化的过程趋势，波形显示是数据数值与时间的二维坐标显示方式，这种显示方式可以方便的表达出数据数值随时间变化的趋势和动态，是时频分析的有力工具。2、数据流的分析方法数据流分析是对汽车电子控制系统各种运行参数变化状态和变化趋势的分析，数据流提供的数据有两种存在形式，即模拟量和开关量，对于电压信号可以从0V连续变化到1V（或5V、12V）的称为模拟量。模拟量还可以直接取物理量来表示，例如：时间（ms、S）、压强（KPa）、温度（℃/℉）、转速（r/min）、流量（g/s、l/h）等。对于电压只能由0V跃变为5V（或8V、10V、12V）的称为开关量，开关量还可以用状态来表示，例如：开或关(on/off)、开环/闭环（open/close）、浓或稀（rich/lean）等。1）值域分析法值域分析研究某一数据的数值大小和范围变化规律，并通过数值的大小和范围来判断故障，是对数据数值的一维数轴分析方法。值域分析首先是根据故障码判定法中数值范围是否超出限值来确定电路的短路和断路故障，其次，值域分析主要通过维修手册给出的不同工况下各个传感器输入和执行器数出数值的大小区间来判定是否发生异常现象。2）时域分析法时域分析主要考察数据的变化频率和变化周期，研究某一数据随时间变化的规律，通过对数据数值随时间变化的规律来判断故障，是对数据与时间坐标的二维平面分析方法。3）因果分析法因果分析法研究多个数据之间的因果规律，并通过研究数据之间的因果关系来判断故障，通常表现为一因一果，一因多果，多因一果，多因多果几种形式。因果分析是指在数据流中对数据域数据之间具有因果关系的两个或多个数据进行因果关系是否成立的判断4）关联分析法关联分析法分析法研究多个数据之间的相互关联变化的规律，通常采用分析某一工况下两个或多个数据数值大小的相互联系来判断故障。关联分析是根据数据之间的相互关系来判断是否发生异常，5）比较分析法比较分析法是将该车辆在无故障时的相同工况的数据组进行比较分下的数据组与之比较来判断故障点的方法。三、点火波形分析（在线式）运用点火示波器对点火波形分析是对发动机点火系统进行故障诊断的重要手段，点火波形是发动机点火系统工作状况的反映可以清楚地描述点火系统各部分电路的工作情况，还可以准确判定点火系统各个部件的工作状况。点火波形按测试电路点可分成点火初级低压波形和点火次级高压波形两种，按显示方式可分单缸波形、陈列波形、重叠波形和并列波形四种。1、点火示波器测试线的连接1）点火初级低压电路点火初级低压电路测试时，将点火示波器的测试笔直接连接到点火线圈的负极接线柱，测试点火线圈的负极与蓄电池负极间的电压波形变化。2）点火次级高压电路常用电容式高压探头夹于点火线圈高压线出口处的高压线外皮上。测试高压线对蓄电池负极间的电容感应电压波形变化。需要在第一缸高压线上安装电感式触发探头，以便在点火示波器触发时确定第一缸在显示屏中的位置。2、点火初次级电压基本波形分析1）点火初级电压基本波形点火初级电压的基本波形，由初级绕组衰减振荡段、低压火花跳火段、初级绕组剩余磁场衰减振荡段和白金闭合段四段组成。①初级绕组衰减振荡段此段是在断电触头触点突然断开时，由于初级绕组内的磁场能向电容充电转化为电场能，而电场能充足后又反过来向初级绕组充磁转化为磁场能，这也产生了初级电压的衰减振荡波形。②低压火花跳火段当次级绕组中的高压击穿火花塞后，点火线圈中的磁场能开始通过火花塞间隙的跳火释放出来，使得初级绕组的衰减振荡波消失，这时初级电压稳定在一定值。③初级绕组剩余磁场衰减振荡段当点火线圈中的磁场能不足维持火花塞跳火后，火花塞跳火中断，初级绕组就将剩余磁场能再次与电容中的电场能交换，出线第二次初级电压的衰减振荡，最终电压从衰减振荡逐渐到稳定到蓄电池电压值。④断电器触点闭合段当触点闭合时，点火初级电压从蓄电池电压下降到０Ｖ，并保持延续一段时间，这段时间是点火线圈通过初级线圈中的初级电流将蓄电池中电能转化为线圈磁场能的过程。2)点火次级电压基本波形①火花塞跳火时间段当断电器触点断开时，磁通量的突然变化，在点火线圈次级绕组中产生高压感应电动势Ｕ2迅速上升并给高压电路中的电容Ｃ２充电，当Ｕ２达到火花塞击穿电压时，首先电容Ｃ２中的电场能量首先放电，这种放电称为“电容放电”。②点火线圈电容器衰减振荡段点火次级电压波形在点火线圈—电容的衰减振荡段的变化是点火初级电流剩余磁场能量形成的ＬＣ衰减振荡在点火次级高压电路中的反映，它与点火初级电压在该段的波形完全一致，只是相差一个变压比（约为１００倍）。③断电器触点闭合段当触点闭合时，由于初级绕组中的初级电流突然变化，使次级绕组产生反感应电动势随着初级电流的逐渐增加而减小，最终趋于０Ｖ，但在减少的过程中伴随有次级绕组磁场能量与高压电路中电容Ｃ２中电场能量的交换并导致次级电压衰减振荡。随着初级电流逐渐稳定，次级绕组中的感应电动势也趋于０Ｖ，直到触点再次张开。3、点火波形的分类1)

单缸波

单缸波分为点火初级单缸波形和点火次级单缸波形两种。单缸波形是点火波形中的最基本的波形。单缸波形有两周测试方法，一种是点火线圈随机单缸波形，它主要反映点火线圈的工作情况。另一种是某一确定气缸的单缸波形，它主要反映某缸点火的具体情况。2）阵列波分析时常用次级阵列波，观察阵列波首先应确定并输入气缸数，以便在分析时确定各缸波形在屏幕中的位置，阵列波在显示时屏幕上按点火顺序逐一列出所有气缸的点火波形。它可以比较各缸在垂直电压座标上不同电压值（击穿电压，跳火电压）的差异，因此陈列波主要用于观察各缸点火击穿电压的差值。以便用比较法确定哪气缸点火不良，陈列波是点火波形分析中的常用波形。3）重叠波重叠波是将各缸点火波形重叠在一起显示，也分为初级和次级两种。主要用于观察各缸触点闭合时的差异区段，以及点火时刻的差异区段，进而分析各缸闭合角的差异，最终分析凸轮轴和断电器触点的磨损及工作状况。４）并列波并列波同样有初级和次级两种，并列波按点火顺序从上往下排列将各缸点火波形并列排出，它可以对应地比较各缸在水平时间座标上不同区段的时间差异（跳火时间，闭合角或闭合时间）可以用比较法观察点火波形各缸间的差异常用于凸轮轴磨损及白金状况的分析，故在新型点火示波器上特别是便携式点火示波器上较少采用。4、点火波形的分析步骤１）点火极性分析火花塞中心电极的点火极性与击穿电压值有关中心电极为负极性的击穿电压比中心电极为正极性的击穿电压要低４0%。点火极性判断用次级电压波形，可以选单缸波，也可以用阵列波形来分析。原因：⊙点火线圈初级电路极性接反⊙点火线圈不正确2）点火线圈次级电压分析点火线圈正常工作时所能产生的次级电压比击穿电压高得多，因此检查点火线圈次级电压的高低，对判断点火线圈及电路的工作状况十分重要。点火线圈次级电压检查，采用点火次级列波形，采用的方法是拔下任意一缸的点火高压线而后观察点火次级陈列波形。3）点火次级电路绝缘性分析点火次级电路绝缘性分析是对点火次级高压电路是否存在漏电的测试，采用点火次级阵列波来检查。检查时拔下任一缸高压线，观察波形。4）点火初级电路电阻分析点火初级电路串联有附加电阻，如阻值大或电路接触不良可能造成点火初级电压偏低，点火初级电路电阻用点火初级单缸波形来分析。5）点火次级电路电阻分析点火次级电路电阻，指点火高压电路中的电阻，包括火花塞、高压线、分电器盖、分火头等各部件的工作性能。点火次级电路电阻采用点火次级单缸波形来分析。6）点火线圈电容器衰减振荡分析点火波形中的衰减振荡分析是为了检查点火线圈及电容器的工作情况，它采用点火次级单缸波形来分析。7）点火次级电压分析各缸点火次级电压的差异是分析发动机各系统及各缸故障的主要参数波形，主要采用点火阵列波。测试时将发动机转速提高。8）点火闭合角分析点火闭合角是点火线圈实际通电时间所对应的曲轴转角，对凸轮白金构成的传统断电器来说，在白金间隙不变时点火闭合角也就相对固定，但当凸轮轴、凸轮、以及白金底板变形时，可能会发生变化，因此在点火波形分析时，也要检查其工作状况9）分电器与分电器盖间隙检查检查分火头与分电器盖之间跳火波形是分析高压电路中的间隙大小的主要手法，采用次级陈列波来观察波形，观察前，先将某缸高压线从火花塞上拔下，将其直接搭铁，拆下真空提前点火装置的真空管，起动发动机。10）断电器触点工作状况测试通过观察点火次级电压波形中的闭合段可以分析出断电器触点的工作状况。采用点火次级单缸波来进行波形分析。2、4、4电路数值分析（在线式、通讯式）电路数值分析是指对汽车电器电路和电脑控制电路所进行的测试参数分析，它的测量方式可分为在线式和通讯式，在线式是指使用汽车万用表对电路进行的参数分析，通讯式是指使用汽车故障电脑诊断仪的数据流功能对电脑控制电路进行的数值分析。1、在线式与通讯式交叉应用测试分析2、在线式电路测量分析在线式电路测试分析方法包括；基本参数测试和动态参数测试两种，基本参数测试包括：电压测试、电阻测试、电流测试三种。动态参数测试包括：信号的频率、脉宽、占空比、幅值等，另外对于汽车电路而言还有一些特殊测试量，例如：发动机转速、点火闭合角。1）电压测试②电路（带负载）电压降测试：简称电路电压降测试，是指在电路接通负载后各段上的电压降测试，目的是检查电路中各个部分的接触电阻的大小。发动机热车后转速大于2000r/min时，开前照灯远光时电路各部压降见下图；2）电阻测试电路的电阻测试主要测试电路的短路和断路，通常用万用表电阻档进行测量时，应该电脑插座拔出后再测量。3)电流测试电路电流测试主要指电器负载和控制电脑执行器电路的电流以及发电机输出电流和起动机启动电流，还有蓄电池漏电电流等。2、动态参数测试动态参数测试主要指传感器的模拟量变化电压（例如：TPS、ECT、MAP、MAFO2、S等）和数字量变化频率(CKP、CMP、TDC、MAP、MAF、O2S等)，还有执行器的占空比%变化、脉宽mS变化等。另外，还有汽车的工作参数，例如：发动机转速、点火闭合角、温度等物理量的测试。①模拟变化电压测试对传感器的模拟变化的电压测试，主要是测试几个特殊位置的关键值，例如：最小值、怠速值、急加速值、中速值、最大值等。②数字量变化频率测试③汽车参数测试使用汽车专用万用表可以直接测试汽车发动机转速和闭合角等特殊参数，这对汽车发动机的调整和检测具有十分重要的意义。2、4、5电路波形分析（在线式、通讯式）电路波形分析是指采用信号与时间的二维坐标显示的波形曲线来分析电路信号的测试分析。电路波形分析主要以采用示波器和记录仪对电路进行在线式的测量方式为主，但由于汽车故障诊断仪的数据流显示也有波形的方式，所以电路波形分析也包括采用诊断仪对控制电脑进行的通讯式数据流波形分析。1、电子信号的基本要素现代汽车电子控制系统中存在五种基本类型的电子信号，通常把这五种基本的汽车电子信号称为“五要素”。它们是控制系统中各个传感器、控制计算机和其它设备之间相互通讯的基础。1）直流（DC）信号汽车直流(DC)信号的电源装置有：电瓶电压或控制电脑(PCM)输出的传感器参考电压；在汽车中产生直流(DC)信号的传感器有：发动机冷却水温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、翼板式或热丝式空气流量计、进气压力传感器等。3）频率调制信号在汽车中产生频率调制信号的传感器有：数字式空气流量计、福特数字式进气压力传感器、光电式车速传感器(VSS)、霍尔式车速传感器、光电式凸轮轴和曲轴转角(CKP)传感器、霍尔式凸轮轴(CAM)和曲轴转角(CKP)传感器等。3、传感器波形的分类汽车传感器波形主要包括直流模拟信号、直流频率调制信号、交流频率调制信号三种。1）直流模拟信号直流模拟信号主要指输出信号电压在0～1或0～5V的连续变化的直流电压信号传感器电路波形，通常包括：空气流量计、进气压力传感器、冷却水温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、氧传感器等，其波形的判定依据主要是幅度（电压值）大小与物理量、化学量的对应关系和变化关系。2）直流频率调制信号3）交流频率调制信号交流频率调制信号是指由磁电式曲轴转角、凸轮轴以及上止点位置传感器和车速传感器以及车轮转速传感器输出的交流频率信号，这些信号的频率在0～100Hz～2Kz的范围之内，输出交流电压的峰值在0～30V的范围之内。交流频率调制信号的判断依据主要是频率大小数值与转速、转角位置的关系，以及波形外形和峰值的大小等。4、执行器波形的分类汽车电子控制系统执行器主要是由电感线圈构成的喷油器、怠速马达、继电器、电磁阀等执行装置组成。分为直流开关信号、直流脉宽调制信号等两种。另外执行器的波形还包括电流波形，通常电流波形是采用双通道示波器与执行器的电压波形在同一显示屏幕上同步来观察的。汽车电子控制系统执行器的信号波形主要表现为电感线圈在直流电的激励下的稳态和瞬态电压波形，其主要判定依据为脉冲宽度和占空比和电流关断时的反向感应电压的峰值大小，以及波形形状等。2）直流脉宽调制信号直流脉宽调制信号主要指控制脉冲宽度的喷油器电压信号波形和控制占空比的怠速、碳罐、涡轮增压、废气循环、自动变速器油压等电磁阀电压波形。①喷油器波形喷油器的开关控制主要有电压控制和电流控制两种，其中电压控制就是直接对喷油器线圈接通和断开直流电源，其波形判定主要是脉冲宽度和反向感应电压两个数值以及波形外形等。电流控制由于加入了开关式恒流控制驱动模块，使得喷油器打开时的波形出现电流波动导致的连续峰尖，通常恒流控制的喷油器波形会有电压控制和电流控制两断不同形状的波形，在计算脉冲宽度时直流脉宽调制信号直流脉宽调制信号主要指控制脉冲宽度的喷油器电压信号波形①喷油器波形喷油器的开关应该将两段的时间相加，才是真正的喷油时间。2、汽车故障电脑诊断仪（通讯式）测试步骤：将汽车示波器测试线接在蓄电池正负极接柱或直流电流钳（并将电流钳夹在蓄电池所有搭铁线外围）上。将汽车示波器置于相对气缸压力测试档，起动发动机，汽车示波器将显示出相对压力的波形图或条形图。②气缸压缩压力测试分析气缸压缩压力测试使用气缸压力表，测试时应按以下步骤进行。⊙首先使发动机运转至正常工作温度初级电源线险⊙将节气门、阻风门全开⊙用起动机带动发动机曲轴旋转３～５ｓ⊙读取气缸压力指示值压力２～３次⊙计算平均值正常的气缸压力值应符合制造厂的规定，各缸间误差不得超过其标准气缸压力规定值的１０％，或各缸平均压力的８％。对于气缸压缩比低的气缸加适量机油，然后重测气缸压缩压力。重测压