當(dāng)前位置:汽車配件110網(wǎng) >> 汽修百科 >> 汽車電器維修 >> 先進(jìn)的電控技術(shù)和自診斷技術(shù)在汽車上的應(yīng)用 |
互聯(lián)網(wǎng) xjm82395219邢 汽車電器維修 2008-08-17
先進(jìn)的電控技術(shù)和自診斷技術(shù)在汽車上的應(yīng)用 最早的汽車電控系統(tǒng)是1968年德國(guó)博世公司研制成功的電子控制燃油噴射系統(tǒng)EFI(electronic fuel injection),這種系統(tǒng)當(dāng)時(shí)被應(yīng)用在德國(guó)大眾汽車公司生產(chǎn)的轎車上,這種燃油噴射系統(tǒng)被稱之為博世K 型(BOSCH K)。K型系統(tǒng)通常被稱之為機(jī)械噴射系統(tǒng)。怠速和加速等工作是靠節(jié)氣門處撓流板帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)來(lái)控制的。這種方式后來(lái)被改進(jìn)成KE型,為奔馳124、126底盤的車型和奧迪80、90及部分寶馬車所采用。 在1974年,德國(guó)博世公司與大眾公司又聯(lián)合推出了博世D型(BOSCH D)噴射系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)里基本實(shí)現(xiàn)了全電子控制。它是靠進(jìn)氣歧管壓力傳感器來(lái)提供進(jìn)氣壓力信號(hào),靠霍爾傳感器提供轉(zhuǎn)速信號(hào)給控制單元ECU。ECU通過(guò)計(jì)算機(jī)向噴油嘴提供可變的脈沖時(shí)間,從而控制不同工況下的噴油量。這種方式的噴射系統(tǒng)改進(jìn)后,被奧迪、奔馳、沃爾沃、大眾、寶馬等車系采用! 1975年,美國(guó)凱迪拉克公司在部分車型上開(kāi)始采用一種噴射系統(tǒng),這種噴射系統(tǒng)被稱之為博世L型。這種噴油系統(tǒng)不同于D型之處在于:L型是靠空氣流量計(jì)來(lái)向電腦ECU提供空氣流量信號(hào)的(空氣流量計(jì)可直接產(chǎn)生壓降信號(hào),不需換算),同時(shí)由車速傳感器提供發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào),電腦整理、計(jì)算這些信號(hào)后向噴油嘴提供可變脈沖時(shí)間,控制噴油量! 〉搅税耸甏瑲W、美、日三大轎車生產(chǎn)基地所生產(chǎn)的轎車基本上都采用了燃油噴射系統(tǒng),同時(shí)都有自己獨(dú)特的控制方式。但這時(shí),所有的電噴車生產(chǎn)廠都開(kāi)始考慮節(jié)氣門負(fù)荷率、水溫、進(jìn)氣溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。開(kāi)始利用節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器等系列傳感器信號(hào)來(lái)修正電腦計(jì)算的噴油脈沖時(shí)間,使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都能獲得較為理想的空氣、燃油混合物(空燃比14.7:1)。有了這樣的燃油噴射系統(tǒng)和空氣流量系統(tǒng)(air –flow system),使汽車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性得到了保障。 在這個(gè)基礎(chǔ)上,各汽車生產(chǎn)廠家開(kāi)始在汽車上采用自動(dòng)變速箱控制系統(tǒng)(TCU)、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、安全氣囊電控系統(tǒng)(SRS)、巡航控制系統(tǒng)(CC)、制動(dòng)防側(cè)滑系統(tǒng)(ASR)及空氣懸掛系統(tǒng)(AIR SUSPENSION SYSTEM),甚至將空調(diào)、音響等附屬設(shè)施也用計(jì)算機(jī)進(jìn)行集成控制。特別是70年代后,電子技術(shù)領(lǐng)域的集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,為汽車提供了速度快捷、功能強(qiáng)大、性能可靠、成本低廉的汽車電子控制系統(tǒng)。汽車電子控制系統(tǒng)極大地提高了汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性,這些汽車電子技術(shù)在汽車工業(yè)上的廣泛應(yīng)用能夠很好地解決全球范圍的汽車尾氣排放環(huán)保問(wèn)題和能源危機(jī)問(wèn)題。因此,廣泛和深入采用電子技術(shù),不僅是汽車制造廠本身為了提高產(chǎn)品的性能和競(jìng)爭(zhēng)力的迫切需要,也是各國(guó)政府和社會(huì)支持和倡導(dǎo),甚至是強(qiáng)制推行的結(jié)果。然而,由于汽車控制的電子化,又帶來(lái)了新的問(wèn)題。一方面,汽車電控系統(tǒng)日趨復(fù)雜,給汽車維修工作帶來(lái)了越來(lái)越多的困難,對(duì)汽車維修技術(shù)人員的要求越來(lái)越高;另一方面,電子控制系統(tǒng)的安全容錯(cuò)處理,汽車不能因?yàn)殡娮涌刂葡到y(tǒng)自身的突發(fā)故障導(dǎo)致汽車失控和不能運(yùn)行。針對(duì)這種情況,汽車電控技術(shù)設(shè)計(jì)人員,在進(jìn)行汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí),增加了故障自診斷功能模塊。它能夠在汽車運(yùn)行過(guò)程中不斷監(jiān)測(cè)電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況,如有異常,根據(jù)特定的算法判斷出具體的故障,并以代碼形式存儲(chǔ)下來(lái),同時(shí)起動(dòng)相應(yīng)故障運(yùn)行模塊功能,使有故障的汽車能夠被駕駛到修理廠進(jìn)行維修,維修人員可以利用汽車故障自診斷功能調(diào)出故障碼,快速對(duì)故障進(jìn)行定位和修復(fù)。因此,從安全性和維修便利的角度來(lái)看,汽車電控系統(tǒng)都應(yīng)配備故障自診斷功能。自1979年美國(guó)通用汽車公司率先在其汽車電控系統(tǒng)中采用故障自診斷功能后,世界上的各大汽車廠商紛紛效仿,在各自生產(chǎn)的電控汽車上都配備了故障自診斷功能。故障自診斷功能,已經(jīng)成為了新車出廠和修理廠故障檢測(cè)不可缺少的重要手段。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,故障自診斷模塊不僅能夠解決汽車電控系統(tǒng)的安全性和存儲(chǔ)記憶汽車故障,還能夠?qū)崟r(shí)提供汽車各種運(yùn)行參數(shù)。 2.故障自診斷的基本原理及組成 當(dāng)今的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)非常復(fù)雜。為了診斷這些系統(tǒng)而使用計(jì)算機(jī)控制以前的方法將耗費(fèi)無(wú)盡的時(shí)間。為此,大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)控制都有自診斷能力。進(jìn)入一種自測(cè)模式,計(jì)算機(jī)能夠評(píng)定整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的運(yùn)行,包括它本身。如果發(fā)現(xiàn)故障,它們或者被標(biāo)識(shí)成硬故障(按需要),或者間斷性故障。每種類型的故障或錯(cuò)誤都指定一個(gè)保存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里的數(shù)字故障代碼。 硬故障指的是自測(cè)時(shí)在系統(tǒng)某個(gè)地方發(fā)現(xiàn)的故障。另一方面,周期性故障表明有故障發(fā)生(例如,接觸不良造成周期性的斷路或短路),但這個(gè)故障自測(cè)時(shí)并不出現(xiàn)。永久性RAM允許周期性故障存儲(chǔ)起來(lái)直到特定數(shù)量的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)/閉合循環(huán)次數(shù)。如果這段期間內(nèi),故障不再出現(xiàn),它就會(huì)從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里被刪除掉! ∮性S多種不同方法來(lái)確定計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的故障代碼。大多數(shù)生產(chǎn)廠家有用來(lái)監(jiān)控和測(cè)試它們車輛的電子元件的診斷儀器。售后服務(wù)公司也生產(chǎn)能夠讀取和記錄經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的輸入和輸出信號(hào)的檢測(cè)工具。另一種讀取故障代碼的方法是使用模擬電壓表。還有一些車輛通過(guò)儀表板燈閃爍代碼或直接顯示在CRT屏幕上! ≡谶M(jìn)行自診斷或讀取故障代碼之前,作一次外現(xiàn)檢查,以確定故障不是由于磨損,連接松動(dòng),真空軟管松開(kāi)而造成的。檢查空氣濾清器節(jié)氣門或噴油系統(tǒng)。不要忘記PCV系統(tǒng)以及真空軟管。確定蒸發(fā)碳罐沒(méi)有浸滿。查看線路配線、接頭、充電和交流電機(jī)系統(tǒng)。并且檢查接頭有無(wú)腐蝕的痕跡。現(xiàn)代的電路中的低壓信號(hào)不能容許由于接頭腐蝕而引起電阻增加! ‰S著電子技術(shù)的發(fā)展,單片計(jì)算機(jī)由于其體積小、成本低、可靠性高等顯著優(yōu)點(diǎn),在汽車電子控制中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用;使汽車在動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排污控制以及舒適性等方面都有了極大的提高。然而,由于汽車控制的電子化,給汽車故障的診斷維修工作帶來(lái)了越來(lái)越多的困難,對(duì)汽車維修技術(shù)人員的要求越來(lái)越高。在這種情況下,汽車電控技術(shù)人員,根據(jù)計(jì)算機(jī)不但可以進(jìn)行測(cè)試、控制,而且可以利用軟件程序很方便地進(jìn)行判斷,在進(jìn)行電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí),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ECU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(dòng)啟動(dòng)故障運(yùn)行程序,不僅可以保證發(fā)動(dòng)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(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障! ∽栽\斷功能的出現(xiàn),使電控汽車的維修變得比以前更簡(jiǎn)單,深受用戶的歡迎。自1979年美國(guó)通用汽車公司在汽油噴射系統(tǒng)中使用自診斷以后,汽車幾乎所有采用微機(jī)的控制系統(tǒng)都增設(shè)了故障自診斷功能。下面將從自診斷的原理與故障運(yùn)行、故障代碼的讀取與清除方法、OBD-II診斷系統(tǒng)的介紹等幾個(gè)方面介紹利用自診斷功能進(jìn)行電控汽車故障診斷的方法。(一)自診斷的原理與故障運(yùn)行 汽車正常運(yùn)行時(shí),電子控制單元ECU的輸入、輸出信號(hào)的電壓值都有一定的變化范圍。當(dāng)某一信號(hào)的電壓值超出了這一范圍,并且這一現(xiàn)象在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)消失,ECU便判斷為這一部分出現(xiàn)故障。ECU把這一故障以代碼的形式存入內(nèi)部隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM),同時(shí)點(diǎn)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(hào)就不能作為發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)而使用! 榱司S持發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),ECU 便從其程序存儲(chǔ)器(ROM)中,調(diào)出某一固定值,作為發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)急參數(shù),保證發(fā)動(dòng)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(shí),ECU自動(dòng)啟用后備控制回路對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單控制,使汽車可以開(kāi)回家或是到附近的汽修廠進(jìn)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,當(dāng)ECU檢測(cè)到某一執(zhí)行器出現(xiàn)故障時(shí),為了安全起見(jiàn),采取一些安全措施。這種功能叫作故障保險(xiǎn)。 ECU故障診斷是針對(duì)系統(tǒng)中的傳感器、微機(jī)系統(tǒng)和執(zhí)行器而進(jìn)行的。當(dāng)傳感器和微機(jī)發(fā)生故障時(shí),往往采取故障運(yùn)行方式。而當(dāng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí),往往采取故障保險(xiǎn)措施。(二)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(hào)的,因此,對(duì)傳感器的故障診斷不需要專門的線路,而只需要在軟件中,編制傳感器輸入信號(hào)識(shí)別程序即可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的故障診斷。水溫傳感器的正常輸入電壓值為0.3-4.7V,對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度為-30-120℃。所以,當(dāng)ECU檢測(cè)到的電壓信號(hào)超出此范圍量,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(hào)持續(xù)一段時(shí)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(jì)時(shí)已經(jīng)約定好的代表水溫傳感器信號(hào)異常故障的數(shù)字碼)的形式存入隨機(jī)存儲(chǔ)器中。同時(shí),通過(guò)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈“CHECK ENGINE”,通知駕駛員和維修人員,發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中出現(xiàn)故障。當(dāng)ECU發(fā)現(xiàn)水溫傳感器不正常后,便采用一個(gè)事先設(shè)定的常數(shù)來(lái)作為水溫信號(hào)的代用值,使系統(tǒng)工作于運(yùn)行狀態(tài)。(三)微機(jī)系統(tǒng)的故障自診斷與后備回路 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(huì)使汽車因發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障而無(wú)法行駛。為了保證汽車在微機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)仍能繼續(xù)運(yùn)行,在控制系統(tǒng)工程中,設(shè)計(jì)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(shí),ECU自動(dòng)調(diào)用后備回路完成控制任務(wù),進(jìn)入簡(jiǎn)易控制運(yùn)行狀態(tài),用固定的控制信號(hào),使車輛繼續(xù)行駛。由于該系統(tǒng)只具備維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單功能而不能代替微機(jī)的全部工作,所以此后備回去路的工作又稱為“跛行”模式。采用備用系統(tǒng)工作時(shí),故障指示燈亮。微機(jī)工作是否正常是由被稱為監(jiān)視回路的電路進(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(jì)數(shù)器。微機(jī)正常運(yùn)行時(shí),由微機(jī)的運(yùn)行程序?qū)τ?jì)數(shù)器定時(shí)進(jìn)行清零處理。這樣,監(jiān)視電路中計(jì)數(shù)器的數(shù)值是永遠(yuǎn)不會(huì)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(shí),微機(jī)不能對(duì)這個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)清零,致使此監(jiān)視計(jì)數(shù)器發(fā)生溢出現(xiàn)象。監(jiān)視計(jì)數(shù)器溢出時(shí)輸出的電平由低電平變?yōu)楦唠娖剑ù溯敵鲆话銥橛?jì)數(shù)器的進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到其最大值時(shí),再增加一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器便出現(xiàn)溢出。此時(shí),計(jì)數(shù)器的溢出端的電平將由低電平變?yōu)楦唠娖;同時(shí),將計(jì)數(shù)器清零)。計(jì)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(dòng)信號(hào)和怠速觸點(diǎn)閉合狀態(tài),以恒定的噴油持續(xù)時(shí)間和點(diǎn)火提前角對(duì)噴油器和點(diǎn)火器進(jìn)行控制。(四)執(zhí)行器的故障診斷和故障保險(xiǎn) 汽車電子控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器是決定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和汽車行駛安全的主要器件,當(dāng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí),往往會(huì)對(duì)汽車的行駛造成一定的影響。因此,對(duì)于執(zhí)行器故障的處理方法通常是:當(dāng)確認(rèn)為執(zhí)行器故障時(shí),由ECU根據(jù)故障的嚴(yán)重程度采取相應(yīng)的安全措施的實(shí)施,在控制系統(tǒng)中,又專門設(shè)計(jì)了故障保險(xiǎn)系統(tǒng)。 由于ECU對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行的是控制操作,控制信號(hào)是輸出信號(hào)。因此,要想對(duì)各執(zhí)行器的工作情況進(jìn)行診斷,一般要增設(shè)故障診斷電路,即ECU向執(zhí)行器發(fā)出一個(gè)控制信號(hào),執(zhí)行器要有一條專用回路來(lái)向ECU反饋其執(zhí)行情況。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中,對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行故障診斷的典型部件是點(diǎn)火器。正常情況下,當(dāng)ECU對(duì)點(diǎn)火器進(jìn)行控制時(shí),點(diǎn)火器每進(jìn)行一次點(diǎn)火,便由點(diǎn)火器內(nèi)的點(diǎn)火確認(rèn)電路將點(diǎn)火執(zhí)行情況以電信號(hào)的形式反饋給ECU。當(dāng)點(diǎn)火線路或點(diǎn)火器出現(xiàn)故障時(shí),ECU發(fā)出點(diǎn)火控制命令后,得不到反饋信號(hào);此時(shí)ECU便認(rèn)為點(diǎn)火器已經(jīng)不能正常工作。由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),如果點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)生故障,便會(huì)使未燃燒的混合氣進(jìn)入排氣裝置和排氣管道。排氣凈化裝置中的催化劑溫度就會(huì)大大超過(guò)允許值。同時(shí),未燃燒的混合氣在排氣管內(nèi)集聚過(guò)多,還會(huì)引起排氣系統(tǒng)的爆炸。為此,采用故障保險(xiǎn)系統(tǒng),當(dāng)ECU接收不到點(diǎn)火確認(rèn)信號(hào)后,立即切斷燃油噴射系統(tǒng)電源,停止燃油的噴射。 閱讀本貼要點(diǎn) 1.最早的電噴系統(tǒng)是德國(guó)BOSCH提供的,它的原理是根據(jù)進(jìn)氣壓力+轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)噴油量, 2,計(jì)算機(jī)電噴系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)任意情況下的理想空燃比調(diào)節(jié),利用節(jié)氣門負(fù)荷(位置)\發(fā)動(dòng)機(jī)水溫\進(jìn)氣溫度對(duì)噴油進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償. 3,現(xiàn)代汽車不僅僅是利用電噴發(fā)動(dòng)機(jī)(EFI),還使用TCU\ABS\SRS\CC\ASR\ASS技術(shù),這些新技術(shù)是汽車維修技師的考核內(nèi)容. 4,電控系統(tǒng)采用了自診斷技術(shù),要充分利用自診斷技術(shù)一般需要使用解碼儀,解碼儀可以讀\清故障碼,調(diào)出汽車電腦中的數(shù)據(jù)流,以便維修人員進(jìn)行輸入\輸出部件的數(shù)據(jù)判斷分析,這里的輸入輸出部件是指?jìng)鞲衅骱蛨?zhí)行器. 5,自診斷技術(shù)的本質(zhì)是計(jì)算機(jī)進(jìn)行輸入輸出數(shù)據(jù)的定時(shí)掃描,如果發(fā)現(xiàn)有異常則變?yōu)楣收洗a存儲(chǔ)起來(lái),同時(shí)調(diào)用備份軟件模塊代替有故障部分的數(shù)據(jù)流;硬件的自診斷技術(shù)本質(zhì)是利用"看門狗"電路進(jìn)行監(jiān)控,如果發(fā)現(xiàn)有故障看門狗電路會(huì)溢出,這時(shí),系統(tǒng)切換到簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)來(lái)控制汽車,同時(shí)報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)執(zhí)行顯示輸出. |
|
|
湘公網(wǎng)安備 43120202000083號(hào)