郭法寬（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué),天津　300222）

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診系統(tǒng)作用原理分析

郭法寬
（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué),天津300222）

摘要：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步促使汽車控制電子化日益普遍，現(xiàn)代汽車在進(jìn)行電子控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，也增設(shè)了汽車故障自診系統(tǒng)。本文主要深入探究汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診系統(tǒng)作用原理。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；故障；自診系統(tǒng)；作用原理

1　引言

現(xiàn)代汽車是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其發(fā)動(dòng)機(jī)都具有一個(gè)綜合性的電子控制系統(tǒng)，其中的電控單元ECU都會(huì)配備一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診斷系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在行車運(yùn)行中電控系統(tǒng)各組成部分實(shí)時(shí)工況的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)行車過程中存在故障問題，自診斷系統(tǒng)就會(huì)即時(shí)啟動(dòng)故障分析處理程序，同時(shí)，與故障問題相關(guān)的信息會(huì)以代碼形式存儲(chǔ)到微機(jī)存儲(chǔ)器RAM中，故障指示燈亮起。此時(shí)，維修技術(shù)人員必須按照特定操作步驟去讀取故障代碼，以盡快確定故障部位，以實(shí)現(xiàn)快速排障。若不拆除蓄電池，故障代碼會(huì)一直在微機(jī)中被保存，便于汽車使用者及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，采取有效措施排除故障。

當(dāng)自診斷系統(tǒng)檢測(cè)到傳感器或者執(zhí)行器的運(yùn)行參數(shù)表現(xiàn)異常或功能失效時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診斷系統(tǒng)會(huì)馬上采取下面的保護(hù)措施：自診斷系統(tǒng)會(huì)先自動(dòng)連接儀表盤上的故障指示燈電路，使指示燈發(fā)亮；之后，自診斷系統(tǒng)會(huì)將監(jiān)測(cè)到的故障內(nèi)容以故障代碼的形式存儲(chǔ)在RAM中，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于應(yīng)急狀態(tài)運(yùn)行。

2　故障自診斷系統(tǒng)的測(cè)試內(nèi)容

（1）故障代碼讀取。故障代碼是指專門用于表示汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障類型和故障位置的信息，其實(shí)質(zhì)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自診斷系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)故障點(diǎn)進(jìn)行分析后記錄下來的相應(yīng)數(shù)字編碼或字母編碼，由于汽車車型眾多，且出廠年代、制造商也各不相同，在這樣的背景下，發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼也具有不同的含義，故障代碼一般由電控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)微機(jī)控制單元程序時(shí)預(yù)先設(shè)定。一般情況下，維修人員會(huì)利用ECU檢測(cè)儀讀取故障代碼，少數(shù)情況下會(huì)利用人工方法讀取故障代碼；（2）數(shù)據(jù)傳輸顯示。一般情況下，汽車電控單元檢測(cè)儀與會(huì)故障診斷系統(tǒng)的插座連接在一起，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，自診斷系統(tǒng)就會(huì)以數(shù)據(jù)表和串行輸出方式主動(dòng)將電控單元內(nèi)部的分析計(jì)算結(jié)果、故障控制參數(shù)和控制模式等數(shù)值全部顯示在檢測(cè)儀顯示屏上；（3）監(jiān)控執(zhí)行器。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于熄火狀態(tài)或在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，運(yùn)用電控單元檢測(cè)儀，自診斷系統(tǒng)能可實(shí)現(xiàn)對(duì)各執(zhí)行器發(fā)出強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)或強(qiáng)制停止指令的控制，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)執(zhí)行器的工作情況，再進(jìn)一步分析判斷該執(zhí)行器及其控制電路是否存在故障問題。

3　故障自診斷系統(tǒng)作用原理

事實(shí)上，汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種傳感器、電控系統(tǒng)本身及各種執(zhí)行元件是故障自診斷系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)對(duì)象，故障自診斷模塊的信號(hào)輸出電路可以是電控系統(tǒng)的信號(hào)輸入電路，若自診斷系統(tǒng)在汽車運(yùn)行狀態(tài)下檢測(cè)到異常信號(hào)，而且某一異常信號(hào)已超出設(shè)計(jì)人員預(yù)設(shè)范圍并持續(xù)一段時(shí)間，故障自診斷系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將此一異常信號(hào)所對(duì)應(yīng)的電路或元件判斷為故障，并將這一故障信息以故障代碼形式進(jìn)行存儲(chǔ)，電控系統(tǒng)儀表盤上故障指示燈也會(huì)點(diǎn)亮。

（1）傳感器的故障自診斷系統(tǒng)。當(dāng)傳感器或控制電路出現(xiàn)故障，此信號(hào)則不能再作為發(fā)動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)，故障自診斷系統(tǒng)會(huì)由程序存儲(chǔ)器中自動(dòng)調(diào)出經(jīng)設(shè)計(jì)人員預(yù)先設(shè)定的經(jīng)驗(yàn)值，并將此經(jīng)驗(yàn)值作為該電路的應(yīng)急輸入?yún)?shù)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)能夠繼續(xù)正常工作。這個(gè)過程不需要專門的線路，只需在軟件中編制傳感器輸入信號(hào)識(shí)別程序。

以水溫傳感器作為例子，一般來說，它的正常輸入信號(hào)電壓變化范圍是0.3～4.8V，與此電壓變化范圍相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度范圍為-30℃～120℃。當(dāng)微機(jī)檢測(cè)到的信號(hào)電壓長時(shí)間超出此正常溫度控制范圍時(shí)，自診斷系統(tǒng)就會(huì)判斷傳感器電路發(fā)生故障，并將故障信息存儲(chǔ)起來，儀表板上的故障燈被點(diǎn)亮。

（2）微機(jī)系統(tǒng)的故障自診斷系統(tǒng)。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，若此時(shí)監(jiān)視計(jì)數(shù)器出現(xiàn)溢出狀況，計(jì)數(shù)器輸出端的電平會(huì)從“低電平”轉(zhuǎn)變成“高電平”。這一過程會(huì)引致后備回路產(chǎn)生觸發(fā)反應(yīng)，后備回路會(huì)接收到啟動(dòng)信號(hào)，再結(jié)合怠速觸點(diǎn)的閉合狀態(tài)，會(huì)分別按照設(shè)計(jì)人員預(yù)先設(shè)定的噴油持續(xù)時(shí)間以及系統(tǒng)點(diǎn)火提前角對(duì)噴油器和點(diǎn)火電子組件等執(zhí)行元件進(jìn)行統(tǒng)一控制。由此可見，自診斷系統(tǒng)對(duì)微機(jī)系統(tǒng)診斷主要是依靠計(jì)數(shù)器溢出情況來判定微機(jī)是否發(fā)生故障。

（3）執(zhí)行器故障自診斷系統(tǒng)。要診斷執(zhí)行器的工況，必須借助電控系統(tǒng)中的專用故障診斷電路，簡單來說，就是當(dāng)微機(jī)向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)控制信號(hào)時(shí)，執(zhí)行器必須通過一條專用電路，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)系統(tǒng)信息的及時(shí)反饋與控制信號(hào)。而電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行器診斷機(jī)理是：ECU通過監(jiān)測(cè)執(zhí)行器的工況來判斷執(zhí)行器及其相關(guān)電路有無發(fā)生故障。監(jiān)控執(zhí)行器故障一般都設(shè)有專用監(jiān)控電路。例如點(diǎn)火器就是利用ECU分析點(diǎn)火器的反饋信號(hào)IGF監(jiān)測(cè)其工作情況。

4　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診斷技術(shù)前景

隨著高科技技術(shù)不斷發(fā)展，以信息化網(wǎng)絡(luò)為重要基礎(chǔ)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診斷系統(tǒng)必然會(huì)朝著集成化、智能化方向發(fā)展。近年來，有研究人員在積極研發(fā)基于信息化網(wǎng)絡(luò)的集成故障自診斷系統(tǒng)，這是針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障問題類型繁多、診斷信息量大、偶發(fā)因素多而研發(fā)的新型系統(tǒng)，它以信息化網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以多媒體技術(shù)為載體，綜合集成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障發(fā)展規(guī)律、案例和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論，同時(shí)能融合多種故障診斷模型。集成故障自診斷系統(tǒng)可在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)自主選用合適的故障診斷分析模型，同時(shí)靈活選用科學(xué)合理的故障診斷方式和故障信息推理方式，實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)在電子控制系統(tǒng)的機(jī)理融合。

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性、容錯(cuò)性、并行處理能力和自學(xué)能力，它能在信息獲取、推理上具有明顯效果，有效提升汽車自診斷系統(tǒng)的智能化控制水平。另一方面，多媒體技術(shù)具有將圖形、文本、音像集成一體的顯著特點(diǎn)，能夠?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)自診斷系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定性高、安全性好的人機(jī)界面交互環(huán)境，從根本上提升汽車電控系統(tǒng)的安全可靠性，全面提高故障自診斷系統(tǒng)的判斷準(zhǔn)確性和故障處理效率。此外，目前利用局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)還可以實(shí)現(xiàn)汽車故障的異地診斷和在線診斷，可邀請(qǐng)多個(gè)故障排除專家同時(shí)協(xié)助診斷，確保故障自診斷技術(shù)具有先進(jìn)性。

5　結(jié)束語

為降低汽車故障對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成的威脅，現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)都設(shè)有自診斷系統(tǒng)，汽車維修人員必須對(duì)自診斷系統(tǒng)的作用原理、功能及應(yīng)用有個(gè)充分的認(rèn)識(shí)，才能在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極探索電控系統(tǒng)故障產(chǎn)生的規(guī)律性和有效的檢修方法。

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