先進(jìn)的電控技術(shù)和自診斷技術(shù)在汽車(chē)上的應用　　最早的汽車(chē)電控系統是1968年德國博世公司研制成功的電子控制燃油噴射系統EFI（electronic fuel injection），這種系統當時(shí)被應用在德國大眾汽車(chē)公司生產(chǎn)的轎車(chē)上，這種燃油噴射系統被稱(chēng)之為博世K 型（BOSCH K）。K型系統通常被稱(chēng)之為機械噴射系統。怠速和加速等工作是靠節氣門(mén)處撓流板帶動(dòng)連桿機構來(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(pán)的車(chē)型和奧迪80、90及部分寶馬車(chē)所采用?！　≡?974年，德國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。在這個(gè)系統里基本實(shí)現了全電子控制。它是靠進(jìn)氣歧管壓力傳感器來(lái)提供進(jìn)氣壓力信號，靠霍爾傳感器提供轉速信號給控制單元ECU。ECU通過(guò)計算機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改進(jìn)后，被奧迪、奔馳、沃爾沃、大眾、寶馬等車(chē)系采用?！　?975年，美國凱迪拉克公司在部分車(chē)型上開(kāi)始采用一種噴射系統，這種噴射系統被稱(chēng)之為博世L型。這種噴油系統不同于D型之處在于：L型是靠空氣流量計來(lái)向電腦ECU提供空氣流量信號的（空氣流量計可直接產(chǎn)生壓降信號，不需換算），同時(shí)由車(chē)速傳感器提供發(fā)動(dòng)機轉速信號，電腦整理、計算這些信號后向噴油嘴提供可變脈沖時(shí)間，控制噴油量?！　〉搅税耸甏?，歐、美、日三大轎車(chē)生產(chǎn)基地所生產(chǎn)的轎車(chē)基本上都采用了燃油噴射系統，同時(shí)都有自己獨特的控制方式。但這時(shí)，所有的電噴車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)都開(kāi)始考慮節氣門(mén)負荷率、水溫、進(jìn)氣溫度對發(fā)動(dòng)機性能的影響。開(kāi)始利用節氣門(mén)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來(lái)修正電腦計算的噴油脈沖時(shí)間，使發(fā)動(dòng)機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和空氣流量系統（air –flow system），使汽車(chē)的經(jīng)濟性和動(dòng)力性得到了保障?！　≡谶@個(gè)基礎上，各汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)始在汽車(chē)上采用自動(dòng)變速箱控制系統（TCU）、防抱死制動(dòng)系統（ABS）、安全氣囊電控系統（SRS）、巡航控制系統（CC）、制動(dòng)防側滑系統（ASR）及空氣懸掛系統（AIR SUSPENSION SYSTEM），甚至將空調、音響等附屬設施也用計算機進(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、大規模集成電路和超大規模集成電路的發(fā)展，為汽車(chē)提供了速度快捷、功能強大、性能可靠、成本低廉的汽車(chē)電子控制系統。汽車(chē)電子控制系統極大地提高了汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟性、安全性、舒適性，這些汽車(chē)電子技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)上的廣泛應用能夠很好地解決全球范圍的汽車(chē)尾氣排放環(huán)保問(wèn)題和能源危機問(wèn)題。因此，廣泛和深入采用電子技術(shù)，不僅是汽車(chē)制造廠(chǎng)本身為了提高產(chǎn)品的性能和競爭力的迫切需要，也是各國政府和社會(huì )支持和倡導，甚至是強制推行的結果。然而，由于汽車(chē)控制的電子化，又帶來(lái)了新的問(wèn)題。一方面，汽車(chē)電控系統日趨復雜，給汽車(chē)維修工作帶來(lái)了越來(lái)越多的困難，對汽車(chē)維修技術(shù)人員的要求越來(lái)越高；另一方面，電子控制系統的安全容錯處理，汽車(chē)不能因為電子控制系統自身的突發(fā)故障導致汽車(chē)失控和不能運行。針對這種情況，汽車(chē)電控技術(shù)設計人員，在進(jìn)行汽車(chē)電子控制系統設計的同時(shí)，增加了故障自診斷功能模塊。它能夠在汽車(chē)運行過(guò)程中不斷監測電子控制系統各組成部分的工作情況，如有異常，根據特定的算法判斷出具體的故障，并以代碼形式存儲下來(lái)，同時(shí)起動(dòng)相應故障運行模塊功能，使有故障的汽車(chē)能夠被駕駛到修理廠(chǎng)進(jìn)行維修，維修人員可以利用汽車(chē)故障自診斷功能調出故障碼，快速對故障進(jìn)行定位和修復。因此，從安全性和維修便利的角度來(lái)看，汽車(chē)電控系統都應配備故障自診斷功能。自1979年美國通用汽車(chē)公司率先在其汽車(chē)電控系統中采用故障自診斷功能后，世界上的各大汽車(chē)廠(chǎng)商紛紛效仿，在各自生產(chǎn)的電控汽車(chē)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(chē)出廠(chǎng)和修理廠(chǎng)故障檢測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(chē)電控系統的安全性和存儲記憶汽車(chē)故障，還能夠實(shí)時(shí)提供汽車(chē)各種運行參數。 2.故障自診斷的基本原理及組成　　當今的計算機控制系統非常復雜。為了診斷這些系統而使用計算機控制以前的方法將耗費無(wú)盡的時(shí)間。為此，大多數發(fā)動(dòng)機的計算機控制都有自診斷能力。進(jìn)入一種自測模式，計算機能夠評定整個(gè)發(fā)動(dòng)機電控系統的運行，包括它本身。如果發(fā)現故障，它們或者被標識成硬故障（按需要），或者間斷性故障。每種類(lèi)型的故障或錯誤都指定一個(gè)保存在計算機存儲器里的數字故障代碼?！　∮补收现傅氖亲詼y時(shí)在系統某個(gè)地方發(fā)現的故障。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)故障自測時(shí)并不出現。永久性RAM允許周期性故障存儲起來(lái)直到特定數量的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)/閉合循環(huán)次數。如果這段期間內，故障不再出現，它就會(huì )從計算機存儲器里被刪除掉?！　∮性S多種不同方法來(lái)確定計算機產(chǎn)生的故障代碼。大多數生產(chǎn)廠(chǎng)家有用來(lái)監控和測試它們車(chē)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)計算機的輸入和輸出信號的檢測工具。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(chē)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。檢查空氣濾清器節氣門(mén)或噴油系統。不要忘記PCV系統以及真空軟管。確定蒸發(fā)碳罐沒(méi)有浸滿(mǎn)。查看線(xiàn)路配線(xiàn)、接頭、充電和交流電機系統。并且檢查接頭有無(wú)腐蝕的痕跡?，F代的電路中的低壓信號不能容許由于接頭腐蝕而引起電阻增加?！　‰S著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，單片計算機由于其體積小、成本低、可靠性高等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)電子控制中得到了越來(lái)越廣泛的應用；使汽車(chē)在動(dòng)力性、經(jīng)濟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(chē)控制的電子化，給汽車(chē)故障的診斷維修工作帶來(lái)了越來(lái)越多的困難，對汽車(chē)維修技術(shù)人員的要求越來(lái)越高。在這種情況下，汽車(chē)電控技術(shù)人員，根據計算機不但可以進(jìn)行測試、控制，而且可以利用軟件程序很方便地進(jìn)行判斷，在進(jìn)行電子控制系統設計的同時(shí)，增設系統故障自診斷功能和故障運行功能。自診斷功能就是利用ECU監視電子控制系統各組成部分的工作情況，發(fā)現故障后自動(dòng)啟動(dòng)故障運行程序，不僅可以保證發(fā)動(dòng)機在有故障的情況下可以繼續行駛，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)現和排除故障?！　∽栽\斷功能的出現，使電控汽車(chē)的維修變得比以前更簡(jiǎn)單，深受用戶(hù)的歡迎。自1979年美國通用汽車(chē)公司在汽油噴射系統中使用自診斷以后，汽車(chē)幾乎所有采用微機的控制系統都增設了故障自診斷功能。下面將從自診斷的原理與故障運行、故障代碼的讀取與清除方法、OBD-II診斷系統的介紹等幾個(gè)方面介紹利用自診斷功能進(jìn)行電控汽車(chē)故障診斷的方法。（一）自診斷的原理與故障運行 　　汽車(chē)正常運行時(shí)，電子控制單元ECU的輸入、輸出信號的電壓值都有一定的變化范圍。當某一信號的電壓值超出了這一范圍，并且這一現象在一段時(shí)間內不會(huì )消失，ECU便判斷為這一部分出現故障。ECU把這一故障以代碼的形式存入內部隨機存儲器（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。當某電路產(chǎn)生了故障后，其信號就不能作為發(fā)動(dòng)機的控制參數而使用?！　榱司S持發(fā)動(dòng)機的運轉，ECU 便從其程序存儲器（ROM）中，調出某一固定值，作為發(fā)動(dòng)機的應急參數，保證發(fā)動(dòng)機可以繼續運轉。當ECU中的微機系統出現故障時(shí)，ECU自動(dòng)啟用后備控制回路對發(fā)動(dòng)機進(jìn)行簡(jiǎn)單控制，使汽車(chē)可以開(kāi)回家或是到附近的汽修廠(chǎng)進(jìn)行修理，這樣的功能就是故障運行，又稱(chēng)“跛行”模式。另一方面，當ECU檢測到某一執行器出現故障時(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?！　CU故障診斷是針對系統中的傳感器、微機系統和執行器而進(jìn)行的。當傳感器和微機發(fā)生故障時(shí)，往往采取故障運行方式。而當執行器發(fā)生故障時(shí)，往往采取故障保險措施。（二）傳感器的故障自診斷與故障運行 　　由于傳感器本身就是產(chǎn)生電信號的，因此，對傳感器的故障診斷不需要專(zhuān)門(mén)的線(xiàn)路，而只需要在軟件中，編制傳感器輸入信號識別程序即可實(shí)現對傳感器的故障診斷。水溫傳感器的正常輸入電壓值為0.3-4.7V，對應的發(fā)動(dòng)機冷卻水溫度為-30-120℃。所以，當ECU檢測到的電壓信號超出此范圍量，如果是偶爾一次，ECU的診斷程序不認為是故障。但如果不正常信號持續一段時(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（此代碼為設計時(shí)已經(jīng)約定好的代表水溫傳感器信號異常故障的數字碼）的形式存入隨機存儲器中。同時(shí)，通過(guò)檢查發(fā)動(dòng)機警告燈“CHECK ENGINE”，通知駕駛員和維修人員，發(fā)動(dòng)機電控系統中出現故障。當ECU發(fā)現水溫傳感器不正常后，便采用一個(gè)事先設定的常數來(lái)作為水溫信號的代用值，使系統工作于運行狀態(tài)。（三）微機系統的故障自診斷與后備回路 　　微機系統如果發(fā)生故障，控制程序就不可能正常運行，微機處于異常工作狀態(tài)。這樣便會(huì )使汽車(chē)因發(fā)動(dòng)機控制系統故障而無(wú)法行駛。為了保證汽車(chē)在微機出現故障時(shí)仍能繼續運行，在控制系統工程中，設計有后備回路（備用集成電路系統）。當ECU中微機發(fā)生故障時(shí)，ECU自動(dòng)調用后備回路完成控制任務(wù)，進(jìn)入簡(jiǎn)易控制運行狀態(tài)，用固定的控制信號，使車(chē)輛繼續行駛。由于該系統只具備維持發(fā)動(dòng)機運轉的簡(jiǎn)單功能而不能代替微機的全部工作，所以此后備回去路的工作又稱(chēng)為“跛行”模式。采用備用系統工作時(shí)，故障指示燈亮。微機工作是否正常是由被稱(chēng)為監視回路的電路進(jìn)行監視的。監視電路中安裝有獨立于微機系統之外的計數器。微機正常運行時(shí)，由微機的運行程序對計數器定時(shí)進(jìn)行清零處理。這樣，監視電路中計數器的數值是永遠不會(huì )出現溢出現象的。當微機系統出現不正常運行現象時(shí)，微機不能對這個(gè)計數器進(jìn)行定時(shí)清零，致使此監視計數器發(fā)生溢出現象。監視計數器溢出時(shí)輸出的電平由低電平變?yōu)楦唠娖剑ù溯敵鲆话銥橛嫈灯鞯倪M(jìn)位標志。當計數器達到其最大值時(shí)，再增加一個(gè)計數脈沖，計數器便出現溢出。此時(shí)，計數器的溢出端的電平將由低電平變?yōu)楦唠娖?；同時(shí)，將計數器清零）。計數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)信號和怠速觸點(diǎn)閉合狀態(tài)，以恒定的噴油持續時(shí)間和點(diǎn)火提前角對噴油器和點(diǎn)火器進(jìn)行控制。（四）執行器的故障診斷和故障保險 　　汽車(chē)電子控制系統中，執行器是決定發(fā)動(dòng)機運行和汽車(chē)行駛安全的主要器件，當執行器發(fā)生故障時(shí)，往往會(huì )對汽車(chē)的行駛造成一定的影響。因此，對于執行器故障的處理方法通常是：當確認為執行器故障時(shí)，由ECU根據故障的嚴重程度采取相應的安全措施的實(shí)施，在控制系統中，又專(zhuān)門(mén)設計了故障保險系統?！　∮捎贓CU對執行器進(jìn)行的是控制操作，控制信號是輸出信號。因此，要想對各執行器的工作情況進(jìn)行診斷，一般要增設故障診斷電路，即ECU向執行器發(fā)出一個(gè)控制信號，執行器要有一條專(zhuān)用回路來(lái)向ECU反饋其執行情況。發(fā)動(dòng)機電子控制系統中，對執行器進(jìn)行故障診斷的典型部件是點(diǎn)火器。正常情況下，當ECU對點(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)火器內的點(diǎn)火確認電路將點(diǎn)火執行情況以電信號的形式反饋給ECU。當點(diǎn)火線(xiàn)路或點(diǎn)火器出現故障時(shí)，ECU發(fā)出點(diǎn)火控制命令后，得不到反饋信號；此時(shí)ECU便認為點(diǎn)火器已經(jīng)不能正常工作。由于發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，如果點(diǎn)火系統發(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集聚過(guò)多，還會(huì )引起排氣系統的爆炸。為此，采用故障保險系統，當ECU接收不到點(diǎn)火確認信號后，立即切斷燃油噴射系統電源，停止燃油的噴射。 閱讀本貼要點(diǎn) 1.最早的電噴系統是德國B(niǎo)OSCH提供的,它的原理是根據進(jìn)氣壓力+轉速調節噴油量, 2,計算機電噴系統為了實(shí)現任意情況下的理想空燃比調節,利用節氣門(mén)負荷(位置)\發(fā)動(dòng)機水溫\進(jìn)氣溫度對噴油進(jìn)行動(dòng)態(tài)補償. 3,現代汽車(chē)不僅僅是利用電噴發(fā)動(dòng)機(EFI),還使用TCU\ABS\SRS\CC\ASR\ASS技術(shù),這些新技術(shù)是汽車(chē)維修技師的考核內容. 4,電控系統采用了自診斷技術(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,調出汽車(chē)電腦中的數據流,以便維修人員進(jìn)行輸入\輸出部件的數據判斷分析,這里的輸入輸出部件是指傳感器和執行器. 5,自診斷技術(shù)的本質(zhì)是計算機進(jìn)行輸入輸出數據的定時(shí)掃描,如果發(fā)現有異常則變?yōu)楣收洗a存儲起來(lái),同時(shí)調用備份軟件模塊代替有故障部分的數據流;硬件的自診斷技術(shù)本質(zhì)是利用"看門(mén)狗"電路進(jìn)行監控,如果發(fā)現有故障看門(mén)狗電路會(huì )溢出,這時(shí),系統切換到簡(jiǎn)易控制系統來(lái)控制汽車(chē),同時(shí)報警系統啟動(dòng)執行顯示輸出.