汽车故障诊断技术.pptx

汽车故障诊断技术 单元 1汽车故障诊断基础知识引 言 汽车在使用过程中，由于某一种或几种原因的影响，其技术状况将随行驶里程的增加而变化，其动力性、经济性、可靠性、安全性等主要性能将逐渐或迅速地下降，排气污染和噪声加剧，故障率增加，这不仅对汽车的行驶安全、运行消耗、运输效率、运输成本及环境造成极大的影响，甚至还直接影响到汽车的使用寿命，因而研究汽车故障的变化规律，定期检测汽车的使用性能，快速、准确、有效地诊断出故障部位并排除故障，就成为汽车应用技术的一项重要内容。学习目标熟悉汽车故障诊断的基本概念。掌握汽车故障诊断的步骤。熟悉汽车故障树诊断的基本方法。掌握汽车故障诊断参数。1.1 1.1 汽车故障诊断概述1.1.1 汽车故障诊断的基本概念1汽车故障汽车故障是指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。汽车故障常见的分类方法如下：按丧失工作能力的程度汽车故障分为局部故障和完全故障，局部故障是指汽车部分丧失了工作能力，降低了使用性能的故障。完全故障是指汽车完全丧失工作能力，不能行驶的故障。按造成后果的严重程度汽车故障分为一般故障、严重故障和致命故障。一般故障：不影响行车安全，非主要零部件故障，可用备件的随车工具在较短时间内排除的故障。严重故障：影响行车安全，引起主要零部件、总成严重损坏，不能用易损备件和随车工具在短时间内排除的故障。致命故障：危及人身安全，引起主要总成报废，造成重大经济损失，对周围环境造成严重危害的故障。（1）汽车故障产生的原因汽车的运用条件十分复杂，形成故障的原因也多种多样，总结起来主要有以下几种：零件之间的自然磨损或异常磨损；零件与腐蚀性物质接触形成化学腐蚀；零件在规则和不规则的外力作用及残余内应力作用下形成的变形；塑料、橡胶等非金属零件和电器元件老化；其他偶然原因造成的零件损伤等。汽车故障广泛地存在于汽车的制造、使用、维护和修理工作的全过程，特别是在使用中要注意汽车故障的发生，有故障要及时发现、及时排除，才能使汽车在使用过程中减少安全事故。（2）汽车故障的特征汽车的各组成部分按性能和部位可分为转动配合部分、滑动配合部分、密封部分、导电部分和啮合部分等。要准确地判断汽车故障，必须首先熟悉这些部位表现出来的不同的内在和外表的特征，并根据这些症状来迅速排除。虽然故障症状错综复杂，但结合实践经验归纳起来大致可分为以下几类。故 障 部 位 故 障 特 征转动配合部位 磨损、不平衡、发热、变形、振动、异响滑动配合部位 松动、磨损、发热、熔焊泄漏、分离、漏气密封部位接触 不良、断线、脱落、电压下降、短路、发热导电部位 磨损、破损、发热、异响、位移啮合传动部位 磨耗、打滑、发热、衰损、振动、异响摩擦力配合部位 衰损、老化、打滑、磨槽、弯曲、多个弹簧间弹力不均弹簧推顶部位 衰损、老化、多个弹簧间拉力不均弹簧拉吸部位 衰损、老化、破损、冲击、变形弹簧支撑部位 泄漏、堵塞、蒸发、气阻、渗漏液体流通部位 磨耗、烧蚀、熔焊、变形、硬度变软、附着异物高温部位大负荷部位 弯曲、扭曲、磨损、破损、断裂、发热、异响有许多故障现象同时具有多种特征，在诊断时应进行具体研究和区分。2汽车故障诊断汽车故障诊断是指在不解体（或仅拆下个别小零件）的情况下，确定汽车的技术状况，查明故障部位及故障原因的汽车应用技术。汽车技术状况是指定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能参数值的总和。汽车故障诊断有两个不同的目的：其一是对显现出故障的汽车，通过检测诊断查找故障的确切部位和发生的原因，从而确定排除故障的方法；其二是对汽车的技术状况进行全面检查，确定汽车技术状况是否满足有关技术标准的要求及与标准相差的程度，以决定汽车是否继续行驶或采取何种措施延长汽车的使用寿命。对汽车运行中故障的检测诊断和汽车维修前和维修过程中的检测诊断，属于前一种检测诊断；汽车维修作业后的竣工检验和定期或不定期进行的安全性能检测诊断、综合性能检测诊断，则属于后一种检测诊断。1.1.2 汽车故障诊断的步骤故障诊断的步骤阐明了逻辑程序和诊断流程，可用于任何情形。故障诊断流程通常分为六步：鉴定故障；进一步收集信息；评估证据；按照逻辑顺序进一步试验；校正故障；检查所有系统。图1-1 六步诊断流程六步诊断流程如图1-1所示。以下以发动机机油使用过多故障为例，介绍六步诊断的使用方法。询问用户，查明用了多少机油，确定机油使用过多。检查车辆是否机油渗漏，发动机排气中是否有蓝烟。如果发现渗漏，发动机可能还在烧机油，但渗漏还是一个可能的原因。如果结果可以接受，发动机压缩试验将表明渗漏是最有可能的故障。清洁发动机，并短时运行发动机，渗漏问题较之前改善了。更换衬垫或油封等。运行并观察车辆系统，特别是与发动机相关的部分，仔细检查，确保故障得到解决，并没有引起其他的问题。图1-11.1.3 汽车故障诊断安全操作在进行汽车诊断时，安全操作是必不可少的。表1-2列出了常见的危险和规避危险的措施，在汽车故障诊断过程中必须遵循。表1-2 常见的危险和规避危险的措施1.21.2 汽车故障诊断方法及特点 1.2.1 汽车故障诊断常用方法汽车技术状况的诊断是由检查、测试、分析、判断等一系列活动完成的。目前，汽车故障诊断可归纳为以下几种方法：（1）人工经验诊断法经验诊断法是诊断人员凭丰富的实践经验和一定的理论知识，在汽车不解体或局部解体情况下借助简单工具，根据汽车表现出来的外部异常状况，用眼睛观察、耳听、手摸等手段，边检查、边实验、边分析，进而对汽车技术状况做出判断的一种方法。这种方法具有不需要专用仪器设备，可随时随地应用和投资少、见效快等优点。但这种方法必须依赖于维修检测人员长期积累的经验和反复观察，因而诊断速度慢、准确性差、不能进行定量分析。尽管如此，经验法仍然是一种简单实用的方法，而且现代部分诊断技术是根据经验法发展起来的，比如现在的专家诊断系统，它是把人脑的分析判断通过计算机来实现分析判断，从而得出结论。人工经验诊断法多适用于中、小维修企业和驾驶人员等，通常是与现代测试仪器结合使用。（2）检测诊断法检测诊断法是在不解体情况下，利用各种检测设备和仪器获取汽车、总成和机构的各种参数、曲线或波形，并根据这些信息来分析判断汽车的性能技术状况。随着电子技术的发展，汽车检测设备仪器也越来越先进，汽车检测通常用的仪器设备有底盘测功机、发动机综合检测仪、侧滑试验台、制动试验台、四轮定位仪、烟度计、气体分析仪、示波器与声级计等。这种方法的优点是检测速度快、准确性高、能定量分析，其缺点是投资大，占用厂房，操作人员需要进行培训。检测诊断法通常用于汽车检测站和大型维修行业。（3）故障自诊断法故障自诊断法是利用计算机本身可以迅速监测控制系统的工作状况和储存数据这一特点，通过一定的操作程序，把汽车电脑的故障码提取出来，从而得到汽车故障信息，然后对症下药，进行故障排除。这种方法主要是针对汽车电控技术的发展而发展起来的，主要对汽车的电子控制系统进行诊断，具有快速准确的优点。随着汽车诊断技术的进一步发展，出现了一种汽车电脑故障诊断仪，它能把汽车电控单元ECU（Electronic Control Unit）储存的各种信息提取出来，然后进行整理、比较和翻译，以清晰的文字、曲线或图表方式显示出来。可以根据这些传送出来的信息，判断故障的类型和发生部位。这种方法可以进行静态和动态诊断，是未来诊断技术的发展方向之一。以上三种汽车故障诊断方法，仍然在不断发展和变化，在目前各自保持着不可替代的特点。在应用中通常是几种方法的相互结合，在重视传统经验诊断法的同时，充分利用现代检测检测诊断技术，取长补短，以提高诊断效率和诊断效果。1.2.2 故障树诊断法1基本概念图1-2 故障树示意图故障树诊断法是将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐级细化的方法，它是汽车故障诊断最常用的分析方法。具体来说，就是将汽车的故障现象作为分析目标，找出导致此故障发生的全部直接原因，然后再找出导致下一级故障的全部直接原因，一直追查到那些最基本的、无须再探究细解的原因为止，形成了反映汽车故障因果关系的树枝状图形故障树（见图1-2）。故障树是通过推理分析判明故障的原因和部位，是对复杂系统进行故障分析的有力工具。2故障树分析法的步骤其步骤通常因评价对象、分析目的、精确程度等不同而异，但故障树分析流程基本相同如图1-3所示。图1-2图1-3具体步骤如下：建造故障树；建立故障树的数学模型；定性分析；定量分析。3故障树的建造故障树诊断法的关键是建造故障树，故障树越完善越周全越好，完善程度直接影响定性和定量分析的准确性。（1）由故障症状、故障原因的层级关系，确定从顶端到中间、再到底端事件的全部事件列表在故障树中，首先要分析的系统故障事件称顶端事件，在汽车故障中顶端事件是指最初故障症状。其次，把不能再分开的基本事件称底端事件，在汽车故障中底端是指最小故障点。最后，把其他事件称中间事件。故障树是由第一层顶端事件、多层中间事件、最后一层底端事件构成。注意：故障树中的底端事件不是最终故障原因，而仅仅是最小故障点，如图1-4所示。图1-4 故障树事件列表（2）由故障症状与故障原因之间的逻辑关系，连接事件与事件之间的逻辑图故障树是根据故障症状与故障原因间的逻辑关系建立起来的，首先将顶端事件用矩形符号表示，底端事件用圆形符号表示，然后再确定各层事件的逻辑关系，主要由“与”和“或”两种组成，并将各层事件用逻辑符号连接起来。（3）对故障树进行定性分析 对故障树定性分析的主要目的是找出导致事件发生的全部可能，也就是导致故障症状发生的所有原因。弄清发生某种故障到底有多少种可能性。按逻辑关系，顶端事件为汽车发动机不能起动的故障树如图1-5所示。图1-5 发动机不能起动故障树 故障树分析法在汽车故障中上实际运用主要体现在汽车制造厂家提供的维修手册中的故障诊断指导表格和流程图，即故障诊断原因对照表和故障诊断流程图，前者是故障树的直接应用，后者是故障树的延伸应用。1.31.3 汽车故障诊断参数汽车的检测与诊断是确定汽车状况的技术，不仅要求有完善的检测、分析、判断的手段和方法，而且在检测诊断汽车技术状况时，必须选择合适的诊断参数，确定合理的诊断参数标准。诊断参数和诊断参数标准是从事汽车检测诊断工作必须掌握的基础知识。1.3.1 汽车诊断参数1诊断参数的概念与分类诊断参数，是表征汽车、汽车总成及机构技术状况的量。在检测诊断汽车技术状况时，需要采用一种与结构参数有关而又能表征技术状况的间接指标，该间接指标称为诊断参数。诊断参数既与结构参数紧密相关，又能够反映汽车的技术状况，是一些可测的物理量和化学量。汽车诊断参数包括工作过程参数、伴随过程参数和几何尺寸参数。（1）工作过程参数 该参数是汽车、总成或机构工作过程中输出的一些可供测量的物理量和化学量。例如，发动机功率、汽车燃料消耗量、制动距离或制动力。汽车不工作时，工作过程参数无法测量。（2）伴随过程参数 该参数是伴随工作过程输出的一些可测量，例如振动、噪声、异响、温度等。这些参数可提供诊断对象的局部信息，常用于复杂系统的深入诊断。汽车不工作时，无法测量该参数。（3）几何尺寸参数该参数可提供总成或机构中配合零件之间或独立零件的技术状况，例如配合间隙、自由行程、圆度、圆柱度、端面圆跳动、径向圆跳动等。这些参数虽提供的信息量有限，但却能表征诊断对象的具体状态。在汽车诊断中所测得的诊断参数，与结构参数一样是可变的，且具有随机性，如有的是连续的，有的是离散的。诊断参数的随机性是由结构参数的变化引起的。所采用的诊断参数可以是相对稳定的值，如间隙等，也可以是周期迅速变化的过程，如振动、脉冲等。对于相对稳定值，只要知道诊断参数的额定值及其随行驶里程的变化规律，通过定期诊断结果，就可以发现其故障，并预测该诊断对象在无故障工作条件下的寿命；而对于周期性变化值，例如用点火示波器诊断点火系故障时，需要知道实际示波图像与标准示波图像，才能预测诊断对象的无故障工作寿命。2诊断参数的选择原则对于同一总成或部件，其诊断参数往往有多个。而一个结构参数的变化，可能引起多个状态参数或诊断参数的变化。对于一个总成（如发动机），不可能把它的每一个诊断参数都测量出来，而往往是选取最能反映其技术状况的一个或几个状态参数进行检测诊断。究竟哪些参数作为诊断参数比较合适呢？为了保证诊断结果的可信性和准确性，在选择诊断参数时应遵循以下的原则：（1）诊断参数应具有灵敏性灵敏性又称为灵敏度，是指诊断对象的技术状况在从正常状态到进入故障状态之前的整个使用期内，诊断参数相对于技术状况参数的变化率。选用灵敏性高的诊断参数诊断汽车的技术状况时，可使诊断的可靠性提高。例如，在对发动机汽缸活塞组进行诊断时，当出现磨损时，即使在极限状态下，在输出的状态参数中，引起功率下降57，而引起压缩空气泄漏率可达4050。因此，为了诊断汽缸磨损量，选用汽缸漏气率作为诊断参数是灵敏的，可以获得较高的诊断可靠性。（2）诊断参数应具有稳定性稳定性指在相同的测试条件下，多次测得同一诊断参数的测量值，具有良好的一致性(重复性)。诊断参数的稳定性越好，其测量值的离散度越小。稳定性不好的诊断参数，其灵敏性也低，可靠性差。（3）诊断参数应具有信息性信息性是指诊断参数对汽车技术状况具有的表征性。表征性好的诊断参数，能揭示汽车技术状况的特征和现象，反映汽车技术状况的全部情况。诊断参数的信息性越好，包含汽车技术状况的信息量越多，得出的诊断结论越可靠。（4）诊断参数应具有使用方便性和经济性在进行诊断参数选择时，同时应考虑所选的诊断参数要容易测量，而且所用的检测设备尽量简单，工艺简便、成本费用低。如果所选诊断参数测量费时、费力或难于进行测量，无论有多好的信息性和稳定性都是不可取的。例如，作为转矩是最能直接反映汽车功率的一个重要参数，但是无论是用应变传感器还是电磁传感器，由于传感器的安装比较困难或信号转换部分与外部测量电路的连接很难实现，因此人们不得不尽量采取一些间接的方法来对功率进行测量。当然诊断参数的选取原则还有很多，这里列举了几个主要的原则，在选取时应当多方面综合权衡。3诊断参数的测量条件和测量方法不同的测量条件和不同的测量方法，可以得出不同的诊断参数值。在测量条件中，一般有温度条件、速度条件、负荷条件等。多数诊断参数的测得需要汽车走热至正常工作温度，只有少量诊断参数可在冷车下进行。除了温度条件外，速度条件和负荷条件也很重要。如发动机功率的检测，需在一定的转速和节气门开度下进行；汽车制动距离的检测，需在一定的制动初速度和载荷（空载或满载）下进行。对诊断参数的测量方法也有规定，如对在用汽油车排放污染物的测量采用双怠速法，规定排气的主要组分采用不分光红外线检测仪进行检测；柴油车自由加速烟度的测量采用滤纸烟度法，规定采用滤纸式烟度计进行检测等。没有规范的测量条件和测量方法，无法统一尺度，因而测得的诊断参数值也就无法评价汽车的技术状况。所以，要把诊断参数及其测量条件、测量方法看成是一个不可分割的整体。1.3.2 诊断参数标准为了定量地评价汽车、总成及机构的技术状况，确定维修的范围和深度，预报无故障工作里程，必须建立诊断参数标准，提供一个比较尺度，这样，在检测到诊断参数值后与诊断参数标准值对照，即可确定汽车是继续运行还是要进行维修。汽车诊断参数标准与其他标准一样，分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四类。（1）国家标准国家标准是国家制定的标准，冠以中华人民共和国国家标准（GB）字样。国家标准一般由某行业部委提出，由国家质量监督检验检疫总局发布，具有强制性和权威性。汽车诊断中常用国家标准如下：GB 72582004/XG32008机动车运行安全技术条件国家标准第3号修改单GB 182852005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法双怠速法及简易工况法GB 185652001营运车辆综合性能要求和检验方法GB/T 183442001汽车维护、检测、诊断技术规范GB/T 12545.12008汽车燃料消耗量试验方法 第一部分：利用车燃料消耗量试验方法GB 126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法GB/T 182762000汽车动力性台架试验方法和评价指标GB 14952002声学 汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法GB/T 14365-1993声学 机动车辆定置噪声测量方法GB 3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法GB 14763-2005装用点燃式发动机重型汽车 燃油蒸发污染物排放限值及测量方法（收集方）GB 11340-2005装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物排放限值GB/T 17993-2005汽车综合性能检测站能力的通用要求（2）行业标准行业标准又称为部委标准，是部级制定并发布的标准，在部委系统内或行业系统内贯彻执行，一般冠以中华人民共和国某某行业标准。（3）地方标准地方标准是省级、市地级、县级制定并发布的标准，在地方范围内贯彻执行，也在一定范围内具有强制性和权威性。地方标准中的限值可能比上级标准中的限值要求更严格。（4）企业标准 企业标准包括汽车制造厂推荐的标准，汽车运输企业和汽车维修企业内部制定的标准，检测仪器设备制造厂推荐的参考性标准三种类型。汽车制造厂推荐的标准是汽车制造厂在汽车使用说明书中公布的汽车使用性能参数、结构参数、调整数据和使用极限等，可以把它们作为诊断参数标准来使用。该类标准是汽车制造厂根据设计要求、制造水平，为保证汽车的使用性能和技术状况而制定的。汽车运输企业和维修企业的标准是汽车运输企业、汽车维修企业内部制定的标准，只在企业内部贯彻执行。企业标准须达到国家标准和上级标准的要求，同时允许超过国家标准和上级标准的要求。检测仪器设备制造厂推荐的参考性标准是检测仪器设备制造厂，在尚无国家标准和行业标准的情况下制定的，作为参考性标准，以判断汽车、总成及机构的技术状况。小 结 本单元主要介绍了汽车故障诊断的一些基础知识，包括汽车故障诊断的概念、目的、步骤，汽车故障诊断方法和特点，汽车故障诊断参数等。重点介绍了故障分析方法和应用，常用汽车故障诊断参数和选取原则，以及诊断参数标准，为课程后继学习打下理论基础。思考与练习一、选择题1在不解体（或仅拆下个别小零件）的情况下，确定汽车的技术状况，查明故障原因的是（）。A汽车检测 B汽车诊断 C汽车维护 D汽车保养2发动机功率和汽车燃料消耗量等属于诊断参数的（）类。A工作过程参数 B伴随过程参数 C几何尺寸参数 D随机过程参数3振动、噪声、异响、温度等属于诊断参数的（）类。A工作过程参数 B随机过程参数 C伴随过程参数 D几何尺寸参数4配合间隙、自由行程等属于诊断参数的（）类。A随机过程参数 B伴随过程参数 C几何尺寸参数 D工作过程参数二、判断题1现代仪器设备诊断法比人工经验诊断法准确性差。（）2制动距离或制动力是工作过程参数。（）3振动、噪声、异响、温度等是伴随过程参数。（）4诊断参数中国家标准是所有标准中最为严格的标准，任何单位和个人必须贯彻执行，具有强制性和权威性。（）5诊断参数的获得考虑经济性的因素就不必考虑获得参数的测量条件和测量方法。（）三、简答题1什么是汽车故障？什么是汽车故障诊断？2举例说明汽车各总成有故障时会产生哪些症状？3汽车故障进行诊断时可采用哪几种方法？4汽车故障进行诊断时一般流程是什么？5什么是诊断参数，如何合理选择？6在汽车故障诊断中要注意哪些安全问题？单元 2汽车故障诊断常用仪器设备引 言现代汽车故障诊断方法与传动方式有较大区别，在现代汽车故障诊断过程中，需借助相应的仪器设备对汽车技术状况进行检测，常用的汽车故障诊断仪器设备包括汽车万用表、汽车专用示波器、汽车解码器、发动机性能综合分析仪等。本单元在介绍测试仪器设备基本组成和原理基础上，重点对汽车故障诊断常用仪器设备的组成、原理和使用方法进行分析和介绍。学习目标 了解测试系统基本组成及原理。了解汽车故障诊断常用仪器设备的结构及工作原理。熟练掌握汽车万用表、汽车专用示波器、汽车解码器等常用诊断仪器的使用方法。2.12.1 测试系统的基本组成及原理 1传统仪器设备一个完整的检测（测试）系统通常由激励装置、被测系统、传感器、变换及测量装置、数据分析处理装置显示记录装置等组成，如图2-1所示。图2-1 检测系统基本组成框图 图中虚线部分为可选项，这要视具体的检测项目而定，测量系统各部分的作用如下。（1）激励装置激励装置是用人为地模拟某种条件，把被测系统中的某种信息激发出来。如用激振器来模拟各种条件的振动，并将其作用在机械或构件上，把机械或构件产生的振动幅度、应力变化等信息激发出来，以便检测后对其在振动中的状态及特性进行研究分析。这部分是可选的，通常在振动检测仪器中采用。（2）被测系统被测系统就是检测对象，通常需要检测其一个或几个参数，如整车、发动机等。（3）传感器传感器是将被测参量转换成相应的可用输出信号的器件或装置，被测参量可以是各种非电气参量，也可以是电气参量。它能把被测对象的某种信息检拾出来，并将其转换成电信号。它是一种获得信息的手段，在整个检测系统中占有首要的地位。因为它处于检测系统的输入端，所以它的性能直接影响着整个检测系统的工作可靠性。传感器也有称为变送器、发送器或检测头、在生物医学及超声检测仪器中，常被称为换能器。传感器的种类繁多，往往同一机理的传感器可以测量多种物理量，如电阻型的传感器可以用来测温度、位移、压力、加速度等物理参量。对于同一种被测物理量又可采用多种不同类型的传感器来测，如位移量可用电容式、电感式、电位计式、电涡流式、变压器式、光纤式等传感器来检测。（4）变换及测量装置变换及测量装置的作用是把传感器送来的电信号变换成具有一定功率的电压或电流信号，并传输给下一级的记录和显示装置。这类装置常包括电桥电路、调制电路、解调电路、阻抗匹配电路、放大电路、运算电路等，在检测系统里是比较复杂的部分。这一装置可对一些简单信号进行测量、比较，即把要测的量与某一标准量进行比较，获得被测量与标准量若干倍的数量概念，对于传感器送来的变化频率很低、近似直流的信号，为了传输方便，可在这一装置里把它调制成高频放大信号等。（5）数据分析处理装置数据分析处理装置是用来对测试所得的结果(曲线或数据)进行分析、运算、处理。如对大量数据的数理统计分析，曲线的拟合，动态测试结果的频谱分析、幅值谱分析或能量谱分析等。如果测试参数不需分析处理，这部分可以没有。（6）显示记录装置其作用是把变换及测量装置送来的电压和电流信号不失真地记录下来和显示出来。这类装置有光线示波器，它可以实现记录和显示两种功能；电子示波器，它只能显示而不能记录；磁记录器，它只具有记录功能而不能显示。记录和显示的方式一般有模拟和数宇两种，前者是记录一条或一组曲线，后者是记录一组数字或代码。2现代检测仪器仪表随着测试技术和电子计算机技术的飞速发展，测试系统越来越智能化、集成化。现代检测仪器仪表主要是以计算机为中心的智能化设备。传统汽车检测中常用的设备，如制动、车速、侧滑、轴重、废气、烟度、声级、灯光试验等设备以及滑动、动平衡、发动机综合诊断等设备，大多数是指针式的。指针式仪表的最大缺点是精度低、分辨力差和寿命短。而智能化检测设备由于增加了微机，大大增强了仪器的性能，简化仪器仪表的硬件电路，从而使仪器的结构和功能发生了根本的变革。智能化仪表不仅能进行测量，而且能储存信号和处理数据，同时在自动化系统中接受内部或外部的控制指令，顺应了检测设备发展的方向。因此指针式仪表近年来已逐渐被智能化仪器设备所代替。（1）现代检测仪器仪表的结构现代检测仪器仪表同样具有检测系统的基本组成部分，只是由于有计算机的控制，许多检测过程都是自动完成的。其组成方框图如图2-2所示。CPU通过总线与存储器（ROM、RAM和磁盘机等）和外围设备（显示器、键盘、打印机、绘图仪等）相连，组成一个完整的计算机，是整个测试系统的控制中心。现代检测仪器仪表在测试软件的控制下对测量数据进行自动采集并对测量结果进行分析处理显示。预处理是对传感器出来的信号进行放大、滤波等，以便信号在数据采集卡（I/O或A/D）输入信号范围内，并去除高频干扰等。I/O或A/D均是把预处理后的信号变换成计算机能够处理的数字信号。此种仪器还可通过通信接口与外部进行通信，组成分布式测试系统或进行仪器之间连网，比如在全自动检测站中，通过中心控制电脑把各检测设备进行连网，从而进行集中控制。图2-2 现代检测设备组成方框图（2）现代检测仪器仪表的特点智能仪表功能比传统仪表强，测量精度和测量效率比传统仪表高。归纳起来，智能仪表与传统仪表相比有如下一些特点：自动调零校准和自动精度校准。通常为了消除由于环境参数（例如温度）的变化，使放大器的增益发生变化所造成的仪表零点漂移，智能仪表都设置有自动零位校准功能。自动零位校准采用程序控制完成，在输入接地的情况下，将漂移电压存入随机存储器RAM中，经过运算即可从测量值中消除零位偏差。自动精度校准是采用软件的自校准技术，它是事先通过开始连接时分别测出零位偏差、增益偏差以及各项修正值，进而建立各部分的校准方程及算法，然后编写程序实现。其自动校准的精度取决于数学算法是否真正反映客观实际情况。自动量程切换。智能仪表中量程切换一般也是通过软件来自动实现的。编制软件采用逐级比较的方法，从大到小（从高量程到低量程）自动进行切换，一旦判定被测参数所属量程范围，程序即自动转移到相应量程，从而完成量程切换。功能自动选择。智能仪表中的功能选择实际上是在数学仪表上附加时序电路，是用一个A/D采集多通道的信号，在程序控制下，通过电子开关来实现。只要智能仪表中的各功能键（如温度T，流量M等）进行统一编码，然后CPU发送各种控制字，通过接口芯片来控制各个电子开关的启闭，这样在测量过程中仪表能自动选择或自动改变测量功能。这种功能的改变完全可以由用户事先在控制界面中设定，通过在程序中发送不同的控制字，相应的电子开关便接通，从而实现功能的自动选择。自动数据处理和误差修正。通常要得到最后的测量结果值，需要进行一定的中间转换或计算，也就是进行数据处理。智能仪表在程序的控制下也有很强的数据处理能力，例如按线性关系、对数关系及乘方关系求取测量值相对于基准值的各种比值以及进行各种随机量的统计规律的分析和处理，求取测量值的平均值、方差值、标准偏差值、均方根值等。另外测量过程中难免产生误差，智能仪表对于可预见的误差可进行自动修正。对于系统误差的修正，需要事先知道被测的修正量，然后采用简单的程序即可实现。另外有些智能仪表还可对非线性参数进行线性化补偿，使仪表的读数线性化。自动定时控制。在汽车的大量参数测量中，通常需要进行定时控制。通常现代检测仪器仪表都具有自动定时控制功能，实现自动定时控制有两种方法：一种是用硬件电路完成，如单片机中的定时器。这种定时控制的特点是定时准确，可以向CPU发出定时信号，CPU会立即响应，并进行处理。另一种是采用软件进行定时，通过编写固定的延时程序，作为子程序存放在只读存储器中，这类子程序可按0.1 s、1 s甚至1 h延时设计。用户在使用中只要给定各种时间常数，通过反复调用这些子程序，就可实现自动定时控制。软件定时方法简单，只需要编写程序代码，不需要硬件装置，但其定时精度较低。故障自诊断。智能仪表可以进行模拟及控制电路的故障检查（自检）和诊断，一般采用查询方式进行，在遇到故障时自动显示故障部位及故障排除方法，大大缩短排除故障的时间，使用十分方便，并降低使用成本。2.22.2 汽车诊断常用仪器与设备 本节主要介绍几种在发动机、汽车底盘与整车检测中广泛应用的通用检测设备，对一些专用的特殊的检测设备将放在各章中介绍。2.2.1 汽车万用表1概述汽车万用表是一种高阻抗（10 M）数字多用表，外形、结构和工作原理与数字式万用表相同。它除了数字万用表的功能外，还具有一些汽车专用测试功能。汽车万用表的种类很多，但其使用方法和功能大致相同，只要掌握一至两种汽车专用万用表的使用方法，对其他万用表的使用也亦如反掌。目前，典型的汽车万用表有ESCORT（护卫者）仪器公司的EDA系列，包括EDA-230、EDA-220、EDA-210A、EDA-210B和EDA-166等多种型号；美国OTC公司的100、300、500和700等系列；以及美国Sun公司的CP 7676、笛威TWAY9406A和福禄克公司的F98等。2汽车万用表的基本结构如图2-3所示，汽车万用表主要由数字及模拟量显示屏、功能按钮、测试项目选择开关、温度测量座孔，公用座孔（用于测量电压、电阻、频率、闭合角、频宽比和转速等）、搭铁座孔、电流测量座孔等构成。图2-3 汽车万用表及电流传感器1数字及模拟量显示屏；2功能按钮；3测试项目选择开关；4温度测量座孔；5公用座孔；6霍尔式电流传感夹；7-霍尔式电流传感夹引线插头；8搭铁座孔；9电流测量座孔 3汽车万用表的功能汽车万用表一般应具备下述功能：测量交、直流电压。考虑到电压的允许变动范围及可能产生的过载，汽车万用表应能测量大于40V的电压值，但测量范围也不能过大，否则，读数的精度下降。测量电阻。汽车万用表应能测量1 M的电阻，测量范围大一些使用起来较方便。测量电流。汽车万用表应能测量大于10 A的电流，测量范围再小则使用不方便。记忆最大值和最小值。该功能用于检查某电路的瞬间故障。模拟条显示。该功能用于观测连续变化的数据。测量脉冲波形的频宽比和点火线圈一次侧电流的闭合角。该功能用于检测喷油器、怠速稳定控制阀、EGR电磁阀及点火系统等的工作状况。测量转速。输出脉冲信号。该功能有于检测无分电器点火系统的故障。测量传感器输出的电信号频率。测量二极管的性能。测量大电流。配置电流传感器（霍尔式电流传感器）后，可以测量大电流。测量温度。配置温度传感器后可以检测冷却水温度、尾气温度和进气温度等。目前国内生产的汽车万用表，如笛威TVAY9206、TWAY9406A和EDA-230等型号的汽车万用表，都具有上述功能。有些汽车万用表，除了具有上述基本功能外，还有一些扩展功能。例如，EDA-230型汽车万用表在配用真空/压力转换器（附件）时可以测量压力和真空度，并且它还具有背光显示功能（使显示数据在光线较暗时也能被看清楚）。图2-4 EDA-230万用表外形图4典型汽车万用表功能及使用下面以ESCORT仪器公司的EDA-230为例介绍汽车万用表的性能及其用途。EDA-230的外形如图2-4所示，其结构特点为：采用背景光照明LCD显示器，具有5000计数数字显示与53段模拟条图显示并存的显示功能。具有自动/手动量程选择功能和数据锁定功能，测量和读数方便。有最大值、最小值和平均值动态记录功能，并有相关时间标志。备用蜂鸣器。用于检测熔断器、线路、开关和电路通路通断。应用范围广，能检测常规的点火系统与DIS点火系统，可检测电子燃油喷射系统的毫秒级脉宽和占空比，以及有频率输出的各种传感器，如MAP、MAF等。具有15 min后自动断电保护、输入报警和输入保护等功能。EDA-230万用表的技术参数见表2-1，标准配置见表2-2，其中未加注标者为选配配套件。图2-4 EDA-230万用表外形图 EDA-230型汽车智能万用表是检测汽车微机控制系统的智能化专业仪表，其功能如下：检测交/直流电压、频率、百分比（占空比）。发电机最大、最小输出电压、电流（配合400A电流钳）。电器元件消耗电流检测。检测各类传感器：节气门位置传感器（TPS）、进气压力传感器（MAP）、空气流量传感器（MAF）、水温传感器（CTS）、车速传感器（VSS）、曲轴位置传感器（CKP）、爆燃传感器、氧传感器、凸轮轴位置传感器、ABS车轮转速传感器等。各类液、气体温度测量：空调空气出口温度、发动机排气温度、发动机进气温度、发动机冷却水温度、发动机机油温度、自动变速器油温度等。点火触发脉冲信号检测。喷油器触发信号，喷油时间（ms）的测试。发动机转速测试。检测各控制元件的动作频率、占空比（百分比）、动作时间（ms）。如：点火功率放大器、怠速控制电动机、自动变速器压力电磁阀、车轮防抱死装置电磁阀、电动汽油泵、冷起动喷油器、电液压力调节器、喷油器、排气再循环电磁阀、点火系统触发器等。检测起动机起动电压、电流（配合400A电流钳）。点火闭合角测试。电阻、电容测试。真空/压力测试（配合真空/压力转换器）。如：发动机进气真空度、燃油压力、自动变速器油压、发动机机油压力、汽缸压力、空调冷媒高/低压力、排气压力、各真空控制元件的真空度等。逻辑电平测试。其他功能：如最大、最小和平均值显示、背光显示，数据保持、自动关机、相对值测试等。EDA-230型智能汽车万用表不仅可以对汽车常规电气系统，如发电机、起动机、灯光仪表电路、空调电路、音响电路进行检测，而且还可以对汽车微机控制系统的各个部分进行测量。比如：发动机微机控制燃油喷射系统、点火系统、ABS防抱制动系统、微机控制自动变速器等。对这些系统的电路参数、元件性能、工作状况进行分析和测试，它能够方便快捷地判断和排除汽车微机控制电路故障。选择合适的附件，还可以将它的测试功能扩大，直接对汽车上的压力、真空、温度等物理量进行测试，这对判断、分析汽车微机控制系统的故障十分有利。EDA-230型汽车智能万用表，还备有条形图显示功能，它可模拟指针式万用表的显示，使测量过程得心应手，同时还具有智能化的多重显示和对各种测量数据的最大、最小和平均值记忆显示，使得EDA-230型汽车智能万用表不仅反映各种数据的瞬时值，还可以动态记录在一段时间内数据变化的最大值、最小值和平均值。该功能可以用来检查：怠速的游车和变化范围、充电过程的电压变化、喷油器在加速过程中的最大喷油量、冷却水温度在风扇开启前后的温度变化等。背光显示使EDA-230型汽车智能万用表在光线不良的情况下仍然可以清晰地看到仪表的显示数据，为在野外和夜间修车提供了方便。EDA-230型汽车智能万用表的使用方法是：（1）信号频率测试测试项目选择开关置于频率（Freq）挡，黑线（自汽车万用表搭铁座孔引出）搭铁，红线（自汽车万用表公用座孔引出）接被测信号线，显示屏即显示被测频率。（2）温度检测测试项目选择开关置于温度（Temp）挡，按下功能按钮（/F），将黑线搭铁，探针线插头端插放汽车万用表温度测量座孔，探针端接触被测物体，显示屏即显示被测温度。（3）点火线圈一次侧电路闭合角检测测试项目选择开关置于闭合角（Dwell）挡，黑线搭铁，红线接点火线圈负接线柱，发动机运转，显示屏即显示点火线圈一次侧电路闭合角。（4）频宽比测量测试项目选择开关置于频宽比（Duty Cycle）挡，红线接电路信号，黑线搭铁，发动机运转，显示屏即显示脉冲信号的频宽比。（5）转速测量测试项目选择开关置于转速（RPM）挡，转速测量专用插头插入搭铁座孔与公用座孔中，感应式转速传感器（汽车万用表附件）夹在某一缸高压点火线上，在发动机工作时，显示屏即显示发动机转速。（6）起动机起动电流测量测试项目选择开关置于400 mV挡（1 mV相当于1 A的电流，即用测量电流传感器电压的方法来测量起动机起动电流），把霍尔式电流传感器夹到蓄电池线上，其引线插头插入电流测量座孔，按下最小/最大功能按钮，然后拆下点火高压线，用起动机转动曲轴23 s，显示屏即显示起动电流。（7）氧传感器测试拆下氧传感器线束连接试器，将测试项目选择开关置于“4 V”挡，按下DC功能按钮，使显示屏显示“DC”，再按下最小/最大功能按钮，将黑线搭铁，红线与氧传感器相连；然后以快怠速（2000 r/min）运转发动机，使氧传感器工作温度达360 以上。此时，如混合气浓，氧传感器输出电压约为0.8 V；如混合气稀，氧传感器输出电压为0.10.2 V。当氧传感器工作温度低于360时（发动机处于开环工作状态），氧传感器无电压输出。（8）喷油器喷油脉冲宽度测量测试项目选择开关置于频宽比挡，测出喷油器工作脉冲频率的频宽比后，再把测试项目选择开关置于频率（Freq）挡，测出喷油器工作脉冲频率（Hz），然后按下式计算喷油器喷油脉冲宽度：2.2.2 汽车专用示波器1概述汽车专用示波器是快速判断电子控制系统故障的有效工具，示波器用电压随时间变化的图形来反映一个电信号，可以非常直观、准确地判断工作部件的工作状况，为查找故障提供了方便。在电控系统中，某些电子部件的信号变化速率快，变