汽车发动机电控系统故障诊断与维修思路分析.pdf

89使用维修/OperationMaintenance汽车电器2 0 2 3 年第8 期汽车发动机电控系统故障诊断与维修思路分析李超（重庆科创职业学院汽车工程学院，重庆40 2 16 0)【摘要】本文通过对汽车发动机电控系统自诊断的操作误区进行概述，并结合实际案例中的故障现象，从检修方法、检修流程、维修思路方法等方面入手，确定最佳的维修方案，希望通过对实际案例故障的分析和说明，能让汽车维修工得到启发，以便能更快提高自己的故障诊断和维修技术水平。【关键词】汽车发动机；电控系统；诊断；维修中图分类号：U463.6文献标志码：B文章编号：10 0 3-8 6 3 9（2 0 2 3)0 8-0 0 8 9-0 2Fault Diagnosis and Maintenance Technology of Automotive Engine Electronic Control SystemLI Chao(Department of Vehicle Engineering,Chongqing Creation Vocational College,Chongqing 402160,China)【A b s t r a c t】T h i s a r t i c l e p r o v i d e s a n o v e r v i e w o f t h e o p e r a t i o n a l e r r o r s i n s e l f d i a g n o s i s o f a u t o m o t i v e e n g i n eelectronic control systems,and combines the fault phenomena in actual cases to determine the best maintenance planfrom the aspects of maintenance methods,maintenance processes,maintenance ideas and methods.It is hoped thatthrough the analysis and explanation of actual case faults,automotive maintenance workers can be inspired toimprove their fault diagnosis and maintenance skills more quickly.Key words automobile engine;electric control system;diagnosis;repair作者简介1汽车发动机电控故障诊断系统发展从2 0 世纪7 0 年代末期到2 0 世纪9 0 年代中期，为解决汽车安全、节能和环保3 大主题，汽车电控技术应用更加广泛及完善，如19 6 7 年德国博世公司研制的电控汽油喷射系统，1970年美国福特及德国博世公司研制的ABS，19 7 6 年美国克莱斯勒公司首先装用的电控点火系统等事件均归属于这一阶段。2 0 世纪9 0 年代以后，电子技术应用扩展到汽车底盘、汽车车身、柴油机等多个领域，汽车电控系统日趋完善，汽车发动机电控故障诊断系统由发动机控制电脑（ECU）中识别故障和控制故障运行软件系统、故障检测电路和运行电路等构成。不同品牌的汽车故障代码存储样式和显示方式也千变万化。故障代码存储于RAM中，RAM系统直接与蓄电池连接，因此，汽车电控系统故障代码可以一直储存。2汽车发动机电控系统自诊断操作3 大误区目前中国基本采用3 种方式获取汽车故障代码：依靠汽车仪表盘上故障指示灯间隔闪烁频率来获取；借助于汽车解码仪读取故障码；依靠中国汽车生产厂商生产故障代码分析仪，以汉字显示的方式读取故障码文字说明。对比这3 种获取故障码方式，因为前面的2 种方式还要查询文字资料，才能知晓含义，因此最后1种方式读取汽车故障收稿日期：2 0 2 3-0 2-0 9代码的故障含义是最受欢迎的。无论采用何种方式读取汽李超（19 8 3 一），男，副教授，高级实验师，汽车维修车故障代码，若汽车电控系统的ECU出现记录和储存错误代工高级技师，主要从事汽车检测与维修技术专业码，将对汽车电控系统带来很多难题和认识误区。下面3 种方面教学和科研工作。情况是操作的3 大误区。2.1汽车运行有故障，传感器有故障而自诊断系统没有检测到参数汽车ECU在检测传感器信号时，只接收传感器在标准范围内的正常信号，用来判断传感器性能并记录故障代码。在维修过程中，一旦对故障代码进行了说明，就要检查故障代码中涉及的导线接头、导线本身和传感器，以发现并排除线路本身故障。如果传感器灵敏度降低，传感器响应慢，传感器输出数据偏移，自动自诊断程序就无法进行正常检测。汽车发动机存在故障，但汽车自诊断系统没有故障代码输出，那么就应该基于发动机故障的科学分析，对汽车传感器参数数据进行检测，以发现和排除汽车传感器故障。例如，汽车启动时翼板空气流量计壳体开裂漏气，空气流量计数据就会不准确，使汽车发动机出现故障，而ECU的自诊断系统因无法检测到故障现象，因此没有故障代码输出。2.2汽车发动机ECU检测错误，自诊断系统可能显示错误代码电控汽车排气系统装有三元催化器（TWC），一旦使用含铅汽油，这种故障特征有时特别明显，在汽车维修过程中，会有汽车故障代码显示“汽车水温传感器开路或短路”，而发动机故障症状为：汽车发动机无论在冷车还是热车都不易启动，还伴有怠速不稳定和回火现象，发动机转速一直无法提高。通过判断该故障和水温传感器没有什么使用维修/OperationMaintenance90-AutoelectricpartsNo.08,2023关系，检测水温传感器后并没发现任何故障。当从排气系统中取下TWC并分解后就会发现是TWC内部严重堵塞，导致不能有效排放汽车尾气。由此可以判断该发动机故障是因为TWC内部堵塞引起。2.3汽车电控系统维修过程中会引发错误代码汽车电控系统进行修理过程中，由于操作不规范等，会导致汽车自诊断系统输出错误的故障代码。比如：在汽车发动机运转过程中，把发动机任意传感器插头取下，每取下一个传感器线束插头，汽车自诊断系统会记录本次故障码。此外，如果在上次汽车发动机修理过程中，由于操作不当而没完全清除故障码，则ECU会将原有旧故障代码进行保存，所以在对汽车电控系统进行修理过程中应注意：不应该人为操作而出现故障代码，给修理过程带来代码混乱和很多困难，因此，当汽车维修结束，应该清除汽车里面全部的故障代码。3故障案例3.1故障现象一辆宝马3 2 0 i汽车，汽车行驶6 年，里程7 8 3 0 0 km，车主反馈最近汽车怠速不稳，加大油门，加速也无力。该汽车的技术特点为：该汽车采用6 缸缸内直喷式DOHC发动机，发动机采用DOUBLE-VANOS双凸轮轴可变气门正时技术，采用M50汽车发动机，独立点火系统。查询该车资料，发现该ECU是采用西门子系统MS40.1发动机电控系统。3.2系统波形检测与参数分析用宝马专用解码仪读取故障代码，显示故障为第2 缸点火控制线路控制不良。该故障码储存的是当点火时间高于或者低于规定时间，可能是根本没有点火情况产生。因为该汽车采用独立点火系统，并且点火控制单元集成在ECU内部，所以无法查看点火指示信号电压波形，不容易查看点火二次波形，只能用专用解码仪进行点火1次信号电压波形检测。通过用解码仪测试，发现除去第2 缸以外的气缸都能显示正常的点火1次信号电压波形，如图1所示，而第2 缸几乎没有任何波形显示。图1点火1次信号电压波形3.3故障原因分析1）该故障可能的故障原因：汽车发动机点火线圈工作不良；火花塞本身性能不良；火花塞间隙不符合标准数值。2）该故障可能无火花的原因：点火系统初级线圈有断路故障；点火系统初级线路或者次级线路有电源短路故障；点火线圈的次级线路与点火监控电阻的搭铁有断路故障；如果代码有多缸的存在，发动机转速小于6 2 0 r/min，则在ECU与点火监控电阻间的电路可能有断路故障。3.4故障维修思路与流程用宝马汽车专用解码仪读取第2 气缸故障，具体故障诊断与维修思路如下。3.4.1检查发动机火花塞和点火线圈用专用工具拆下点火线圈和火花塞，用塞尺检测火花塞的间隙为0.9 mm，属于正常标准范围，火花塞电极外观正常，没有黑色积碳，火花塞裙部无裂纹，对火花塞裙部进行清洁操作。测量点火线圈1次侧电阻，第2 缸电阻为无穷大，而正常值为0.6 6.52，由此判断点火线圈断路，该点火线圈的二次电阻无法测量。3.4.2检查发动机电控单元ECU与点火电路通断情况查询宝马3 2 0 i汽车整车电路图，按照电路图检查发动机ECU与点火线圈线路导通情况，参数在标准范围内，也没有任何短路和搭铁现象。3.4.3检查发动机点火系统监控电阻1）采用静态检测法：断开汽车点火开关于OFF挡，拆开该ECU线束接头，测量线束15#引脚（M331）或者6 2#引脚（MS40.1）与搭铁之间的电阻值为3 0 2 Q。接回线束接头，点火开关打在ON挡位，进人ECU接头端进行测量，15#引脚(M331）与6 2#引脚（MS40.1）的电压为0 V。2）采用动态测试法：起动汽车发动机，怠速运转，测量发动机电控单元ECU的15#脚（M331）与ECU搭铁端电压值为0.9 1V，6 2#引脚（MS40.1）与ECU搭铁端电压值为0.680.92V。3.4.4检查汽车发动机点火系统电压和波形让点火开关开在ON挡时，测量点火线圈线束侧的电压值为12.0 9 V，电源供电正常。为进一步确定故障原因，把第1缸和第2 缸点火线圈进行交换，交换后发现发动机振动更强烈，更加速无力。用专用解码仪读取故障码，显示2 个故障代码分别为：第1缸点火线路控制不良，第2 缸点火线路控制不良。用汽车专用解码仪再次进行点火1次信号电压波形检测，结果发现第1缸没有任何波形，第2 缸点火波形如图2 所示。3.4.5互换点火线圈与图2 点火电压波形对比，互换点火线圈，第1、2 缸均不点火，第1缸无波形是因为点火线圈1次侧断路，而第2 缸波形几乎为一条直线，几乎无任何变化，是因为点火线圈1次侧正常没有断线，而无正常波形出现是因为ECU系统不良，不为1次侧提供有效搭铁。通过该故障诊断，判断出是ECU和点火线圈的故障，更换这两部件，故障彻底排除，汽图2 第2 缸点火电压波形车功能恢复全部正常。4发动机电控系统故障诊断与维修注意事项1）接通点火开关时，不允许拆开任何12 V汽车电器设备，防止电器设备中的线圈自感作用产生的瞬时电压损坏ECU或传感器。2）汽车发动机发生故障时，忌盲目拆检。应先对机械部分排除故障后，再检查电控系统。3）故障诊断时，先根据“故障指示灯”工作情况进行相应检查。(下转第9 3 页）93使用维修/OperationMaintenance汽车电器2 0 2 3 年第8 期检查发现跳转E“当锁舌未开始动作时，遇到异常断电恢复会保留在busy状态”，如PEPS控制器此时检测到ESCL为“busy状态”，就会将锁综合状态判断为“闭锁”，认为启动条件不满足，从而出现了车辆无法上电启动的故障。结合故障实车在馈电后搭接外部电源尝试启动，有电压波动/连接不稳导致ESCL出现异常断电的可能性出现，且实车的方向盘未被锁止，分析应该是ESCL在解锁的情况下准备进行闭锁的瞬间异常断电，导致ESCL进人了“busy状态”。但在理论设计上该可能发生异常状态的窗口期时间很短，还需通过实车/台架模拟验证确定是否真的可以通过此方式进人异常状态。4.2实车故障模拟在实车上模拟故障重现：ESCL在解锁情况下，触发ESCL闭锁时迅速断掉ESCL的电源线，模拟异常断电；重复步骤，直至车辆无法上电启动，读取ESCL是否进人“busy状态”。试验3 天，试验次数3 2 17 次，故障未能重现，需进一步借助台架模拟来重现故障。4.3台架故障模拟1）搭建专用的自动测试台，可以控制ESCL的电源自动切断/连接，并且可以自动发送ESCL解锁/闭锁指令。2）测试台自动运行，在发送ESCL闭锁指令时，按照40ms内时间断电。3）一直重复步骤2），直至检测到上电时ESCL发送“busy状态”并报错，导出相应操作次数。台架故障模拟试验结果为：试验3 天，试验次数7 6 7 3 9次，2 次故障。故障成功复现，可以锁定该点故障原因：ESCL异常断电后进人busy状态，PEPS无法判断ESCL解锁成功，导致出现车辆无法正常上电启动。4.4故障排除取消ESCL单元状态中路径E的跳转，即单ESCL进人busy状态但锁舌未开始动作遇上异常断电，下次上电时默认恢复到“OK状态”。这样，PEPS可以与ESCL通过K线通信正常完成交互，从而解决该点故障问题。更改后的软件再次经过上述台架验证，确认问题不再发生，故障修复。5总结与展望要想解决该类问题，首先需要熟悉整个PEPS系统的工作原理，梳理出相关的可能原因，并善于借助相关工具捕捉CAN信号/K线信号/诊断数据等信息来进行分析，最终锁定故障点。同时，该问题点在前期的PEPS控制器与ESCL原理匹配分析是完全可以避免的，提醒相关开发人员在产品开发过程中，不仅要考虑满足正向的功能设计，还应注意分析多种潜在异常工况是否会影响系统的正常运行，并设定相应的应对措施，真正做到提高产品的可靠性。参考文献：1何晓晓.汽车无钥匙进入系统研究与设计D北京：清华大学，2 0 11.2钱国平，贾玉杰，武锡斌，等.汽车PEPS定位原理及新型低频标定方法CJ/北京：2 0 2 0 中国汽车工程学会年会论文集，2 0 2 0：147 7-148 1.3 杨凤龙.基于模型开发的汽车无钥匙启动控制器的设计与实现D.上海：上海交通大学，2 0 13.(编辑凌波）(上接第9 0 页）4）注意检查线束连接器是否清洁，连线是否可靠。5）对汽车电控燃油系统检修前，应拆开蓄电池负极，以免损坏电控系统元件。6）诊断与维修中，注意各车型线束连接器的锁扣型式，不可盲目用力硬拉。安装时，要插接到位，锁扣锁住。7）对电控系统电路或元件进行检查时，必须使用高阻抗数字万用表检查电压、电阻或电流。8）加装电器设备应远离ECU，防止干扰或加装防干扰屏蔽设施。9）汽车发动机熄火后，汽车电控燃油供给系统残余压力仍较高，对该系统进行拆检维修前，必须释放电控燃油系统的残余压力。5分析与总结汽车发动机电控系统故障诊断与维修中，要高度重视发动机电控系统自诊断的操作误区，并结合汽车发生的故汽车电器唯一投稿邮箱障现象，确定最佳维修方案，达到最佳效果。汽车发动机电控系统故障维修结束时，要用专用解码仪进行电控系统扫描操作，如果有故障代码，要确保全部清除，汽车更换系统部件后，应该进行各系统基本设定或者是自适应学习过程。希望汽车维修工通过严谨、科学的操作行为，提高自己故障诊断和维修技术水平，以便能早日成为现代汽车的维修大师。参考文献：1】曾志斌。谈谈汽车发动机电控系统典型故障的检测顺序J.汽车电器，2 0 0 5（1)：3 8-3 9.2 蔡水山，郭勇.汽车电控发动机系统故障诊断与维修技术分析J.农机使用与维修，2 0 2 2（6)：12 6-12 8.3 王彬彬发动机电控系统中常见的传感器故障与检修方法.现代制造技术与装备，2 0 17（6)：9 8-9 9.(编辑凌波)