基于车载自诊断系统的汽车故障诊断

ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｕｎｉｔ）内增设了故障自诊断
功能和故障运行功能，完成该功能的系统称为车载 自诊断系统，简称ＯＢＤ（ｏｎ—ｂｏａｒｄ—ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）。
１
ＯＢＤ系统的发展历程
１．１第１代车载自诊断系统（ＯＢＤ－Ｉ） 随着全球空气质量的恶化和人们环保意识的提 高，同时由于汽车的尾气排放也是造成大气污染的 一个重要的因素，１９８５年美国加州大气资源局 （ＣＡＲＢ）开始制定法规，要求各汽车制造厂在加州 销售的车辆，必须装备ＯＢＤ系统，称为ＯＢ肛Ｉ。因
参考文献：
［ｉ－Ｉ 问晓春．杜仕武．现代汽车技术及应用［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，２００４． Ｆ２］张丽莉，储江伟。强添纲。等．现代汽车故障诊断方法及 其应用研究Ｉ－Ｊ］．机械研究与应用，２００８（２）：８－１６． ［３］黄安华．解读现代汽车ＯＢＤ车载自动诊断系统Ｉ－Ｊ］．汽
车运用。２００９（１１）：３５—３６．
ＯＢ肛Ⅱ系统，ＯＢＤ－Ⅱ系统作为集成于发动机电子
控制系统的一部分，要求检测任何一个与排放有关 的部件和系统，如三元催化器效率、氧传感器劣化、 发动机失火、蒸发排放控制系统、燃油系统及ＥＧＲ 等。下面以真实故障案例为例介绍ＯＢＤ系统在故
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３．２故障诊断与排除
维修人员利用故障诊断仪进行故障代码读取，
结果显示故障代码为２２，查阅维修手册，判断为冷 却液温度传感器故障。因此，按照故障代码显示的 内容进行检测，用数字万用表检查ＥＣＵ的ＴＨｗ 与Ｅ２端子之间电压为０ Ｖ。检查电源电压为１２
Ｖ，
４
结语
随着汽车新技术和汽车电子控制系统的快速发
展，汽车出现的故障疑难杂症越来越多，故障排除难 度越来越大。在借助传统的人工直观经验法和仪器 设备诊断法排除故障的同时，还应利用汽车电控系 统本身的ＯＢＤ系统进行车辆故障自诊断，利用故障 诊断仪，快速、方便、准确地对故障进行定位，从而顺 利地排除故障。
随着电子技术的发展，当代汽车装备了越来越 多的电子元件并采用了越来越多的电子控制方式， 汽车各方面性能因此得到很大的提高。但同时，电 控系统中任何一个元件的故障，如导线折断、端子松 脱、接触不良等都会导致整个系统出现故障，轻者使 汽车性能严重下降或不能工作，重者导致重大安全 事故。特别是由于汽车移动性的特点，传统的检测 手段和检测工具对当代汽车电控系统的故障诊断很 难奏效，因此，必须采用在线故障诊断方法。当汽车 发生故障后为保证其能“行驶”到汽车维修站，电控 系统必须具有故障运行功能。为此，汽车设计人员 在进行当代汽车电控系统设计时，在“车载电脑”
收稿日期：２０１３—０７—０５；修订日期：２０１３－０７—１９
作者简介：张钱斌（１９８０一），男，安徽安庆人，安徽机电职业技术学院汽车工程系讲师，技师，主要从事汽车故障诊断方法研究，（Ｅ—ｍａｉｌ）
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此，各大汽车制造厂根据ＣＡＲＢ的要求开发属于自 己的ＯＢＤ－Ｉ，但是故障诊断接口、故障代码含义和读 取方法也各不相同。由于ＯＢＤ－Ｉ系统对于废气排 放不能够很好地控制，１９９６年以后，各汽车生产厂 家不再生产采用ＯＢ胁Ｉ系统的车辆。 １．２第２代车载自诊断系统（ＯＢＤ－Ⅱ） 由于ＯＢ口Ｉ的故障代码以及软硬件结构的标 准都是由各个汽车制造厂家自行开发的，因而， ＯＢＤ－Ｉ系统不但随制造厂的不同而异，而且同一制
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淮海工学院学报（自然科学版）
２０１３年９月
示灯熄灭，但故障代码依然留存在故障信息存储器 中。电控系统只有相继多次（如４０次）完成暖机循 环而无一次故障时，ＥＣＵ才将故障信息的历史记录 从故障信息存储器中清除。 ２．３故障应急运行功能 当ＯＢＤ自诊断系统检测到故障不能使系统正 常工作时，会起动故障应急运行功能（ｆｌｚ称跛行功能 或回家功能），使汽车维持基本的运转，以便驾驶员 开车到修理点。 （１）当故障是轻微的（指不直接导致车辆停驶 或行驶不安全），由ＥＣＵ进行调控，或者改变控制 程序，或者将某传感器的信号直接设定为一固定值， 以便保证汽车能够行驶。 （ｉ）某一传感器发生故障后，ＥＣＵ指令用另 一传感器信号取代它（比如空气流量传感器出现故 障后，用节气门位置传感器或者进气歧管绝对压力
在采用０Ｂ肛Ⅱ的电子控制系统中，每一个
ＥＣＵ都是相对独立的。在维修过程中故障检测仪 要分别进入到发动机、变速器、ＡＢＳ、防盗等ＥＣＵ中
去读取故障代码和有关数据。而在ＯＢｎⅢ中，所
有的ＥＣＵ都通过ＣＡＮ—ＢＵＳ线路连接，使得车身 线路的布局大大简化。第３代车载自诊断系统给现
代汽车的维修带来了更多的便利。
ｃａｎ
ｄｉａｇｎｏｓｅ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｆａｕｌｔｓ．Ｆａｉｌｕｒｅ ｉｎ ｍｏｄｅｒｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ห้องสมุดไป่ตู้
ｂｅ ｄｉａｇｎｏｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｅｌｆ ａｎｄ ｆａｕｌｔ—ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ＥＣＵ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ
ｃａｌｌｅｄ ｏｎ－ｂｏａｒｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｓｙｓｔｅｍ（ＯＢＤ）．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｍａｉｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ＯＢＤ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＯＢＤ；ｐｒｏｃｅｓｓ；ｆａｕｌｔ；ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
泛的检测系统和控制策略。现在世界各国汽车生产 企业普遍采用ＯＢＤ一Ⅱ，由于我国排放标准的制定 借鉴了欧洲标准，因此我国强制实施的ＯＢＤ是基于 Ｅ—ＯＢＤ标准的Ｃ—ＯＢＤ。 １．３第３代车载自诊断系统（ＯＢＤ－１Ｉ） 随着电控技术不断发展和应用，同时出现了一 系列的问题，比如：汽车电路系统的故障率比较高， 汽车的各系统中线路的数量大而且复杂，新的系统 扩充空间也比较小，新增软件及硬件的可塑性比较 小，汽车的制作成本比较高，各ＥＣＵ的资源不可以 共享，维修比较复杂等。因此，ＯＢ胁ＩＩＩ（又称 ＭＯＢＤ，多用车载诊断系统）的概念被ＳＡＥ提出。
Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｆａｕｌｔ Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ Ｂａｓｅｄ
ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｎ－ｂｉｎ
ｏｎ
ＯＢＤ Ｓｙｓｔｅｍ
（Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。
一程序（比如氧传感器发生故障后，电控系统立即由 闭环控制转向开环控制）； （Ⅲ）当某一传感器发生故障，而无法用其他传 感器取代时，ＥＣＵ即将故障传感器信号设定为某一 不变值（比如冷却液温度传感器出现故障后，将其输 出值固定在相当于正常冷却液温度８０℃左右的信 号值）。 （２）重大故障时（这通常发生在执行器故障或 与此相关的控制电路故障），故障自诊断系统立即请 求ＥＣＵ中断该系统或相关系统的工作。如ＥＣＵ 检测到防抱死制动系统（ＡＢＳ）故障时，ＥＣＵ立即中 止该系统工作，而进入简单的传统转动工作状态，确 保汽车行驶安全。 （３）ＥＣＵ出现故障，利用图２所示监视计数器 输出高电平，直接触发备用电路，汽车电控系统进入 故障运行状态。备用电路根据传感器信号是起动状 态（ＳＴ信号输出）还是怠速触点闭合状态（ＩＤＬ信号 输出），启动不同存储在只读存储器ＲＯＭ中的基本 设置对汽车进行简单控制。
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摘
要：随着汽车电子及电子控制技术的发展，汽车出现故障后的诊断难度越来越高。现代汽车电
控系统出现故障后，可以利用在ＥＣＵ内增设的故障自诊断功能和故障运行功能完成车辆初步故 障诊断，该系统即车栽自诊断系统（ＯＢＤ）。阐述了ＯＢＤ车载自诊断系统的发展历程及主要功能， 并举例说明了ＯＢＤ车载自诊断系统在汽车故障诊断中的应用。 关键词：车载自诊断系统；功能；故障；诊断 中图分类号：Ｕ４６３．６；ＴＰ２７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—６６８５（２０１３）０３—００１４－０４
为传感器电路发生故障。此时ＯＢ胁Ⅱ故障自诊断
系统一方面点亮故障报警灯（ＭＩＬ）并记忆故障代 码，另一方面提供一个预先记忆在ＥＵＣ存储器内 的８０℃冷却液温度固定值，用于继续控制发动机运 转，防止由于信号失常使汽车不能行驶。此故障当 冷却液温度传感器出现断路故障以后，ＥＣＵ进入开 路状态，热态时因混合气太浓造成发动机熄火，发动 机停机冷却后，待过量汽油挥发后又可以顺利起动。
第２２卷第３期
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淮海工学院学报（｝！｛ｊ然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕａｉｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖ０１．２２
Ｎｏ．３
Ｓｅｐ．２０１３
基于ＯＢＤ车载自诊断系统的汽车故障诊断
张钱斌
（安徽机电职业技术学院汽车工程系．安徽芜湖
２．１故障代码存储功能 当汽车在行驶过程中，控制系统正常工作时，各 传感器不断地将发动机或其他总成的检测信号输送 给ＥＣＵ，且ＥＣＵ输入、输出信号的电平都是在规定 范围内变化的。但是某传感器在一段时间内不向 ＥＣＵ输送信号或输送信号一段时间内不发生变化 或输送信号超出规定范围时，ＥＣＵ就判定该信号电 路出现了故障，并设定一个相应的故障代码。故障
正常。从发动机上将冷却液温度传感器拆下，将其 放入容器中进行不同温度条件下电阻值测试，结果 始终显示为。。（无穷大），因此，可判断冷却液温度传 感器内部断路。更换一只新的冷却液温度传感器 后，故障排除。 ３．３故障分析 冷却液温度传感器的正常使用范围是一３０～ １２０℃，所对应的输出电压为０．３～４．７ Ｖ。当ＥＣＵ 检测到超出这个范围的输出电压信号时，即可判断
Ｗｕｈｕ ２４１０００。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｔ ｉｓ
ｔＯ
ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
ＯＢＤ系统的发展历程如图１所示。
１９８５年１９８８年１９９０年１９９２年
１９９４年１９９６年１９９８年２０００年
２００２年２００４年
图１
Ｆｉｇ．１
ＯＢＤ系统的发展历程
Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ＯＢＤ ｓｙｓｔｅｍ
代码存储在与蓄电池相连的随机存储器ＲＡＭ中，
２
ＯＢＤ系统的功能
除非断开蓄电池或专门的连接电路，否则故障代码 可在ＥＣＵ中长期保存。 ２．２故障代码信息提示功能 当ＥＣＵ判定某～信号电路故障之后，与该故 障对应的故障代码便存储在ＥＣＵ的故障信息存储 器中。同时故障信息还通过仪表盘内的故障指示灯 （ＭＩＬ）通知驾驶员。维修人员可以利用故障检测仪 或直接启动故障自诊断系统，将故障代码从故障信 息存储器中读出。与此同时，ＥＣＵ继续进行故障监 测。如果相继若干次监测为合格，ＥＣＵ便将故障指
造公司，车型和生产年代的不同，其ＯＢ胁Ｉ系统也
不相同，这就给后期的车辆维修带来了极大的不便。 因此，必须使各大汽车制造厂的车载自诊断系统的 故障代码和软硬件结构统一，设计统一的诊断接口， 提高车辆出现故障后的维修效率，１９９４年美国汽车 工程师协会（ＳＡＥ）制定了第２代车载自诊断系统 （ＯＢＤ－Ⅱ）标准，同时经美国环保局以及ＣＡＲＢ认 证通过了这一标准。由于ＳＡＥ在世界汽车工业领 域的权威地位，ＯＢ胁Ⅱ标准很快为各大汽车制造厂 所接受。具有ＯＢｎⅡ能力的电控系统与以前的电 控系统大体相似，只不过在ＥＣＵ中增加了范围广
传感器的信号取代它）；
（“）因某一传感器发生故障无法实施某一控 制项目时，放弃这一控制项目而将控制过程转向另
图２
Ｆｉｇ．２
ＥＣＵ故障备用电路
ＥＣＵ ｆａｕｌｔ ｓｔａｎｄｂｙ ｃｉｒｃｕｉｔ
３
ＯＢＤ系统在汽车故障诊断中的应用
目前世界各国汽车生产企业普遍采用的是
障诊断中的应用。 ３．１故障现象 一辆丰田Ｃｏｒｏｌｌａ（卡罗拉）轿车，冷车时发动机 起动顺利，车辆在行驶过程中发动机突然熄火，随即 发动机起动困难，等到发动机冷却后又能够顺利起 动，仪表盘上故障自诊断报警灯（ＭＩＬ）点亮，反复试 车均出现这种现象。随后车辆被牵引至丰田４Ｓ店 进行维修。