汽车发动机故障自诊系统作用原理分析

2015-07-27郭法宽天津职业技术师范大学天津300222

山东工业技术 2015年19期

关键词：汽车发动机故障

郭法宽（天津职业技术师范大学,天津　300222）

汽车发动机故障自诊系统作用原理分析

郭法宽
（天津职业技术师范大学,天津300222）

摘要：科学技术的进步促使汽车控制电子化日益普遍，现代汽车在进行电子控制系统设计的同时，也增设了汽车故障自诊系统。本文主要深入探究汽车发动机故障自诊系统作用原理。

关键词：汽车发动机；故障；自诊系统；作用原理

1　引言

现代汽车是一个典型的机电一体化产品，其发动机都具有一个综合性的电子控制系统，其中的电控单元ECU都会配备一个发动机故障自诊断系统，以实现对汽车发动机在行车运行中电控系统各组成部分实时工况的监测，一旦发现行车过程中存在故障问题，自诊断系统就会即时启动故障分析处理程序，同时，与故障问题相关的信息会以代码形式存储到微机存储器RAM中，故障指示灯亮起。此时，维修技术人员必须按照特定操作步骤去读取故障代码，以尽快确定故障部位，以实现快速排障。若不拆除蓄电池，故障代码会一直在微机中被保存，便于汽车使用者及时发现故障问题，采取有效措施排除故障。

当自诊断系统检测到传感器或者执行器的运行参数表现异常或功能失效时，发动机故障自诊断系统会马上采取下面的保护措施：自诊断系统会先自动连接仪表盘上的故障指示灯电路，使指示灯发亮；之后，自诊断系统会将监测到的故障内容以故障代码的形式存储在RAM中，同时使发动机处于应急状态运行。

2　故障自诊断系统的测试内容

（1）故障代码读取。故障代码是指专门用于表示汽车发动机故障类型和故障位置的信息，其实质是汽车发动机自诊断系统对检测故障点进行分析后记录下来的相应数字编码或字母编码，由于汽车车型众多，且出厂年代、制造商也各不相同，在这样的背景下，发动机故障代码也具有不同的含义，故障代码一般由电控系统的程序设计人员根据不同标准在设计微机控制单元程序时预先设定。一般情况下，维修人员会利用ECU检测仪读取故障代码，少数情况下会利用人工方法读取故障代码；（2）数据传输显示。一般情况下，汽车电控单元检测仪与会故障诊断系统的插座连接在一起，当发动机处于运转状态时，自诊断系统就会以数据表和串行输出方式主动将电控单元内部的分析计算结果、故障控制参数和控制模式等数值全部显示在检测仪显示屏上；（3）监控执行器。当汽车发动机处于熄火状态或在正常运转过程中，运用电控单元检测仪，自诊断系统能可实现对各执行器发出强制驱动或强制停止指令的控制，以实时监测执行器的工作情况，再进一步分析判断该执行器及其控制电路是否存在故障问题。

3　故障自诊断系统作用原理

事实上，汽车电控发动机上的各种传感器、电控系统本身及各种执行元件是故障自诊断系统的监测对象，故障自诊断模块的信号输出电路可以是电控系统的信号输入电路，若自诊断系统在汽车运行状态下检测到异常信号，而且某一异常信号已超出设计人员预设范围并持续一段时间，故障自诊断系统就会自动将此一异常信号所对应的电路或元件判断为故障，并将这一故障信息以故障代码形式进行存储，电控系统仪表盘上故障指示灯也会点亮。

（1）传感器的故障自诊断系统。当传感器或控制电路出现故障，此信号则不能再作为发动机的控制参数，故障自诊断系统会由程序存储器中自动调出经设计人员预先设定的经验值，并将此经验值作为该电路的应急输入参数，确保发动机能够继续正常工作。这个过程不需要专门的线路，只需在软件中编制传感器输入信号识别程序。

以水温传感器作为例子，一般来说，它的正常输入信号电压变化范围是0.3～4.8V，与此电压变化范围相对应的发动机冷却水温度范围为-30℃～120℃。当微机检测到的信号电压长时间超出此正常温度控制范围时，自诊断系统就会判断传感器电路发生故障，并将故障信息存储起来，仪表板上的故障灯被点亮。

（2）微机系统的故障自诊断系统。当汽车发动机处于正常运转状态时，若此时监视计数器出现溢出状况，计数器输出端的电平会从“低电平”转变成“高电平”。这一过程会引致后备回路产生触发反应，后备回路会接收到启动信号，再结合怠速触点的闭合状态，会分别按照设计人员预先设定的喷油持续时间以及系统点火提前角对喷油器和点火电子组件等执行元件进行统一控制。由此可见，自诊断系统对微机系统诊断主要是依靠计数器溢出情况来判定微机是否发生故障。

（3）执行器故障自诊断系统。要诊断执行器的工况，必须借助电控系统中的专用故障诊断电路，简单来说，就是当微机向执行器发出相应控制信号时，执行器必须通过一条专用电路，才能实现对微机系统信息的及时反馈与控制信号。而电子控制系统的执行器诊断机理是：ECU通过监测执行器的工况来判断执行器及其相关电路有无发生故障。监控执行器故障一般都设有专用监控电路。例如点火器就是利用ECU分析点火器的反馈信号IGF监测其工作情况。

4　汽车发动机故障自诊断技术前景

随着高科技技术不断发展，以信息化网络为重要基础的汽车发动机故障自诊断系统必然会朝着集成化、智能化方向发展。近年来，有研究人员在积极研发基于信息化网络的集成故障自诊断系统，这是针对汽车发动机故障问题类型繁多、诊断信息量大、偶发因素多而研发的新型系统，它以信息化网络为基础，以多媒体技术为载体，综合集成汽车发动机故障发展规律、案例和神经网络理论，同时能融合多种故障诊断模型。集成故障自诊断系统可在汽车发动机出现故障时自主选用合适的故障诊断分析模型，同时灵活选用科学合理的故障诊断方式和故障信息推理方式，实现汽车内在电子控制系统的机理融合。

基于神经网络的汽车发动机故障自诊断神经网络系统具有良好的适应性、容错性、并行处理能力和自学能力，它能在信息获取、推理上具有明显效果，有效提升汽车自诊断系统的智能化控制水平。另一方面，多媒体技术具有将图形、文本、音像集成一体的显著特点，能够为汽车发动机自诊断系统提供一个稳定性高、安全性好的人机界面交互环境，从根本上提升汽车电控系统的安全可靠性，全面提高故障自诊断系统的判断准确性和故障处理效率。此外，目前利用局域网和互联网还可以实现汽车故障的异地诊断和在线诊断，可邀请多个故障排除专家同时协助诊断，确保故障自诊断技术具有先进性。