汽车故障诊断（二）

宁波市机动车维修行业协会 李 方

宁波市鄞州职业高级中学 孙航雨

8 车载系统支持诊断仪的9个诊断模式

OBD的信息/服务（有关的诊断服务和双向控制信息）必须能通过符合《道路车辆-车辆与排放诊断相关装置通信》（ISO DIS 15031）要求的诊断工具获得，有以下9个诊断模式。

（1）模式1，当前运行数据流的实际值。

（2）模式2，DTC环境状态-冻结帧。

（3）模式3，相关的故障代码。

（4）模式4，清除故障代码。

（5）模式5，显示排放相关检测结果（就绪代码）。

（6）模式6，显示非连续监测功能的测量值。

（7）模式7，历史待定的故障代码。

（8）模式8，控制车载系统、动作检测。（9）模式9，读取ECU的ID编码。

9 数据链路连接器（DLC）

数据链路连接器（DLC）为诊断仪器与车载系统提供数据交互通道，共有16个端子，外形和各端子功能如图2所示。

10 DTC的指向

故障检测仪读取的DTC由于使用不同厂商提供的诊断仪及维修手册，对DTC的释义（翻译）时有不同，为避免歧义误导，有必要了解DTC的指向。

DTC一般由1位字母和4位数字组成（图3），第1位英文字母通常是指向系统英文缩写单词的第一个字母，如为“P”时，DTC指向发动机、变速器的控制系统，“P”是“Power”的英文缩写；第2位～第5位码为数字码。

11 DTC状态的指向

DTC不仅指向故障范围还指向故障状态，DTC指向的故障状态一般分为4种。

（1）信号值过大（高）故障。由于各种原因，信号值大于上限值。

（2）信号值过小（低）故障。由于各种原因信号，值小

于下限值。

图2 数据链路连接器的端子

图3 故障代码P0301的DTC指向

（3）信号故障。非电气原因信号值出现多种类型故障。

（4）信号不合理（不可信）性故障。

有时虽然信号值在最大与最小限值之内，但信号不在合理范围（不合逻辑），这类故障的设定，往往是借助其他传感器的信号（直接或间接），或借助其他传感器信号的参比来确定（相关性）。

不同的故障状态指向应该采用不同的检测方法，以别克威朗轿车为例，发动机冷却液温度传感器（ECT）功能是将发动机冷却液温度转变为电压信号，供发动机控制单元（ECM）实时获取发动机冷却液温度信息。OBD能诊断ECM和ECT传感器故障，以及相关的电路断路或对电源短路、对搭铁短路及间歇性电路故障。

11.1 故障代码 P0117的状态指向

满足DTC运行条件后，OBD检测到ECT高于149 ℃并持续5 s以上设定该DTC。此故障状态指向为信号值过小（低），可能产生此DTC的原因有信号线路、传感器、ECM相关端子对搭铁短路。在传感器与ECM间的连线无断路的前提下，我们只需检测相关电路对搭铁的短路故障，而没有必要去测量相关电路是否有对电源短路。

11.2 故障代码 P0118的状态指向

满足DTC运行条件后，OBD检测到ECT低于-39 ℃并持续5 s以上设定该DTC。此故障状态指向为信号值过大（高），此DTC的产生有两种可能：信号线路故障，ECT传感器、ECM相关端子对电源短路或断路。所以我们只需检测相关电路对电源短路和断路故障点，而没有必要去测量相关电路是否有搭铁或短路的故障。

11.3 故障代码P0119的状态指向

该DTC的运行条件中要求未设置P0117或P0118。在满足DTC运行条件后，OBD检测到ECT发生间歇性故障或温度不合理的突然改变持续4 s以上设定该DTC。对该DTC进行检测时，应该有意识地晃动相关线束及导线连接器才可能尽快找到故障点。

11.4 故障代码P0016或P0017的状态指向

故障代码P0016或P0017说明曲轴位置与进或排气凸轮轴相对位置不合理。

设置DTC的条件为：发动机控制模块检测到凸轮轴相对于曲轴提前量大于8º或延迟量大于9º。因为运行DTC的条件之一是未设置P0335、P0336、P0340、P0341、P0365、P 0366、P0641和P0651。所以没有必要去检测凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器是否损坏，以及ECM和它们之间的电路。对于该DTC，应该关注曲轴和凸轮轴之间的相位关系，检查传感器与信号轮、凸轮轴与信号轮及曲轴与信号轮的相对安装位置，正时链条或传动带安装是否正确，凸轮轴位置执行器安装是否正确、电磁阀是否卡滞等。

12 有源传感器和无源传感器

DTC的指向很多与传感器相关，故障诊断时常常需要对传感器及相关电路进行检测，所以有必要对传感器有一定的了解。传感器是能感受到规定的被测量并依据一定的规律转换成可用于输出信号的器件或装置。对于汽车来说，传感器就是能把电控单元工作需要的，却又不能直接识别的各种信息，转变为电控单元能够识别的电信号，简单地说，传感器就是一个翻译。

从能量角度来分，传感器分可为有源传感器和无源传感器。有源传感器就是用被检测的非电量信息的能量来控制电量信号，工作时需要电源以实现将非电量的信息转变为电信号。所以也称为能量控制型传感器。无源传感器工作时不需要电源，就能将被检测的非电量信息的能量转换为电信号。所以也称为能量转换型传感器或换能器。

别克威朗车的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、加速及制动踏板位置传感器、压力传感器、温度传感器等是有源传感器。以别克威朗车发动机冷却液温度（ECT）传感器为例，ECT传感器是一个负温度系数的热敏电阻，ECM通过一个3 kΩ的固定电阻向ECT传感器信号电路提供5 V参考电压，向低电平参考电压电路提供搭铁。发动机冷却液温度的变化可改变ECT传感器的电阻，从而导致ECT传感器两端的电压变化，发动机冷却液温度信息就转变为ECM能够识别的电压信号。

爆震传感器、加热型氧传感器是无源传感器。以别克威朗车的爆震传感器为例，爆震传感器能将发动机的机械震动转变为交流电压信号，相当于一个交流发电机。

有源传感器和无源传感器工作原理不同，检测方法也不同。对传感器的功能和性能检测时，有源传感器一般应该在线检测，而无源传感器可以在线也可以离线检测。

13 数字传感器和模拟传感器

传感器显示的数据与真实的数据差别较大时，即为传感器信号失真故障。如果传感器信号失真，而OBD又检测不到其已经失效，控制单元还会根据已经失真的错误信号来控制系统运行，这将对车辆的功能和性能产生很大的负面影响。由于OBD对DTC鉴别手段的局限，传感器信号失真故障比较难被OBD检测到。

如果我们对故障运行模式、传感器信号性质、传感器相互之间的替代关系有足够的认识，就能用简单而高效的手段诊断信号失真的故障。

传感器送给控制单元的信息有两种，一种是数字量，另一种是模拟量。模拟信号是随时间连续变化的信息。数字量信号表示的信息只有两个，高电平或低电平。通常数字信号需要设定一个门限值，高于门限值就是高电平信号，低于门限值是低电平信号。

输出数字量的传感器在信号传送环节的失效模式，只有短路和断路两种故障形态。因为只要信号幅值高于门限，就是高电平信号，低于门限的信号都被认为是低电平信号。所以输出数字量的传感器在信号传送环节不可能产生失真故障，但是在检测环节还是有可能产生失真故障的。

而输出模拟量的传感器在信号传送环节，除了短路和断路两种故障形态外，还有信号传输失真故障。当然在检测环节同样也有可能产生检测失真故障。

14 传感器相互之间的可替代关系

部分传感器相互之间存在可替代关系，例如别克威朗车的进气计量系统中的进气质量传感器与进气歧管压力传感器及节气门位置传感器。因为正常情况下，所有流经进气质量传感器的气流都会流过节气门，到达进气歧管。所以流经进气质量传感器的气流量就会反映在节气门位置传感器和进气歧管压力传感器上，三者之间有确定的逻辑关系。如果OBD检测到进气质量传感器已经失效，会摈弃进气质量传感器信号，设定相关的DTC并启用故障运行模式：用节气门位置传感器或进气歧管压力传感器来替代进气质量传感器检测进气质量。虽然替代的传感器的检测精度没有被替代的传感器在状态正常时的精度高，但是至少能让车辆维持基本正常的运行。

根据对传感器信号性质、故障运行模式、传感器相互之间的替代关系的了解，判断传感器信号失真故障最简单而高效的手段，就是人为切断可能存在信号失真的传感器连线，强制系统在故障运行模式下运行并观察运行状态。如果在故障运行模式下运行时，运行状态有明显改善，就可判断被人为切断连线的传感器信号失真。如果运行状态没有明显改善，甚至更加劣化，说明被人为切断连线的传感器信号没有问题。当然要注意，即使传感器信号失真，也不一定就是因为传感器本身或传送环节的问题，也可能问题出在检测环节。

15 冻结帧数据

每个与排放相关的DTC对应一组冻结帧数据，冻结数据帧记录了DTC设定时的车辆运行状态（如车速、发动机转速、冷却液温度等）。存储DTC时，OBD将车辆运行状态信息记录为冻结帧。冻结帧数据包含了很多信息，在实际维修过程中，我们只需要读取与DTC及故障症状相关的冻结帧数据。

冻结帧数据中与DTC相关的数据包含两个方面：一是DTC的运行条件，二是DTC的设置条件。

以别克威朗车为例，故障检测仪读到故障代码P0171，含义为燃油调节系统过稀。故障代码P0171的运行条件为：发动机处于闭环状态下；催化剂监测器诊断干扰测试、后加热型氧传感器诊断干扰测试、设备控制系统和蒸发排放泄漏测试未激活；发动机冷却液温度为-20 ℃～+150 ℃；进气温度为-20 ℃～+150 ℃；进气歧管绝对压力为5 kPa～255 kPa；发动机转速≥400 r/min；空气流量为0.5 g/s～510 g/s；大气压力（BARO）大于70 kPa；燃油油位高于10%且不存在油位传感器故障；满足上述条件时，该诊断将持续运行。

此DTC的设置条件为：长期燃油调整加权平均值大于（+36%）；在满足“运行DTC的条件”后，上述情况存在约3 min。

对于故障代码P0171的冻结帧来说，冻结帧中记录的与DTC相关的数据就是该故障代码的运行条件及设置条件。特别要关注前一次DTC设置后容易变化的条件参数，如“燃油油位高于10%且不存在油位传感器故障” 。

与故障症状相关的冻结帧数据。同样是威朗发动机的故障代码P0171——燃油调节系统过稀。燃油系统调节过稀的原因是在闭环控制状态下，由于进气计量小于实际进气量、燃油压力过低等原因，正常工作的氧传感器能感知到排气中的氧含量过高，于是向ECM反馈混合气稀的信号，燃油喷射修正闭环控制系统依据该信号将增加燃油喷射量，以图将混合气控制在14.7∶1的标准附近。正的燃油喷射修正值，表示控制单元正在加浓混合气，以补偿氧传感器感知到的混合气稀工况。

怠速工况混合气过稀的故障症状为怠速抖动，怠速排放碳氢化合物超标等；部分负荷工况混合气过稀的故障症状为发动机动力性、经济性差。闭环工况下影响混合气浓稀的因素有发动机转速、进气计量、工况信号、发动机温度、空燃比修正信号及燃油压力等。

大负荷及加速工况混合气过稀的故障症状为发动机动力性差、加速迟缓、发动机过热，加速过程可能还会有回火现象。大负荷及加速工况影响混合气浓稀的因素有发动机转速、进气计量、加速工况、发动机温度及燃油压力等信号。节气门位置或加速踏板位置信号及变化速率信号能反映大负荷及加速工况。

对于混合气过稀的故障，冻结帧中记录的与故障症状相关的数据就是能够影响混合气浓稀的因素。如发动机转速、进气计量、加速工况、发动机温度、燃油压力及空燃比修正信号等。工况不同，影响因素有所不同，应该关注的内容也应该有所不同。

故障代码分析分为三个步骤：读取DTC、清除DTC、再读取DTC。我们在清除DTC前，除读取与记录DTC外，还应该读取与DTC、故障症状相关的冻结帧数据并记录，清除DTC后再次读取DTC时，如果试图让故障症状和DTC重现，就应该让车辆在冻结帧数据记录的与DTC、故障症状相关的相同环境下运行，这样才可能使故障症状和DTC再现。维修结束前，也应该在冻结帧数据记录的，与DTC、故障症状相关的相同环境下运行车辆，以验证维修效果。