汽车发动机电控系统故障诊断分析

2023-04-05韩小潮

时代汽车 2023年7期

韩小潮

江苏省常熟职业教育中心校江苏省苏州市 215500

1 引言

在汽车电控技术不断发展的过程中，汽车电气化水平逐渐提升，整车控制的复杂性日渐增长。汽车发动机电控系统故障成因复杂，隐蔽性较强，故障诊断有很高的难度。维修汽车发动机时，需要快速找到测量点，还需要用到专门的检测仪器，通过快速有效的诊断，及时采取维修措施，保证汽车发动机的正常功能。

2 汽车发动机电控系统简述

汽车的发动机电控系统主要是用于接收和执行计算机控制指令的系统，其中传感器、执行器等属于系统主要构成部分。如传感器的作用，主要是对发动机的运行状况展开控制，通过收集相应的信号参数，通过将其转化为电信号传输至电子控制单元。电控系统中采用的不同传感器在工作原理和信息输送方式上存在差异，包括热敏电阻类传感器、脉冲式传感器等类型。电子控制单元可以看作电控系统的“大脑”，主要通过对各类输入信号进行分析、处理，为传感器提供参考电压，并向执行器发出控制信号，驱动执行器工作。执行器属于电子控制单元的主要控制对象，其作用是接收和处理各种信号，面向传感器提供参考电压，执行器接收的控制信号也由电子控制单元实现。电控系统中在运行时，主要在传感器的作用下对发动机状态进行实时监控，并将监控得到的信息传入控制电脑，包括水温、油温等，并由执行器对控制电脑下达指令并具体执行。

3 汽车发动机电控系统的常见故障

3.1 线路故障

线路问题是导致发动机电控系统发生故障的直接诱因，由于在电控系统内部存在许多高精密的零部件，是一个由诸多单元构成的复杂系统结构，其中存在许多连接各零部件和功能单元的线路，维持着电控系统的正常运行，且控制电脑在向各零部件、单元部件下达指令时，主要是通过线路传递信号，通过对信号的识别作出相应的指令动作[1]。倘若连接各部件或单元部件的线路发生故障，会直接引发整个电控系统的故障，导致电控系统无法正常工作，不利于汽车的正常使用。如发动机温度、湿度变化较大，可能发生电路短路的情况，导致发动机内部的电控信号无法正常传递，给汽车的正常运行带来不良影响。

3.2 元件老化

汽车发动机电控系统中存在许多电路装置和电子元件，电子元件是否正常运行直接决定了汽车行驶的安全性，属于保证汽车安全、平稳行驶的关键。汽车在经过长时间使用后，系统内的电子元件可能因长时间使用而老化，引发相关零部件损坏或者失效；或者汽车发动机在经过长时间使用后，会吸收大量灰尘颗粒，发动机内部灰尘颗粒积累达到一定阈值时，会直接给相关零部件、电子元件的性能造成影响，并减速零部件、电子元件老化的速度，引发电控系统的故障。

3.3 电控单元故障

在电控系统中，通常会设置一个小的计算机系统，该系统内部结构十分复杂，其中囊括了众多电子控制部件，属于控制电控系统运行的核心部位。任何一个部件出现损坏或发生复杂，都会给电控系统正常运行造成干扰，影响汽车行驶的安全性。并且，电控系统中各类元件很容易损坏，对温度、湿度等环境因素有较强敏感性，一旦电子元件出现故障，会给汽车的整体性能带来不良的影响。

3.4 元件击穿

发动机电控系统中的电控元件众多，如ECU、执行器等，这些电控元件在系统内发挥着重要作用，发生故障的概率较高，任何一个元件出现故障都会给系统正常运行带来不良影响。并且电控元件本身比较脆弱，可能因汽车振动出现损坏，从而引发故障。也可能和汽车的长时间运行有关，发动机散发的热量较高，其超过了本身散热的极限值，可能导致电控元件击穿的故障，从而引发线路短路，导致汽车无法正常启动，甚至会有线路燃烧的风险。

4 汽车发动机电控系统故障诊断的基本原则

4.1 先外后内

针对汽车发动机电控系统的股诊断，一般要从发动机的外部着手，通过观察的方式查看发动机是否有损坏，结合故障表现分析系统外部可能出现故障的位置，方便快速找到故障点。一般在发动机出现故障之后，会对仪表盘上的故障知识点进行观察，结合指示灯图形、闪烁情况初步判断故障类型、位置，倘若故障指示灯闪烁或常亮，则可以通过闪码判断故障位置，有针对性开展故障诊断工作[2]。

4.2 先简后繁

汽车发动机电控系统出现的多数故障，都属于比较简单的故障，在故障诊断中可以首先对电控系统展开初步检查，如针对线路连接情况的检查，查看各条件线路是否连接完好；查看线路是否有磨损和破坏的情况，或者通过肉眼观察查看传感器、执行器是否存在明显破损。电控系统故障诊断遵循先简后繁的原则，能够节省大量故障诊断时间，如通过前期检查仍未找到故障，则需要采用专门的仪器、仪表进行检查，同样也需要首先开展比较容易的检查项目，再对其他复杂故障进行检查。

4.3 代码优先

汽车发动机的电控该系统具有一定的自我诊断功能，在系统发生故障后，一般能通过自我诊断识别故障并通过故障指示灯进行提醒，同时以代码的方式对该故障信息进行存储。在故障诊断时，需要打开发动机的检查开关，让指示灯作出适当的反应，结合汽车使用手册上的内容，查看指示灯闪烁对应的是哪种故障，明确故障类型、成因后进行处理。

4.4 综合检测

在一系列初步诊断后倘若仍无法找出问题的，需要采用专门的仪器对发动机电控系统进行全面检测，确保及时掌握发动机电控系统的故障问题。

5 汽车发动机电控系统故障诊断方法

5.1 人工诊断

人工诊断主要通过具备较强专业知识、工作经验和技术水平的人员，结合故障特点以及自身工作经验对发动机故障进行判断，根据自身决策对电控系统进行检查，及时找到故障。如汽车发生闪回故障后，维修人员在故障诊断中，需要及时确定导致闪回的原因，分析导致可燃气体混合气燃烧延迟的原因，可能是因为发动机温度过低、混合气比例不合格、点火延迟等问题导致，通过对故障原因展开深入分析，争取在最短时间内找到具体故障点。维修人员根据自身经验判断在排查故障后，倘若故障仍然存在，还需要对故障原因进行深入分析，必要时借助专门的仪器设备，快速且准确找到故障点，明确故障成因[3]。人工诊断的方式，对于维修人员的工作经验、知识和技术水平的要求较高，适用范围较广，一般作为系统性诊断的开端工作，几乎所有维修人员在电控系统设备前，都需要进行人工诊断。

5.2 微电子技术

现代科技的进步，使得微电子技术在汽车领域得到广泛应用，汽车电控系统故障诊断中，微电子技术发挥出了强大的应用优势，将其作为诊断电控系统故障的技术手段，能全面且准确诊断出故障，掌握电控系统内各部件的运行情况，提高电控系统故障修复的质量及效率，并且也能有效弥补传统人工诊断的缺陷。具体诊断发动机电控系统故障时，可以通过应用微电子技术呈现的数据信息，掌握故障的具体位置，了解故障发生的原因，及时处理故障或更换故障零件，尽快恢复电控系统功能。

5.3 系统自我诊断

目前投入使用的大多数汽车，其发动机电控系统都具有自诊断功能，维修人员可通过电控系统的自诊断系统，实现对故障的诊断和维修，如线路老化、系统运行状况等都可以通过自诊断系统，实现对故障信息的自动显示，大幅提高电控系统故障诊断效率。在电控系统运行时，自诊断系统通过对电控系统各种输入与输出信号的监控，运用程序进行推理、判断，将自诊断结果反馈至主控系统，改变控制状态，并结合自身诊断结果控制指示故障灯闪烁、常亮，常用语对各创拿起信号是否对正极、对地断路或者短路；对正极信号线电压进行监测。

5.4 仪器设备诊断

采用专门的仪器设备对电控系统的故障进行诊断，属于一种有效且常用的故障诊断方法，相比于人工诊断的优势在于，不需要对发动机进行拆卸，主要根据发动机性能、参数、缺陷波形和曲线等对电控系统的故障进行判断[4]。如使用跨接线进行故障诊断，其主要针对电控系统的内部故障问题展开诊断，主要针对线路故障问题进行诊断，通过线路两侧的不同表现形式，作为线路区分点，实现对不同电路位置间的跨接连接，跨接线检查电控系统内部电路是否存在故障，确定故障的类型。采用数字万用表对电控系统进行故障诊断，主要通过检查系统的电阻、电压、电流等关键参数，通过分析明确故障及成因。数字万用表对检测环境的要求不高，受外部干扰的作用较小，应用范围较广，能得出比较准确的测量数据，可对多数电控系统故障进行诊断，及时找出系统故障的原因，便于采取有针对性的解决方案。

6 汽车发动机电控系统的诊断和维修策略

6.1 诊断和维修前的准备工作

在对电控系统进行诊断和维修前，需要准备好诊断所需的导线，导线的两端的接头位置一般设置有相应的标志，通过对发动机内各区域的跨接实现对故障的诊断，目前这种跨接导线的使用频率较高，在诊断的前期准备中需要配备这种导线。其次，要准备故障测试灯，其主要用于对电控系统内部不同电路进行检测，在电压检测中有着很高使用频率。故障检测中使用测试灯，主要根据灯光的亮度推测系统内电路电压的大概数值范围，将实际电压和理论电压进行对比，分析二者存在的差异，为后续工作开展提供准确的数据信息[5]。具体诊断前，还需要准备手动真空泵、数字万用表、燃油压力表等仪器设备，为实际故障诊断工作的开展做好铺垫，方便在具体诊断时，使用相应的仪器设备快速找到故障点，明确故障原因，采取有针对性的维修措施。

6.2 选择合适的工具

对于发动机电控系统的诊断和维修，需要选择合适的诊断和维修工具，包括解码器、示波器等工具，通过对系统运行的数据进行独具，有效控制好诊断故障的难度，找到故障的具体部位以及引发故障的原因。如数据流主要通过传感器监测到的各类数据和执行器等电控单元间的数据交互，利用ECU 手机多种信号，并采用解码器分别显现数据组合；波形主要是ECU 和传感器、ECU 和执行器间的电压随着时间变化出现波动的数据信号，通过示波器对实际波形进行读取，并将其与汽车维修手册中的正常波形进行对比，实现故障的准确诊断，并查明故障成因。比如别克威朗1.5L 发动机气门位置设置传感器，如果发动机出现转速升高、抖动，怠速不稳定的情况，可以使用解码器对数据流进行读取，发现节气门开度信号异常，最小和最大测试值均偏离正常开度0～5 度，并且开度信号变化和正常变化相比更慢，可以确定故障点，重点检查节气门位置的传感器是否松动，在修复完成后恢复转速[6]。如果法案动机出现急速困难的故障，可以通过解码器对数据流进行读取，如果发现氧传感器正常信号电压低于0.1v 或者高于0.5v，且呈现不规则跳动，确定氧创拿起数值跳变缓慢，可确定氧传感器故障。

6.3 规范故障诊断维修程序

电动机电控系统故障成因具有多样性，能采用的诊断和维修方法众多，任何诊断维修方法，都需要严格且规范的工作程序。在汽车行业快速发展的过程中，汽车诊断维修工作已基本形成科学的故障处理程序，可以根据相应的程度对电控系统的故障进行处理，提高电控系统故障诊断和维修的效率，便于维修人员快速找到故障并明确成因，及时对故障进行修复。在具体诊断时，维修人员需要通过与车主的沟通，大致了解故障表现、故障类型、故障出现时间等，只有全面了解汽车的整体状况，才能有序开展故障诊断和维修工作，重点检查汽车的维修记录，判断是否因为过去的维修不当导致，通过与车主的沟通进一步缩小诊断和维修的范围，减少工作量。如果故障属于发动机外部故障，则需要通过对电控系统外部的检查，迅速识别、定位故障并采取适当的处理措施，如线路老化、客体损坏、线头松动等都可以通过肉眼观察的方式发现，不过在实际检查中维修人员要重视对细节的掌握，不能漏过任何一个环节。在找到故障位置后，需要及时调取对应的故障码，及时对故障码进行读取，对系统内的故障进行准确提示，方便维修人员快速掌握有关系统故障的信息。如果在扫描故障码时，并没有发现相应的故障问题，且汽车仍然处于无法正常启动的状态，则需要结合波形以及数据流展开故障的诊断[7]。由于不同汽车的发动机在性能、配置上存在差异，因此在实际诊断和维修的时候，还需要维修人员对不同各类的发动机有足够的了解，对于一些智能化程度较高的汽车或带有自诊断系统的汽车，可以在自诊断系统的帮助下快速定位故障，并迅速处理故障问题。例如，某汽车发动机点火后启冷机运转时存在怠速不稳定的情况，通过人工检查对怠速螺钉进行调整后故障仍未得到处理，经检查发生该发动机配置有自诊断装置，可以采用该装置进行故障诊断；在打开发动机盖后，找到诊断小盒，将盒子中的TE1 和E1 插孔通过一根导线进行连接，点火后开关置于ON 档启动自诊断模式，在不启动发动机和不踩油门踏板的情况下观察仪表盘上观察规章等上闪烁次数，结合故障代码判断故障位置，如果发现故障是因为节气门位置的传感器导致，因传感器断路或断路导致的发动机怠速不稳，在连接线路进行检查时如未发生断脱，不过在检查对接插件时发现老化、生锈，则需要及时更换或除锈，维修后检查电路是否恢复正常，重新启动发动机并对怠速螺钉进行调整，观察发动机转速是否处于正常水平，直到电脑记忆消除后对电脑故障显示码进行复查。