汽車在線故障診斷裝置及實現(xiàn)

1、1 編號 密 級： 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計 論論 文文 課課題題名名稱稱：汽汽車車在在線線故障故障診診斷裝置及斷裝置及實現(xiàn)實現(xiàn) 年年級級專專業(yè)業(yè) ： 姓姓 名名 ： 指指導導教教員員 及及專專業(yè)業(yè)技技 術術職職務務： 中國人民 解放軍 年 月 2 摘 要 通過對以第二代汽車車載微機自診斷系統(tǒng)的原理及其特點的理論研究，以及對現(xiàn) 代解碼器技術的狀況與發(fā)展的分析，按照美國sae 標準，利用電子控制電路和一定的電 腦軟件技術，研制出一套可利用筆記本電腦來實現(xiàn)對現(xiàn)代汽車車載微機自診斷系統(tǒng)故障 信息進行實時讀取與清除的技術。 關鍵詞： 車載微機自診斷系統(tǒng) 診斷插座 解碼器 故障代碼 通訊協(xié)議 3 目 錄

2、第一章 obd 系統(tǒng)概述.1 1.1 obd 產(chǎn)生的歷史淵源 -1 1.2 運行參數(shù)-3 1.2.1. 一般參數(shù) -3 1.2.2 燃油輸出參數(shù) -5 1.3obd 技術狀態(tài)-6 1.4 obd 系統(tǒng)的主要控制組成-7 1.4.1 發(fā)動機管理控制-7 1.4.2 底盤控制 -7 1.4.3 安全穩(wěn)定控制 -7 1.4.4 舒適性和娛樂通訊控制-8 1.5 obd 系統(tǒng)的原理-8 第二章 解碼器 .9 2.1 國內(nèi)解碼器應用現(xiàn)狀 -9 2.2 原廠解碼器的提出及其標準-9 第三章obd ii 系統(tǒng)的軟件特性.11 3.1 obd 主要特點:.11 3.2 數(shù)據(jù)傳輸通訊協(xié)議.14 3.3 數(shù)據(jù)通訊

3、傳輸 .14 4 3.4 can 總線技術.15 3.5 檢測與診斷系統(tǒng)軟件設計 .16 第四章 obd ii 系統(tǒng)的硬件特性.18 4.1 obd 系統(tǒng)的硬件組成.18 4.2 obd 系統(tǒng)的誤診斷.18 4.2.1 汽車電控系統(tǒng)故障源 .19 4.2.2 汽車電控系統(tǒng)故障源主要組成 .19 4.3 汽車接地技術 .20 4.4 obd 系統(tǒng)“盲區(qū)” .21 第五章 obd系統(tǒng)車載自診斷與檢測的具體實現(xiàn).22 5.1 基于筆記本電腦技術的特點 .22 5.2 筆記本電腦技術軟硬件的實現(xiàn) .22 53 故障代碼的清除.26 結(jié) 語 .27 致 謝 .30 參 考 文 獻 .31 1 前 言 隨

4、著現(xiàn)代汽車電控技術的發(fā)展,根據(jù)sae 標準要求,自1996 年以后生產(chǎn)的橋車和輕 型卡車(載重為14000 磅以下) 的電控系統(tǒng)都要求配置第二代車載微機自診斷系統(tǒng)-obd （它是英文on_board diagnosis） ,并在2000 年1月1日開始所有汽車制造商所生產(chǎn)的轎 車及輕型卡車都必須配置obd 系統(tǒng)。obd 系統(tǒng)的設計初衷是用于監(jiān)測排氣管廢氣排 放質(zhì)量,最后才發(fā)展用于檢測與診斷電控系統(tǒng)故障。因此可以把obd 檢測準確地比喻為 排氣管廢氣實驗(現(xiàn)在基本上用來取代排氣管廢氣實驗) 。obd 系統(tǒng)最重要的一點就是 該系統(tǒng)的設計是為了探測汽車廢氣排放hc、co 和nox 或燃油蒸發(fā)污染值是

5、否超過美國 聯(lián)邦試驗過程( ftp)所規(guī)定的廢氣排放值的1. 5 倍,以及由此而引起電控系統(tǒng)或部件的故障。 這包括發(fā)動機隨機缺火時引起的hc 排放量的整體上升;催化轉(zhuǎn)換器的凈化效率下降到某 個限值之下;系統(tǒng)探測出密封的燃油系統(tǒng)有空氣泄漏;egr 系統(tǒng)的故障引起nox 排放量上 升;某個關鍵傳感器或其他排放控制裝置失效等情況。因此,本文正是從介紹現(xiàn)代汽車微機 自診斷原理及其特點出發(fā),主要介紹現(xiàn)代汽車故障及其代碼的產(chǎn)生及貯存、故障數(shù)據(jù)傳輸 及其讀取和通訊協(xié)議等特性,為現(xiàn)代汽車的設計和檢測維修提供一個良好的基礎。 第一章 obd 系統(tǒng)概述 1.1 obd 產(chǎn)生的歷史淵源 20世紀50年代，汽車技術與

6、電子技術開始結(jié)合以來，電子技術在汽車上的應用范圍 越來越廣，特別是70年代后，電子技術領域的集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集 成電路的發(fā)展，為汽車提供了速度快捷、功能強大、性能可靠、成本低廉的汽車電子控 制系統(tǒng)。汽車電子控制系統(tǒng)極大地提高了汽車的動力性、經(jīng)濟性、安全性、舒適性，這 些汽車電子技術在汽車工業(yè)上的廣泛應用能夠很好地解決全球范圍的汽車尾氣排放環(huán)保 問題和能源危機問題。因此，廣泛和深入采用電子技術，不僅是汽車制造廠本身為了提 高產(chǎn)品的性能和競爭力的迫切需要，也是各國政府和社會支持和倡導，甚至是強制推行 的結(jié)果。 2 最早的汽車電控系統(tǒng)是1968年德國博世公司研制成功的電子控制燃油噴

7、射系統(tǒng) efi（electronic fuel injection） ，這種系統(tǒng)當時被應用在德國大眾汽車公司生產(chǎn)的轎車上， 這種燃油噴射系統(tǒng)被稱之為博世k 型（bosch k） 。k型系統(tǒng)通常被稱之為機械噴射系統(tǒng)。 在1974年，德國博世公司與大眾公司又聯(lián)合推出了博世d型（bosch d）噴射系統(tǒng)。 在這個系統(tǒng)里基本實現(xiàn)了全電子控制。它是靠進氣管壓力傳感器來提供進氣壓力信號， 靠霍爾傳感器提供轉(zhuǎn)速信號給控制單元ecu。ecu通過計算機向噴油嘴提供可變的脈沖 時間，從而控制不同工況下的噴油量。這種方式的噴射系統(tǒng)改進后，被奧迪、奔馳、沃 爾沃、大眾、寶馬等車系采用。 1975年，美國凱迪拉克公司在

8、部分車型上開始采用一種噴射系統(tǒng)，這種噴射系統(tǒng)被 稱之為博世l型。這種噴油系統(tǒng)不同于d型之處在于：l型是靠空氣流量計來向電腦ecu提 供空氣流量信號的（空氣流量計可直接產(chǎn)生壓降信號，不需換算） ，同時由車速傳感器提 供發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，電腦整理、計算這些信號后向噴油嘴提供可變脈沖時間，控制噴油 量。 到了八十年代，歐、美、日三大轎車生產(chǎn)基地所生產(chǎn)的轎車基本上都采用了燃油噴 射系統(tǒng)，同時都有自己獨特的控制方式。但這時，所有的電噴車生產(chǎn)廠都開始考慮節(jié)氣 門負荷率、水溫、進氣溫度對發(fā)動機性能的影響。開始利用節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳 感器、進氣溫度傳感器等系列傳感器信號來修正電腦計算的噴油脈沖時間，使發(fā)動

9、機在 任何工況下都能獲得較為理想的空氣、燃油混合物（空燃比14.7：1） 。有了這樣的燃油噴 射系統(tǒng)和空氣流量系統(tǒng)（air flow system） ，使汽車的經(jīng)濟性和動力性得到了保障。 在這個基礎上，各汽車生產(chǎn)廠家開始在汽車上采用自動變速箱控制系統(tǒng)（tcu） 、防 抱死制動系統(tǒng)（abs） 、安全氣囊電控系統(tǒng)（srs） 、巡航控制系統(tǒng)（cc） 、制動防側(cè)滑系 統(tǒng)（asr）及空氣懸掛系統(tǒng)（air suspension system） ，甚至將空調(diào)、音響等附屬設 施也用計算機進行集成控制。 然而，由于汽車控制的電子化，又帶來了新的問題。一方面，汽車電控系統(tǒng)日趨復 雜，給汽車維修工作帶來了越來越多的

10、困難，對汽車維修技術人員的要求越來越高；另 一方面，電子控制系統(tǒng)的安全容錯處理，汽車不能因為電子控制系統(tǒng)自身的突發(fā)故障導 致汽車失控和不能運行。針對這種情況，汽車電控技術設計人員，在進行汽車電子控制 系統(tǒng)設計的同時，增加了故障自診斷功能模塊。它能夠在汽車運行過程中不斷監(jiān)測電子 控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況，如有異常，根據(jù)特定的算法判斷出具體的故障，并以 3 代碼形式存儲下來，同時起動相應故障運行模塊功能，使有故障的汽車能夠被駕駛到修 理廠進行維修，維修人員可以利用汽車故障自診斷功能調(diào)出故障碼，快速對故障進行定 位和修復。 因此，從安全性和維修便利的角度來看，汽車電控系統(tǒng)都應配備故障自診斷功能。

11、 自1979年美國通用汽車公司率先在其汽車電控系統(tǒng)中采用故障自診斷功能后，世界上的 各大汽車廠商紛紛效仿，在各自生產(chǎn)的電控汽車上都配備了故障自診斷功能。故障自診 斷功能，已經(jīng)成為了新車出廠和修理廠故障檢測不可缺少的重要手段。經(jīng)過幾十年的發(fā) 展，故障自診斷模塊不僅能夠解決汽車電控系統(tǒng)的安全性和存儲記憶汽車故障，還能夠 實時提供汽車各種運行參數(shù)。 1.2 運行參數(shù) 數(shù)據(jù)流中的參數(shù)有 2 種形式，即數(shù)值參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)。數(shù)值參數(shù)是有一定單位、一 定變化范圍的參數(shù)，它通常反映出電控裝置工作中各部件的工作電壓、壓力、溫度、時 間、速度等；狀態(tài)參數(shù)是那些只有 2 種工作狀態(tài)的參數(shù)，如開或關、閉合或斷開、高或

12、 低、是或否等，它通常表示電控裝置中的開關和電磁閥等元件的工作狀態(tài)。 在進行數(shù)值分析時，首先應分清讀出的各個參數(shù)是電控裝置中的傳感器輸送給微機 的輸入信號，還是微機送出給電控裝置執(zhí)行器的輸出指令。輸入信號參數(shù)可以是狀態(tài)參 數(shù)，也可以是數(shù)值參數(shù)。輸出指令參數(shù)大部分是狀態(tài)參數(shù)，也有少部分是數(shù)值參數(shù)。數(shù) 據(jù)流中的參數(shù)可以按汽車和發(fā)動機的各個系統(tǒng)進行分類，不同類型或不同系統(tǒng)的參數(shù)的 分析方法各不相同。在進行電控裝置故障診斷時，還應當將幾種不同類型或不同系統(tǒng)的 參數(shù)進行綜合對照分析。不同廠牌及不同車型的汽車，其電控裝置的數(shù)據(jù)流參數(shù)的名稱 和內(nèi)容都不完全相同。 下面將目前常見汽車電控裝置數(shù)據(jù)流中的各個參數(shù)

13、按不同的系統(tǒng)和類型分類，并簡 要說明了其含義、參數(shù)的形式及數(shù)值的單位和變化范圍。由于不同車型的微機決定了自 己的數(shù)據(jù)參數(shù)的內(nèi)容，因此，在檢測某一車型時，下列所有的參數(shù)只有部分會在檢測儀 上顯示出來。限于篇幅，只舉了一些常用的參數(shù)，并只對一般參數(shù)和燃油輸出參數(shù)做了 較為細致的說明。 1.2.1. 一般參數(shù) 所謂一般參數(shù)，是指那些會同時影響汽車及發(fā)動機的幾個不同電控裝置的參數(shù)，如 發(fā)動機轉(zhuǎn)速、汽車車速、氧傳感器的工作、開環(huán)及閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作、發(fā)動機負荷和 4 電控裝置微機總體輸出指令系統(tǒng)狀態(tài)等。有發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機起動轉(zhuǎn)速、氧傳感器工 作狀態(tài)、氧傳感器信號穿越參數(shù)開環(huán)/閉環(huán)、可編程只讀碼、車速、

14、運行時間等。下面介 紹最常用的一般參數(shù)。 1 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 讀取電控裝置數(shù)據(jù)流時，在檢測儀上所顯示出來的發(fā)動機轉(zhuǎn)速是由電控汽油噴射系 統(tǒng)微機(ecu)或汽車動力系統(tǒng)微機(pcm)根據(jù)發(fā)動機點火信號或曲軸位置傳感器的脈沖信 號計算而得的，它反映了發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速。發(fā)動機轉(zhuǎn)速的單位一般采用 r/min，其變化 范圍為 0 至發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速。該參數(shù)本身并無分析的價值，一般用于對其它參數(shù)進行 分析時作為參考基準。 2 發(fā)動機起動轉(zhuǎn)速 該參數(shù)是發(fā)動機起動時由起動機帶動的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，其單位為 r/min，顯示的數(shù)值范 圍為 0r/min-800r/min。該參數(shù)是發(fā)動機微機控制起動噴油量的依據(jù)。分析發(fā)動機

15、起動轉(zhuǎn)速 可以分析其起動困難的故障原因，也可分析發(fā)動機的起動性能。 3 氧傳感器工作狀態(tài) 該參數(shù)表示由發(fā)動機排氣管上的氧傳感器所測得的排氣的濃稀狀況。有些雙排氣管 的汽車將這一參數(shù)顯示為左氧傳感器工作狀態(tài)和右氧傳感器工作狀態(tài) 2 種參數(shù)。排氣中 的氧氣含量取決于進氣中混合氣的空燃比。氧傳感器是測量發(fā)動機混合氣濃稀狀態(tài)的主 要傳感器。氧傳感器必須被加熱至 300以上才能向微機提供正確的信號。而發(fā)動機微機 必須處于閉環(huán)控制狀態(tài)才能對氧傳感器的信號做出反應。 氧傳感器工作狀態(tài)參數(shù)的類型依車型而不同，有些車型是以狀態(tài)參數(shù)的形式顯示出 來，其變化為濃或稀，也有些車型是將它以數(shù)值參數(shù)的形式顯示出來，其數(shù)字

16、單位為 mv。濃或稀表示排氣的總體狀態(tài)，mv 表示氧傳感器的輸出電壓。該參數(shù)在發(fā)動機熱車 后以中速(1500r/min-2000r/min)運轉(zhuǎn)時，呈現(xiàn)濃稀的交替變化或輸出電壓在 100mv-900mv 之間來回變化，每 10s 內(nèi)的變化次數(shù)應大于 8 次(0.8hz)。若該參數(shù)變化緩慢或不變化或數(shù) 值異常，則說明氧傳感器或微機內(nèi)的反饋控制系統(tǒng)有故障。 4 開環(huán)或閉環(huán) 這是一種狀態(tài)參數(shù)，它表示發(fā)動機微機的控制方式是開環(huán)還是閉環(huán)。在冷車運轉(zhuǎn)中， 應顯示為開環(huán)狀態(tài)；當發(fā)動機達到正常工作溫度后，發(fā)動機微機對氧傳感器的信號有反 應時應顯示為閉環(huán)狀態(tài)。 有些故障(通常會顯示出故障代碼)會使發(fā)動機微機回到

17、開環(huán)控制狀態(tài)。此外，有些車 5 型在怠速運轉(zhuǎn)一段時間后也會回到開環(huán)狀態(tài)，這常常是因為氧傳感器在怠速時溫度太低 所致。對此，可以踩下油門踏板，讓發(fā)動機以快怠速運轉(zhuǎn)來加熱氧傳感器。如果該參數(shù) 一直顯示為開環(huán)狀態(tài)，快怠速運轉(zhuǎn)后仍不能回到閉環(huán)狀態(tài)，說明氧傳感器或發(fā)動機燃油 系統(tǒng)有故障。 5 車速 車速參數(shù)是由發(fā)動機或自動變速器微機(ecm，tcm)根據(jù)車速傳感器的信號計算出 的汽車車速數(shù)值。車速參數(shù)的顯示單位有 英里/h 或 km/h 兩種，可以通過調(diào)整檢測儀來 改變。 車速參數(shù)是微機控制自動變速器的主要參數(shù)，也是進行巡航控制的重要參數(shù)。有些 帶自動變速器的汽車沒有車速傳感器，此時檢測儀上顯示的車速為

18、 0。該參數(shù)一般作為對 自動變速器的其它控制參數(shù)進行分析的參考依據(jù)。 1.2.2 燃油輸出參數(shù) 燃油輸出參數(shù)表示發(fā)動機微機對電控燃油噴射系統(tǒng)進行控制的狀態(tài)，以及向噴油器 等執(zhí)行器送出的控制信號。主要有以下幾種。 1 噴油脈沖寬度 噴油脈沖寬度是發(fā)動機微機控制噴油器每次噴油的時間長度，是噴油器工作是否正 常的最主要指標。該參數(shù)所顯示的噴油脈沖寬度數(shù)值單位為 ms。該參數(shù)顯示的數(shù)值大， 表示噴油器每次打開噴油的時間較長，發(fā)動機將獲得較濃的混合氣；該參數(shù)顯示的數(shù)值 小，表示噴油器每次打開噴油的時間較短，發(fā)動機將獲得較稀的混合氣。噴油脈沖寬度 沒有一個固定的標準，它將隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的不同而變化。

19、 2 目標空燃比 該參數(shù)不是通過測量而得到的發(fā)動機實際空燃比，而是發(fā)動機微機在閉環(huán)控制時根 據(jù)各種傳感器信號計算后得出的應提供的空燃比，微機將依照此參數(shù)的大小來控制噴油 器的噴油量。 該參數(shù)的顯示數(shù)值一般為 14.7 左右。低于此值表示微機要提供較濃的混合氣；高于 此值表示微機要提供較稀的混合氣。有些車型以狀態(tài)參數(shù)的方式顯示這一參數(shù)，其顯示 內(nèi)容為濃或稀。 6 該類參數(shù)還有：燃油短期校正系數(shù)，燃油長期校正系數(shù)，燃油校正學習，燃油校正 塊，不同步脈沖，功率加濃，節(jié)氣門全開，溢流清除，減速調(diào)稀，減速斷油，加速加濃， 起動開關等。 3 節(jié)氣門位置和怠速控制參數(shù) 節(jié)氣門位置和怠速控制參數(shù)反映節(jié)氣門位置

20、及各種怠速控制裝置的工作狀況。有些 參數(shù)也表示微機向發(fā)動機怠速控制和節(jié)氣門控制裝置發(fā)出的指令。主要有以下幾種。 節(jié)氣門開度，怠速空氣控制，怠速開關 4 發(fā)動機水溫和進氣溫度參數(shù) 發(fā)動機水溫 ，起動溫度，進氣溫度 5 空氣壓力和進氣量參數(shù) 該類參數(shù)主要有以下幾種。 大氣壓力，進氣管壓力，空氣流量 6 電氣和點火參數(shù) 電氣和點火參數(shù)表示汽車電氣系統(tǒng)的狀況，它也包括點火系統(tǒng)送給微機的輸入信號 及微機輸出至點火系統(tǒng)的控制信號。主要有以下幾種。 蓄電池電壓，5v 基準電壓 ，點火提前角，起動信號，點火控制，爆震，爆震計數(shù)，爆 震推遲，電氣負荷開關 7 排放控制參數(shù)，炭罐指令，廢氣再循環(huán)指令，廢氣再循環(huán)溫

21、度，空氣噴射指令 8 傳動系統(tǒng)、電控自動變速器及其它綜合參數(shù) 傳動系統(tǒng)和電控自動變速器參數(shù)表示微機向變速器所有執(zhí)行器發(fā)出的指令及來自變 速器和傳動系統(tǒng)所有傳感器的信號，主要有：鎖止離合器指令，停車空檔開關，脈沖發(fā) 生器，車速，超速檔開關等。 其它綜合參數(shù)如：動力轉(zhuǎn)向壓力開關，發(fā)動機負荷，空調(diào)參數(shù)等。 7 1.3obd 技術狀態(tài) 具有 obd 系統(tǒng)的車輛,各電控系統(tǒng)工作情況的好壞,直接影響到車輛的正常行駛。 為了保證車輛各電控系統(tǒng)的正常工作和檢修方便,現(xiàn)代汽車電子控制單元 ecu 都設計具 有故障自診斷的功能。在汽車使用中,它能夠?qū)Ω鱾鞲衅?、?zhí)行器和連接線路進行不斷地 監(jiān)測,當汽車廢氣排放超過法

22、定規(guī)定值和汽車電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,故障指示燈 mil (如圖 2 - 1 所示) 閃亮告之駕駛員汽車電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或廢氣排放超標,并將故障以代碼的形式 存儲在汽車各系統(tǒng)電控單元( ecu ) 中,為汽車維修人員診斷和排除故障提供依據(jù)。在車輛 檢修時,可通過特定的程序讀取存儲器中的故障代碼,檢修人員便可根據(jù)所讀故障代碼很快 地判斷出故障的類別和范圍,查找電控系統(tǒng)的故障部位所在。為順利的維修汽車節(jié)省了很 多時間。 1.4 obd 系統(tǒng)的主要控制組成 1.4.1 發(fā)動機管理控制 微機對發(fā)動機控制的內(nèi)容主要是燃油噴射(eft) 、點火控制(tsc) 、排放控制(eac) 和進氣控制等。各傳感器將發(fā)動

23、機的進氣量、進氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、油 門開度等物理量轉(zhuǎn)變成為電信號(如電壓或電流) 輸入到電子控制單元 ecu ,經(jīng)快速分析、 比較和計算后輸出信號控制執(zhí)行器,使發(fā)動機在各種工況下都具有最佳的燃油供給量和點 火時間,使發(fā)動機具有良好的動力性、經(jīng)濟性和最低的排放污染。 1.4.2 底盤控制 隨著汽車行駛速度的提高,道路行車密度的增大,對汽車行駛安全性能提出更高的要求。 電子控制剎車防抱死系統(tǒng)abs 和驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)asr 以及電子穩(wěn)定程序esp 在汽車上 得到了廣泛地應用,它可以提高汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力,縮短制動 距離,且能防止驅(qū)動過程中驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)。為了減輕駕

24、駛員的勞動強度,傳統(tǒng)的手動變速器 已被自動變速器(a/t 或ect) 所取代,同時廣泛應用了動力轉(zhuǎn)向、電控四輪轉(zhuǎn)向和電控懸 架裝置(tems) 。 8 1.4.3 安全穩(wěn)定控制 現(xiàn)代汽車的安全保證控制主要分為被動性安全保證和主動性安全保證。被動性安全 保證性能好的汽車,一旦車輛發(fā)生交通事故,能最大限度地減輕乘員的損害程度,但它不具備 預見性自動減速或停車,避免交通事故發(fā)生的能力。這類裝置主要有電子安全帶、安全氣 囊(srs) 等。主動性安全保證裝置能通過各種傳感器和紅外線測距儀所獲得的信號,由電 腦控制自動減速或停車,從而避免交通事故的發(fā)生。這類裝置主要有電子防撞裝置和電控 自動制動系統(tǒng)。 1

25、.4.4 舒適性和娛樂通訊控制 現(xiàn)代汽車的設計都能體現(xiàn)出以人為本的設計思想,特別是在轎車方面。汽車全自動空 調(diào),自動門窗,中央門鎖,自動電動座椅,高級音響,車載電話,電子地圖等,都離不開電子技術, 使用電腦控制能使它們很好的組合起來,使用更加方便。 1.5 obd 系統(tǒng)的原理 故障自診斷模塊監(jiān)測的對象是電控汽車上的各種傳感器（如：水溫傳感器） 、電子控 制系統(tǒng)本身以及各種執(zhí)行元件（如：繼電器） ，故障判斷正是針對上述三種對象進行的。 故障自診斷模塊共用汽車電子控制系統(tǒng)的信號輸入電路，在汽車運行過程中監(jiān)測上述三 種對象的輸入信息，汽車正常運行時,電子控制系統(tǒng)輸入和輸出信號的電壓(或電流) 值 都

26、有一定的變化范圍,當某一信號超出了預設的范圍值，并且這一現(xiàn)象在一定的時間內(nèi)不 會消失(obd 規(guī)定這一現(xiàn)象不超過 2 個駕駛周期 )，故障自診斷模塊便判斷為這一信號 對應的電路或元件出現(xiàn)故障，并把這一故障以代碼的形式存入內(nèi)部存儲器，同時點亮儀 表盤上的故障指示燈，告之駕駛員或汽車維修技術人員檢修電控系統(tǒng)故障。針對三種監(jiān) 控對象產(chǎn)生的故障，故障自診斷模塊采取不同的應急措施 1當某一傳感器或電路產(chǎn)生了故障后，其信號就不能再作為汽車的控制參數(shù)，為了維 護汽車的運行，故障自診斷模塊便從其程序存儲器中調(diào)出預先設定的經(jīng)驗值，作為該電 路的應急輸入?yún)?shù)，保證汽車可以繼續(xù)工作； 2當電子控制系統(tǒng)自身產(chǎn)生故障時

27、，故障自診斷模塊便觸發(fā)備用控制回路對汽車進行 應急的簡單控制，使汽車可以開到修理廠進行維修，這種應急功能就叫故障運行，又稱 “跛行”功能； 9 3當某一執(zhí)行元件出現(xiàn)可能導致其它元件損壞或嚴重后果的故障時，為了安全起見， 故障自診斷模塊采取一定的安全措施，自動停止某些功能的執(zhí)行，這種功能稱為故障保 險。如：當點火器出現(xiàn)故障，故障自診斷模塊就會切斷燃油噴射系統(tǒng)電源，使噴油嘴停 止噴油，防止未燃燒混合氣體進入排氣系統(tǒng)引起爆炸。 從上述基本工作原理分析來看，故障自診斷模塊應該包括：監(jiān)測輸入、邏輯運算及 控制、程序及數(shù)據(jù)存儲器、備用控制回路、信息和數(shù)據(jù)驅(qū)動輸出等模塊。 第二章 解碼器 2.1 國內(nèi)解碼器

28、應用現(xiàn)狀 所謂電子解碼器，實際上就是一臺微處理機，它能夠與車上的電子計算機溝通，顯示 出檢測系統(tǒng)在計算機中所儲存的信息，如故障檢索等。電子計算機控制著全車電子裝置 的運行，包括發(fā)動機電子控制裝置，底盤電子控制裝置，安全控制裝置，警報控制裝置 等，涉及電子監(jiān)測元件上百種，它們的運行正常與否，都會由電子計算機瞬間判斷出來， 不需要再像十幾年前那樣，靠人的嗅覺，視覺，聽覺和觸覺去判斷某運行部位是否正常 在汽車后市場領域，故障自診斷技術主要是幫助維修人員快速查找故障和分析汽車 運行性能，因此，故障自診斷技術應用水平主要取決于解碼器的應用水平。隨著汽車保 有量的增加以及電子控制系統(tǒng)的日趨復雜，汽車維修工

29、作就越來越繁重和困難，維修行 業(yè)對解碼器的技術要求越來越高，希望解碼器能夠完全切底地解決任何電控系統(tǒng)故障問 題。然而，在國內(nèi)除了汽車制造廠指定的特約服務站擁有原廠解碼器外，大部分修理廠 買不到原廠解碼器，遠遠達不到專業(yè)維修水平，滿足不了市場上的需求。一些低水平的 解碼器泛濫于市場，誤導了許多修理廠，妨礙了維修行業(yè)技術和服務水平的提高。同時 由于原廠解碼器大多是英文的和大量使用了極其專業(yè)的縮寫詞，對使用者的技術水平要 求極高，加上缺乏售前和售后技術服務（因為只有汽車制造廠的特約服務站網(wǎng)絡才能享 受專業(yè)技術培訓，特約服務站網(wǎng)絡之外的修理廠是沒有專業(yè)培訓機會的） ，使得那些擁有 原廠解碼器的修理廠也

30、難充分發(fā)揮原廠解碼器應有的作用。目前，在維修行業(yè)中普遍存 在解碼器應用水平嚴重滯后市場需求的現(xiàn)象，市場迫切需要能夠達到原廠專業(yè)水平的解 碼器。 10 2.2 原廠解碼器的提出及其標準 針對維修行業(yè)對原廠解碼器的迫切需求，國內(nèi)的解碼器市場是沒有真正達到原廠技術 的國產(chǎn)解碼器的，也沒有企業(yè)在推崇原廠解碼器的概念。這是因為，攻克原廠解碼器這 一尖端技術對企業(yè)的技術要求和資金投入是特別高的。那么，真正的原廠解碼器應該具 備哪些標準呢？ 從技術角度來看，原廠解碼器必需達到以下指標： 1 夠自動識別汽車控制電腦的型號和版本 真正達到原廠專業(yè)水平的解碼器應該能夠自動識別當前測試車型控制電腦型號和版 本，而不

31、用人工選擇年款、車型、診斷座類型等信息。自動識別控制電腦是原廠解碼器 最重要的技術環(huán)節(jié)之一，一旦識別了 ecu 的型號，相應的故障碼、清碼方法、數(shù)據(jù)流內(nèi) 容、執(zhí)行元件、特殊功能等都確定了。 2能夠完全訪問汽車控制電腦上開放的存儲資源 在汽車故障自診斷系統(tǒng)的設計過程中，預留了很多供外部診斷設備訪問的存儲單元， 這些存儲單元存放了反映汽車運行非常重要的數(shù)據(jù)。外部診斷設備要能夠完全訪問這些 存儲資源，必需 100%地按照該車型的診斷通信協(xié)議和所有的通信模式進行訪問。 3能夠不失真地按照原廠要求顯示從汽車控制電腦上獲取的數(shù)據(jù) 完全按照診斷通信協(xié)議獲得診斷數(shù)據(jù)之后，必需按照原廠要求顯示這些數(shù)據(jù)，每一 項

32、數(shù)據(jù)都有嚴格的顯示格式，如：對應不同的數(shù)據(jù)，它顯示的整數(shù)位、小數(shù)位、單位以 及空白位置等都有明確的規(guī)定。 4 必需包含四個基本功能： a讀取故障碼； b清除故障碼； c動態(tài)數(shù)據(jù)分析； d執(zhí)行元件測試； 這是一個解碼器必需具備的四項基本功能，這四項基本功能必需準確和全面。缺少任何 基本一項功能，都不是完整的解碼器。 5.針對特定的車系/車型支持專業(yè)功能 這是專業(yè)解碼器所必需具備的。除了具備上述四項基本功能外，針對特定的車系/車 型必需具備深入的專業(yè)功能。如：大眾/奧迪車系原廠解碼器，除了具備a.讀取故障碼；b. 11 清除故障碼；c.動態(tài)數(shù)據(jù)分析；d.執(zhí)行元件測試四項基本功能以外，還應提供系統(tǒng)基

33、本調(diào) 整（00組和非00組） 、自適應匹配（00組和非00組，含防盜電腦及鑰匙匹配） 、coding、 單獨通道數(shù)據(jù)、登錄系統(tǒng)、傳送汽車底盤號等專業(yè)功能。 在對汽車故障解碼器的研究基礎之上，根據(jù)其軟硬件技術特點，歸納了全球范圍汽 車診斷技術格局： 1.歐洲技術風格 以博世、西門子公司技術及iso標準為主流，其中一個顯著特點是建立診斷通信 連接之后必需要保持通信連接 2.美洲技術風格 以美國sae（society of automotive engineer)及obdii標準為主流 3.亞洲技術風格 主要是學習和引進歐美汽車故障診斷技術 第三章obd ii 系統(tǒng)的軟件特性 傳統(tǒng)的判定電控汽車故障

34、部位,很大程度上取決于檢修人員的經(jīng)驗。在現(xiàn)代汽車中,汽 車電子及電控技術越來越復雜,且電控技術含量越來越高,單純依靠經(jīng)驗很難做到在不解體 的情況下快速、準確判定車輛的故障所在,自診斷系統(tǒng)在這方面給我們提供了很大方面,它 能在車輛不解體的情況下準確、快速的判定故障部位?，F(xiàn)代汽車車載自診斷系統(tǒng)中均設 有故障診斷連接器,以供檢修人員快速讀取故障信息和數(shù)據(jù)資料,以節(jié)省維修時間,提高工作 效率。 3.1 obd 主要特點: （1） 根據(jù)sae j1962 標準,obd 系統(tǒng)故障診斷連接器dlc(data link connector) 采用統(tǒng)一標準的16引腳診斷插座。并統(tǒng)一安裝在駕駛室儀表板下方。其故障

35、診斷連接器 引腳如圖3 - 1所示 12 圖 3 - 1 故障診斷連接器其引腳含義: 端子代號含義端子代號含義 1供制造廠應用9供制造廠應用 2sae-j1850資料傳輸+10sae-j1850資料傳輸- 3供制造廠應用11供制造廠應用 4車身搭鐵12供制造廠應用 5信號回路搭鐵13供制造廠應用 6控制器局域網(wǎng)高端14控制器局域網(wǎng)低端) 7iso-9141資料傳輸k15iso-9141資料傳輸l 8供制造廠應用16接蓄電池正極 單憑經(jīng)驗，通用汽車和輕型卡車使用sae j1850 vpw（可變脈沖寬度調(diào)制）通訊 模式，克萊斯勒和所有歐洲及大部分亞洲進口汽車產(chǎn)品使用iso 9141通訊模式，福特使

36、用 sae j1850 pwm（脈沖寬度調(diào)制）通訊模式。 13 這其中也有一些變異，比如象凱迪拉克 catera，德國歐寶使用歐洲 iso9141 協(xié)議， 在 1996 年和以后的車輛中,可通過 obd- 插頭來判斷其通訊協(xié)議： pin 2pin 6pin 7pin 10pin 14pin 15標標 準準 必須有-必須有-j1850 pwm 必須有-j1850 vpw -必須有-可能有iso9141/14230 -必須有-必須有-iso15765 (can) (2) 具有行車記錄功能。 檢修人員從車輛上讀取故障代碼,只能告知故障的性質(zhì)和范圍。利用obd的行車記 錄功能,能夠獲得故障車輛行駛過程

37、中的有關數(shù)據(jù)資料,通過與基本數(shù)據(jù)資料對比,便可很快 分析出故障的原因。 (3) 具有連接診斷儀讀取和消除故障代碼的功能和具有記憶和重新顯示故障代碼的功能 (4) 采用統(tǒng)一的故障代碼 根據(jù)iso 15031-6(或sae j2012,也許到2008年10月1日執(zhí)行sae j1939)標準,obd 統(tǒng) 一使用標準的故障代碼。其故障代碼共由5位數(shù)組成。 obd 故障代碼含義 位數(shù)可能顯示 的內(nèi)容 含 義 b車身電控系統(tǒng) c底盤電控系統(tǒng) p發(fā)動機和變速器組成的動力傳動系統(tǒng) 1 u網(wǎng)絡系統(tǒng) 14 0sae定義檢測的故障碼 1廠家定義的檢測故障碼 2廠家定義的檢測故障碼 2 3保留的故障碼 1有關空氣和燃

38、油的測量不良 2有關空氣和燃油的測量不良 3點火系統(tǒng)不良 4附加排氣系統(tǒng)不良 5速度和怠速控制系統(tǒng)不良 6電腦輸入與輸出控制系統(tǒng)不良 7變速器控制系統(tǒng)不良 3 8非eec動力傳動系統(tǒng)不良 4和50199與故障相應的系統(tǒng)器件名稱 例如： 3.2 數(shù)據(jù)傳輸通訊協(xié)議 obd 是美國汽車工程師學會(sae) 提出的車載微機自診斷系統(tǒng),即第二代車載自診 斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是按照美國環(huán)保局( epa) 和美國加州資源協(xié)會(cara) 對汽車廢氣 排放值標準對廢氣排放進行監(jiān)測,并作為推薦世界范圍統(tǒng)一使用汽車廢氣排放值的檢測標 準的微機自診斷系統(tǒng)。 15 根據(jù)sae j1962 ,sae j2012 ,sae

39、 j1930 和sae j1978 標準,obd 故障診斷連接插座, 故障代碼,結(jié)構(gòu)單元/系統(tǒng)名稱故障代碼顯示都相應采用統(tǒng)一的標準,以便進行廢氣排放監(jiān)測 和對汽車電控系統(tǒng)的故障檢測和診斷。 根據(jù)iso 15031 - 5 標準,obd 系統(tǒng)使用了3 個基本的通訊協(xié)議,即克萊斯勒汽車和所 有歐洲產(chǎn)的汽車以及大多數(shù)亞洲進口的汽車都使用iso 9141 - 2 通訊協(xié)議電路,而美國通用 汽車公司生產(chǎn)的轎車及輕型卡車使用sae j1850 vpw(可變的脈沖寬度調(diào)節(jié)) 通訊協(xié)議電 路,福特( ford) 汽車使用sae j1850 pwm(脈沖寬度調(diào)節(jié)) 通訊協(xié)議電路。具體的通訊協(xié) 議電路接入引腳如圖

40、3 - 1所示。 3.3 數(shù)據(jù)通訊傳輸 obd 數(shù)據(jù)通訊傳輸,其數(shù)據(jù)資料傳輸線采用iso 標準和sae 標準, iso 標準利用引 腳7 和引腳15 ;而sae 標準利用引腳2 和引腳10 進行數(shù)據(jù)資料傳輸。通過 obd 的 dlc 功能,能夠采集到該車型各控制系統(tǒng)的有關數(shù)據(jù)資料。 汽車故障代碼及數(shù)據(jù)的讀取是通過一個rs - 232 接口將obd 連接器與汽車通用 診斷儀連接,使通用診斷儀與汽車建立通訊,根據(jù)車型及需要選擇希望的檢測模塊,接收所需 要的診斷數(shù)據(jù),如圖3 - 2 所示。目前obd 技術除用以監(jiān)測廢氣排放值、故障檢測與診斷,還 發(fā)展到用因特網(wǎng)進行在線故障診斷。 圖 3-2 16 3

41、.4 can總線技術 20世紀90年代以來，汽車上由電子控制單元(ecu)控制的部件數(shù)量越來越多，例如 電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置、安全氣囊裝置、電控門窗裝置、主動懸架等等。 隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應用，車上的ecu數(shù)量越來越多。因此就需要一 種較為高速、可靠的網(wǎng)絡傳輸來實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部間的數(shù)據(jù)通信。而can總線技術在現(xiàn)代汽 車上的應用，使得車載自診斷系統(tǒng)的工作更加迅速、安全和可靠。大大提高了車載自診 斷檢測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的讀取、分析與處理。 先進的can總線技術可以稱為車上控制器局域網(wǎng)絡can（controller area network） ， 它是由德國bosch公司為解決現(xiàn)代

42、汽車中的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一 種數(shù)據(jù)通信協(xié)議，按照iso有關標準，can的拓撲結(jié)構(gòu)為總線式，因此也稱為can總線。 can總線作為車內(nèi)的控制網(wǎng)絡，每個部件都是網(wǎng)絡上的一個節(jié)點，通過信息包 （message）把該節(jié)點的狀態(tài)信息和控制信息發(fā)送出去，整車控制器接收這些信息，并發(fā) 出控制指令到各個節(jié)點。車載監(jiān)測和診斷系統(tǒng)也是通過can總線得到各部件狀態(tài)以及整 車的故障信息。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖3-2 所示。該汽車上共有6個節(jié)點，車載監(jiān)測和診斷系統(tǒng)作 為其中的一個節(jié)點連接在網(wǎng)絡上，和各節(jié)點之間實現(xiàn)通訊，進行監(jiān)測和故障診斷。 17 發(fā)動機 傳感器 故障 顯示燈 整車控 制器 監(jiān)測和 診斷系統(tǒng) 電

43、池 控制器 其他 節(jié)點 can 總線 圖 3-2 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖 3.5 檢測與診斷系統(tǒng)軟件設計 軟件系統(tǒng)功能可分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和處理、數(shù)據(jù)顯示及警報等部分。其主 程序流程如圖3-3所示。在監(jiān)測和診斷系統(tǒng)中，采用了定時器的機制來進行數(shù)據(jù)采集處理 和顯示更新。開機后，啟動4個定時器，每隔一定的時間分別進行串口數(shù)據(jù)讀入、顯示數(shù) 據(jù)更新、車輛狀態(tài)改變判斷和能量流動繪制的處理。串口讀入模塊將轉(zhuǎn)換器通過串口發(fā) 來的數(shù)據(jù)讀入緩沖變量中，并分離出各部件狀態(tài)變量。狀態(tài)改變判斷模塊判斷當前車輛 各部件之間的能量流動關系，得到汽車所處的工況，當出現(xiàn)故障狀態(tài)時報警。能量流動 繪制模塊則繪制各部件的能量流動狀態(tài)變化

44、。 圖 3-3 檢測與診斷系統(tǒng)程序流程圖 18 系統(tǒng)檢測到的所有信息由can-rs232轉(zhuǎn)換器從汽車總線上接收，通過串口發(fā)送給車 載微機。轉(zhuǎn)換器程序流程如圖3-4 所示 。 圖3-4 can-rs232轉(zhuǎn)接器程序流程圖 主程序根據(jù)總線情況不停地向車載微機發(fā)送所需要的數(shù)據(jù)幀。在發(fā)送前，先判斷緩 沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)是否為新接收到的數(shù)據(jù)，如果為新數(shù)據(jù)則予以發(fā)送。當總線上出現(xiàn)新數(shù)據(jù)時， 立即進入中斷程序?qū)ο鄳彌_區(qū)進行更新，更新時先根據(jù)id判斷該信息是否正在被串口 發(fā)送，如果不是則進行更新，反之則不更新。這樣，一方面可避免發(fā)送重復信息，另一 方面也避免了信息未發(fā)送完畢即被更新。 檢測與診斷系統(tǒng)從總線上的信息包

45、得到所有需要的車況信息和故障信息。一幀典型 的信息會有一個專屬于該信息的id號，并包含18個字節(jié)的內(nèi)容。而發(fā)送該幀信息的部 件信號就包含在其中。一般而言，每一幀信息都會以一定的周期被發(fā)送到總線上。接收 到一幀信息后，根據(jù)id號判斷出信息格式，然后解讀出信息中所包含的關于該部件的狀 態(tài)信息。汽車各部件的故障信息也被打包在不同的信息幀中進行傳送。從故障信息幀中， 監(jiān)測和診斷系統(tǒng)可得到所有部件的故障狀況，以及該故障的等級，同時，其自身也會根 據(jù)部件狀態(tài)信息對是否發(fā)生故障進行判斷，并對駕駛者作出提示。 基于can總線設計的車載檢測和診斷系統(tǒng)，實現(xiàn)了在行車過程中實時檢測汽車的運行 狀況，記錄下車輛各部件

46、的狀態(tài)數(shù)據(jù)，對車輛故障作出及時的響應和一定分析的目標。 19 第四章 obd ii 系統(tǒng)的硬件特性 4.1 obd 系統(tǒng)的硬件組成 如圖 4-1 所示，obd ii 硬件系統(tǒng)主要由各傳感器、電子控制單元(ecu)、 圖4-1 obd 系統(tǒng)硬件組成 obd 系統(tǒng)連接器插口、故障顯示燈、執(zhí)行器及線路等與廢氣排放控制相關的系 統(tǒng)組成. 目前，obd 系統(tǒng)對ftp所規(guī)定的廢氣排放值有20%_30%還不能探測出來。事實上， 為了避免廢氣排放超標，obd 系統(tǒng)的設計可以降低ftp 規(guī)定值，也可設計一些不必經(jīng) 常監(jiān)測的電子部件工作狀況，如加熱催化劑系統(tǒng)或蒸發(fā)系統(tǒng)，以提高obd 系統(tǒng)的自診 斷能力。目前，ob

47、d 系統(tǒng)的設計所包含的系統(tǒng)部件或電子元件已經(jīng)發(fā)展到64 個。當然 如果不考慮成本因素，obd 系統(tǒng)可以設計成能探測汽車內(nèi)部所有系統(tǒng)和部件。因此， obd 系統(tǒng)檢測功能主要由成本、系統(tǒng)安全復雜性和使用壽命等因素所決定，其中系統(tǒng) 安全復雜性和成本是兩個最重要的因素。 20 4.2 obd 系統(tǒng)的誤診斷 在通常情況下，obd 系統(tǒng)能夠監(jiān)測電控系統(tǒng)所有電子控制部件工作工況，這是最 理想的狀況。但實踐表明, 隨著汽車使用年限和電子系統(tǒng)復雜化的不斷增加，obd 系 統(tǒng)能監(jiān)測出發(fā)生在汽車電控系統(tǒng)內(nèi)部的故障機率則不斷減小。一方面由于汽車使用年限 的增加，汽車電子元器件開始磨損（老化）或損壞，但其磨損或損壞值尚

48、未達到obd 系統(tǒng)所規(guī)定的標準值, obd 系統(tǒng)不能診斷出系統(tǒng)的性能惡化狀況；另一方面，由于汽車 電子系統(tǒng)復雜化的增加，汽車電子元件（或部件）在車上的振動、噪聲和電磁等干擾現(xiàn) 象不斷增加，對車載微機工作產(chǎn)生一定程度的干擾，影響其控制程序的正常運行，造成 汽車性能不斷惡化，但是這一現(xiàn)象還未達到破壞的程度，obd 系統(tǒng)還不能識別出系統(tǒng) 性能惡化狀況，這時故障顯示燈不閃亮。當obd 系統(tǒng)“意識”到系統(tǒng)故障發(fā)生時，汽車 電控系統(tǒng)或運行性能已嚴重惡化。 .1 汽車電控系統(tǒng)故障源 根據(jù)歐洲國際發(fā)動機汽車檢測委員會 cita(international motor vehicle inspe

49、ction committee) 2000 年委托德國亞琛工業(yè)大學汽車研究所進行的一次汽車電子控制系統(tǒng)周期 性檢測總結(jié)報告，從 1995 年至 1999 年，對歐洲 142 300 輛汽車進行的電子及電路控制系 統(tǒng)故障調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，1.5%（2 134 輛）的故障發(fā)生在 abs；有 1.2%（1 707 輛）的 故障發(fā)生在安全氣囊；有 5.3%（7 542 輛）的故障發(fā)生在發(fā)動機傳感器，另有 2.9%（4 126 輛）的故障發(fā)生在其它傳感器；有 6%（8 538 輛）的故障發(fā)生在警報系統(tǒng)；2%（2 846 輛）的故障發(fā)生的在電子控制單元。在所有汽車發(fā)生的故障中，電子系統(tǒng)發(fā)生的故 障率比機械

50、系統(tǒng)還要高，且隨著電子復雜程度的增加，其故障發(fā)生的趨勢更大。調(diào)查報 告還顯示，當汽車電控系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障指示燈不閃亮的機率是 11.8%。 4.2.2 汽車電控系統(tǒng)故障源主要組成 （1） 電子連接及布線 汽車電控系統(tǒng)的電子連接及布線, 包括導線與插座、導線與各電子部件、導線與各傳 感器和導線與各執(zhí)行器之間的連接與布線。汽車電控系統(tǒng)所有連接部件都是處在高溫、 振動等惡劣環(huán)境下，其電子連接及布線技術的好壞直接影響到電控系統(tǒng)的控制質(zhì)量。實 際中,汽車電器除受濕度、溫度、灰塵、水、泥砂和油污影響外，由于電子連接及布線技 術不良，汽車運行中產(chǎn)生振動而帶來的電磁波及噪聲干擾也是影響obd 系統(tǒng)的一個主

51、 要因素。如汽車電子器件由于振動產(chǎn)生的加速度可高達20g；發(fā)動機起動時電壓變化非常 大（可能會從12v 降到8v）；汽油機用點火線圈產(chǎn)生的電壓可能會超過20kv等，從而在 電子設備中產(chǎn)生電磁干擾。電機、線圈、繼電器、電磁閥等設備在工作或開關時產(chǎn)生的 電感通常也會給臨近的電子控制單元或電氣導線產(chǎn)生電磁干擾；另外還有交流發(fā)電機的 波紋電壓、汽車揚聲器和無線電裝置等電磁波對微機工作產(chǎn)生的干擾，以及由蓄電池連 接多種載荷而引起的地電位變化等干擾，因此，電控系統(tǒng)的電子連接及布線技術的好壞 直接影響到obd 系統(tǒng)的自診斷效率。 21 （2） 傳感器質(zhì)量和執(zhí)行器性能 汽車電控系統(tǒng)的故障自診斷能力的大小很大程

52、度上取決于傳感器提供的信號質(zhì)量。 在汽車電控系統(tǒng)中，有相當大比例的故障發(fā)生在傳感器上。在實際中，造成傳感器故障 的原因一方面是傳感器制造質(zhì)量問題，另一方面是連接方式對傳感器的信號質(zhì)量會產(chǎn)生 很大的影響。由傳感器造成的故障，主要有傳感器及其導線的故障、由于不正確安裝產(chǎn) 生顛倒的傳感器信號、故障信號的偏移、傳感器信號的噪聲和漂移。由于這些傳感器故 障及其傳感器產(chǎn)生的噪聲偏移和漂移對電子控制單元或汽車動力控制器產(chǎn)生一個附加值， 從而帶來較大的影響。試驗表明，obd 系統(tǒng)的能力與汽車電控系統(tǒng)中執(zhí)行器（如電機、 繼電器及制動裝置等）的性能有很大關系。由于電子控制單元對執(zhí)行器進行的是實時控 制操作，控制信

53、號是輸出信號，因此要實行對執(zhí)行器的工作情況進行監(jiān)視或診斷，一般 需要增設故障診斷電路。即電子控制單元向執(zhí)行器發(fā)出一個控制信號，執(zhí)行器要有一條 專用電路來向電子控制單元反饋其執(zhí)行情況。因此，執(zhí)行器反應的延遲時間長短將直接 影響到汽車運行性能，尤其是對汽車行駛狀況的控制。如果執(zhí)行器反應的延遲時間越長， 相應地汽車動力控制性能越差，obd 系統(tǒng)越不易被激活，故障指示燈也不閃亮，obd 系統(tǒng)越易處于“誤診”狀況。 4.3 汽車接地技術 汽車接地是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、電路設計、器件組裝及現(xiàn)場安裝等過程中的一個重要環(huán) 節(jié)，是實時系統(tǒng)中抑制干擾的重要和有效方法。汽車電控系統(tǒng)采用正確的接地可以解決 大部分噪聲及電磁

54、干擾問題。目前汽車電控系統(tǒng)接地方式通常有信號接地和車身接地兩 種。多數(shù)汽車制造廠在設計汽車時，沒有嚴格按這兩種接地方式接地，有時把兩者都視 為車身接地。因此，在實際中往往使信號接地的電子部件易產(chǎn)生噪聲及電磁干擾，造成 obd 系統(tǒng)診斷的“誤診”。如目前有些車型往往采用圖 4-2 所示的信號接地方式，其特點 是每一個傳感器都就近車身接地。這種接地結(jié)構(gòu)的電控系統(tǒng)，使汽車在運行過程中易產(chǎn) 生較大的電信號干擾，這種電信號干擾易造成汽車電子控制單元或汽車動力控制器工作 不穩(wěn)定，影響其控制程序的正常運行，使汽車運行工況惡化。在這種情況下，obd 系統(tǒng) 不易被激活，從而容易造成 obd 系統(tǒng)的“誤診”。因此

55、，汽車信號接地應為圖 4-3 所示的 正確方式。 車速車速 傳感器傳感器 轉(zhuǎn)向角傳感轉(zhuǎn)向角傳感 器 加速傳感器加速傳感器發(fā)動機轉(zhuǎn)發(fā)動機轉(zhuǎn) 速傳感器速傳感器 ecu 蓄電池蓄電池 + 22 車速車速 傳感器傳感器 轉(zhuǎn)向角傳感轉(zhuǎn)向角傳感 器 加速傳感器加速傳感器發(fā)動機轉(zhuǎn)發(fā)動機轉(zhuǎn) 速傳感器速傳感器 ecu 蓄電池蓄電池 + 惡化 安全系統(tǒng) 好 故障程度 嚴重 輕微 系統(tǒng)或(零)部件工作正常 obd 系統(tǒng)“盲區(qū)” obd 系統(tǒng)診斷區(qū) 時 間 圖4-2 不良信號接地方式 圖4-3 正確的信號接地方式 4.4 obd 系統(tǒng)“盲區(qū)” 現(xiàn)代汽車車載自診斷系統(tǒng)存在一個 obd 系統(tǒng)不能監(jiān)測出故障（誤診）的區(qū)域，

56、該 區(qū)域定義為obd系統(tǒng)的“盲區(qū)”（blind region）。如圖4-4 所示，產(chǎn)生obd 系統(tǒng)“盲區(qū)” 時，汽車使用性能開始下降，但是還未達到破壞的程度，obd 系統(tǒng)不能識別出系統(tǒng)性能 惡化狀況，這時故障顯示燈不閃亮。當obd“意識”到故障發(fā)生時，汽車電控系統(tǒng)或運行 性能已嚴重惡化。隨著汽車使用年限的增加和汽車電子系統(tǒng)復雜程度的增加，其obd 系 統(tǒng)的“盲區(qū)”則不斷增大，故障隱患程度越趨于嚴重，安全系統(tǒng)越趨于惡化。obd 系統(tǒng)“盲 區(qū)”的大小，是反映汽車安全穩(wěn)定的一個綜合性指標。 obd 系統(tǒng)“盲區(qū)” 23 第五章 obd系統(tǒng)車載自診斷與檢測的具體實現(xiàn) 5.1 基于筆記本電腦技術的特點 o

57、bd系統(tǒng)是通過與各種傳感器間的信息通訊，來完成對汽車狀態(tài)信息的實時讀取與 存儲，并經(jīng)過預先設定的參考標準對已讀取、存儲的信息進行分析判斷。若故障在對多 個駕駛周期中出現(xiàn)頻率較大，系統(tǒng)則確認為故障，并對其信息進行存儲記憶，同時故障 指示燈亮起，顯示出現(xiàn)故障；若故障僅是偶發(fā)的故障，系統(tǒng)則自動將其清除，保證汽車 的正常運行。 維修人員在對故障汽車狀況進行數(shù)據(jù)讀取時，由于不同型號、款式的汽車所采取的 軟件協(xié)議不同，致使只有運用相應標準的硬件設備，才能有效地完成此項操作。也就是 說，一種協(xié)議只對應一種相應的硬件電路，再通過標準的數(shù)據(jù)連線才能準確、順利的與 車載 obd系統(tǒng)進行連接，進而讀取汽車上的實時信

58、息數(shù)據(jù)。 然而，解碼器在國內(nèi)的使用還是很不成熟。除了汽車制造廠指定的特約服務站擁有 原廠解碼器外，大部分修理廠買不到原廠解碼器，遠遠達不到專業(yè)維修水平，滿足不了 市場上的需求。同時由于原廠解碼器大多是英文的和大量使用了極其專業(yè)的縮寫詞，對 使用者的技術水平要求極高。并且對于原廠解碼器軟件的升級與內(nèi)容的更改是極為不便 的。 針對解碼器的價格較高、軟件升級不便、內(nèi)存的存儲信息量較小等特點，為了更好 的發(fā)揮與使用 obd系統(tǒng)的車載診斷與檢測功能，而在經(jīng)過多方面的資料收集與分析后， 發(fā)現(xiàn)安裝一定檢測程序的筆記本電腦，利用數(shù)據(jù)線通過串口完成和相應的外圍硬件電路、 車載 ecu 系統(tǒng)的連接，同樣可以實現(xiàn)原

59、廠解碼器的功能，并且在一定程度上還要優(yōu)于解 碼器的性能。 5.2 筆記本電腦技術軟硬件的實現(xiàn) 筆記本電腦要實現(xiàn)對 obd系統(tǒng)數(shù)據(jù)的讀取，就要通過一個橋梁rs - 232 數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換器來將 obd 連接器與筆記本電腦連接。由于不同車款所使用的軟件協(xié)議不同，致 使在 rs-232 轉(zhuǎn)換器中硬件電路也有所不同。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路可以分為變換電路和 固定電路兩部分。固定電路是通過一個多功能的控制芯片來完成對數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換與傳 遞，如圖 5-1 所示。變換電路是根據(jù)不同的軟件協(xié)議特性而設計的電路結(jié)構(gòu)，如圖 5-2、 圖 5-3、圖 5-4 圖 5-5 所示；控制芯片是通過對不同引腳的使用來實現(xiàn)對不同協(xié)

60、議的匹配， 現(xiàn)在主要使用的控制芯片有 oe90c2500 和摩托羅拉公司生產(chǎn)的 mc33199，下面就以 oe90c2500 控制芯片使用功能為主體的轉(zhuǎn)換電路作簡要介紹。 oe90c2500 在主機和車輛電控單元之間提供了一個智能界面，他的特點是兼容 iso 15031-5、iso 9141、kwp 2000、sae j1850 和 can bus 等多種協(xié)議。 如圖 5-1 所示，在 rs-232 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的硬件電路圖固定電路部分中，對控制芯 片 oe90c2500 的部分引腳設定了嚴格的要求，在對外連接的引腳中，使用那種協(xié)議，就 與哪個引腳連接。 24 圖 5-1（ rs-232 固