汽車診斷技術(shù)基礎(chǔ)知識

1、汽車診斷技術(shù)基礎(chǔ)知識2012-03-02目的及范圍本文檔的目的是向新員工介紹什么叫汽車診斷，及汽車診斷的歷史發(fā)展和汽車診斷的基礎(chǔ)知識。本文件適用于軟件開發(fā)新員工。培訓(xùn)內(nèi)容什么是汽車故障診斷汽車自診斷技術(shù)的歷史發(fā)展汽車自診斷基礎(chǔ)知識什么是汽車診斷汽車故障診斷：汽車故障診斷是指依照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使用專用的工具、儀器、設(shè)備和軟件，對汽車故障進行檢測排查、分析判斷，從而查明故障成因，確認(rèn)故障部位的操作過程。汽車自診斷技術(shù)：汽車自診斷技術(shù)是指，汽車車載電腦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，并以代碼形式存儲下來，同時起動相應(yīng)故障運行模塊

2、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(fù)。我們公司內(nèi)部一般所說的汽車診斷技術(shù)，指的就是通過汽車自診斷技術(shù)來實現(xiàn)對汽車的電控系統(tǒng)進行診斷。汽車自診斷技術(shù)的歷史發(fā)展汽車自診斷技術(shù)是隨著汽車電控技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，由于在汽車上引入電控技術(shù)，才有了汽車自診斷技術(shù)的出現(xiàn)。汽車電控系統(tǒng)的發(fā)展汽車自診斷技術(shù)的發(fā)展汽車電控系統(tǒng)的發(fā)展1979年，BOSCH公司開始生產(chǎn)將電子點火和電控汽油噴射集于一體的Motronic 數(shù)字式發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)，對空燃比、點火正時、怠速轉(zhuǎn)速、廢氣再循環(huán)和排放等進行了全面控制，取得了顯著效果。隨著電控噴射技

3、術(shù)的日趨完善，顯示了電控汽油噴射系統(tǒng)的強大優(yōu)越性，促使電控汽油噴射裝置從70年代末開始得到了迅猛發(fā)展。由于軟件技術(shù)的出現(xiàn)，使機械工程與電子技術(shù)得到有機結(jié)合，真正實現(xiàn)了電子控制，電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域從發(fā)動機電子控制擴大到傳動系統(tǒng)，進而又?jǐn)U大到底盤等其他系統(tǒng)，直至車身附件、信息顯示和導(dǎo)航系統(tǒng)等。汽車自診斷技術(shù)的發(fā)展自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。1993年以前的電控汽車的故障自診斷系統(tǒng)自成體系，不具有通用性，且種類繁多，不利于用統(tǒng)一的專用儀器，給汽車的售后服務(wù)和維修工作造成了很大不便。

4、這種自診斷系統(tǒng)，按美國標(biāo)準(zhǔn)稱為第一代隨車自診斷系統(tǒng)（OBD-I）。1994年，美國汽車工程師協(xié)會(SAE)提出了第二代隨車自診斷系統(tǒng)（OBD-II）的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。只要各汽車制造廠執(zhí)行該規(guī)范，其診斷模式和診斷插座，便可得到統(tǒng)一。該系統(tǒng)的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?qū)崟r提供汽車各傳感器和開關(guān)的運行參數(shù)（即我們所說的數(shù)據(jù)流）和對執(zhí)行器進行動作測試等功能。美國規(guī)定，96年以后在美國生產(chǎn)和銷售的汽車必須裝備第二代隨車自診斷系統(tǒng)（OBD-II）。汽車自診斷基礎(chǔ)知識汽車電控系統(tǒng)診斷通訊協(xié)議OBD-II相關(guān)知識汽車電控系統(tǒng)汽車電控系統(tǒng)組成汽車電子控制系統(tǒng)一般是由傳感器、控

5、制單元和執(zhí)行元件三大部分組成。傳感器將外部運行信號、汽車的狀態(tài)信號、駕駛員操作信號等轉(zhuǎn)換成電信號，并將其送入控制單元，電信號在控制系統(tǒng)中進行處理后產(chǎn)生一定的控制信號，執(zhí)行元件接受控制信號，輸出相關(guān)的物理量。傳感器和執(zhí)行元件相當(dāng)于控制系統(tǒng)的輸入與輸出裝置，它們的性能好壞直接影響整個控制系統(tǒng)的性能與使用。電子控制單元ECU（ELECTRONIC CONTROL UNIT）通常由輸入/輸出緩沖電路、存儲電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和CPU等構(gòu)成。由于它是整個控制系統(tǒng)的核心，其性能的好壞將影響汽車的行駛。汽車電控系統(tǒng)工作原理汽車電控系統(tǒng)組成傳感器電控單元（ECU）執(zhí)行元件傳感器傳感器就是將非電量轉(zhuǎn)換成電量并進行

6、輸出的元件，現(xiàn)代汽車上使用的傳感器有50種以上，其中大部分傳感器用于動力傳動系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)以及駕駛環(huán)境等方面。傳感器按照系統(tǒng)控制的物理量可分為：溫度傳感器，壓力傳感器，空氣流量傳感器，位置、角度傳感器，氣體濃度傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，加速度、振動傳感器，光傳感器，距離傳感器，電流量傳感器，角速度傳感器，軸傳感器以及液體高度傳感器等。電控單元（ECU）電子控制單元由輸入電路、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D）、微機、輸出放大電路等組成 。（1）輸入電路：由傳感器輸出的信號輸入到ECU后，若是數(shù)字信號，則直接輸入微機；若是模擬信號，則由A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后輸入微機。輸

7、入電路起著將傳感器輸入的信號除去雜波和把正弦波轉(zhuǎn)變?yōu)榫匦尾ê?，再轉(zhuǎn)換成輸入電平的作用。（2）模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器：其作用是將傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后再輸入到微機。（3）微機：其中包括輸入/輸出接口、中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）等。微機將接收的數(shù)字信號與ROM中的控制機件的最佳運行數(shù)據(jù)一起送入中央處理器進行運算處理，再將運算結(jié)果由I/O接口送至輸出放大電路，然后傳給各執(zhí)行元件以實現(xiàn)相應(yīng)地控制。（4）輸出放大電路：用于放大微機送來的輸出信號，是執(zhí)行元件工作的部分。由于微機輸出的是弱電流，不可能直接驅(qū)動執(zhí)行元件。因此，通過功率放大，以供給執(zhí)行元件較大電流而使之工

8、作。執(zhí)行元件將電子控制單元（ECU）輸入的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械運動并進行做功的元件稱為執(zhí)行元件，無論傳感器、ECU性能多么優(yōu)異，如果執(zhí)行元件性能不良，整個控制系統(tǒng)將不能工作，執(zhí)行元件的最后輸出是把電信號轉(zhuǎn)換為力或位移等物理量，所以也需要執(zhí)行元件具有良好的性能。常見的執(zhí)行元件有：電磁閥和馬達。汽車電控系統(tǒng)工作原理第一類傳感器（周圍環(huán)境狀態(tài)）執(zhí)行元件汽車電子控制系統(tǒng)如圖1-1所示。第一類傳感器用于檢測汽車周圍環(huán)境，如外界的氣溫、濕度、大氣壓力等；第二類傳感器用于測定汽車的狀態(tài)，如車速、滑移率、轉(zhuǎn)向角等；第三類傳感器把駕駛員的操作情況和判斷轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，如轉(zhuǎn)彎、制動、變速桿置N檔等。ECU將這三類傳感器

9、的輸入信號進行處理、計算，并輸出到執(zhí)行元件，執(zhí)行元件把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破嚨南鄳?yīng)物理量。被控制機械裝置第二類傳感器（機械裝置的狀態(tài)）輸入處理計算處理輸出處理第三類傳感器（對駕駛員指示操作）圖1-1 電子控制單元診斷通訊協(xié)議診斷的要素：設(shè)備，接口，通信協(xié)議通信協(xié)議又稱通信規(guī)程，是指通信雙方對數(shù)據(jù)傳送控制的一種約定。約定中包括對數(shù)據(jù)格式，同步方式，傳送速度，傳送步驟，檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。診斷通信協(xié)議就是車載ECU與診斷設(shè)備的一種約定，讓外部設(shè)備能夠與ECU進行通訊，并進行相關(guān)診斷功能操作。一般ECU廠家都會給自己的每款ECU編寫相應(yīng)的診斷通訊協(xié)議。診

10、斷通訊協(xié)議診斷通訊協(xié)議常見類型：ECU只發(fā)不收類型對ECU存儲單元直接讀取類型帶初始化和系統(tǒng)識別碼交互類型總線類型ECU只發(fā)不收類型這種診斷通訊協(xié)議類型使用于早期，當(dāng)ECU檢測到系統(tǒng)故障的時候，采用循環(huán)廣播方式向診斷輸出端（故障燈、診斷接口）輸出故障代碼。這樣的協(xié)議功能比較簡單，不接受外部設(shè)備的主動詢問，在受到物理激活（甚至不需要物理激活）后循環(huán)輸出診斷信息。典型的協(xié)議為閃光碼模式。對ECU存儲單元直接讀取類型這種診斷通訊協(xié)議類型也使用于較早期，支持簡單的交互方式，設(shè)備向ECU發(fā)送一地址代碼，ECU通過計算地址或直接將該地址內(nèi)容回復(fù)給設(shè)備。這樣的協(xié)議具備簡單的交互功能，支持外部設(shè)備主動請求，但

11、不支持主動測試功能。典型的協(xié)議為摩托羅拉協(xié)議。帶初始化和系統(tǒng)識別碼交互類型這種診斷通訊協(xié)議類型為現(xiàn)在主流協(xié)議類型之一，帶有初始化方式及系統(tǒng)識別碼，可以在帶有多個系統(tǒng)的LAN網(wǎng)絡(luò)里識別出唯一系統(tǒng)，實現(xiàn)點對點通訊，支持完整交互方式，可以實現(xiàn)主動測試、ECU數(shù)據(jù)更新等功能。典型的協(xié)議為KWP2000協(xié)議。總線類型這種診斷通訊協(xié)議類型為現(xiàn)在最新主流協(xié)議類型之一，隨著汽車電控系統(tǒng)的增加，原來點對點通訊模式在速度和連接上（有些時候系統(tǒng)可能需要一對多或多對多進行通訊）達不到使用需求。所以出現(xiàn)該協(xié)議類型。該協(xié)議模式的節(jié)點數(shù)據(jù)里帶有識別碼，可以隨時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)及過濾接受數(shù)據(jù)。典型的協(xié)議為CANBUS協(xié)議。OBD-II相關(guān)知識診斷座位置形狀及接腳定義故障碼類型定義OBD-II系統(tǒng)的監(jiān)測功能診斷座位置形狀及接腳定義裝備OBD II系統(tǒng)的汽車有統(tǒng)一的16pin診斷座，一般位于儀表板下方或轉(zhuǎn)向柱附近，形狀如圖所示，而且各pin腳已經(jīng)被SAE作了規(guī)定。接腳定義故障碼類型定義OBD II系統(tǒng)的故障碼也做了統(tǒng)一的規(guī)定，如下表：OBD-II系統(tǒng)的監(jiān)測功能OBD系統(tǒng)具有發(fā)