現代汽車綜合診斷技術及運用(第二部分)

第二部分  故障代碼分析


      故障代碼分析是在讀取故障代碼的基礎上，結合其他檢測結果對所讀取的故障代碼進行比較分析從而做出故障判斷的一種方法。它是汽車電子控制系統故障診斷中最基本也是最簡單的方法之一。故障代碼分析的過程是對汽車控制電腦故障自診斷系統所紀錄的故障代碼進行讀取、清除和鑒別分類的分析過程。通常故障代碼分析是診斷汽車電子控制系統故障的第一步。
      故障代碼(簡稱故障碼)是汽車控制電腦的自診斷系統對檢測出的故障點所記錄下的相應編碼(數字或字母)。
      一、故障的確認方法
      任何故障碼的設定都具有其相應的設定條件，當自診斷系統檢測到某一個或幾個信號超出其設定條件(或范圍)即故障時，將設定故障碼。通常對故障的確認有以下幾種方法。
      (一)值域判定法
    當控制電腦接收到的輸入信號超出規定的數值范圍時，自診斷系統就確認該輸入信號出現故障。例如：某些車水溫傳感器設計成在正常使用溫度范圍-30～120℃(或更高些)內，輸出電壓為0.3～4.7V，所以當控制電腦檢測出信號電壓小于0.15V或大于4.85V時就判定水溫傳感器信號系統發生短路或斷路故障。
      (二)時域判定法
      當控制電腦檢測時發現某一輸入信號在一定的時間內沒有發生變化或變化沒有達到預先規定的次數時，自診斷系統就確定該信號出現故障。例如：氧傳感器在發動機達到正常溫度且控制系統進入閉環后控制電腦檢測不到氧傳感器的輸出信號超過一段時間，或者氧傳感器信號在0.45V上下沒有變化的情況已超過一定時間，自診斷系統就判定氧傳感器信號系統出現故障。
      (三)功能判定法
      當控制電腦給執行器發出驅動指令后，檢測相應傳感器或反饋信號的輸出參數變化，若輸出信號沒有按照程序規定的趨勢變化，就確認執行器或電路出現故障。例如：在某些車上控制電腦發出開啟廢氣再循環(EGR)閥命令后，檢測進氣壓力傳感器MAP輸出信號是否有相應變化，用以確定EGR閥有無動作，若沒有變化，則確認EGR閥及電路故障。有些車則采用EGR位置傳感器(或其他傳感器)來判斷EGR的工作狀態。
      (四)邏輯判定法
      控制電腦對兩個或兩個以上具有相互聯系的傳感器進行數據比較，當發現兩個傳感器信號間的邏輯關系違反設定條件時，就斷定其一或兩者有故障。例如：控制電腦檢測到發動機轉速大于某個值時，節氣門位置傳感器輸出信號小于某個值，則判定節氣門位置傳感器出現故障。例如在捷達車上，當節氣門位置傳感器信號有問題時，電腦比較在當時發動機轉速下的空氣流量信號與節氣門位置信號，會給出空氣流量傳感器信號不合理的故障碼，有時也會同時給出節氣門位置信號的故障碼。

 二、故障的分類
       當故障出現時故障現象也就產生了，但故障的出現有兩種形式。一種是間歇性的故障，它的特點是時有時無；另一種是持續性的故障，它的特點是一旦發生就持續存在。在故障診斷中，間歇性故障被稱為軟故障(有些廠家稱為延續或歷史的故障)，而持續性故障則被稱為硬故障。間歇性故障可能重現，但它的發生常常沒有規律可循，重現的時間長短也不確定。持續性故障則始終存在。因此持續性故障比較容易判斷，而間歇性故障則難以判斷。因為要重現間歇性故障產生的狀態，有時很困難，可能需要很長時間來捕捉間歇性故障的重現或需要人為地創造可重現故障的條件，如加熱、晃動等，同時又要有較好的設備來捕捉故障出現瞬間各種數據參數的變化才行。
      (一)故障和故障現象及故障碼的關系
      有故障碼存在，在大多數情況下是確有故障，也會有不同程度的故障癥狀。如：空氣流量計(MAF)的故障碼，表明空氣流量計信號有故障，而作為重要傳感器的空氣流量計信號出現故障，會產生比較明顯的故障現象，如發動機加速不良，動力性下降，排放超標等。但有些故障的故障癥狀并不明顯，如出現空氣溫度傳感器的故障碼，則表示空氣溫度傳感器信號可能有短路或斷路故障發生，但這個故障所帶來的影響往往單憑駕駛感覺不一定能發現。而在某些情況下，有故障碼卻不一定有故障，這主要是因為：①外界各種干擾源的干擾；②檢測人員的誤操作；③相關故障的影響；④虛假的故障碼等。
      在有些情況下，當有故障癥狀出現時，一定有故障，但不一定有故障碼，因為故障碼是由控制電腦的自診斷系統定義的，凡不受控制電腦約束的故障點，均無法定義故障碼。例如：未被控制系統監測的機械性故障或參數數值漂移但又未超出設定條件的，自診斷系統就無法識別，但發動機會表現出工作不良的故障癥狀。另外，實際上一個控制系統在出廠時，設計人員只能按照設計要求，根據傳感器和執行器及控制電腦可能出現的問題以及試制和實驗過程中出現的各種故障對故障碼進行標定，它沒有也不可能包含了在實際運行中可能出現的所有故障。所以我們常講有故障碼不一定有故障，沒有故障碼不一定沒有故障。不要以為能讀得故障碼，就可修好車，而沒有故障碼就一定沒故障。
      表2為故障和故障癥狀及故障碼間的相互關系。
　　
      在這里我們應該清楚，我們修理的是故障，而不是故障碼，而故障碼僅是對故障范圍和特性所給出的一種提示。它是診斷的開始而不是診斷的最后結果。
二)故障碼的讀取與清除
　　(二)故障碼的讀取與清除
　　故障碼的讀取有兩種方式，一種是人工方式，另一種是外接設備方式。人工讀取方式既適用于早期隨車診斷系統(OBD—I)的故障碼讀取，而外接設備方式既適用于第一代隨車診斷系統也可用于第二代隨車診斷系統(OBD—Ⅱ)的故障碼讀取。存儲在控制電腦中的故障碼也同樣有兩種方式來清除，一種是人工清除，另一種是自動清除，人工清除是按照一定步驟用人工或儀器來清除。故障碼的自動清除則是在故障已經完全消除以后，在點火開關開—閉(ON—OFF)循環一定的次數(通常是50～80次)以上且該故障未再次出現時，控制電腦將自動清除存儲的故障碼。人工清除可以清除所有的間歇性(軟)故障的故障碼和持續性(硬)故障碼，而自動清除只能消除在一段時間內沒有出現的間歇性故障的故障碼和故障已經被排除的持續性故障的故障碼。
　　1．隨車讀取和清除方式
　　隨車讀取和清除故障碼是不使用任何外接儀器設備就可進行的方式。在這種方式下若要控制電腦的自診斷系統輸出故障碼，通常需要先給電腦一個觸發信號，電腦接到此信號后，就開始顯示故障碼。因此可將各種不同汽車的故障碼輸出形式，按不同的觸發方式和不同的顯示方式來加以分類。任何一種車型故障碼的讀取，總是由一種觸發方式和一種顯示方式組成的。
　　(1) 故障碼讀取的觸發方式。
　　① 跨接診斷座中觸發線。
　　這種方式是故障碼讀取中使用最多的方式，根據要檢測的系統用一根導線跨接診斷座中指定的插孔，即可完成自診斷系統的觸發，如圖1所示。
　　　　
　　用這種觸發方式讀取故障碼的車型有：
　　•通用(GM)汽車；
　　•豐田(TOYOTA)汽車；
　　•曰產(NISSAN)汽車；
　　•本田(HONDA)汽車；
　　•五十鈴(ISUZU)汽車；
　　•大發(DAIHATSU)汽車；
　　•鈴木(SUZUKl)汽車；
　　•大宇(DAEWOO)汽車。
　　② 診斷座中觸發線搭鐵觸發。
　　這種方式也是故障碼讀取中比較常見的一種，而上述的兩線觸發中，其中有一根就是搭鐵線，所以兩線觸發和一線搭鐵觸發本質上是一樣的，如圖2所示。
　　　　
　　用這種觸發方式讀取故障碼的車型有：
　　•通用(GM)汽車；
　　•福特(FORD)汽車；
　　•大發(DAIHATSU)汽車；
　　•鈴木(SUZUKl)汽車；
　　•現代(HYUNDAl)汽車；
　　•紳寶(SAAB)汽車。
　　③ 外接LED燈(故障筆)觸發。
　　LED燈是由發光二極管和330Ω電阻串接而成的故障筆，使痢時將兩線分別與診斷座中規定的插腳相接，即可達到顯示故障碼的目的。通常這種方式顯示的故障碼是自動連續輸出的，按照LED燈的顯示即可讀取故障碼，如圖3所示。
　　
　　用這種方式觸發讀取故障碼的車型有：
　　•現代(HYUNDAl)汽車；
　　•三菱(MITSUBISHl)汽車；
　　•奔馳(Benz)。
　　④ 點火開關觸發。
　　在規定時間內將點火開關連續開—關—開—關—開后(三次)，自診斷系統便被觸發輸出故障碼。這種方式僅用于克萊斯勒(CHRYSLER)汽車。
　　⑤ 插保險絲觸發。
　　在保險盒內或診斷座上專用的保險插座上，插上保險絲即可觸發自診斷系統輸出故障碼。用這種方式觸發讀取故障碼的車型有：
　　•鈴木(SUZUKl)汽車；
　　•奧迪／大眾(Audi／VW)汽車。
　　⑥ 加速踏板觸發
　　在5s內將加速踏板踩下并放開5次，即可觸發自診斷系統輸出故障碼。這種方式僅用于寶馬(BMW)的一部分汽車。
　　⑦ 旋轉電位計觸發。
　　將控制電腦上的電位計按順時針或逆時針方向旋轉，并按照一定的程序操作，自診斷系統就觸發輸出故障碼。這種方式僅用于曰產(NISSAN)汽車。
　　⑧ 自動觸發。
　　打開點火開關故障碼自動顯示，這種方式僅用于部分寶馬(BMW)汽車；用汽車萬用表的百分比擋直接讀出故障碼(百分比輸出)，這種方式僅用于部分奔馳(BENZ)汽車。以上兩種方式都是自動進入故障碼輸出的實例。
　　⑨ 按鈕觸發。
　　按規定按下按鈕后故障碼就開始顯示。用這種方式觸發讀取故障碼的車型有：
　　•奔馳(BENZ)汽車(美規車)；
　　•通用(GM)卡迪拉克汽車；
　　•沃爾沃(VOLVO)汽車。
　　(2) 故障碼讀取顯示方法。
　　① 檢查發動機燈(CHECKENGINE)。這里講的是發動機，當然不同系統如ABS、AIRBAG等均有自己相應的故障指示燈。
　　檢查發動機燈安裝在儀表板上，圖4為常見的幾種類型。
　　　　
　　打開點火開關時，檢查發動機燈應點亮，起動發動機后幾秒鐘燈應自動熄滅，當故障出現后，檢查發動機燈可能出現：
　　a．檢查發動機燈持續點亮；
　　b．檢查發動機燈亮一段時間后當工況發生變化又自動熄滅；
　　c．發動機運轉時，檢查發動機燈亮；當熄火后再次起動發動機時，發動機檢查燈熄滅。
　　d．故障燈連續閃動(發動機運轉時)。
　　讀取故障碼時是首先在診斷座上跨接觸發自診斷系統后，利用儀表板上的檢查發動機燈閃爍故障碼。
　　② 外接LED燈（故障筆）。
　　LED燈即發光二極管，其電路連接如圖5所示。
　　　　
　　故障碼筆是由雙LED發光二極管組成的專用的故障碼閱讀筆，它可以方便地從診斷座上讀取故障碼，如圖6所示。使用時可將其紅色夾子接到蓄電池正極，探針插到診斷孔上，即可以從綠色LED燈上讀出故障閃爍碼。
　　　　
　　常見的外接LED燈的連接方式有兩種，如圖3所示。
　　③ 內部LED燈。
　　內部LED燈有兩種安裝部位(如圖7所示)。一種裝在診斷座上，如沃爾沃(VOLVO)汽車和奔馳(BENZ)汽車；還有一種是裝在電腦板上的，如曰產(NISSAN)汽車和本田(HONDA)汽車。
　　　
　　④ 百分比(％)輸出。
　　利用百分表在9針診斷座的第3針輸出口，讀取百分比(％)值，是奔馳汽車專用的讀取故障碼的方式，如圖8所示。
          
　　⑤ 直接在儀表板上顯示。
　　美國通用(GM)汽車公司卡迪拉克汽車可以用空調系統的控制面板顯示故障碼，如圖9所示。
          
　　(3) 故障碼燈的閃爍方式。
　　當用發動機檢查燈或LED燈讀取故障碼時，應注意故障碼的閃動方式，通常故障燈的閃爍方式可以分為以下幾種：
　　① 單燈閃爍方式。
　　只用一支檢查燈或LED燈的閃爍方式可分為：
　　a．一位碼閃爍有時也稱為直接計數方式，即每次閃爍等寬的脈沖信號，以脈沖的個數計為故障碼，如圖10所示。
          
　　b．兩位碼閃爍。閃爍時分為十位碼和個位碼，十位碼閃爍的時間長，個位碼閃爍的時間短，如圖11所示(故障碼是23)。此種方式最為常見，使用的車型最多。
          
　　c．多位碼閃爍。多位碼閃爍通常是等寬脈沖及等寬間隔的故障碼閃爍方式，如圖12所示(故障碼是323)。有些車型的多位碼中加入了前置碼和指示碼，如圖13所示(故障碼是423，前置碼恒定為1，指示碼8缸車為2，其他車為1)。
          
          
　　② 雙燈閃爍方式。
　　用兩支LED燈來顯示故障碼，一支紅色代表十位碼，一支綠色代表個位碼，兩支LED燈交替閃爍，即可閃爍故障碼(曰產車型)，如圖14所示(故障碼是23)。
          
　　③ 四燈顯示方式。
　　用四支LED燈組成的二進制四位顯示板，每支LED燈亮時表示1，滅時表示0，四支LED燈分別代表1248。故障碼等于四位二進制碼之和，所以它可以表示從0～15共16個故障碼，如圖15所示(該方式常用于本田某些車型上)。
          
　　(4) 故障碼的清除方式。
　　故障碼的清除方式有3種：
　　① 切斷電源法：切斷電源消除電腦中記憶的方式，具體步驟是：
　　a．將蓄電池負極搭鐵線拆下10～30s以上或更長時間，這種方式適用于大多數車型。
　　b．拆下電腦的電源保險。但切斷電源法會同時清除電腦的自適應值或其他系統的記憶，如音響。
　　② 觸發程序法：按照觸發的方式遵循規定的程序步驟操作，即可清除故障碼(如豐田車清除AIRBAG系統的故障碼)。
　　③ 利用儀器清除故障碼，這是最常用并應首先采用的方式。
　　(5)故障碼的分類與鑒別。
　　故障碼分為間歇性故障碼(或稱軟故障碼)和當前故障碼(或稱硬故障碼)兩種。間歇性故障碼是曾經發生過而當前卻不存在的故障碼，當前故障碼是當前仍存在著的故障碼。在通常情況下可按下述方法加以區別：
　　① 首先讀取全部故障碼；
　　② 清除所有故障碼；
　　③ 試車(這里要強調的是，試車不是在起動后原地運轉發動機，而是進行路試，對某些故障碼，必須按設計要求進行規定的工況路試才行)；
　　④ 再讀故障碼。
　　第二次讀出的故障碼是當前故障碼。第一次讀取時有，而第二次讀取時沒有的故障碼則是間歇性故障碼。

(三)故障碼的分析步驟
　　(三)故障碼的分析步驟
　　在進行故障碼分析時，建議按照以下步驟進行：
　　(1) 首先讀取并紀錄所有故障碼；
　　(2) 清除所有的故障碼；
　　(3) 確認故障碼已被清除(在再次讀取故障碼時，應顯示此時無故障碼)；
　　(4) 模擬故障產生的條件進行路試以使故障重現；
　　(5) 再讀取并紀錄此時的故障碼；
　　(6) 區分間歇性(軟)故障碼和當前(硬)故障碼；
　　(7) 區分與故障癥狀相關的故障碼和無關的故障碼；
　　(8) 區分諸多故障碼或相關故障碼中的主要故障碼(它可能是導致其他故障碼產生的原因)；
　　(9) 按照上述分析，進一步精確地檢查測量故障碼所代表的傳感器、執行器或控制電腦及相關的電路狀態，以便確定故障點發生的準確位置。
　　以上(7)、(8)、(9)項的內容是故障碼分析的重點，也是我們需要進一步檢查的方向。
　　在整個分析和檢查的過程中，我們應明確非常重要的一點：整個控制系統是由許多子系統(各個傳感器、執行器、電源及電腦中的各部分電路等)電路組成的，而每一個子系統電路是由傳感器(或執行器)、插接頭、線路和電腦內部的該子系統電路所組成。因此反映某個子系統故障的故障碼所包含的內容不單是指該傳感器(或執行器)出現故障，而是表示該子系統的信號出現不正常的現象，至于不正常的原因則可能出現在組成該子系統的任何一部分——器件、接頭、線路或電腦上。所以我們講故障碼僅為維修人員提供了進一步檢測的大方向，而并不能也不是告訴我們究竟什么地方和什么東西出現故障。為真正確定是什么地方和什么東西的問題，還需要根據相應的技術資料(包括電路圖、器件位置、標準值等)，利用可能的檢測手段進一步測量。這就是為什么不要以為讀到故障碼即可修好車的原因。