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汽车诊断技术基础知识2012-03-021目的及范围本文档的目的是向新员工介绍什么叫汽车诊断，及汽车诊断的历史发展和汽车诊断的基础知识。本文件适用于软件开发新员工。2培训内容什么是汽车故障诊断汽车自诊断技术的历史发展汽车自诊断基础知识3什么是汽车诊断汽车故障诊断：汽车故障诊断是指依照相关技术标准，使用专用的工具、仪器、设备和软件，对汽车故障进行检测排查、分析判断，从而查明故障成因，确认故障部位的操作过程。汽车自诊断技术：汽车自诊断技术是指，汽车车载电脑能够在汽车运行过程中不断监测电子控制系统各组成部分的工作情况，如有异常，根据特定的算法判断出具体的故障，并以代码形式存储下来，同时起动相应故障运行模块功能，使有故障的汽车能够被驾驶到修理厂进行维修，维修人员可以利用汽车故障自诊断功能调出故障码，快速对故障进行定位和修复。我们公司内部一般所说的汽车诊断技术，指的就是通过汽车自诊断技术来实现对汽车的电控系统进行诊断。4汽车自诊断技术的历史发展汽车自诊断技术是随着汽车电控技术的发展而发展，由于在汽车上引入电控技术，才有了汽车自诊断技术的出现。汽车电控系统的发展汽车自诊断技术的发展5汽车电控系统的发展1979年，BOSCH公司开始生产将电子点火和电控汽油喷射集于一体的Motronic 数字式发动机综合控制系统，对空燃比、点火正时、怠速转速、废气再循环和排放等进行了全面控制，取得了显著效果。随着电控喷射技术的日趋完善，显示了电控汽油喷射系统的强大优越性，促使电控汽油喷射装置从70年代末开始得到了迅猛发展。由于软件技术的出现，使机械工程与电子技术得到有机结合，真正实现了电子控制，电子技术的应用领域从发动机电子控制扩大到传动系统，进而又扩大到底盘等其他系统，直至车身附件、信息显示和导航系统等。6汽车自诊断技术的发展自1979年美国通用汽车公司率先在其汽车电控系统中采用故障自诊断功能后，世界上的各大汽车厂商纷纷效仿，在各自生产的电控汽车上都配备了故障自诊断功能。1993年以前的电控汽车的故障自诊断系统自成体系，不具有通用性，且种类繁多，不利于用统一的专用仪器，给汽车的售后服务和维修工作造成了很大不便。这种自诊断系统，按美国标准称为第一代随车自诊断系统（OBD-I）。1994年，美国汽车工程师协会(SAE)提出了第二代随车自诊断系统（OBD-II）的标准规范。只要各汽车制造厂执行该规范，其诊断模式和诊断插座，便可得到统一。该系统的自诊断模块不仅能够解决汽车电控系统的安全性和存储记忆汽车故障，还能够实时提供汽车各传感器和开关的运行参数（即我们所说的数据流）和对执行器进行动作测试等功能。美国规定，96年以后在美国生产和销售的汽车必须装备第二代随车自诊断系统（OBD-II）。7汽车自诊断基础知识汽车电控系统诊断通讯协议OBD-II相关知识8汽车电控系统汽车电控系统组成汽车电子控制系统一般是由传感器、控制单元和执行元件三大部分组成。传感器将外部运行信号、汽车的状态信号、驾驶员操作信号等转换成电信号，并将其送入控制单元，电信号在控制系统中进行处理后产生一定的控制信号，执行元件接受控制信号，输出相关的物理量。传感器和执行元件相当于控制系统的输入与输出装置，它们的性能好坏直接影响整个控制系统的性能与使用。电子控制单元ECU（ELECTRONIC CONTROL UNIT）通常由输入/输出缓冲电路、存储电路、模/数转换器和CPU等构成。由于它是整个控制系统的核心，其性能的好坏将影响汽车的行驶。汽车电控系统工作原理9汽车电控系统组成传感器电控单元（ECU）执行元件10传感器传感器就是将非电量转换成电量并进行输出的元件，现代汽车上使用的传感器有50种以上，其中大部分传感器用于动力传动系统、车辆控制系统、车身控制系统、安全系统以及驾驶环境等方面。传感器按照系统控制的物理量可分为：温度传感器，压力传感器，空气流量传感器，位置、角度传感器，气体浓度传感器，转速传感器，加速度、振动传感器，光传感器，距离传感器，电流量传感器，角速度传感器，轴传感器以及液体高度传感器等。11电控单元（ECU）电子控制单元由输入电路、模拟/数字转换器（A/D）、微机、输出放大电路等组成。（1）输入电路：由传感器输出的信号输入到ECU后，若是数字信号，则直接输入微机；若是模拟信号，则由A/D转换器将其转换成数字信号之后输入微机。输入电路起着将传感器输入的信号除去杂波和把正弦波转变为矩形波后，再转换成输入电平的作用。（2）模拟数字转换器：其作用是将传感器的模拟信号转换成数字信号后再输入到微机。（3）微机：其中包括输入/输出接口、中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。微机将接收的数字信号与ROM中的控制机件的最佳运行数据一起送入中央处理器进行运算处理，再将运算结果由I/O接口送至输出放大电路，然后传给各执行元件以实现相应地控制。（4）输出放大电路：用于放大微机送来的输出信号，是执行元件工作的部分。由于微机输出的是弱电流，不可能直接驱动执行元件。因此，通过功率放大，以供给执行元件较大电流而使之工作。12执行元件将电子控制单元（ECU）输入的电信号转变为机械运动并进行做功的元件称为执行元件，无论传感器、ECU性能多么优异，如果执行元件性能不良，整个控制系统将不能工作，执行元件的最后输出是把电信号转换为力或位移等物理量，所以也需要执行元件具有良好的性能。常见的执行元件有：电磁阀和马达。13汽车电控系统工作原理第一类传感器（周围环境状态）执行元件汽车电子控制系统如图1-1所示。第一类传感器用于检测汽车周围环境，如外界的气温、湿度、大气压力等；第二类传感器用于测定汽车的状态，如车速、滑移率、转向角等；第三类传感器把驾驶员的操作情况和判断转变为电信号，如转弯、制动、变速杆置N档等。ECU将这三类传感器的输入信号进行处理、计算，并输出到执行元件，执行元件把电信号转变为控制汽车的相应物理量。被控制机械装置第二类传感器（机械装置的状态）输入处理计算处理输出处理第三类传感器（对驾驶员指示操作）图1-1 电子控制单元14诊断通讯协议诊断的要素：设备，接口，通信协议通信协议又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。诊断通信协议就是车载ECU与诊断设备的一种约定，让外部设备能够与ECU进行通讯，并进行相关诊断功能操作。一般ECU厂家都会给自己的每款ECU编写相应的诊断通讯协议。15诊断通讯协议诊断通讯协议常见类型：ECU只发不收类型对ECU存储单元直接读取类型带初始化和系统识别码交互类型总线类型16ECU只发不收类型这种诊断通讯协议类型使用于早期，当ECU检测到系统故障的时候，采用循环广播方式向诊断输出端（故障灯、诊断接口）输出故障代码。这样的协议功能比较简单，不接受外部设备的主动询问，在受到物理激活（甚至不需要物理激活）后循环输出诊断信息。典型的协议为闪光码模式。17对ECU存储单元直接读取类型这种诊断通讯协议类型也使用于较早期，支持简单的交互方式，设备向ECU发送一地址代码，ECU通过计算地址或直接将该地址内容回复给设备。这样的协议具备简单的交互功能，支持外部设备主动请求，但不支持主动测试功能。典型的协议为摩托罗拉协议。18带初始化和系统识别码交互类型这种诊断通讯协议类型为现在主流协议类型之一，带有初始化方式及系统识别码，可以在带有多个系统的LAN网络里识别出唯一系统，实现点对点通讯，支持完整交互方式，可以实现主动测试、ECU数据更新等功能。典型的协议为KWP2000协议。19总线类型这种诊断通讯协议类型为现在最新主流协议类型之一，随着汽车电控系统的增加，原来点对点通讯模式在速度和连接上（有些时候系统可能需要一对多或多对多进行通讯）达不到使用需求。所以出现该协议类型。该协议模式的节点数据里带有识别码，可以随时在总线上发送数据及过滤接受数据。典型的协议为CANBUS协议。20OBD-II相关知识诊断座位置形状及接脚定义故障码类型定义OBD-II系统的监测功能21代号含义代号含义1供制造厂使用9供制造厂使用2SAE-J1850资料传输10SAE-J1850资料传输3供制造厂使用11供制造厂使用4车身接地12供制造厂使用5信号回路搭铁13供制造厂使用6供制造厂使用14供制造厂使用7ISO-9141资料传输15ISO-9141资料传输8供制造厂使用16接蓄电池正极诊断座位置形状及接脚定义装备OBD II系统的汽车有统一的16pin诊断座，一般位于仪表板下方或转向柱附近，形状如图所示，而且各pin脚已经被SAE作了规定。接脚定义22P0引擎变速箱电脑控制系统由SAE统一制定的故障码P01XX燃油和空气侦测系统P1引擎变速箱电脑控制系统由厂家各自制定的故障码P02XX燃油和空气侦测系统P2引擎变速箱电脑控制系统预留故障码P03XX点火系统P3引擎变速箱电脑控制系统预留故障码P04XX废气控制系统C0底盘电脑控制系统，由SAE统一制定的故障码P05XX车速怠速控制系统C1底盘电脑控制系统，由各厂空各自制定的故障码P06XX电脑控制系统C2底盘电脑控制系统，预留故障码P07XX变速箱控制系统C3底盘电脑控制系统，预留故障码P08XX变速箱控制系统B0车身电脑控制系统，由SAE统一制定的故障码P09XXSAE预留的故障码B1车身电脑控制系统，由各厂家各自制定的故障码P00XXSAE预留的故障码B2车身电脑控制系统，预留故障码P11XX燃油和空气侦测系统B3车电脑控制系统，预留故障码P12XX燃油和空气侦测系统U0网路连接相关故障码P13XX点火系统U1网路连接相关故障码P14XX废气控制系统U2网路连接相关故障码P15XX怠速马速控制系统U3网路连接相关故障码P16XX电脑控制系统P17XX变速箱控制系统P18XX变速箱控制系统P19XXSAE预留的故障码P10XXSAE预留的故障码故障码类型定义OBD II系统的故障码也做了统一的规定，如下表：23OBD-II系统的监测功能OBD系统具有发现部件和系统故障的能力，而OBD II系统具有探测部件和系统的能力，以维持很低的排放水平。具有OBD II能力的系统与以前的系统大体相似，只不过PCM模块中增加了范围广泛的监测系统和策略。OBD II系统主要有以下监测器：催化剂效率监测器发动机缺火监测器燃油系统监测器加热型氧传感器监测器综合部件监测器燃油蒸发排放系统监测器二次空气喷射监测器排气再循环监测器24谢谢！25