基本知识2 汽车电器系统检修基本知识
学习目标
1.认识汽车电路基础元件,了解汽车电路图识读方法。
2.熟练运用汽车电路检修的基本方法。
3.了解电控自诊断系统的原理,掌握传感器、执行器的基本检测方法。
4.认识CAN数据总线基本知识。
现代汽车的电器系统可分为以下三个部分。
(1)电源与启动系统。包括蓄电池、发电机与电能管理系统以及发动机启动系统。
(2)发动机/底盘电控系统。包括发动机电控点火和燃油喷射系统、自动变速器电控系统、制动防抱死系统(ABS)、电控转向助力系统、电控悬架系统等,主要作用是对发动机的动力输出,整车操纵、安全行驶方面的改善起辅助控制作用。
(3)车身电器系统。包括照明信号系统、仪表报警系统、空调系统、雨刷控制、车门控制(电动车窗、后视镜、中控门锁控制)、被动安全系统(安全带预收紧装置及安全气囊)、多媒体及导航系统等,主要作用是提供车上照明及信号警示,并使操作便捷,以及改善乘坐的安全、舒适性。
随着汽车结构的改进与性能的不断提高,汽车电子元件的数量与日俱增,这些元件与汽车的机械部分协同工作、深入融合。今天,即使在发动机维修、底盘维修这些传统的机械维修领域,也往往涉及汽车电器系统的检修,因此有必要先学习一些汽车电器系统检修的基本知识。
一、汽车电路的基础元件
(一)电路连接器件
1.导线
汽车电器线路中的导线分低压线和高压线两种。
低压线分为普通导线和电缆线两种。普通低压线为带绝缘包层的铜质多股软线,导线的截面积可根据用电设备的工作电流大小进行适当选择;蓄电池和启动机的连接线、蓄电池和车架的搭铁线等则使用电缆线。为便于识别和检修,汽车各条线路的导线均采用不同的颜色,对汽车导线的颜色各国有不同的规定。双色线中所占比例大的颜色叫主色,所占比例小的叫辅助色。
汽车点火线圈与火花塞之间的电路使用高压导线,用来传送高电压。为了衰减火花塞产生的电磁波干扰,目前已普遍使用了高压阻尼点火线。
2.插接器
分线束与分线束之间,线束与用电设备之间、线束与开关之间的连接采用插接器。插接器不能松动、腐蚀,其上有锁紧装置,而且为了避免安装中出现差错,插接器还制成不同的规格、形状。
拔开插接器时,不能直接拉拔导线,应先将插接器的锁止舌扣解除,才能向两边用力拉插接器的壳体。
(二)电路控制元件
电路控制元件指的是各种开关、继电器以及电控单元(ECU)。汽车开关按操纵方式分可旋转式、推拉式、压力式、顶杆式、翘板式及组合式等多种。这里主要介绍点火开关、组合开关和汽车用继电器。
1.点火开关
点火开关是汽车电路中最重要的开关,是各条电路分支的控制枢纽。现代汽车的点火开关多采用4挡。
点火挡:ON或IG,接通点火系、仪表指示、电控系统。
启动挡:ST或START,启动发动机。
附件挡:ACC,停车时打开收放机、音响。
锁止挡:LOCK,锁止转向盘转轴,用于防盗。
柴油车还增加预热挡(HEAT)。
其中启动、预热挡因为工作电流很大,开关不易接通过久,所以这两挡在操作时必须用手克服弹簧力,扳住钥匙,一松手就弹回点火挡,不能自行定位,其他挡位均可自行定位。
2.组合开关
组合开关将照明开关(前照灯开关、变光开关)、信号(转向、危险警告、超车)开关、刮水器/清洗器开关等组合为一体,安装在便于驾驶员操纵的转向柱上。
3.汽车用继电器
继电器是利用电磁或其他方法,实现自动接通或切断一对或多对触点,以完成用小电流控制大电流,保护开关触点不被烧蚀。多数继电器放置在保险丝盒内,还有一部分继电器随系统的线束而定。
继电器通常分为常开继电器、常闭继电器和混合型继电器。其外形与内部原理如图1-15所示。
图1-15 继电器外形与内部原理
(三)电路保护器件
电路保护器件用于电路或电器设备发生短路及过载时,自动切断电路,以防线束或电器设备烧坏。汽车上常见的电路保护器件有保险丝和断路器。
1.保险丝
保险丝又称熔断器、熔丝,其材料是锌、锡、铅等金属的合金。现代汽车所使用的保险丝多为塑料外壳的插片式保险丝,如图1-16所示,保险丝塑料颜色指示了最大允许电流值,如表1-1所示。
图1-16 插片式保险丝
表1-1 插片式保险丝塑料颜色代表的额定电流值对照表
保险丝熔断后,必须先查找故障原因,并彻底排除。更换保险丝时,一定要与原规格相同,特别不能使用比规定容量大的保险丝,否则将失去保护作用。
保险丝支架与保险丝接触不良会产生电压降和发热现象。因此,特别要注意检查有无氧化现象和脏污。若有脏污和氧化物,须用细砂纸打磨光,使其接触良好。
有的车型在电路起始端,即蓄电池正极附近,采用多股铜芯绞合线,其尺寸通常要比所保护线路小4号,外面包有聚乙烯护套,比常见导线柔软,又称易熔线。当电流超过易熔线额定电流数倍时,易熔线首先熔断,以确保线路或电器设备免遭损坏。
2.断路器
断路器用于正常工作时容易过载的电路中,断路器的原理是利用双金属片受热变形的原理制成的。断路器按其作用形式有两种类型。一类是当电路发生过载时,双金属片受热向上弯曲变形,使触点分离,自动切断电路,保护线路及用电设备;排除故障后,需用手按下按钮,使双金属片复位。另一类是当电路发生过载时,双金属片受热变形弯曲,触点打开,电路自动切断;当双金属片冷却后,自动复位,触点闭合,电路自动接通,如此,断路器触点周期地打开和闭合,直至电路不过载为止。
(四)中央电器控制盒和中央电器控制单元
汽车上将全车所有电器控制元件(如继电器、闪光器、雨刮间歇控制器等)和保险丝,通过印刷电路板和壳体组装成一个总成,称为中央电器控制盒。轿车的中央电器控制盒一般安装在左侧仪表板的下方,通过标准的插接器与线束相连,以便于对全车电器件进行集中控制,达到简化线路、便于检修和排除故障的目的。
近年来,一些新车型将传统的中央电器控制盒进行电路集成和功能扩展,出现了中央电器控制单元,增强了对用电器的控制。
中央电器控制单元又称车载电器控制单元、车身控制模块(BCM),它包括控制单元集成电路和继电器支架两个部分,如图1-17所示。有些车型,如上海大众朗逸、途观,由于集成了车载网络控制单元、舒适系统控制单元的功能模块,因而具有用电器监控、用电器负荷管理、发电机励磁控制、CAN总线数据传输和自诊断功能。自动挡车型还具有启动机继电器、换挡杆锁和倒车灯的辅助控制功能。
图1-17 中央电器控制单元
二、汽车电路图的识读
(一)汽车电路图的种类
汽车电路图主要用于表达汽车上各电气系统的器件组成、工作原理及电器元件间的连接关系,同时还可以表示各电器、线束等在车上的具体安装位置。常见的有电路原理图、电路接线图和元件定位图。
1.电路原理图
电路原理图是用简明的图形符号按电路原理将每个系统由上到下合理地连接起来,再将每个系统排列起来而成。这种画法对线路图作了高度地简化,图面清晰、电路简单明了、电路连接控制关系清楚,对迅速分析排除电气设备的故障十分有利。
2.电路接线图
电路接线图是为了表达电器件的每一个接线柱、继电器的每一个插座以及中央控制盒的每一个端子等和线束的每一个插接器插脚之间的连接关系而绘制的。
电路接线图主要用来指导电器件和线束的装配,是一种介于与电路原理图和线束图之间的表达方式,它既表达汽车电路的连接关系,又表达电路的工作原理,现代多数汽车公司的汽车电路图都采用。
3.元件定位图
常见的元件定位图是中央控制盒布置图。为便于规范布线、诊断故障,现代汽车常将保险丝、继电器等电路易损件集中布置在一块或几块配电板上,配电板背面是用来连接导线的插座。
(二)汽车电路图的识读方法
1.掌握回路原则
任何一个电路要想工作,必须有电流流过用电设备,即在电源、用电设备(负载)和搭铁之间形成回路。
2.明确开关和继电器的状态和作用
继电器由线圈工作的控制电路和触点工作的主电路两部分组成。在电路图中画出的是继电器线圈处于失电的状态。
在标准画法的电路图中,开关总是处于断开状态;电子开关的状态则视具体情形而定。有些开关往往汇集许多导线,分析电路时应注意以下问题。
①开关的许多接线柱中,哪些是直通电源的,哪些是接用电器的。
②这个开关控制哪些用电器,被控电器中哪些电器经常接通,哪些短暂接通,哪些先接通,哪些后接通,哪些单独工作,哪些同时工作。
③多挡开关的每一挡中,哪些接线柱有电,哪些无电。
3.电控系统电路图的识图要领
当一个或多个电控单元置于电路中,为提高电控系统的识图速度,可从以下方面着手分析。
①查找系统的供电线。哪些是常火线,哪些受点火开关控制。
②查找系统的搭铁线。共有几个搭铁点(又称接地点)。
③再分析各元件的共用关系。看哪些元件共用一根线路。一般情况下,可以多个执行器共用一根电源线,搭铁线单独引出(由ECU控制执行器搭铁);多个传感器共用一根搭铁线,信号线单独引出(以此可判断各传感器的信号端子和搭铁端子)。
汽车电路原理图许多车型是相近的,只是个别地方不同。先从比较熟悉的车型入手,抓住几个典型电路,掌握各系统的接线特点和原则,比较对照,举一反三,达到触类旁通。
(三)汽车电路图中符号含义和标示方法
汽车电路图的一个重要特征是元器件采用统一规定的图形符号或文字符号来表示,汽车生产厂家不同,其汽车电路图符号亦有所不同,下面以大众和通用车系为例进行介绍。
1.大众车系电路常用符号说明
大众车系电路图整个电路都是纵向排列,同一系统的电路都归纳在一起。电路图底部横线表示搭铁线,横线下方横线处的一系列数字,是接地点位置编号,表达整车电路图中各个电路图的接续关系。
图1-18 大众车系电路图识读说明
J519—BCM车身控制单元,在仪表板左侧下方;J623—发动机控制单元,在排水槽中部;N292—带功率输出级的点火线圈4,在气缸盖罩顶部左侧;P—火花塞插头;Q—火花塞
以图1-18所示电路为例予以说明。
1——保险丝代号,图中SC14表示保险丝盒中14号位保险丝(10A)。
2——元件上插头的代号,表示插头代号、触点数和连接的触点号,图中T94a/87表示多针脚插头T94a,94针,第87号触点。
3——三角箭头指示该元件在电路图上一页有延续。
4——指示内部接线的去向,数字表示电路图中下一个部分有相同数字的内部接线相连。
5——元件代号,可以在电路图下方查到元件名称。
6——线束内部连接的代号,可以在电路图下方查到该不可拆式连接位于哪个线束内。
7——内部连接(细实线),这个连接并不是作为导线存在,而是表示元件或导线束内部的电路。
8——三角箭头,表示接下一页电路图。
9——BCM车身控制单元上多针插头代号及插头的触点号,图中T52b/12表示52针,第12号触点。
10——接线端子号,元件上的接线端子号或多针插头触点号。
11——触点代号,在继电器上表示继电器上单个触点,图中5表示继电器上的第5号触点。
12——继电器位置编号,表明该继电器在继电器板上的位置。
13——指示导线的延续,框内的数字指示导线在相同编号的部分有延续。标号表示该导线与位置编号70处标号的导线连接。
14——元件的符号。
15——导线颜色和截面积(单位:mm2)。
16——线束的插头连接代号,指示多针脚插头代号、触点数和连接的触点号,图中T14a/5表示多针脚插头T14a,14针,第5号触点。
17——接地点的代号,可以在电路图下方查到该接地点在车上的位置。
大众汽车电路图主要供电线路常用统一的代号表示,现说明如下。
30——蓄电池正极直接相连,中间不经过任何开关,为停车后还需要使用的用电设备供电。
点火开关后供电线(图1-19):
图1-19 大众车系点火开关接线图
15——在点火开关点火挡和启动挡时均接通,在燃油泵继电器后用87表示。
75或X——仅在点火开关点火挡接通,对大容量电器供电,如散热器风扇、空调鼓风电机等,启动挡时断开以减小蓄电池负荷,减荷继电器后用75X表示。
50——仅在点火开关启动挡时接通,用于启动电动机供电。
P——仅在点火开关关闭时接通,对停车灯(又叫驻车灯)供电。
大众车系电路图中常用符号说明如表1-2所示。
2.通用车系电路常用符号说明
通用车系电路图中常用符号如表1-3所示。
表1-2 大众车系电路图中常用符号
表1-3 通用车系电路图中常用符号
三、汽车电路检修的基本方法
(一)汽车电器系统的故障特点
1.电路工作特点
在汽车运行过程中,汽车电源电压是波动的。发电机的输出电压在发电机标称电压附近上下波动,波动范围在蓄电池端电压到调节器起作用的电压值之间。一般使用12V电源的汽车,低温启动时,其蓄电池端电压可降低到6~8V,而发电机高速运转时,则可高达14.5V。
电器工作时的开关过程以及触点的通断等,都会由于电磁感应在短时间内产生较高电压——瞬时过电压。如当关断点火开关时会在发电机励磁绕组中产生50~80V的自感应电压,容易引起电子元件的损坏。
此外,汽车上的许多电感性负载,如喇叭、各种电动机、电磁离合器等,在切换或断开时,会在电路中激发高频振荡,这对电控系统而言可能引起误动作。
2.电路故障特点
汽车在不同的环境因素下常会引发不同的电路故障。严寒地带常因润滑油黏度成倍增加,启动阻力加大,导致蓄电池早期损坏;炎热地带汽车电器会因机件高温、塑料件和绝缘材料加快老化而使可靠性下降;酸雨、盐雾地区易使元器件腐蚀、漏电;多雨时节则因泥水引起锈蚀导致搭铁不良;道路不平汽车震颤、冲击,造成电器、电子设备和线束的机械性破坏,如脱线、脱焊、线束磨破、触点抖动、接触不良等。
一般电子元件对过电压和温度十分敏感,元件电压击穿,如电容器击穿,晶体管击穿,常常是不可恢复的,击穿时表现形式为短路或断路。电子元件散热不良,也会导致类似于击穿故障。
元件老化或性能退化也会导致许多方面的故障,如晶体管漏电增加,电容器容量减小,电阻的阻值变化,各种继电器绝缘老化、线圈匝间短路、触点烧蚀等。
(二)控制电路的检查方法
汽车电器系统的故障总体上可分为两大类:一类是电器设备的故障;另一类是线路的故障。线路的故障包括断路、短路,还有断路程度较轻的接触面氧化形成高电阻,短路程度较轻的绝缘性不良。
1.断路的检查
电路的断路,又称开路,分为用电器的供电端断路和搭铁端断路两种情况,断路的特征是用电器不工作,熔丝完好未烧断。故障原因有开关触点或继电器触点松动、烧蚀、导线插接器连接松动造成的接触不良以及导线折断等情况。
线路断路可用跨接线、试灯或万用表多种方法进行检查,具体方法如下。
方法1:跨接线法。当怀疑电路中的某段线路断路时,用跨接线将该段线路短接,若用电器工作,则可断定该段线路断路,如该段电路较长时,再用该方法进一步缩小怀疑范围,如图1-20所示。
图1-20 跨接线法检查断路
方法2:试灯法。接通控制开关,将试灯的一端搭铁,另一端与蓄电池到该用电器之间线路各点依次相接触,直到触及某一点后灯不亮为止。断路处即在试灯亮和试灯不亮的两个被测点之间,如图1-21所示。
图1-21 试灯法检查断路
方法3:万用表测量法。接通控制开关,将万用表拨至直流电压合适挡位,使负表笔搭铁,正表笔依次测量蓄电池到该用电器之间线路上的各点电压,直到万用表检测时无电压指示为止,则断路发生在有电压指示和无电压指示的两个被测点之间的电路上,如图1-22所示。
图1-22 万用表测量法检查断路
2.短路的检查
电路短路指供电端电路不经过任何电气设备,直接被导线接地。短路的特征是用电器不工作,同时由于电流过大熔丝还会出现烧断。
查找线路的短路部位时,需要逐个拆开各个节点,所以该方法又称为断路法。电路短路可用试灯或万用表进行检查,具体方法如下。
方法1:试灯法。断开与控制开关及用电器连接处的导线,试灯一端与蓄电池正极相连,用试灯另一端与接该用电器的导线接头相连,如试灯亮,说明搭铁有短路故障存在[图1-23(a)]。逐个拆开控制开关到用电器之间导线上的各个节点,如试灯灭,则故障发生在拆开接点与上一个接点之间的导线上[图1-23(b)]。
图1-23 试灯法检查短路
方法2:万用表测量法。将万用表拨至电阻挡,任一表笔搭铁,另一表笔与接用电器的导线接头相连,如果检测电阻值为0,则说明有搭铁短路故障存在[图1-24(a)]。逐个拆开控制开关到用电器之间导线上的各个节点,如检测电阻值为∞,则故障发生在电阻值为0时拆开的接点与上一个接点之间的导线上[图1-24(b)]。
图1-24 万用表测量法检查短路
3.电路检查的捷径
在汽车电器故障中如出现以下情况,按照以下思路进行处理,可缩小线路的诊断范围。
①多个用电器不工作或工作不正常。由于多个用电器同时损坏的可能性极小,该情况可判断是它们的公用电路部分,即共用电源线路或共用搭铁线路出现问题。
②个别用电器不工作或工作不正常,其他用电器工作正常。该情况可排除它们的共用电路部分出现故障,重点检查该用电器所在的支路部分。
汽车电路检修注意事项
◎装用电子线路的现代汽车,一般不允许使用“试火”的办法判明故障部位及其原因。这种方法,必须借助于一些仪表和工具,按照一定的方法进行。否则,“试火”产生的过电流,会给某些电路和元件带来意想不到的损害。
◎拆卸蓄电池时,应先拆负极电缆,再拆正极电缆;装上蓄电池时,须先接正极电缆,后连接负极电缆。拆下或装上蓄电池之前,应确保点火开关和其他开关都已断开,否则会导致半导体元器件的损坏。同样,拆卸和安装元器件时,应切断电源。
◎靠近振动部件(如发动机)的线束应用卡子固定,并将松弛部分拉紧,以免由于振动造成线束与其他部件碰擦;紧挨尖锐金属部件的线束部分应用胶带缠好,以免磨破;安装固定零件时,应确保线束不被夹住或损坏。
◎维修工作中,对电器和电子元器件应轻拿轻放,不能粗暴对待;若工作时温度超过80℃(如进行焊接作业时),应先拆下对温度敏感的器件(如继电器、ECU等)。
◎有些电子电路由于性能要求、技术保护等原因,采用不可拆卸的封装方式,其电路故障应先从其外围逐一检查,外围故障排除后,可确定其内部损坏,采取总成更换的方法进行维修。
四、汽车电控系统及自诊断原理
(一)汽车电控系统简介
汽车电控系统由传感器、电子控制单元(ECU)、执行器三个部分基本组成。
1.传感器
传感器的功能是将汽车运行中各种工况信息,如温度、压力、流量、位置、气体浓度、速度等,转化成电信号输给ECU。
根据传感器工作是否需要外界提供电源,传感器可分为供电型和发电型两种类型。
供电型传感器基于电阻分压、霍尔效应、光电效应等工作原理,需要外界提供电源,一般由ECU提供5V参考电压或电源提供12V电压。
供电型传感器一般有3个端子:供电端子、信号端子和搭铁端子[图1-25(a)]。也有的传感器通壳体直接搭铁,只有供电端子和信号端子[图1-25(b)];对于发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器,分压信号取自于ECU内部[图1-25(c)、(d)]。
图1-25 供电型传感器电路
发电型传感器基于电磁感应、电化学、晶体压电效应等工作原理,不需要外界提供电源,根据发动机或车辆的工作状态,自身产生相应的电信号。发电型传感器种类相对较少,主要有:磁感应式(又称磁电式)曲轴位置传感器,ABS轮速传感器,自动变速器输入、输出转速传感器,以及氧化锆型氧传感器,晶体压电型爆震传感器等。
发电型传感器有两个端子:信号端子和搭铁端子[图1-26(a)];也有的传感器壳体直接搭铁,只有1个信号端子[图1-26(b)]。
图1-26 发电型传感器电路
2.电子控制单元
电子控制单元(Electrical Control Unit,英文缩写为ECU),简称电控单元,又称电子控制模块(Electrical Control Module,英文缩写为ECM),俗称电脑,其功能是接收传感器和其他装置输入的信息,进行存储、计算、分析处理,并通过一些反馈信息,进行自我修正,控制执行器的工作,并具有自诊断功能。
ECU的电源线路一般有两个:一个直接与蓄电池正极相连,为ECU内的随机存储器(RAM)供电,RAM一般存储有故障码和电控系统的学习值;另一个通过点火开关控制,通电后ECU被唤醒,开始按照工作程序进行工作。
3.执行器
执行器,又称执行元件,除氧传感器加热器、点火控制器等个别外,绝大多数执行器执行的是动作指令,如电磁阀、继电器或控制电动机,其基本构成是电磁线圈和铁芯。ECU一般接在执行器的搭铁端(即电流输出端),通过ECU内部的三极管的导通、截止作用,控制该执行器的工作,一般多个执行器可以共用一根电源线,搭铁线单独引入ECU。执行器电路模式图如图1-27所示。
图1-27 执行器电路模式图
ECU对执行器的控制方式有开关型、占空比型两种。
开关型执行器指在ECU的开关信号控制下,此类执行器只有开启、关闭两种位置,其工作方式像一个普通的开关。自动变速器换挡电磁阀、喷油器电磁阀均属于这种控制方式,对于喷油器电磁阀,ECU通过脉宽调制信号实现喷油器喷油时间(即喷油脉宽)的控制。
占空比型执行器中,ECU控制执行器线圈电路的通断频率很高,使执行器来不及作出完全的开关动作,这时线圈产生的电磁作用力是持续的,并且作用力的大小取决于流过线圈的平均电流,而平均电流又取决于线圈持续通电时间占该脉冲循环电压信号工作周期的百分比,即占空比(Duty Ratio)。ECU通过控制脉冲循环信号的占空比来控制磁场强度,从而实现对电磁阀开度或驱动电动机输出转矩的精确控制。废气再循环(EGR)控制电磁阀、涡轮增压电磁阀、怠速控制电动机、自动变速器油压电磁阀等元件,均属于这种控制方式。
(二)电控自诊断系统的原理
现代汽车的电子控制系统均具有故障自诊断功能,ECU内设有故障监测程序和监测电路,称为车载自诊断系统(On-Board Diagnostics,简称为OBD)。当ECU判定系统出现故障时,采取以下三项措施。
①产生故障码(Diagnostic Trouble Code,简称DTC)。ECU将故障信息以代码的形式存入随机存储器(RAM)内,维修人员在检修车辆时可通过仪器与诊断插座连接,调出故障代码,并读取各种信号信息即数据流,作为检修的参考依据。
②故障报警。通过仪表板上的故障警告灯(不同系统用不同的故障警告灯,如发动机、ABS、安全气囊等),通知驾驶员汽车某一电控系统出现故障。
③进入失效保护模式。ECU自动启动应急备用系统,按预设的程序,用预定的目标值代替故障信号,保持发动机继续运转,或强制中断燃油喷射使发动机停止运转。
1.自诊断系统对故障的判定方法
(1)值域判定法 当ECU收到的输入信号超出了规定范围,判定该输入信号电路发生故障。如发动机运转中某传感器电路接触不良、断路或短路以及传感器本身出现故障时,其输出信号超出了规定范围,ECU判定该传感器有故障。执行器是否工作、执行器电路是否有故障,ECU根据与执行器相连的ECU端子的电压(12V)数值范围进行判定。
(2)时域判定法 当ECU发现某一输入信号在一定时间内没有变化或变化的频率没有达到预定次数时,就判定该信号电路出现故障。例如:氧传感器信号在发动机进入闭环后10s之内电压上下跳动次数少于4次,就判定氧传感器反馈系统故障。又如:当发动机某缸缺火或燃烧不良时,在该缸工作时,曲轴的转速就会下降或加速程度不足,ECU通过计算曲轴位置传感器发出的脉冲间隔时间,判定发动机是否缺火(借助凸轮轴位置传感器的信号,ECU能够判断是哪个缸缺火)。
(3)逻辑判定法 ECU对两个具有相互关系传感器(或传感器与执行器)进行数据比较,当发现其信号间的逻辑关系违反设定条件时,就判定其中一个或两者存在故障。例如: ECU发出开启废气再循环(EGR)阀命令后,通过检测进气压力传感器输出信号有无相应变化,即可确定EGR阀有无动作,若无变化,则认为EGR阀及电路有故障。又如:当喷油脉宽修正值超出限值时,氧传感器仍然始终发出浓或稀的信号,ECU将判定氧传感器故障。
(4)专设监测电路进行判定 ECU本身否正常工作由ECU内部专设的监视器进行监视。有些车型的点火系统设有监测电路,如图1-28所示,在点火系统正常工作时,ECU对点火器进行控制,点火器每进行一次点火,便由点火器内的点火监测回路将点火执行情况以电信号的形式反馈给发动机ECU。如果点火器或点火线路出现故障,导致ECU连续3~5次收不到反馈的点火监控信号,自诊断系统就判定点火系有故障,并控制喷油器停止喷油。
图1-28 点火系的监测电路
此外,自诊断系统还能根据不正常信号出现的频次,判定该故障是偶然性故障(或称间歇性故障)还是持续性故障。
2.发动机的失效保护模式
当ECU判断系统出现故障时,在设置故障码的同时,发动机进入失效保护模式,又称安全模式,根据故障性质不同,该模式有跛行回家或强制停机两种方案。
(1)跛行回家 当ECU判断某传感器出现故障时,ECU启动应急备用程序,用预定的目标值代替故障信号,保持发动机继续运转,使驾驶员将车辆开到维修厂进行维修。该模式称为跛行功能,又称回家功能、备用功能。
◎进气温度传感器或其电路发生故障时,应急备用程序给ECU提供设定的进气温度,通常按20℃控制发动机工作,防止混合气过浓或过稀。
◎冷却液温度传感器或其电路发生故障时,应急备用程序根据进气温度传感器信号设定冷却水温度为60℃或100℃,按该温度控制发动机工作,防止混合气过浓或过稀。
◎爆震传感器或其电路发生故障时,ECU将点火提前角固定在一个适当值。
◎节气门位置传感器或其电路发生故障时,应急备用程序按0°或25°设定标准的节气门开度。或用发动机转速和空气流量计的信号计算替代值。
◎凸轮轴位置传感器发生故障时,ECU利用应急备用系统维持发动机基本运转。
◎空气流量计或其电路发生故障时,ECU根据节气门位置传感器的信号和发动机的转速信号计算进气量值。
◎当自诊断系统判断ECU存在故障时,同时触发备用回路,进入简易控制运行状态,用固定的控制信号控制车辆继续行驶。
(2)强制停机 当检测到的故障可能危及发动机安全运转时,失效保护模式会使ECU立即采取强制性措施,切断燃油喷射使发动机停止运转,确保车辆安全。
例如:点火系统发生故障而不能点火时,如果喷油器继续喷油,大量未燃的混合气就会吸入气缸后排出,不仅造成燃油浪费和排放污染超标,还会使三元催化转换器温度过高而损坏,同时,发动机单缸缺火还会引起发动机运转不平衡造成机件损坏。为避免这种情况发生,失效保护模式使ECU立即切断燃油喷射,强制发动机停止运转。
(三)电控自诊断系统的局限性
对于电控元件、管路等机械性故障、高压线故障,由于缺少反馈信号,ECU难以监测,具体如下。
①ECU不能监测机械性故障,如气缸压力、进气管真空度、排气背压、燃油压力(指低压油路)、自动变速器油压等。因此不能诊断气缸漏气、配气正时、空气滤清器脏堵、真空管路的泄漏或堵塞、排气管堵塞、燃油滤清器及管路的堵塞、喷油器积炭堵塞等故障。
②ECU不能监测高压点火线路故障,如点火线圈、高压线、火花塞故障,不能监测点火正时。
③ECU不能监测本身的供电、接地不良、接头损坏。
不过,以上情况并不是一成不变的,随着汽车传感器技术的逐步发展,自诊断系统的范围也在不断扩大,过去一些ECU不能探测的故障,现在已经能够探测。
④ECU对传感器或执行元件只能判断超过内设范围的异常信号,对传感器的灵敏度下降、反应迟缓、输出特性偏移等造成的传感器失准,由于未超过内设范围而不能判断。例如,冷却液温度传感器正常工作时,向ECU输送的信号电压是0.3~4.7V,对应发动机冷却液温度为-30~120℃。如发动机实际水温为95℃,但由于冷却液温度传感器失准,传给发动机ECU的信号是60℃,未超过内设范围,结果造成混合气偏浓,但并无故障码产生。
(四)OBD-Ⅱ标准
为实现汽车故障自诊断系统标准的统一,同时加强汽车尾气排放的实时监测功能,20 世纪90 年代中期,美国汽车工程师协会(SAE)制定第二代车载自诊断标准,即OBD-Ⅱ标准,要求各汽车制造企业提供统一的诊断模式,随着汽车国际化程度的提高,OBD-Ⅱ系统得到越来越广泛的实施和应用。OBD-Ⅱ的特点如下。
①统一车种诊断插座形状为16针,并安装在驾驶室仪表板下方。
诊断插座各端子代号与含义如图1-29所示。
图1-29 OBD-Ⅱ诊断插座各端子的代号与含义
1,3,8,9,11~13—生产厂家设定;2—总线正极,SAE J1850;4—车身接地;5—信号回路接地;6—CAN高线,ISO 15765-4;7—K线,ISO 9141-2;10—总线负极,SAE J1850;14—CAN低线,ISO 15765-4;15—L线,ISO 9141-2;16—接蓄电池正极
②统一各车种相同故障代号及含义。
故障代码由1位字母和4位数字组成,结构如图1-30所示。
图1-30 OBD-Ⅱ故障代号
例如:P0341,P表示动力系统;0为SAE定义的诊断代码;3为点火系统故障;41为企业具体故障代码界定。
③具有数据分析资料传输、行车记录功能。
④具有重新显示记忆故障码功能,具有可由仪器直接清除故障码功能。
⑤增加对汽车排放的监控功能。如对催化转换器工作效率的监测、燃油蒸发排放控制系统监测、废气再循环系统流量监测、发动机缺火(缺缸)监控等。一旦发现排放超标或可能引起排放超标的故障,发动机ECU会存储故障码并点亮故障灯。
五、电控系统检测诊断的方法
(一)电控汽车故障诊断的基本流程
(1)车况询问与试车。通过向车主或相关人员的问诊,从而为诊断提供线索和依据。必要时维修人员进行试车,以验证故障的真实性。
(2)直观检查。检查各部件是否齐全,有无明显损伤、松脱、老化、破裂、锈蚀、接错等。
(3)读取故障码并验证故障码。利用汽车故障诊断仪(或称解码器)调取故障码。将故障码进行记录,清除故障码,再次读取故障码,如故障码消失,需进一步判断该代码是间歇性故障,还是已排除的故障但未清除的故障码;如故障码未消失,通过故障诊断仪读取数据流,检查代码显示的故障是否存在。
◎若确实有故障码,则根据故障码的故障提示,诊断并排除故障。最后用故障诊断仪清除故障码,再重新读取故障码,有故障码继续诊断排除,直到不出现故障码。
◎若无故障码但故障又确实存在时,根据故障症状进行分析判断,然后借助故障诊断仪的数据流分析、执行元件动作测试等功能进行诊断,同时借助示波器、万用表、油压表等获取有关发动机运行信息,进行针对性的数据、波形分析,并依据分析结果,检查有关部件。
在检测电控发动机故障时,应注意根据故障症状有针对性地进行基础检测,如有故障应优先排除。如蓄电池电压、点火正时和配气相位、气缸压力和进气管真空度、燃油压力等。因为有时发动机电控系统出现故障,其根源不是电控元件本身的问题,而是电控元件所处的工作环境即传统结构出现故障,例如某车的电动燃油泵损坏,经检查发现此车的燃油管回油不畅,导致油泵运转负荷过大,同时由于燃油流动过缓,散热不良,致使燃油泵过热损坏。
对于偶发性故障或间歇性故障,可进行故障征兆模拟试验,再现故障出现的环境和条件,进行全面分析、判断。
(4)验证故障是否已排除。若故障未排除,则继续检查故障原因。
电控发动机故障诊断的基本流程可用图1-31表示。
图1-31 电控发动机故障诊断的基本流程
(二)执行器的检测方法
1.执行器是否工作及执行器电路的检查
检查执行器是否工作,可利用故障诊断仪的元件动作测试功能进行检查。
如果该执行器不工作,需要检查是执行器本身故障,还是执行器电路存在故障,检查方法如下:
①将需要检查的执行器的线路接头脱开,使执行器处于工作状况(如检查喷油器,就将发动机处于工作状况),将试灯搭接在执行器线路接头上[图1-32(a)]。如试灯亮,说明执行器外接电路均正常,是执行器本身损坏,需要更换;如试灯不亮,说明是外接电路存在故障,下一步再检查电路故障部位。
②将试灯的正极探针搭接在电源正极[图1-32(b)]。如试灯亮,说明执行器电源线断路。如试灯还不亮,用万用表检查执行器与ECU之间的线束是否断路,如线束正常,说明ECU损坏或相关传感器的触发信号缺失,应作进一步诊断。
图1-32 执行器的检测
2.执行器工作情况的检查
如果该执行器能够工作,检查执行器的工作情况是否正常,可用故障诊断仪读取数据流或进行波形分析。检查结果如不正常,可能是ECU故障或相关传感器信号异常,应作进一步分析。
用示波器测执行器波形时注意:当执行器由发动机ECU控制其电流输出端时,应将示波器的正极探头接执行器的电流输出端导线(不拔接头),负极探头接地。示波器的连接方法如图1-33(a)所示,基本波形如图1-33(b)所示,注意图中执行器在通电时的波形为低电平。
图1-33 执行器波形检测方法及基本波形
(三)传感器的检测方法
1.传感器不工作时电路的检查
当传感器不工作导致信号缺失,ECU会产生故障码,通过读取故障码一般容易发现。这种情况下,可能是传感器电路故障,也可能是传感器本身甚至是ECU存在故障,需用万用表对传感器电路进一步检查确认。
供电型传感器和发电型传感器的检查方法略有不同。
(1)供电型传感器的检测 连接传感器与线束插头的供电端子和搭铁端子,万用表搭接在传感器端的信号端子与搭线端子之间,给出传感器工作条件(如测节气门传感器时改变节气门开度),检测信号端子的传感器输出信号[图1-34(a)]。如输出信号异常,再检测传感器电源电压是否异常。
检测电源电压时,拔掉传感器连接器插头,用万用表搭接在线束端的供电端子与搭铁端子之间[图1-34(b)],如电源电压正常,则传感器损坏;如电压异常,可能是线束问题或ECU故障,再通过检测线束电阻判断线束是否存在断路。
图1-34 供电型传感器的检测
(2)发电型传感器的检测 拔掉传感器连接器插头,给出工作条件(如测ABS车速传感器时传动车轮,使传感器触发信号),检测信号端子的传感器输出信号(图1-35),如信号异常,表明传感器损坏。如信号正常,再进一步检查线束。
图1-35 发电型传感器的检测
2.传感器失准的检测
汽车电控系统故障诊断实践中,有大量的故障是由于传感器失准造成的。当传感器灵敏度下降,输出特性发生偏移造成传感器失准时,一般输出信号并不超出内设范围,自诊断系统未认定该传感器存在故障,故无故障码产生。但车辆一般有明显的故障现象,如常见的发动机怠速不稳、加速不良等故障现象。
传感器失准一般是传感器本身的故障引起的,可通过汽车故障诊断仪读取数据流,进行数据的分析诊断。也不排除电路接触电阻增大的可能性,必要时应利用汽车示波器检测分析波形。
(1)数据流分析 将汽车故障诊断仪与诊断接口连接,读取数据流,它是获取传感器输出信息最简便的方法,数据流分析的方法有以下两种。
方法1:与标准数据对比
将故障车辆的测量数据与标准数据进行对比。标准数据的来源,除了从维修手册的技术资料中查找外,另一种途径是利用诊断仪的记录存档或打印功能,对无故障的同类车型进行检测并保存数据,或进行打印,作为日后检修该类车辆的参考资料。注意保存数据时,需要说明数据流采集时汽车运行的条件、环境和工况。
方法2:关联性对比
有些传感器的输出信号之间,或是传感器信号与执行器信号之间有一定的关联性。如节气门位置传感器信号与空气流量计信号、发动机冷却液温度与喷油脉宽、混合气浓度与氧传感器输出信号等。
通过简单的试验,如踩加速踏板,观察节气门位置传感器信号与空气流量计输出信号的变化规律;拔掉水温传感器,用传感器模拟器或变阻器替代,观察发动机冷却液温度与喷油脉宽的变化规律;拔掉真空管,混合气变稀,堵住空滤器,混合气变浓,观察混合气浓度与氧传感器输出信号的变化规律等,看两者的变化情况是否一致。
(2)信号波形分析 利用汽车示波器分析传感器的信号波形,其方法后面再详细介绍,这里先简单介绍一下传感器信号波形的类型。
传感器由于工作原理不同,信号波形的差距很大,可分为模拟调幅信号和可变频率信号两种类型。
模拟调幅信号的波形即模拟波形,振幅的变化反映信号值。产生模拟调幅信号的传感器主要有以下几种。
①电阻式传感器,如该类型的节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、热线式或热膜式空气流量计、进气歧管压力传感器。
②磁感应式传感器,如该类型的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、车速传感器、ABS轮速传感器。
③爆震传感器,氧传感器。
可变频率信号的波形为数字方波,频率的变化反映信号值。产生可变频率信号的传感器主要有以下几种。
①数字式空气流量计,如卡门涡旋式空气流量计。
②光电式传感器或霍尔式传感器,如该类型的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、车速传感器、ABS轮速传感器。
(3)拔传感器的导线插头进行诊断 当现场没有检测工具时,将怀疑有故障的传感器的导线插头拔下,如果车辆的故障现象有所好转,则说明传感器存在失准,如果车辆的故障没有变化或故障状态恶化,则证明该传感器良好。
该方法是利用了电控系统的失效保护功能。如传感器存在失准,插头拔下之前,ECU按传感器输出的错误参数进行控制;插头拔下后ECU发现断路故障,于是启动备用程序,按备用值进行控制,该备用值接近实际状况,所以故障现象有所好转。
注意:当检查带有线圈的元件时,需先将点火开关关掉,再拔下导线插头。
(四)ECU的故障判定
ECU封装在金属壳体中,通常安装在汽车上尘土和潮气不易侵入、电磁干扰较小的部位,因此ECU一般很少发生故障。
ECU不便于直接检测,常用排除法判定ECU是否有故障,即先检查ECU的外电路(传感器、导线)是否正常,如出现以下情况,可以认定ECU工作异常:
①相关传感器送给ECU的信号正确,但ECU不能有效控制执行器工作;
②供电型传感器与ECU间的导线连接正常,但不能对传感器提供5V的参考电压。
ECU工作异常时,应先排除以下可能原因:
①汽车电源电压不足或不稳定;
②ECU供电电路、接地电路故障;
③受到外界电磁场干扰,如换用的火花塞型号不正确、高压线屏蔽线损坏等。
如以上无异常,可以确定ECU存在故障。
当判定ECU存在故障时,若非专业维修人员,一般不予修理而直接更换ECU总成。注意:有些ECU在更换后应使用故障诊断仪的“控制单元编码”功能,对控制单元进行编码。
电控系统检修的注意事项
电控系统是一个比较复杂的控制系统,在对该系统进行故障诊断和检修时,必须严格遵守检修工艺,注意以下事项,否则将会造成“旧病未除,又添新疾”。
1. ECU及其他电子元件保护方面
(1)ECU的电压过载保护。ECU对过电压、静电压敏感,为避免ECU因电压过载而损坏,必须遵守以下要求。
◎在点火开关接通(ON)时,决不允许断开任何12V的电器元件及蓄电池电极柱接线。拆检带有电磁线圈的元件时,必须先断开点火开关,否则,线圈中产生的自感电动势会损坏ECU及传感器。
◎拆下ECU时,必须先关闭点火开关,拔下点火钥匙后,拆下蓄电池极柱线,最后拆卸ECU。
◎用充电机对车上蓄电池充电时,要拆下蓄电池电缆线再进行充电。在车上进行电焊时,应断开汽车电源。
◎不能使用除标准电压蓄电池以外的任何启动电源启动发动机。
◎测试电控系统电阻不能用低阻抗的指针型万用表,而应使用高阻抗数字式万用表。测试传感器输出信号和ECU控制信号时,不能使用普通灯泡作为试灯,可将发光二极管串联电阻作为试灯。
◎对于电控汽车的低压电路,不能使用搭铁试火的方法测试电源电路是否断路。
◎电控汽车采用的供电系统均为负极搭铁,安装蓄电池时,正、负极不能接反。
◎在干燥的晴天拆卸ECU时,为防止人体静电,检修人员应采取搭铁措施。一般做法是:用搭铁金属带一头缠在手腕上,另一头夹在车身上。
(2)不能在电控发动机正常工作时的车厢内或附近使用大功率(8W以上)的无线电通信设备,以免对电控系统造成干扰而造成故障。
(3)在进行发动机清洗或雨天检修时,应防止水溅到ECU和及其他电子元件上,避免集成电路受潮。
(4)ECU的工作温度环境一般设计为-22~65℃,因此汽车维修时,若有烤漆、焊接等项工作,应预先拆下ECU,同时应严格控制温度,尤其是在距ECU和传感器较近的部位作业时,更要采取防止受到高温的措施。
(5)ECU及其他电子元件是精密部件,拿取时应小心谨慎,防止跌落撞击。
2.故障码读取方面
◎当点火开关闭合后,在发动机未启动时,故障指示灯点亮,发动机一转动,该灯应熄灭,若此灯一直亮,表明自诊断系统发现故障并储存故障码,此时应及时检修,以免造成故障积累。
◎拆卸蓄电池负极桩线前,注意先读取系统的故障码,电源断开后,所有故障码一般会被消除。
◎检查各端子电压和读取故障代码时,应使蓄电池电压必须保持在11~12V,节气门全关,变速器挂空挡,所有用电设备关闭,发动机水温正常,点火开关闭合。
六、 CAN数据总线基本知识
汽车电器元件的不断增加造成导线数量的不断增多,使车内布线越来越困难,目前广泛采用基于总线的多路信息传输系统,即车载局域网络,达到信息共享、减少布线、降低成本的目的。汽车多路信息传输系统采用多条不同速率的总线分别连接不同类型的节点,并使用网关服务器来实现整车信息的共享、汽车局域网络管理以及故障诊断功能。下面以应用最广泛的CAN数据总线为例,介绍汽车网络的构成及诊断方法。
(一)CAN数据总线系统的构成及工作原理
CAN,即控制器局域网(Controller Area Network),又称CAN-Bus。CAN数据总线为双线形式,两根导线分别称为CAN高线(CAN-High)和CAN低线(CAN-Low)。CAN数据总线系统由多个控制单元组成,控制单元的连接采用串行通信方式,不同控制器之间的信息传送采用广播的形式传输,即每个控制单元不指定接收者,所有信息均对外发送,由接收控制单元自主选择是否需要接收这些信息。
CAN数据总线根据数据传送速度分为以下两种。
高速CAN总线:传送率为500kbit/s,用于连接涉及车辆安全性运行的控制单元,如发动机、自动变速器、ABS、SRS等控制单元,统称驱动系统,受点火开关(15号线)控制。
低速CAN总线:传送率为100kbit/s,用于舒适系统(如空调、车门控制等)和信息娱乐系统(如收音机、导航系统等),蓄电池始终供电,当整个系统不使用时,系统进入“睡眠模式”以节约电能。
舒适系统与信息娱乐系统的CAN数据总线相连,但驱动系统不能与舒适/信息娱乐系统的CAN数据总线相连,两种数据总线之间通过网关进行数据转换。
CAN总线系统的结构因车型、配置而各有不同。网关(Gateway),又称数据总线控制单元,在大众车系称为数据总线诊断接口(J533)。网关可集成在组合仪表内部或车身控制单元所在的电器盒内,如上海大众朗逸(图1-36);或者作为一个独立的控制单元,如上海大众途观(图1-37)。
图1-36 朗逸CAN总线系统结构
图1-37 途观CAN总线系统结构(注:带*的为选装配置)
图1-36中的K线是与自诊断插头连接的专用线,用于连接诊断仪器,图中一些控制单元采用CAN总线作为诊断仪器的连接线,称为虚拟K线。目前,在一些新车型上已经采用CAN总线作为诊断总线而完全取代K线。
CAN高线中的正向电压变化量等同于CAN低线中的负向电压变化量。为了防止外界的电磁干扰,CAN高线和低线绞合在一起。高速CAN总线与低速CAN总线的电压变化情况如图1-38所示。因低速CAN速率较慢,导线上的电压变化幅度比高速CAN导线要大。通过示波器实际观测到的CAN总线信号波形如图1-39所示,观测低速CAN总线信号波形时,可将零点置于不同的位置,将CAN高线信号和CAN低线信号分开使观测更清晰。
图1-38 高速CAN总线与低速CAN总线的电压信号
图1-39 通过示波器实际观测到的CAN总线信号波形
CAN总线系统的每个控制单元通过收发器并联在CAN总线上。收发器通过差动放大器将控制单元提供的逻辑电平转化为电压信号发送到CAN总线,或将CAN总线的电压信号转化为逻辑电平传到控制单元。CAN总线收发器的结构及信号转化如图1-40所示,高速CAN总线在CAN高线与CAN低线之间安装有负载电阻,使整个系统形成封闭结构,任一根CAN线断路,CAN总线无法工作;低速CAN总线的高、低CAN线之间没有负载电阻(负载电阻在各自搭铁线或5V导线间),且高、低CAN线分离,任一根CAN线断路,CAN总线进入单线模式下工作而不受影响。
图1-40 CAN总线收发器实际的结构及信号转化
1—差动放大器;2—故障逻辑系统;3—CAN低线放大器;4—CAN高线放大器
对于车身控制网络,如车门控制、雨刷器控制等,实时性控制要求不高,但布置分散,用低速CAN总线成本太高,为降低成本,目前一些车型采用LIN数据总线作为CAN的辅助总线。LIN即Local Interconnect Network(局域互联网),与低速CAN总线相比,LIN数据传输线由两根改为单根,收发器由差动放大式改为比较式。LIN总线的传送率为20kbit/s,是一种短距离、低速的串行传输网络,总线上的电压在12V与0V之间切换,通过车身控制单元(即大众系列J519、通用系列BCM等)、网关等与CAN总线之间进行信息交换。
(二)CAN总线系统的诊断
汽车CAN总线系统的故障特点是:故障码成批出现,或者故障点与故障现象风马牛不相及。
引起CAN总线系统通信故障的原因有三类:电控单元通信故障、电源系统故障、通信线路故障。
1.电控单元通信故障
电控单元通信故障包括软件故障和硬件故障,判断是否为电控单元损坏引起的网络系统故障时,简单的方法,就是将怀疑有故障的电控单元从网络系统中摘除。如果系统恢复正常,则表明被摘除的电控单元有问题。注意:在摘除前必须确定该电控单元中没有终端电阻。
2.汽车电源系统故障
汽车网络系统的电控单元的正常工作电压在10.5~15.0V的范围内。如果工作电压低于该值,就会造成一些对工作电压要求高的电控单元出现短暂的停止工作,使整个汽车网络系统出现短暂的无法通信。
3.通信线路故障
CAN总线开路或短路的各种情况的图解如图1-41所示,对于驱动系统,其短路情况还包括丢失匹配电阻器的情况。
图1-41 CAN 总线的开路或短路的情况
(1)高速CAN总线开路或短路 对于驱动系统,当CAN高线对正极短路时,系统由CAN低线进行单线模式运行(在一定电阻范围内);CAN低线对地短路时,系统由CAN高线进行单线模式运行(在一定电阻范围内)。
除上述两种情况外,CAN高线开路、CAN低线开路、CAN低线对正极短路、CAN高线对地短路、CAN高线与低线相互短路时,驱动系统数据总线中所有控制单元均无法通信,总线无法运行。通过示波器观测CAN高线、低线的信号波形,两者的波形形状均异常。
图1-42(a)为CAN低线开路时的信号波形。图1-42(b)为CAN高线与CAN低线相互短路时的信号波形,两种CAN导线保持相同电平,即波形完全相同。
图1-42 高速CAN总线故障波形
(2)低速CAN总线开路或短路 舒适/信息娱乐系统CAN总线容许一根CAN导线上短路和开路,此时系统的数据传送会在单线模式中继续运行。通过示波器观测其信号波形,不同情况电压波形有所不同,其中单线运行的CAN导线为正常波形。
CAN总线开路时的信号波形如图1-43所示,其中,图1-43(a)为CAN高线开路时的波形,图1-43(b)为CAN低线开路时的波形。
图1-43 低速CAN总线开路时的信号波形
CAN总线短路时的信号波形如图1-44所示,其中,图1-44(a)为低线对蓄电池正极短路时的信号波形,低线电压恒为水平12V,而CAN高线无显著影响。图1-44(b)为CAN高线对地短路时的信号波形,CAN高线信号永远水平保持0V。
当CAN高线与CAN低线相互短路时,两者的波形正常且完全相同(图略)。
图1-44 低速CAN总线短路时的信号波形
在检查CAN数据总线系统时,先利用诊断仪读取故障码,保证所有与数据总线相连的控制单元无功能故障。如存在功能故障,先排除该故障并消除所有控制单元的故障码。排除所有功能故障后,如果控制单元间数据传递仍不正常,检查数据总线系统。
复习思考题
1.汽车电器的线路发生断路或短路,如何快速找到故障点,其检查方法有哪些?
2.某传感器正常工作需要外界提供电源,如检查发现故障码,指示其信号异常,分析有哪些原因?
3.传感器失准且无故障码产生时,如何快速发现是哪个传感器出现信号不良?
4.分析比较高速CAN总线与低速CAN总线在工作原理、电压信号、电路出现故障的表现三方面有什么不同?