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课题三汽车车载网络系统故障与诊断,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,一、任务工作页 先由学生熟悉如下工作页，了解本任务内容。在学习该任务所涉及的知识后，在老师的指导下完成本任务，同时完成工作页内容的填写。二、任务所涉及的知识 本项任务主要是掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断。要完成任务，有必要先了解汽车车载网络系统常见故障的类型及其产生的原因，学会常见故障诊断的方法。,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,(一)汽车车载网络系统故障类型 一般说来，引起汽车车载网络信息传输系统故障的原因有三类:电源系统故障;车载网络信息传输系统的链路(或通信线路)故障;车载网络信息传输系统的节点(电控模块)故障。1.车载网络电源系统故障 汽车车载网络信息传输系统的核心部分是含有通信IC芯片的电控模块(ECM)，电控模块的正常工作电压在10.115.0 V。如果汽车电源系统提供的工作电压低于该范围，就会造成一些对工作电压要求高的电控模块出现短暂的停工，从而使整个汽车多路信息传输系统出现短暂无法通信的现象。这类故障产生的原因主要是蓄电池、发电机、供电线路、熔断丝等元器件有故障。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,2.车载网络节点故障 节点是汽车车载网络信息传输系统中的电控模块，因此节点故障就是电控模块的故障。它包括软件故障和硬件故障两类。软件故障，即传输协议和软件程序有缺陷或冲突，从而使汽车多路信息传输系统通信出现混乱或无法工作，这种故障一般成批出现，且无法维修。硬件故障，一般由于通信芯片或集成电路故障，造成汽车多路信息传输系统无法正常工作。对于采用低版本信息传输协议，即点到点信息传输协议的汽车多路信息系统，如果有节点故障，将出现整个汽车多路信息传输系统无法工作的现象。这类故障产生的原因主要是各类控制单元、传感器等元器件有故障。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,3.车载网络链路故障 当汽车车载网络信息传输系统的链路(或通信线路)出现故障时，如通信线路的短路、断路，以及线路物理性质引起的通信信号衰弱或失真，都会引起多个电控单元无法工作或电控系统错误，使多路信息传输系统无法工作。故障类型如图3-1一1所示。(二)汽车车载网络系统故障诊断 装有车载网络系统的汽车出现故障时，应该首先检测多路信息传输系统的工作状况。由于许多控制信息是通过多路信息传输系统进行传输的，如果多路信息传输系统有故障，则这些信息将无法传输，导致网络终端节点无法正常工作，给故障诊断带来了困难。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,1.汽车车载网络系统故障诊断注意事项 1)使用测试器时，其开放端口电压应为7V或更低。不要在测量端口施加7V或更高的电压 2)在检查电路之前确保关闭点火开关，断开蓄电池负极电缆。禁止在点火开关接通时断开或重新连接动力系统接口模块线束连接器。3)在利用电焊设备进行焊接时，必须从动力系统接口模块上断开线束连接器。4)不要触摸动力系统接口模块线束连接器端子或动力系统接口模块电路板上的锡焊元件，以防静电放电造成损坏,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,5)为避免损坏线束连接器端子，在对动力系统接口模块线束连接器进行测试时，务必使用合适的线束测试引线。6)动力系统接口模块对电磁干扰(E MI)极其敏感。在执行维修程序时，要确保动力系统接口模块线束布设正确，且牢固装在安装夹上 7)由于动力系统接口模块电路具有一定的敏感性，因此制定了专门的线路修理程序，要严格执行。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,8)确保所有线束连接器正确固定。9)发动机运行时，不得从车辆电气系统上断开蓄电池 10)在充电前，务必从车辆电气系统上断开蓄电池 11)切勿使用快速充电器启动车辆 12)确保蓄电池电缆端子坚固 13)在安装新的动力系统接口模块前，确保要安装的类型正确，务必参见最新的备件信息。14)当接头需要更换时，只能更换认可的电气接头，以保证正确地配合并防止线路中电阻过大。在更换新的控制单元后，必须对新的控制单元进行重新编码(recoiled)，控制单元的编码(coding)工作可以用厂家专用的诊断仪进行，按菜单提示进行操作。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,2.汽车车载网络系统故障诊断墓本步骤 针对汽车车载网络系统常见的三种故障类型，基本的诊断步骤是:1)了解该车型的汽车多路传输系统特点，包括传输介质、几种子网系统及汽车多路信息传输系统的结构形式等 2)汽车多路信息传输系统的功能，包括有无唤醒功能和休眠功能等 3)检查汽车电源系统是否存在故障，如交流发电机的输出波形是否正常(若不正常将导致信号干扰故障)等 4)检查汽车多路信息传输系统的链路是否存在故障，可采用替换法或跨线法进行检测。5)如果是节点故障，只能采用替换法进行检测 6)利用车载网络故障自诊断功能,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,3.汽车车载网络系统故障诊断检测方法(1)车载网络电源系统故障检测 汽车网络系统正常的工作电压应该保证10.515.0V。如果汽车电源系统提供的电压低于该范围，就会造成某些电控设备不能正常工作，从而使整个通信网络中断 对于电源故障，需要检查蓄电池电压、发电机工作情况、保险丝、接插件的连接状况、搭铁处的连接状况等(2)车载网络节点故障检测 在检查车载网络传输系统前，首先要检查网络中各节点的工作状况，判断是否存在功能性故障，功能性故障会影响网络中局部系统的工作。若存在功能性故障，应首先排除。对于诊断传感器是否有功能性故障，可以通过检测传感器的电压值、电阻值等参数来诊断。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,(3)车载网络链路故障检测 当车载网络系统的链路(或通信线路)出现故障时，如通信线路的短路、断路以及线路物理性质引起的通信信号衰减或失真，都会引起多个控制单元无法工作或控制系统错误动作。判断是否为链路故障时，一般采用示波器或汽车专用光纤诊断来观察通信数据信号是否与标准通信数据信号相符。(三)汽车车载网络总线传输系统故障自诊断 1)当某一传感器或电路产生了故障后，其信号就不能再作为汽车的控制参数，为了维护汽车的运行，故障自诊断模块便从其程序存储器中调出预先设定的经验值，作为该电路的应急输入参数，保证汽车可以继续工作。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,2)当电子控制系统自身产生故障时，故障自诊断模块便触发备用控制回路对汽车进行应急的简单控制，使汽车可以开到修理厂进行维修，这种应急功能叫做“安全回家功能”。3)当某一执行元件出现可能导致其他元件损坏或严重后果的故障时，为了安全起见，故障自诊断模块采取一定的安全措施，自动停止某些功能的执行，这种功能称为故障保险。1.总线自诊断系统所能识别的故障总线自诊断系统能识别的故障有:1)一条或两条数据线断路2)两数据线同时断路3)数据线对地短路或对正极短路。4)一个或多个电子控制单元(ECU)有故障,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,2.自诊断系统的功能 1)发现故障。输入到微处理器的电压信号在正常状态下有一定的范围，如果此范围以外的信号被输入时，ECU就会诊断出该信号系统处于异常状态下。2)故障分类。当中央处理器工作正常时，通过诊断程序检测输入信号的异常情况，再根据检测结果分为轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等，并且将故障按重要性分类，预先编辑在程序中。当中央处理器本身发生故障时，则通过WDT进行故障分类。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,3)故障报警。一般通过设置在仪表板上报警灯的闪亮来向车主报警。在装有显示器的汽车上，也有直接用文字来显示报警内容的。4)故障存储。当检测故障时，在存储器中存储故障部位的代码，一般情况下，即使点火开关处于断开位置，中央处理器和存储部分的电源也保持接通状态而不使存储的内容丢失。只有在断开蓄电池电源或拔掉熔丝时，由于切断了中央处理器的电源，存储器内的故障码才会被消除 5)故障处理。在汽车运行过程中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，由中央处理器进行调控，利用预编程序中的代用值(标准值)进行计算以保持基本的行驶性能，待停车后再由车主或维修入员进行相应的检修。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,6)故障自诊断模块。从上述基本工作原理分析来看，故障自诊断模块应该包括:监测输入、逻辑运算及控制、程序及数据存储器、备用控制回路、信息和数据驱动输出等模块)3.OBD-II标准诊断仪接口 OBD-II是on-hoard diagnositics的缩写，即第二代随车L算机诊断系统，它代表了目前大部分诊断仪的技术水平，可以说是一个实际的标准，因而得到了汽车制造商的支持。其主要特点有:1)诊断插座统一为16针插座，并统一安装于驾驶室仪表板下方。诊断插座如图3-1-8所示，引脚定义见表3-1-1,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,2)串行数据通信协议采用IS09141和SAE两个标准。3)具有统一的5位故障代码。例如，P1352的第一个英文字母代表被测控制器，如P代表发动机计算机控制器(power),B代表车身计算机控制器ho_场)，C代表底盘计算机控制器(chassis),第二个字代表制造厂，第三个字代表SAE定义的故障范围码，最后两个字代表原厂故障码 4)具有用诊断仪直接读取并清除故障码的功能 5)具有行车记录功能，能记录车辆行驶过程中的有关数据资料。6)具有记忆并重新显示故障信息的功能。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,4.常见车型的OBD-II端子分析(1)大众车系的OBD-II端子(图3-1-9)(2)奥迪车系的OBD-II端子(图3-1一10)(3)福特车系的OBD-II端子(图3-1一11)(四)专用诊断仪在汽车车载网络系统故障诊断中的应用 汽车车载网络系统故障诊断仪可以方便地检测电路物理特性，方便地读取或清除故障码;它可以与ECU中的中央处理器直接进行数据交换，显示静态或动态ECU的工作状况和各种传感器输出的瞬时数据;它能在静态或动态的情况下，向电控系统各执行器发出检修作业需要的动作指令，以便检查执行器的工作状况。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,1.汽车万用表的使用 汽车万用表是检测电子电路时最常用的仪表之一(图3-1-12)，它具有携带及使用方便、可测参数多等显著特点。在检测汽车电控系统、网络系统时通常使用汽车万用表。通过汽车万用表，可以判别故障的具体部位和检测元件的状态(图3一1一13)。2.诊断仪的使用 在多路传输系统的诊断中，专用诊断设备必不可少，具有多路传输系统车辆对解码器的要求如下。1)能够自动识别汽车ECU的型号和版本。2)能够完全访问汽车控制单元上开放的存储资源 3)能够不失真地按照原厂要求显示从汽车控制单元上获取的数据。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,4)必须支持以下5个功能:读取故障码;清除故障码;动态数据分析;执行元件测试;对特定的车系/车型支持专业功能，如提供系统基本调整、自适应匹配(含防盗控制单元及钥匙匹配)、编码、单独通道数据、登录系统、传送汽车底盘号等专业功能 3.汽车示波器在电控系统故障诊断中的应用 现代汽车已进入电子控制时代，电子控制已涉及汽车动力性、经济性、安全性、可靠性、净化性和舒适性等诸多方面，且各种控制系统电控单元之间相互联系紧密，可随时进行实时数据通信。电子设备占整车比例逐步上升，电子设备的故障越来越多，也越来越具有挑战性。而汽车示波器为综合判断汽车电子设备(包括网络)故障提供了有力保证。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,(1)汽车电子信号的种类 汽车电控系统的功能是电控单元通过接收并识别各个传感器提供的电子信号，指挥不同执行器动作，维持汽车的口常运转。当某些电子信号出现异常时，表明汽车存在与之相对应的某些故障，因此，检测这些电子信号，并分析其特征可以进行故障诊断。汽车系统中存在五种基本电子信号。(2)汽车电子信号的判断 汽车发动机控制计算机通过分辨各类电子信号的特征，识别各个传感器提供的各种信息，并依据这些特征发出各种命令，指挥不同的执行器动作。这些特征就是汽车电子信号的五种判定依据，往往汽车故障也就从这些特征中体现出来。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,1)五种判断依据的定义 幅值:电子信号在一定点上的即时电压。频率:电子信号在两个事件或循环之间的时间，一般指每秒的循环数。脉冲宽度:电子信号所占的时间或占空比。形状:电子信号的外形特征，包括其曲线、轮廓和上升沿、下降沿等 阵列:组成专门信息信号的重复方式，如1缸传送给发动机控制计算机的上止点同步脉冲信号、传给解码器的有关冷却水温度信号的串行数据流等 2)电子信号的判断依据 如表3-1-2所示，每个电子信号都可以用五种判定依据中的一个或多个进行判断,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,(3)汽车示波器的特点 与汽车万用表相比，示波器具有更精确及描述细致的优点。汽车万用表通常只能用一两个电参数来反映电信号的特征，而示波器则用电压随时间变化的图像来反映一个电信号，它显示的电信号比汽车万用表更准确、更形象。运用示波器，可使汽车电子设备的测试设定变得非常简单，只要像点菜单一样选择要测试的内容，无需任何设定和调整就可直接观察波形，使用极为方便。(4)汽车示波器的应用 1)用于部件或电路的故障分析 在汽车电子控制系统运行正常的情况下，利用示波器可诊断某个部件或某段电路的故障。下面以霍尔效应式车速传感器为例进行分析。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,霍尔效应式传感器主要用于测量转动部件的位置和速度的电路中。车轮转动时，传感器便产生一连串的信号，且脉冲的个数(频率)随车速的增加而增加但信号的占空比在任何车速下保持恒定不变。波形的振幅、频率和形状等关键判定依据应一致，即正常的幅度基本上等于传感器的供电参考电压，两个脉冲之间的间隔、形状一致。当波形底部或顶部出现缺口或不规则以及波形高度(幅度)不相等时，则说明可能出现了故障(因为给传感器的供电电压是不变的);若波形对地电位过高，则说明电阻过大或传感器接地不良。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,2)用于汽车电子控制系统运行状态的分析。在装有燃油反馈控制系统的汽车上，与其他测试仪表相比，汽车示波器能显示更多的关于随氧传感器信号变化所发生的情况。氧传感器非常敏感，且容易被干扰，因此，若氧传感器能产生合适、良好的波形，则说明整个系统(无沦发动机还是电子控制部分)正常。用氧传感器反馈平衡分析方法可诊断真空漏气、点火不良、喷油不平衡、气缸压力等;运用氧反馈平衡技能，在实际中可以重新调整汽车。3)用于控制单元间的网络通信及控制单元与诊断设备间诊断接口的测试。除可对传感器、执行器以及汽车电气系统进行检测外，示波器还可对控制单元之间的网络通信以及控制单元与诊断设备之间的诊断接口进行测试。,上一页,下一页,返回,任务一掌握汽车车载网络系统的常见故障与诊断,4.数字存储示波器的应用介绍 对于CAN数据总线上的信号及参数进行检测，常用的检测设备是数字存储式示波器(DSO)。下面以CAN驱动数据总线检测为例，介绍VAS5051的DSO的使用方法。用DSO进行检测可以确定故障点的位置以及故障引发的原因。在使用DSO测试CAN总线的电压时，要求采用在无干扰功能下的DSO显示，同时在测量CAN总线信号波形时应注意准确调整DS()的时间值、电压值和触发信号。,上一页,返回,表3-1-1诊断插座引脚定义,返回,表3-1-2电子信号的判断依据,返回,图3一1一1车载网络链路故障类型,返回,图3一1一8诊断插座,返回,图3一1-9大众车系OBD-II端子,返回,图3一1一10奥迪车系OBD-II端子,返回,图3一1一11福特车系OBD-II端子,返回,图3一1一12汽车万用表,返回,图3-1-13测定要确定的3个问题,返回,
