汽车电子控制系统检测与维修方法初探

摘 要：近年来，随着汽车电子控制系统智能运用技术的成熟，汽车电子市场的产业规模扩大、电子控制技术运用呈多样化、精细化、节能环保多领域技术创新、协同发展的大趋势。汽车动力、车身控制、车载导航、定位、娱乐，辅助驾驶、安全系统等技术专业化发展，更新换代快。这就要求汽车相关行业对市场及技术的把握更加及时精准。汽车上的电控系统主要有：电子燃油喷射系统（EFI） 、电控点火装置（ESA）、废气再循环控制（EGR）、怠速控制（ISC）、制动防抱死控制系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、电子控制悬架系统（ASS ）、电子控制自动变速器（AT）、电子助力转向（EPS） 、巡行控制系统（CCS）等。本文通过对汽车电子控制技术的传感器、ecu（电子控制中枢）、驱动及控制软件等系统应用与现状，结合控制技术的发展，汽车的控制系统应用的一些新控制方法的分析，探讨汽车电子控制系统检测与维修方法。

关键词：汽车电子;控制技术;电脑控制;检测与维修方法

汽车电子控制技术是汽车的重要组成部分，直接影响着汽车结构的改进与性能的不断提高，汽车电子控制装置性能的好坏直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排气净化及舒适性。汽车已经成为由先进的电子技术与传统的机械相结合构成的电子化、智能化、网络化一体的自动系统。汽车电子控制技术是衡量现代汽车先进设计与安全运用水平的重要标志，是开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。

随着汽车市场的快速发展，各类汽车电子产品在汽车中的普及率的持续提高，汽车电子产品中，围绕安全、节能、环保、舒适和娱乐等方面的元器件及其周边产品将发展最快。中国汽车电子产业将形成巨大经济规模效应，预计到2016年，我国汽车电子市场规模将达到4700亿元，其中安全控制与通讯娱乐系统占比最大，市场规模合计将达到3100亿元。

汽车电子控制系统大体可分为四个部分：发动机电子控制系统，底盘综合控制系统，车身电子安全系统，信息通讯系统。其中，前两种系统与汽车的行驶性能有直接关系。例如：通过对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行电子控制，使发动机在最佳工况状态下工作，以达到提高其整车性能、节约能源、降低废气排放目的发动机电子控制系统（EECS）。

1.汽车电子控制系统主要技术应用有：

1.1仪表与通信方面

电子计时与定时、电子测速与油耗指示、电子温度控制与调节、电子车速里程表、电子转速表、旅程测算与燃料消耗提示、汽车运行在线报警（诸如：灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带等），多功能电子图示综合屏幕显示仪表盘、车载通信装置（多路信息传输、光纤通信传输）、电子导航（诸如：惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通阻塞状况图）等。

1.2发动机与传动系方面主要的技术应用有

运用数字集成技术实现的交流发电机的整流及调节器装置、发动机气缸电子控制与电子点火装置、点火正时控制、废气再循环控制（氧传感器）、燃油喷射电子控制（诸如燃油喷射，进气，正时等）、发动机最佳参数电子控制（诸如：空燃比，点火，废气再循环，怠速，爆燃控制，喷射控制、电子控制消声器等）、车速自动控制（诸如：自动巡航系统、电子控制动力转向）、柴油机启动控制、增压器自动控制、发动机和传动系综合控制（诸如：变速器电子控制、离合器电子控制、无级变速和自适应速度控制）、冷却系统电子控制、冷启动控制、换挡提示器、发动机停缸控制、车速感应的动力转向装置，以及热电变换、蓄电池容量余值显示等。

1.3安全控制与保障方面主要的技术应用有

路面状态显示与防碰撞自动控制（诸如：电子主动悬架控制、电子控制四轮转向系统、防撞车间距报警、冲撞记录仪、安全气囊自控装置）、安全雷达（诸如：死角处障碍物报警、倒车测距系统、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统）电子操纵紧急制动（诸如：制动管路故障应急制动、电子防抱制动控制、驱动防滑控制装置）速度控制（限速与恒速）、驾驶保障系统（诸如：睡眠检测报警、司机突病时自控、酒醉检测安全自控、刮水器自动控制、车窗自动控制、明暗灯光控制、前大灯控制、后视镜控制、电子门锁等）。故障预警提示系统（诸如：轮胎气压报警、防盗报警、、未系安全带报警、安全带自动锁紧控制）。

1.4舒适性方面主要的技术应用有

温度控制与循环调节（诸如：温度、湿度、清洁度、含氧量监测与调节系统，空调自动控制）、座椅自动调整、自动照明、车窗及车门自锁、高级立体音响、无线电调谐自动预选、电子启动开车自动倒车、车用电视机及音响以及道路交通信息指示表、最优化行驶路线、声控驾驶等。

2.汽车电子控制系统主要的组成单元

2.1检测反馈单元

功用在于通过各种传感器检测受控参数或其它中间变量，经放大、转换后用以显示或作为反馈信号。

2.2指令及信号处理单元

接受人机对话随机指令或定值、程序指令，并接受反馈信号，一般具有信号比较、变换、运算、逻辑等处理功能。传统的指令及信号处理单元多采用模拟电路，随着微电子技术和计算机技术的发展，为工程控制系统提供了采用数字计算机指令和信号处理单元的可能性。汽车上所用的指令及信号处理单元多为微处理机。

2.3转换放大单元

作用是将指令信号按不同方式进行相互转换和线性放大，使放大后的功率足以控制执行器并驱动受控对象。

2.4执行器

执行器直接驱动受控对象的部件，可以是电磁元件，如电磁铁、电动机等;也可以是液压或气动元件，如液压或气压工作缸及马达。为了使驱动特性与受控对象的负荷特性相互匹配，还可附加变速机构，如液压马达和行星齿轮传动的组合。

2.5动力源

为各单元提供能源，通常包括电气动力源和流体动力源两类。

3.汽车电子控制系统主要的结构形式

3.1开环控制

在控制系统中，如果输出端与输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，该系统就称为开环控制系统。如图1所示。

图1.  开环控制系统

开环系统是一种最简单的控制方式，在该系统中，对于每一个输入量，就有一个与之对应的工作状态和输出量，在控制器和控制对象间只有正向控制作用，系统的输出量不会对控制器产生任何影响，系统的精度仅取决于器件的精度和特性调整的精度。当在控制器或控制对象上存在干扰，或者由于控制器器件老化，控制对象结构或参数发生变化，均会导致系统输出的不稳定，使输出值偏离预期值。开环控制系统多用于干扰不强或可预测，控制精度要求不高的场合。

3.2闭环控制系统

在闭环控制系统中，由于反馈环节的作用，在控制器和被控制对象之间，不仅存在正向作用（前向通道），还存在有系统的输出量对控制量的反向控制作用（反馈通道），即在输入端，由反馈输出量与输入信号比较，比较后的信号输入到控制器中去控制被控对象（输出量），由此构成闭环控制系统。

具有负反馈形式的闭环控制系统如图2所示。

图2.  具有负反馈形式的闭环控制系统

在负反馈形式的闭环控制系统中，输出量经反馈装置至输入端，与输入端的输入信号一同加入到比较器，经比较器修正偏离值后输入到前向通道，使系统趋向于给定值，并抑制系统回路中存在的干扰的影响，最终达到自动控制的目的。

负反馈闭环控制系统由于存在系统的反馈环节，可以较好地抑制系统各环节中可能存在的扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不稳定性。反馈环节较好地改善了系统的动态性能。通过反馈系统使系统的精确度提高，响应时间缩短，适合于对系统的响应时间，稳定性要求高的系统。

举例：汽车发动机燃烧控制分析

发动机气缸工作在空燃比不适合的时候，用开环控制，如暖机过程或节气门全开时。在这种控制模式下，计算机使用的输入信息有水温、负荷、大气压和发动机转速。这些信息决定空燃比，一旦这些信息处理完，计算机发出适当的命令给混合气控制装置。除非输入改变，否则这一命令不改变。在这种工作方式，计算机不使用氧传感器的输入信息，所以也不知道所发出的关于空燃比命令是否能得到预想的运行工况。由于开环的这种弱点，计算机应尽快把系统转入闭环，并尽可能留在闭环运行模式。当然系统的故障会使它无法进入闭环，或不得不退出闭环。

发动机电喷系统的闭环控制是通过实时的氧传感器（Oxygen sensor）、计算机（ECU）和燃油量控制装置构成闭环控制系统。ECU通过对氧传感器的参量分析当前气缸混合气的空燃比情况，ECU发出命令给燃油量控制装置，向理论值的方向调整空燃比（14.7：1）。这一调整经常会超过一点理论值，氧传感器察觉出来，并报告计算机，计算机再发出命令调回到14.7：1。因为每一个调整的循环都很快，所以空燃比不会偏离14.7：1，一旦运行，这种闭环调整就连续不断。采用闭环控制的电喷发动机，由于能使发动机始终在较理想的工况下运行（空燃比偏离理论值不会太多），从而能保证汽车不仅具有较好的动力性能，还能省油。

我们可以通过对氧传感器参量数据的分析判断其可能发生的故障及原因：气缸垫开始损坏，冷却水渗入燃烧室或排气管;冷却水中的硅树脂在排气管氧传感器的表面上形成一层密封薄膜，“毒化了传感器”;也有可能是来自烧坏软管、老式硅树脂基气缸垫或其他污物凝结在氧传感器的大气侧，造成氧传感器中毒，从而系统脱离闭环。

4.汽车电子控制系统检修方法

4.1直接观察法

直接观察法是指不使用任何仪器，也不改动电路，而直接观察待修控制装置（部件）外部和内部，发现问题并找到故障的检查方法。可分为不开机观察和开机观察两种。

不开机观察就是在待修控制装置（部件）不通电的情况下，观察控制装置（部件）面板上的开关、旋钮、测试探头、连线、接口等元器件的状况，然后再打开控制装置（部件）外壳盖板，观察内部线路，及时发现诸如元器件损坏、元器件焊点脱焊、电容器漏液、元器件烧焦等问题，这样不但可以排除某些故障，而且还可以预防一些故障的发生，所以不通电观察这一方法在检修方法中一般被首先运用。

4.2观察波形法

检修其内部电路工作与特殊波形（例如锯齿波等脉冲波形）的控制装置（部件）时常采用本检查方法。本方法的要领是用示波器观察待修电路和故障部位（或相关部位）的电压波形，通过观察波形的形状（包括幅度、周期等参量），并与正常波形相比较，从而查出故障。示波器的触发电路、扫描发生器电路、电子开关电路等多为脉冲电路，各有不同的电压波形，用波形观察法检查控制装置（部件）的脉冲电路的工作比较有效。

4.3信号导迹法

检修具有工作于同一信号的多级放大器的控制装置（部件），常采用“信号寻迹法”进行故障原因的寻迹、压缩故障区域，从而迅速确定发生故障的部位。具体方法：将适当频率和振幅的外部信号源所产生的电压测试信号，加到待修控制装置（部件）的输入端（如多级放大器的前置级输入端），然后利用电子示波器，从信号输入端开始，逐一观测各级放大器的输入和输出信号的波形和振幅。如果某一级放大器的输入端信号是正常的，而其输出端的信号出现反常现象.例如电压反而变小，或者出现波形限幅或失真，则表明故障很可能存在于这一级放大器的电路中。“信号寻迹法”的特点是借助电子示波器只需使用单一的测试信号进行故障寻迹。

4.4触击检查法

此方法尤其适用于有屏幕显示或带扬声系统的设备，如车载音响设备、显示器等。

“触击检查法”就是人为地给电路施加杂波干扰信号，然后观察电路的反应。并以此推理分析并判断出故障部位。在实施此法时可根据各种电路不同的结构和特点，分别选用不同的触击方法。

4.5电压测量法

检查控制装置（部件）内部电路各处电压是否正常，是查找和分析故障原因的基础。因此，检修控制装置（部件）时，应先测量待修控制装置（部件）中各处的电压值是否正常，即使在已经确定为故障所在的电路部位，也经常需要进一步测量有关的器件或各电路测试端的各个电极的工作点电压是否正常。这对于分析故障原因和发现损坏的器件，都是极有帮助的。例如，对于控制装置（部件）电路中通过电流的测量，往往是通过测该支路的已知电阻器两端的电压降，然后借助欧姆定律进行换算而得到的。所以，电压测量法是查找控制装置（部件）故障原因的最基本方法。比较完善的控制装置（部件）说明书大多附有各个电极（测量点）的工作电压数据表，或者在控制装置（部件）的电路原理图上，标注有主要测试部位的工作电压等参数值。在检修控制装置（部件）的过程中，经常需要对照所给出的电压参数，进行必要的电压测量，这样就能很快地查明故障的产生原因和损坏变值的元器件。如果没有现成的电玉数据可供参考对照，也应当根据控制装置（部件）电路的工作原理加以比对或估算而得出。

4.6电阻测量法

检修控制装置（部件）时，经常会发现由于控制装置（部件）电路元器件的插脚或滑动接点接触不良，个别接点虚焊，电阻变值，以及电容器漏电等，从而导致故障的发生。以上问题可在待修控制装置（部件）不通电的情况下，采用测量电阻的方法进行检查，以寻找出故障所在之处。

4.7器件替代法

这是一种不改动控制装置（部件）电路，通过更换一些元器件或部分电路来发现故障的检查方法。

在对控制装置（部件）检修时，最好不要拆卸控制装置（部件）电路中的元器件，特别是精密控制装置（部件）。通常先使用相同型号、相同规格、相同结构的控制装置（部件）、元器件或印刷电路板等来临时替代其有疑问的部分，以便观测其对故障现象的影响.如果故障现象消失了，表明被替代的部分存在问题，然后再行维修更新，或者进一步寻找产生故障的原因。

5.汽车电子控制系统检测与维修方法运用实例

5.1汽车电子仪表显示系统的故障检修方法：

5.1.1现代汽车电子仪表显示系统在检修中，需注意以下几点：

（1）汽车电子化仪表比较精密，对检修技术要求较高，检修时应遵照各汽车实用维修手册中的有关规定，必要时，电子化仪表装置应送专业维修单位检修。

（2）现代汽车电子化仪表显示板与母板（逻辑电路板）不仅较容易损坏，而且价格也较贵，因此在使用与检修时应多加小心，除非有特殊说明，否则不能将蓄电池的全部电压加在仪表板的任何输入端，在检查电压、电阻时，应使用高阻抗仪器（不能使用简易仪表），若检修汽车仪表时使用不当，常常会造成微机电路的严重损坏，因此进行仪表检修时应特别注意这一点。

（3）拆卸电子仪表板时首先应切断电源，然后按拆卸顺序进行拆卸，应特别注意拆卸时不能敲打、振动，以防损坏电子元器件。

（4）拆装电子仪表板应按拆装顺序进行，拆装时不要用力过猛，以防本来良好的元器件由于用力过猛而损坏。在拆装仪表板总成之前，脱开连接器或端子时，应先脱开蓄电池端子。更换电子仪表元器件时，应小心不让身体与更换元件（备用元件）的集成电路引线端子接触，备件应放置在镀镍的包装袋内，不要提前从袋中取出，取出时不要触碰各部分接头，防止静电造成元器件的损坏。

（5）检修电子仪表板时，不论在车上或在工作台上作业，作业地点或维修人员都不能带有静电。为此作业时应使用静电保护装置，通常使用一根与车身连接接铁的手腕带和放置一个电子部件的导电垫板。

（6）发动机运行时不能将蓄电池断开，因为这会引起瞬间的反电势，导致仪表损坏。

（7）电子仪表使用冷阴极管，应注意冷阴极管连接器上通电后存在高压交流电，因此通电后不得接触这些部位。

（8）在处理电子式车速/里程表的电路板时，必须使用原来的塑料盒，以免因静电感应而损坏。若不慎碰触电路板的接头时，将会使仪表的读数消除，此时就必须送专业维修后才能使用。

5.1.2常用的检测方法：

汽车的电子仪表板都采用微机进行控制，同时具有自检功能。只要给出指令，电子仪表板的电子控制器便会对其主显示装置进行系统的检查，若出现故障，便以不同的方式警告与提示，显示系统出现故障，同时将出现故障部位的故障码储存，以便维修时将故障码调出，指出故障部位。当确认仪表板有故障时，应进行检测。

（1）用快速检测器进行检测

快速检测器能发出模拟各种传感器信号，用它能够迅速测出故障的部位。如在使用测试器向仪表板输入信号时，仪表板能够正常显示，说明传感器或其电路有故障。若显示器仍不能显示，再将测试器直接接在仪表板的有关输入插座上，此时若显示器能正常显示，说明线束和连接器有故障，否则表明仪表板有故障。

（2）用电脑快速测试器进行检测

电脑快速测试器能够模拟燃油的流量和车速传感器的信号，同样把测试器所发出的信号从不同部位输入，即可检验传感器、线束对号电脑和显示装置工作是否正常。

（3）用液晶显示仪表测试器进行检测

用液晶显示仪表测试器进行测试时，直接在仪表板上，能为仪表板和信息中心提供参照输入信号，这就可检测出信息中心的工作状态。这种测试的目的是，对仪表板有无故障做进一步的验证。

5.1.3常见故障的检测

汽车电子化仪表显示系统的故障，一般都出在传感器、连接器、导线、个别仪表及显示器上。检修时应先将传感器电路断开或拆下，用检测设备对他们进行逐个检查。

（1）传感器的检测首先将传感器的电路断开或拆下传感器，用仪器进行逐个检查。对各种电阻式传感器的检查，通常是采用测量其电阻值的方法来判断它的好坏，即把所测得的电阻值与其规定的标准电阻值相比较，判断传感器有无故障，若所测的值小于规定的数值，表明传感器内部短路;否则传感器内部短路或接触不良。传感器一般是不可拆、不可维修的元件，若有故障只能更换新件。

（2）连接器的检查

采用电子仪表的汽车，往往需要很多连接器把电线束连到仪表板上去。这些连接器一般都采用不同颜色，以便辨认它属于哪一部分的连接。为保证其连接牢固、可靠，连接器上都设有闭锁装置。检查时可用眼看或手摸的方法进行，连接器装置要齐全、完好，插头、插座应接触可靠、无锈蚀。仪表电路工作中用手触摸连接器，应没有明显的温度感觉，若温度过高，说明该连接器接触不良，应查明原因予以排除。汽车维修养护网。

（3）个别仪表故障诊断

若电子仪表板上个别仪表发生故障，应检查与此仪表相关的各个部分。首先应检查各导线的连接触况，包括各连接器的接触状况，线路是否破损、搭铁、短路或断路等;然后再用检测设备分别对该仪表及传感器进行检测，查明故障原因，予以修复，必要时更换新的元件。

（4）显示器故障检修

一旦电子仪表板上的显示器部分笔划、线路出现故障，应将仪表板上显示器件调整到静态显示状态，仔细观察是否还有别的故障，就此时出现的故障，使用检测设备对与此相关的电路或装置进行认真检查。若仅有一、二笔划或线段不发亮或不显示，则说明逻辑电路板通过多路传输的脉冲信号正确，可能是显示装置的部分线段工作不正常，遇此情况应作进一步检查，属于接触不良的应加以紧固，确保其电路畅通;若是电子器件本身的问题，通常应更换显示器件或电路板。

5.2汽车电子化仪表故障的检测与维修方法

一般来说，采用电子控制技术的汽车电子化仪表系统，包括由微机控制（ECU）对来自各种传感器信号处理和仪表显示系统的控制。使用微机实现的电子控制系统的汽车一般都具有故障自诊断功能，包括对电子化仪表系统进行自检，检查电子仪表系统功能是否正常，并对其故障进行诊断，对于多数车辆来说，只要按下ECU上的相应按扭，即开始对汽车进行自检，若有故障，就可以读出故障码，然后，通过查阅有关手册，就可以了解故障码代表的故障原因，找出相应的处理方法。

对于汽车仪表装置的故障诊断，除了依靠车载计算机自诊断系统进行自诊断以外，还可以使用专门的检测设备，对其进行检测和诊断。这些检测设备属于外接设备，可以直接插入汽车微机的相应插槽内使用。

6.几种诊断故障的简易方法

现代汽车上的电子化仪表的作用越来越大，随之产生的故障也相应增多，现介绍几种诊断故障的简易方法：

6.1拆线法

当汽车电器仪表读数异常，通过分析、推断可能是传感器内部或传感器与指示仪表间的导线存在搭铁故障时，常采用拆线法进行检查。即通过拆除有关接线柱上的导线，来判断故障的原因及部位。以电磁式燃油表为例，当传感器内部搭铁或浮子损坏，以及传感器与燃油表间的导线搭铁时，无论油箱内油量多少，接通点火开关后，燃油表指针总指向“0”，此时可采用拆线法进行检查。首先，拆下传感器上的导线，若此时燃油表指针向“i”处移动，则为传感器内部搭铁或浮子损坏;若指针仍指向“0”，则应拆下燃油表上的传感器接线柱导线，若仪表指针向“i”移动，为燃油表至传感器间的导线搭铁;若指针仍不动，则可能是燃油表内部损坏或其电源线断路。

6.2搭铁法

当汽车电器仪表读数异常，通过分析、推断可能是传感器搭铁不良或损坏，以及传感器与指示仪表间的导线存在断路故障时，常采用搭铁法进行检查。通过导线将有关接线柱搭铁，可判断故障的原因及部位。

接通点火开关后，对于电磁式燃油表无论油箱存油多少，燃油表指针均指向“i”;对于双金属片式燃油表，燃油表指针则均指向“0”，以上情况均说明相应仪表传感器可能搭铁不良、损坏，或者是传感器与指示仪表间的导线存在断路故障，此时，可利用搭铁法进行检查。首先，将传感器与导线相连的接线柱搭铁，若指针转动，说明传感器损坏或搭铁不良;若指针不转动，可用导线将指示仪表上接传感器的线柱搭铁，若指针转动，则为传感器与指示仪表间的导线存在断路故障;若指针仍不转动，则说明指示仪表内部损坏或其电源线断路。

6.3短接法

在其它电器仪表工作均正常、只有与稳压器相连的仪表（如燃油表、电磁式水温表等）不工作时，可利用短接法进行检查。用导线将稳压器的输入、输出端短接，这时与稳压器相连的仪表指针若立即偏转，则为稳压器内部存在故障。

6.4对比法

电器仪表读数不准时，可采用对照比较法进行校验检查。在相同的工况条件下，比较被校验的仪表与标准仪表的读数，从而可判断被校验仪表的技术状况。例如：检验汽车电流表时，可将被试电流表与标准电流表及可变电阻串联在一起，接通蓄电池电流，逐渐调小可变电阻，比较两个电流表的读数，若相差超过20%，则为电流表存在故障，应予以修复或更换。

参考文献：

[1]徐向阳主编.《自动变速器技术》.人民交通出版社，2011年7月

[2]胡寿松主编.《自动控制原理》.（第六版），科学出版社，2013年3月

[3]高玲.《汽车综合性能检测与维修技术》.《科技创新与应用》， 2013年14期

[4]戈思远.《汽车检测与维修常见问题简析》.《无线互联科技》 ，2014年 第2期

作者简介：

饶建伟，男，（1991.7-）籍贯：四川乐山市，重庆理工大学《汽车制造》专业，学士，技师，从事工程项目科研、设计、与教学工作。

严伟民，男，（1961.1-）籍贯：江苏无锡市，重庆大学《通信工程》专业，工学硕士，高级工程师，长期从事工程项目科研、设计、管理与教学工作。

徐向阳，男，（1965.5-）籍贯：山东莱阳市，北京航空航天大学交通科学与工程学院，工学博士，教授，博士研究生导师，国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任。