◆文/遼寧　張憲輝

張憲輝

(本刊編委會(huì)委員)

1996年哈爾濱工業(yè)大學(xué)汽車設(shè)計(jì)與制造專業(yè)碩士畢業(yè)。畢業(yè)后在大連交通運(yùn)輸集團(tuán)汽車修配廠從事汽車維修工作12年，先后擔(dān)任工程師、技術(shù)副廠長(zhǎng)、總工程師等職務(wù)，在亞洲(日、韓等)車系的電控系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富?，F(xiàn)任大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院副院長(zhǎng)、副教授、高級(jí)技師，兼任遼寧省汽車維修行業(yè)質(zhì)量仲裁鑒定委員會(huì)鑒定員、大連市勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心汽車修理專業(yè)專家委員會(huì)委員。

(接上期)

(2)用診斷儀讀取故障信息

利用專用診斷儀與車輛所有系統(tǒng)模塊進(jìn)行通訊，讀取并記錄所有的通訊和故障信息時(shí)有兩種可能出現(xiàn)的情形。

一種是診斷儀無法與選擇的系統(tǒng)模塊建立通訊。在數(shù)據(jù)通訊接口DLC正常的前提條件下，這種情況表明：①診斷儀與該系統(tǒng)模塊之間的通訊線路存在故障；②該系統(tǒng)模塊本身或模塊的供電電源、搭鐵線路等存在故障。

另一種情況是診斷儀能夠與選擇的系統(tǒng)模塊建立通訊。其獲取的故障信息有以下幾種可能：①有故障信息存在，而且是按SAE(美國(guó)機(jī)動(dòng)車工程師學(xué)會(huì))定義的以“U”開頭的故障碼，這明確表示為車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障，或者故障信息不是SAE標(biāo)準(zhǔn)定義代碼，但信息表達(dá)的是車載網(wǎng)絡(luò)方面的故障；②有故障信息存在，但故障不屬于總線系統(tǒng)的范疇，而是某一系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器或執(zhí)行器等方面的故障；③無故障信息存在。

在以上所能獲取到的各類信息中，系統(tǒng)模塊無法通訊以及有關(guān)總線方面的故障信息是排查車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障的重要線索。如果獲取的故障信息和故障癥狀表明僅是某一系統(tǒng)內(nèi)部的獨(dú)立故障，我們可以按照常規(guī)檢修電控系統(tǒng)故障的方法進(jìn)行故障排查。

值得注意的是，在利用診斷儀與各系統(tǒng)模塊實(shí)施通訊、獲取信息時(shí)，一定要澄清以下幾個(gè)方面的問題，并學(xué)會(huì)對(duì)系統(tǒng)通訊的狀態(tài)進(jìn)行判斷和識(shí)別。①當(dāng)診斷儀根本無法進(jìn)入到車輛的某一系統(tǒng)中并與之實(shí)現(xiàn)對(duì)話時(shí)，我們可以認(rèn)定此時(shí)的狀態(tài)為無法通訊。②只要診斷儀能夠進(jìn)入到系統(tǒng)模塊中，讀取出其內(nèi)部存儲(chǔ)的故障碼或數(shù)據(jù)流信息，我們都認(rèn)定為系統(tǒng)通訊正常。此狀態(tài)表明，DLC診斷接口與該模塊間的通訊正常，對(duì)于單線式總線(如K線)，可以肯定總線線路正常；對(duì)于雙線式總線(如CAN線)，盡管不能肯定總線線路完全正常，但可以確定其一定在可工作的容錯(cuò)范圍之內(nèi)(如采用單線模式降級(jí)運(yùn)行等)。對(duì)于總線通訊狀態(tài)是否正常的判斷，針對(duì)具體的車型可能還有另外的方法。如德系車輛，就可以利用5051診斷儀來讀取測(cè)量數(shù)據(jù)塊中的CAN總線通訊狀態(tài)，用5051讀取某控制單元數(shù)據(jù)塊，觀察哪些控制單元與之發(fā)生信息交流及工作狀態(tài)是否正常。如果某控制單元顯示“1”，表示有信息交流；如果顯示“0”，則表示無信息交流，原因可能是網(wǎng)關(guān)之間的總線線路斷路或沒有安裝該控制單元。③另外，能與診斷儀進(jìn)行通訊的系統(tǒng)模塊，如果其存儲(chǔ)的故障信息僅為“與XX控制單元(或模塊)無法通訊”，我們可以認(rèn)為該模塊與其他模塊的通訊是正常的。

通過診斷儀與各系統(tǒng)模塊間的通訊，我們可以搜集到諸如“哪些模塊無法通訊、哪些模塊中存在故障碼”等較為全面的信息，在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖(參見下一步)，仔細(xì)分析搜集到的信息與總線及各系統(tǒng)模塊間的內(nèi)在聯(lián)系，并試圖從中找到真正的故障原因—故障源。為此，在這一環(huán)節(jié)一定要搞清故障碼生成的條件，真正領(lǐng)悟故障信息的含義，明確故障信息所能引起的后果。

(3)獲取并分析車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接了眾多電控模塊，少則十幾個(gè)多則幾十個(gè)或上百個(gè)，這些模塊通過一種或多種類型的總線按照一定的結(jié)構(gòu)形式連接在一起，構(gòu)成了關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。如果不了解各模塊、各總線之間的連接方式，就無法知道它們之間的關(guān)系，即使讀取到了故障信息，也無從下手。因此，正確分析網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖是解決這一問題的必要手段。

如圖4所示，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括多主結(jié)構(gòu)(也稱總線結(jié)構(gòu))、主從結(jié)構(gòu)和既含有多主結(jié)構(gòu)又包括主從結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)等布局形式，不同類型的總線所采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也不相同。

總線的常見類型主要有CAN線和LIN線等。其中CAN線采用雙絞線形式，抗干擾能力和容錯(cuò)能力較強(qiáng)，一般作為車載網(wǎng)絡(luò)主系統(tǒng)的連接總線，采用多主結(jié)構(gòu)的布局形式，總線上所連接的各個(gè)系統(tǒng)模塊都能發(fā)送和接收信息，彼此之間地位平等；LIN線為單線，多采用主從結(jié)構(gòu)，一般用于車載網(wǎng)絡(luò)主模塊與子模塊之間的信息傳輸；復(fù)合結(jié)構(gòu)的總線布局形式通常會(huì)包含類型不同或通訊協(xié)議不同的總線(如同時(shí)包括CAN線和LIN線等)。為了確保各總線之間能夠?qū)崿F(xiàn)無障礙的信息交流，在系統(tǒng)中會(huì)采用一個(gè)網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)是一個(gè)“翻譯官”，也是一個(gè)“交通警”，它不僅能夠使兩個(gè)信息傳輸速度不同的系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息交換，還具有改變信息優(yōu)先級(jí)的功能，并且網(wǎng)關(guān)也可用作診斷接口，如圖4所示。一旦網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)了故障，車輛的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就很有可能發(fā)生癱瘓，而且診斷儀與各模塊之間的通訊也變得沒有可能。

通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，我們可以很輕松地知道該網(wǎng)絡(luò)中包含哪幾種總線，總線是多主結(jié)構(gòu)還是既有多主結(jié)構(gòu)又有主從結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)之上，就能夠確定各模塊或節(jié)點(diǎn)間的通訊關(guān)系。再將總線系統(tǒng)的故障信息與總線拓?fù)鋱D結(jié)合起來加以分析，從中找出可能的故障原因就變得相對(duì)容易了。

(4)制定故障排查流程

在分析故障原因時(shí)，圈定的往往是一個(gè)范圍，是若干個(gè)可能的原因，實(shí)踐中很少能做到一次性準(zhǔn)確地鎖定到真正唯一的原因。因此，在制定維修計(jì)劃時(shí)，應(yīng)優(yōu)先遵循“由主至次”的檢修原則；如果圈定的各故障原因發(fā)生的可能性機(jī)會(huì)均等，則采用“由簡(jiǎn)至繁”的檢修原則。通常，對(duì)于總線的線路檢修和模塊檢修而言，模塊檢修相對(duì)簡(jiǎn)單一些。這是因?yàn)榭偩€隨車輛系統(tǒng)模塊的增加而不斷延伸，不僅線路的布置比較復(fù)雜，而且所能用于檢測(cè)的插接器也很有限；模塊則不然，對(duì)于模塊的檢測(cè)主要包括模塊外部的電源供給和搭鐵線路，除此之外就是更換模塊，又由于模塊的位置比想要檢查的總線位置要好找得多，因此，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障檢修通常都會(huì)采用排除法，遵循“先節(jié)點(diǎn)(模塊)后總線”的檢修原則。當(dāng)然，如果出現(xiàn)診斷儀與所有系統(tǒng)模塊都無法通訊的情況時(shí)則另當(dāng)別論(但畢竟所有模塊同時(shí)壞掉的可能性極小)，此時(shí)，應(yīng)分析總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，觀察其中是否存在網(wǎng)關(guān)，如果網(wǎng)關(guān)存在，則應(yīng)先查網(wǎng)關(guān)及診斷儀與網(wǎng)關(guān)之間的通訊線路，其次再去檢查模塊。

(5)實(shí)施故障排查檢修

在排查過程中，預(yù)先設(shè)計(jì)的流程可能會(huì)因?qū)嶋H的檢測(cè)結(jié)果而不斷地做出調(diào)整，與此同時(shí)，檢測(cè)項(xiàng)目和檢測(cè)手段也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。與車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障原因的類別相對(duì)應(yīng)，其故障檢測(cè)項(xiàng)目主要包括系統(tǒng)模塊節(jié)點(diǎn)故障的檢測(cè)和總線鏈路故障的檢測(cè)。

①車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模塊節(jié)點(diǎn)故障的檢測(cè)

必須明確：只有那些無法與診斷儀和其他系統(tǒng)模塊建立通訊的模塊才有必要實(shí)施節(jié)點(diǎn)故障的檢測(cè)。檢測(cè)內(nèi)容包括：模塊供電電源的檢測(cè)、搭鐵線路的檢測(cè)以及模塊自身的排查，具體如表1所示。

②車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線鏈路故障的檢測(cè)

總線鏈路故障的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括兩個(gè)大的方面：一是斷路，二是短路。斷路故障的細(xì)分項(xiàng)目比較少：對(duì)于單線式的總線(如LIN線)，就是該總線斷路了；對(duì)于雙線式的總線(如CAN線)，其斷路故障分為CAN-H斷路和CAN-L斷路。短路故障的細(xì)分項(xiàng)目則較多：對(duì)于單線式總線，如LIN線，短路故障分為總線對(duì)電源短路和總線對(duì)搭鐵短路；對(duì)于雙線式的總線，如CAN線，其短路故障分為CAN-H對(duì)電源短路、CAN-H對(duì)搭鐵短路、CAN-L對(duì)電源短路、CAN-L對(duì)搭鐵短路、CAN-H和CAN-L之間短路。

針對(duì)上述的總線鏈路故障，其檢測(cè)手段有兩種：一種是利用萬用表進(jìn)行總線線路的斷路和短路測(cè)量；另一種是利用示波器觀察和分析總線的數(shù)據(jù)信息波形。

利用萬用表進(jìn)行總線線路的斷路、短路測(cè)量與常規(guī)線路的測(cè)試方法是一樣的，在此不予贅述。值得一提的是，在CAN總線系統(tǒng)中，有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸終端，每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸終端內(nèi)各有一個(gè)約120Ω的電阻，用以防止數(shù)據(jù)在傳輸線終端被反射并以回聲的形式返回，從而影響數(shù)據(jù)的正常傳輸。由于這個(gè)特點(diǎn)，在對(duì)CAN總線進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，除了可以進(jìn)行常規(guī)線路斷路和短路的測(cè)量之外，一個(gè)簡(jiǎn)便的方法就是對(duì)總線的終端電阻值進(jìn)行測(cè)量。如圖5所示，在斷開蓄電池，開啟點(diǎn)火開關(guān)使各系統(tǒng)模塊充分放電的前提下，將歐姆表的兩只表筆分別跨接到CAN-H和CAN-L線上(CAN線路不斷開)，如果測(cè)得的電阻值為60Ω，說明總線線路正常(但不能排除是否存在對(duì)電源或?qū)Υ铊F短路的情況)；如果測(cè)得的電阻值為120Ω，說明總線存在斷路故障；如果測(cè)得的電阻值為0，說明兩條總線存在彼此短路的故障。

由于萬用表對(duì)總線的測(cè)試范圍有限，測(cè)試結(jié)果也不直觀，因此，利用示波器測(cè)試總線的數(shù)據(jù)信息波形才能觀察到全面、清晰的測(cè)試結(jié)果。如圖6所示，為雙通道示波器檢測(cè)CAN總線波形的接線方式。通過總線的波形圖(篇幅有限，在此不做展開)，我們能清楚地了解總線的工作狀態(tài)，并能從中發(fā)現(xiàn)總線所存在的故障。在此基礎(chǔ)上，與萬用表測(cè)量手段相結(jié)合，找出總線的故障部位就不再是難事了。

(6)故障修復(fù)后的驗(yàn)證

在故障檢修之后，一定要進(jìn)行故障信息的再次讀取、故障癥狀的再次觀察以及試車試驗(yàn)等相關(guān)的驗(yàn)證性工作，確認(rèn)故障確已排除。

三、結(jié)束語

作為一種新型主流的汽車技術(shù)開發(fā)平臺(tái)，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在當(dāng)今乃至未來的汽車技術(shù)發(fā)展過程中，都將起到重要的支撐作用。車載網(wǎng)路系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了汽車維修技術(shù)人員傳統(tǒng)的修車思路和修車方法，我們只有與時(shí)俱進(jìn)，通過學(xué)習(xí)不斷了解和掌握車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作機(jī)理，通過實(shí)踐不斷摸索和總結(jié)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障診斷和檢修方法，才能與汽車技術(shù)共同進(jìn)步！(全文完)