南京金陵中等專業(yè)學(xué)校 烏福堯

淺析汽車(chē)總線系統(tǒng)故障診斷思路

南京金陵中等專業(yè)學(xué)校 烏福堯

隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，一般比較高檔的汽車(chē)都裝有幾十個(gè)控制器、上百個(gè)傳感器和執(zhí)行器，不但線束極為復(fù)雜，而且一直存在的集中控制和分散控制的矛盾，也使車(chē)輛維修變得復(fù)雜，為此，德國(guó)博世BOSCH公司開(kāi)發(fā)了一種設(shè)計(jì)先進(jìn)的解決方案——CAN現(xiàn)場(chǎng)總線，即控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network），并取得國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO11898）認(rèn)證，同時(shí)，國(guó)際上一些大的半導(dǎo)體廠商也積極開(kāi)發(fā)出支持CAN總線的專用芯片，促進(jìn)了CAN總線技術(shù)在汽車(chē)中的廣泛應(yīng)用。

通過(guò)CAN總線，傳感器、控制器和執(zhí)行器由串行數(shù)據(jù)線連接起來(lái)，其通信協(xié)議相當(dāng)于ISO/OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)協(xié)議探測(cè)和糾正數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中因電磁干擾而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。CAN網(wǎng)絡(luò)的配制比較容易，允許任何節(jié)點(diǎn)之間直接進(jìn)行通信，而無(wú)需將所有數(shù)據(jù)全部匯總到主控制器后再行處理。由于CAN的突出優(yōu)勢(shì)，目前CAN總線被當(dāng)代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)廣泛采用。隨著總線技術(shù)在汽車(chē)上的廣泛應(yīng)用，CAN總線系統(tǒng)的故障診斷越來(lái)越多地成為汽車(chē)維修技術(shù)人員不得不面對(duì)的問(wèn)題，也是大多數(shù)汽車(chē)維修技術(shù)人員公認(rèn)的難題之一。那么，怎樣來(lái)化解這一難題呢？筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面著手。

1 搞清CAN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

一般在對(duì)總線系統(tǒng)進(jìn)行維修之前，首先要認(rèn)真分析總線系統(tǒng)的電路圖，下面筆者以別克威朗轎車(chē)為例進(jìn)行分析。

圖1所示為別克威朗轎車(chē)總線系統(tǒng)示意圖，由圖1可以看出該車(chē)的總線系統(tǒng)共連接有10個(gè)控制模塊，終端電阻分別在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（K20）和電源變壓器模塊（T19），數(shù)據(jù)診斷連接器（X84）從車(chē)身控制模塊（K9）接出。這非常類似于電工電子中的串聯(lián)電路，10個(gè)控制模塊用2條導(dǎo)線串聯(lián)起來(lái)。如果用萬(wàn)用表測(cè)量數(shù)據(jù)診斷連接器（X84）的端子6號(hào)和端子14之間的電阻，根據(jù)電工電子知識(shí)可知，應(yīng)該可以檢測(cè)到一個(gè)60 Ω左右的電阻。有的維修技術(shù)人員對(duì)終端電阻總是糾結(jié)，筆者認(rèn)為大可不必，其實(shí)只需要簡(jiǎn)單地將其理解為是用來(lái)降低信號(hào)傳輸過(guò)程震蕩的元器件即可。

2 認(rèn)清CAN總線故障的類型

圖1 別克威朗轎車(chē)總線系統(tǒng)電路

CAN總線系統(tǒng)故障的難點(diǎn)是會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，并且故障檢測(cè)儀無(wú)法通信。從而導(dǎo)致維修技術(shù)人員無(wú)法利用故障自診斷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行初步故障判斷。但只要大家能夠認(rèn)識(shí)清楚故障的外在表現(xiàn)和內(nèi)在原因之間的關(guān)系，難點(diǎn)便可迎刃而解的。那么，CAN總線系統(tǒng)的故障主要有哪些類型呢？筆者將CAN總線系統(tǒng)的故障歸納為CAN-H與CAN-L之間短路、CAN-H與搭鐵之間短路、CAN-L與搭鐵之間短路、CAN-H與電源之間短路、CAN-L與電源之間短路、CAN-H或CAN-L斷路等幾種類型。

不同CAN總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一樣，同樣的故障就會(huì)有不同的外在表現(xiàn)。為了便于分析，筆者僅以別克威朗車(chē)總線系統(tǒng)為例加以闡述。當(dāng)總線系統(tǒng)出現(xiàn)短路時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)且故障檢測(cè)儀無(wú)法與控制模塊通信；當(dāng)總線系統(tǒng)出現(xiàn)斷路故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)也無(wú)法起動(dòng)，但故障檢測(cè)儀可以和在X84到斷點(diǎn)之前的控制模塊進(jìn)行通信，故障檢測(cè)儀只是無(wú)法與斷點(diǎn)之后的控制模塊進(jìn)行通信。

3 理清故障診斷思路

當(dāng)汽車(chē)總線系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先要進(jìn)行故障的初步確認(rèn)。具體的方法是首先起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，則連接故障檢測(cè)儀進(jìn)行診斷，詳見(jiàn)表1所列。

在進(jìn)行初步判斷后，需要對(duì)故障點(diǎn)做出診斷，下面仍以別克威朗轎車(chē)的CAN總線系統(tǒng)為例加以分析。用什么樣的檢測(cè)方法可以提高CAN總線系統(tǒng)的故障診斷效率呢？筆者認(rèn)為關(guān)鍵是在斷點(diǎn)的選擇上，理論上講選擇任何的一個(gè)點(diǎn)斷開(kāi)檢測(cè)都是可以的，但筆者認(rèn)為在選擇斷點(diǎn)上是有講究的，應(yīng)該先選擇一個(gè)斷點(diǎn)將整個(gè)系統(tǒng)分為2大塊，來(lái)判斷故障的大致范圍。下面以CAN-H與CAN-L之間短路為例加以說(shuō)明。

如圖1所示，假設(shè)K17與K71間的CAN線短路，則有2個(gè)選擇，一是斷開(kāi)K9的X1，二是斷開(kāi)K9的X6。如果是斷開(kāi)K9的X1后，在X84（端子6和端子14）測(cè)得的電阻為1 Ω左右，則表明K9到T19這一段沒(méi)有短路故障，短路故障在K9到K20這一段。如果斷開(kāi)K9的X6后，在X84（端子6和端子14）測(cè)得的電阻為120 Ω左右，則表明短路故障在K9到K20這一段。接下來(lái)斷開(kāi)K17的導(dǎo)線連接器，如果在X84（端子6和端子14）測(cè)得的電阻值為120 Ω左右，則表明短路故障在K17到K20這一段，此時(shí)需要將K17的導(dǎo)線連接器插接好后斷開(kāi)K71的導(dǎo)線連接器，如果在X84（端子6和端子14）測(cè)得的電阻值為1 Ω左右，則表明短路故障發(fā)生在K17至K71的一段線路中。

如果是總線系統(tǒng)的斷路故障，只要用故障檢測(cè)儀進(jìn)行診斷便可比較簡(jiǎn)單地就發(fā)現(xiàn)大致的斷點(diǎn)位置。因?yàn)楣收蠙z測(cè)儀是無(wú)法與斷點(diǎn)之后的控制模塊進(jìn)行通信的。對(duì)于控制系統(tǒng)及線路的故障，有的維修技術(shù)人員希望能一針見(jiàn)血地找到故障點(diǎn)，其實(shí)不然，因?yàn)橛賱t不達(dá)。以筆者多年的維修經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，首先需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)梳理，看懂電路及架構(gòu)，切大塊劃區(qū)間，然后再仔細(xì)查，找到故障點(diǎn)加以排除。

表1 汽車(chē)總線系統(tǒng)故障診斷思路

2017-03-07）