第十二章：車用電腦(二) @ 曾教授與古董保時捷

Chapter12.車用電腦(二)

12.1 ECU系統的錯誤檢查

12.2 檢查電子迴路的方法

12.3 ECU改裝

12.1 ECU系統的錯誤檢查

當ECU在運作過程中，處理器不停地監控各輸入輸出的訊號，當訊號值與Data Base的資料不吻合時則ECU必須採取一些應對的動作。

如：節氣門位置感知器並沒有在相對的引擎轉速時，未送出符合Data Base的輸入訊號時。可能會造成以下幾個狀況：

1.診斷錯誤的警告會出現

2.故障燈會亮

3.部分運作將會受限

車上診斷系統(On-Board Diagnostics)

為了更有效地維護車子的各系統正常運作，車用診斷系統的安裝是必須的，該系統是經由車上電腦監控車輛空氣污染防制設備使用狀況及偵測故障之能力，並可儲存故障碼及顯示故障指示信號功能之系統，同時也能夠經由外裝配備來讀取診斷錯誤內容及測試內部運作的功用。

診斷示意圖

診斷流程圖

OBD的演進

ODB(I)與OBD(II)

OBD-I 必須符合下列規定：

1. 儀錶板必須有「故障警示燈」(MIL)，以提醒駕駛注意特定的車輛系

統己發生故障(通常是廢氣控制相關系統)。

2. 系統必須有記錄/傳輸相關廢氣控制系統故障碼的功能。

3. 電氣元件必須監控包含HO2S、EGR、EVAP。

OBDI 缺點:

1. OBD-Ⅰ規定不夠嚴謹

2. 各車廠的規格不一

3. 無法診斷全部完整的系統

OBD-II CARB 所定義的OBD-II 系統必須有下列功能：

1. 偵測廢氣控制系統的元件是否由"衰老"變成了"損壞"。

2. 必須有警示駕駛人員該進行廢氣控制系統的保養/檢修的功能。

3. 使用標準化的故障碼，並且可以通用的儀器讀取。

OBD(I)/(II) 比較

OBD(III)

OBDIII目前還在發展階段，OBD-II雖然可以診斷出排放相關故障，但是無法保証駕駛者接受警示燈的警告並對車輛故障作及時修复。為此以無線傳輸故障訊息为主要特徵的新一代OBD系统。OBDIII系统能夠利用車上傳送器(On-Board Transmitter)，透過無線通信，衛星通信或者GPS系统將車輛的故障碼及所在位置等資訊自動通告管理部門。此資料可藉由路邊讀送器、區域站網路，然後車主將收到指出問題的相關郵件，並要求在一定時間內修護故障。

預期結果:

1.道路緊急協助功能

2.車輛狀態記錄、保養時程提醒

3.車輛故障預測,減少車輛使用者維護車輛困擾

4.加速車禍救援協助減少意外傷亡

5.廢氣監控、提昇車輛使用效能,減少能源損耗

6.減少空氣污染

目前困難:

1.必須投資昂貴的軟、硬設備。

2.自己本身無線通訊、資訊管理、機電整合的技術，可能無法短在時間完備。

3.安全控制問題: 遠距診斷系統因為鏈結車上系統，一旦車機失效故障，為避免影響車輛正常操作，所以必須加裝安全控制功能。

診斷項目

OBD(II)系統中控制整個系統作用的元件，為PCM中的軟體程式，稱為診斷執行器(Diagnostic Executive)依照車輛廢氣控制系統的多寡，診斷執行器最多可進行七項廢氣系統的測試，另外可測試的第八項系統稱之為元件監測器（CCM），元件監測包括引擎控制系統的各種感知器。

診斷結果處理流程

名詞解釋

1. I/M 行駛測試：Inspection & Maintenance(I/M)Readiness Drive Cycle，在一特殊的行駛過程中，讓所有的廢氣系統監測器完成旗標設立；美國大多數州的廢氣檢測(I/M Test)均要求車輛檢測前，所有I/M 旗標已設為正常(PASS)。

2.I/M 測試旗標：I/M Flags，一種表示廢氣監測器是否完成測試的訊息，一般儀器大多以通過測試、測試失敗或車輛無此系統的訊息［PASS(通過)、Fail(不良)、N/A(不存在)］來表示。

3.診斷執行器：Diagnostic Executive，車輛PCM中的一組程式，用來管理元件監測(CCM)及廢氣控制系統監測器、故障碼、故障指示燈、故障數值鎖定(Freeze-Frame)與掃瞄儀介面。

4.廢氣控制系統監測器：Emission Monitor，OBD 系統中測試廢氣控制系統是否正常的一組程式，在每一個“發動行駛行程”中執行測試，以判斷廢氣控制相關元件是否正常，測試結果將回報給判斷執行器。

掃描器(Scan Tool)

內含一個微電腦同時具備診斷及解釋錯誤代碼(DTC)的意義。

故障碼(Diagnostic Trouble Code)

根據美國OBDII與歐洲EOBD的規範，DTC必須和排氣系統相關，並可讓相關人員進行檢測。

為了達到此目的DTC將包含任何排氣系統可能會發生的錯誤。

EOBD(European on-board diagnostics)

EOBD規定自2001一月起，各式車種必須裝載”車載自動診斷係統”及警示燈，以提醒駕駛任何可能導致廢氣增加的錯誤。然而警示燈的的工作模式有二：

1.偵測到可能影響廢氣排放的錯誤，建議該進行保養或是查出原因的時候。

2.引擎轉速過快導致失火(misfire)時，可能影響觸媒轉換器作用的時候。

DTC的結構

根據OBD(II)的準則，DTC可以分成五個部分，如：P0291就是噴油系統方面的地方出現錯誤。第一個字母代表的意義如下：

P：Power train 傳動系

B：Body車體

C：Chassis底盤

U：Network網路

P0291為例中的第二個數字代表意義如下：

0：Standard(SAE) 標準

1：Manufacturer’s own code 廠商代碼

2：Manufacturer’s own code 廠商代碼

P0291為例中的第三個數字代表意義如下：

0：Fuel and air metering 燃油及進氣偵測

1：Fuel and air metering 燃油及進氣偵測

2：Fuel and air metering,specially injector circuit

燃油及進氣偵測尤其是針對噴油嘴的部分

3：Ignition system and misfire detection 點火系統與失火

4: Auxiliary emission controls 輔助廢氣控制

5: Vehicle speed control and idle control system 車速及怠速系統

6: Computer output circuit 電腦書出回路

7: Transmission-related faults 傳動相關錯誤

8: Transmission-related faults.傳動相關錯誤

P0291為例中的最後兩個數字代表特定的意義，需要靠診斷儀才能得知。

DTC的使用極限

DTC可以顯示出哪個感知器或是哪個元件不能正常運作，但並不是100%能夠準確知道是儀器壞了還是迴路出了問題。因此正確的查明實際原因就是個重要的環節。

以偵測空氣流量計電壓異常為例，則此時要檢查的部分有二：

1.空氣流量計本身是否異常

2.空氣流量計與ECU間的迴路是否正常

感知器

依據作用情況可以分成兩種：

主動感知器(Active Sensor)

通常是指由冷次定律透過磁場變化產生電流者，如：曲軸感知器。

被動感知器(Passive Sensor)

需要外加的電源供應才能運作者。如：溫度感知器等。

12.2檢查電子迴路的方法

根據不同款式的儀器會有不一樣的量測標準，常見的方法如下：

Digital multimeter 三用電表：用來量測電壓、電流和電阻

Oscilloscope 示波器：常用來量測電壓

Scan tool and code reader：診斷儀和解碼器

Test lamps測試燈：用來確認線路是否正常

The digital multimeter三用電表

最被廣泛利用的測量工具之一，常用來測量：

Voltage 電壓單位：伏特(V)

Current 電流單位：安培(A)

Resistance 電阻單位：歐姆(ohm)

Duty cycle 工作時間單位：秒(s)

Frequency 頻率單位：赫茲(Hz)

Temperature 溫度單位：攝氏(OC)華氏(OF)

壓降檢測(Voltage drop tests)

車中各元件形成之迴路通常會有下列幾種情況，導致迴路發生異常：

Open circuit 開路迴路：指在整個迴路中有某個部分發生中斷的現象，使得電流或式訊息無法正常傳輸。

造成開路的原因有下：

1.接線點鬆脫

2.線路斷裂

3.保險絲熔毀

4.元件內部線路斷裂

5.開關損毀

Short circuit 短路迴路

由於車用底盤為了防止漏電通常會接地，若是線路或是原件有毀損直接接觸到底盤的話，就容易發生短路的現象。

High resistance 高阻抗

可能是因為接點處卡了髒汙或是腐蝕，也有可能是元件組裝不合所導致的。

Intermittent break in a circuit 迴路接觸不良

可能因為接頭鬆落或是不正當維修造成的。

電阻檢測

一般而言，車用元件的電阻值都具有一定的規範大小，以噴嘴為例其電阻值約為1.5~2.5 ohms

中斷盒(Breakout Box)

ECU為了接收各種不同的感知元件及作動器的訊息，會需要很多接點供每個元件使用，為了檢測方便會利用中斷盒將各腳位整合起來，如此一來在測試的時候就不需要拆卸ECU及各元件間的接點線路。

若是確認ECU與元件都沒問題，則需要接頭是否穩定接上，若沒接好可能容易發生接觸不良的狀況，且往往是不容易找出發生問題的所在。

感知器與作動器的檢測

利用示波器量測工作中的感知器或是作動器的工作電壓變化，並與Data Base中資料比對後，確認元件是否正常運作。

以曲軸感知器為例：

作動器以EGR控制閥為例，用示波器所量測的電壓得之其開關的時間關係，在對應當時的引擎轉速，判斷其工作的正確性與否。

路上實測

路上實測是將診斷儀直接與ECU以並聯的方式連接，可以同時對多個元件進行檢測，同時也可以從示波器的電壓變化很直接地看出各元件間的相互應作動情況。以Bosch KTS 500為例：

ECU的測試

汽車電力系統的不當調節，會導致經常發生電壓驟降和過擊的現象。在正常的情況下，電壓的範圍會介於11 到15 伏特之間，而在暫態開始和執行的情況下，則會介於8 到24 伏特之間。因此，在測試引擎控制單元（ECU）時必須執行電壓邊限測試，以驗證在極端的偏壓電壓情況下能否正常操作，以及容許度有多大。

依汽車的操作狀態而定，在汽車的電力系統中常會碰到某些電壓位準。這些位準會變成ECU測試的重要電壓。

在ECU的功能測試中，正確的測試系統資源會以控制的方式來模擬各種輸入

信號，並且會載入及檢查輸出以獲得正確的響應。

在電源供應器設定為0 或關閉時，檢查多個接地、功率和大電流驅動器接腳間的連續性。

應用一個很低的電壓並量測產生的電流，以檢查短路或其他非預期性的錯誤。

各種功能測試從大約8 伏特的低位準（代表開始），一直到大約15 伏特的高位準（代表充飽電的情況）。

如有包含ECU 電壓監測電路，通常會使用至少兩個端點操作電壓來校驗或驗證。

藉由檢查最小不作用(must not trip) 和作用的最大(must trip)臨界值，來驗證ECU 的低電壓重設位準。

12.3 ECU改裝

動機

ECU改裝，是依據車子的實際狀況來調整出最適合的引擎工作參數，能夠最大限度地提升該引擎的性能，使引擎的工作曲線貼近於其最理想的曲線。除了有效提高引擎功率外，同時也提高其燃燒效率，降低廢氣的排放。

方法

ECU改裝最簡單的是採用轉換儲存程式晶片方式，只要拔掉原來的晶片再換上新的晶片便完事了，由於一些舊款的E-ROM晶片僅可寫入程式一次，因此每次修改程式後都須用刻錄機把程式刻入空白晶片來替換出原來的晶片。近年很多新車的ECU使用了可以多次重復讀寫的EEPROM晶片，在修改程式時不用更換空白晶片便可直接載入，較Rom方便多了。

隱憂

對引擎而言，其輸出功率會有一個上限，但對裝配引擎的廠家來說，他們絕對不會把引擎的工作功率調在引擎的最大輸出功率上，因為若是讓引擎一直在功率上線工作的話，其可靠性、穩定性、壽命等就得不到保證。就像短跑選手一樣，他以100公尺跑9秒，但是他不太可能能維持這樣的速度跑數公里一樣。
另外，廠商還會根據引擎裝載的車型不同、使用的油品不同，調整引擎的參數，使其更穩定可靠的工作。

NISSAN-Livina 1.6改裝MYS ECU