任务二  常用诊断设备的使用方法

电控系统是现代汽车的核心组成部分，它负责监测和控制发动机、底盘、车身等多个系统的运行状态。通过精确的数据采集和处理，电控系统能够实现对汽车性能的优化和故障的预警，并提高汽车的安全性、舒适性和燃油经济性。诊断设备在电控系统维修中扮演着至关重要的角色，能够帮助维修人员快速定位故障点，提高维修效率和质量。

本节将简要介绍电控系统常见诊断设备的功能和使用方法，以及使用诊断设备时的注意事项和安全操作规范。

任务引入

汽修厂接收了一辆待维修的车辆，客户反映汽车近段时间发动机启动后怠速不稳，有时还会熄火。请根据所学车载诊断系统的基本知识，掌握汽车故障诊断仪的正确使用方法。

一、车载诊断系统

（一）车载诊断系统的发展

车载诊断系统（on-board diagnosis，OBD），其主要功能是对汽车的运行状态进行实时监测。车载诊断系统的发展主要分为两个阶段。

第一个阶段（20世纪80年代—1996年）。这个时期的车载诊断系统（on-board diagnosis-Ⅰ，OBD-Ⅰ）主要是对发动机的排放进行控制，通过简单的故障代码向驾驶人员和维修人员显示车辆可能存在的问题。但是，这个时期的技术尚未成熟，故障信息和诊断功能不够完善，致使查找故障原因困难且维修工作难以开展。

第二个阶段（1996年至今）。相比第一个阶段的车载诊断系统，第二阶段的车载诊断系统（on-board diagnosis-Ⅱ，OBD-Ⅱ）升级并发展了更丰富的故障信息和诊断参数，还增加了对排放控制系统的诊断参数，提高了故障原因定位的准确率和维修效率。

（二）OBD-Ⅱ的特点

与OBD-Ⅰ相比，OBD-Ⅱ具有以下特点。

1．检测功能更强

OBD-Ⅱ诊断范围更广：能够覆盖更多的车辆部件和系统，包括检测所有与污染物排放有关的部件，以及发动机、燃油系统和制动系统等绝大多数系统；

OBD-Ⅱ诊断性能更强：不仅能够检测到各种传感器的电路故障，还可以检测其信号是否准确；

OBD-Ⅱ诊断功能更高级：具有远程检测功能和行车记录功能，这有利于维修人员快速方便地排除车辆故障。

2．标准化和通用性

采用标准的诊断接口（简称DLC），如图1-13所示，按照标准设计安装位置通常在汽车仪表板的左下方。

图1-13　OBD-Ⅱ安装位置（DLC）

DLC各个端子功能如表1-5所示。

表1-5　DLC各个端子功能

OBD-Ⅱ采用统一的故障码和帧格式标准，不同品牌和型号的车辆出现故障时，也能够产生统一的故障码，便于快速维修车辆。OBD-Ⅱ的故障码由1个字母和4个数字组成，如图1-14所示。

图1-14　OBD-Ⅱ的故障码

第一部分为英文字母，表示故障系统：P—动力系统；B—车身；C—底盘；U—网络通信。

第二部分为数字，表示故障码类型：0—ISO（国际标准化组织）/SAE（美国汽车工程师协会）定义故障码、1—汽车生产商自定义故障码。

第三部分为数字，表示故障子系统：0—燃油或空气测量；1—燃油或空气测量；2—燃油或空气测量；3—点火系统或发动机缺火；4—排放控制；5—车速、怠速控制或辅助输入；6—ECU或辅助输出；7、8、9—变速器。

第四部分为两位数字，表示具体的故障描述，由汽车制造商设定。

标准的通信协议、诊断模式和通用的诊断设备。诊断设备能与所有OBD-Ⅱ标准的车辆建立通信，自动识别车辆信息。

（三）OBD-Ⅱ的工作原理

OBD-Ⅱ的工作原理是通过实时监测、数据收集与处理、故障诊断与记录和故障指示与通知等步骤，来实现对车辆运行状态和尾气排放的实时检测。具体由以下功能体现。

1．实时监测

OBD-Ⅱ通过与车辆的各个系统和部件建立联系，包括发动机、催化转化器、氧传感器、排放控制系统、废气再循环系统（EGR）等，以此完成对各个系统和部件的运行状态和性能参数的检测。

2．数据收集与处理

OBD-Ⅱ通过收集与排放有关的各种参数信息，再将这些信息通过控制器局域网（CAN）总线传输给ECU，以此实现数据参数检测和故障原因分析。

3．故障诊断与记录

当ECU检测到某个系统或部件的信号出现异常，ECU会进行分析并判断其出现的故障，当出现故障时故障指示灯（MIL）点亮，同时ECU会将该故障代码存入内存（RAM）。

4．故障指示与通知

OBD-Ⅱ会通过故障指示灯发出警告，也可以用特定的诊断工具或应用程序进行故障信息读取。

二、万用表的使用

（一）万用表的作用、分类和特点

万用表是一种带有整流器，可以测量交直流电流、电压和电阻等多种电学参数的多功能电子测量仪器。因对于每一种电学参数都有多种量程选择，故又称为多用表、三用表、繁用表等。按照显示方式的不同可以分为指针式和数字式万用表；按照外形可以分为台式、手持式、笔式和钳形万用表，如图1-15、图1-16所示。在实际运用中，手持式数字万用表最为常用，因为它具有测量精度高、测量结果响应快、操作便捷和功能多等特点。在发动机电控系统检修过程中，最为常用的功能就是测量电压、电流和电阻。

（a）指针式万用表

（b）数字式万用表

图1-15　指针式、数字式万用表

图1-16　台式、手持式、笔式和钳形万用表

（二）数字式万用表的构造

数字式万用表由表头、测量电路、表笔和转换开关四个主要部分组成，如图1-17所示。各个按键功能如表1-6所示。

图1-17　数字式万用表组成

表1-6　万用表标识符号及作用

序号	标识符号	作   用
1	显示屏	显示测量功能、数值和单位
2	HOLD	显示屏数据保持
3	NCV	非接触电源测量挡
4	Ṽ	交流电压挡，量程分为200V和600V
5	A	直流电流挡，量程分为2mA、20mA、200mA、10A
6	hFE	三极管挡
7	OFF	电源关闭
8	V	直流电压挡，量程分为200mV、2V、20V、200V、600V
9	Ω	电阻挡，量程为200Ω、2kΩ、200kΩ、2mΩ、20mΩ
10		蜂鸣挡，进行短路测量，也就是检测通断

（三）数字式万用表的使用方法

1．二极管蜂鸣挡的使用

主要功能：测量二极管压降，判断二极管正负极，判断保险丝好坏和线路通断。

第一步：将旋钮旋转至蜂鸣挡，红表笔插在VΩmA孔内，黑表笔插在COM孔内，两支表笔分别接在二极管两端，随后调换表笔位置再次测量，如图1-18所示。

第二步：查看读数，若有一次测量结果为“OL”，另一次测量结果显示数字，则该二极管完好，若调换表笔前后两次测量结果一致说明二极管损坏。

因为二极管具有单向导通性，故可以通过测量方法对其好坏进行判断。

图1-18　蜂鸣挡测量二极管

第三步：将旋钮旋转至蜂鸣挡，红表笔插在VΩmA孔内，黑表笔插在COM孔内，两支表笔分别接在保险两端，如图1-19所示，若发出蜂鸣声则表明保险导通，若无声，则表明保险损坏。

第四步：将红黑表笔连接在线路两端，若数值显示为无穷大，则可判断电路为断路；若数值显示为接近零，则可判断为短路。

图1-19　蜂鸣挡测量保险丝导通性

2．电压挡的使用

主要功能：测量交流、直流电压值。

第一步：将旋钮旋转至合适的挡位和量程，随后将红表笔插在VΩmA孔内，黑表笔插在COM孔内，使红表笔接在电路正极，黑表笔接在电源负极。

第二步：连接完成后将被测电路的电源打开，万用表显示屏上就会显示相应数据，此时可根据需求进行记录。如图1-20对低压蓄电池进行电压测量。

图1-20　电压挡测量蓄电池电压

3．电流挡的使用

主要功能：测量交流、直流电流值。

第一步：将旋钮旋转至合适的挡位和量程，随后将红表笔插在10A孔内。

第二步：将黑表笔插在COM孔内，使红表笔接在电源正极，黑表笔接在电源负极。

第三步：连接完成后将被测电路的电源打开，待数值稳定后万用表显示屏上就会显示相应数据，此时可根据需求进行记录。

4．电阻挡的使用

主要功能：测量电阻值。

第一步：将旋钮旋转至电阻挡合适的量程，随后将红表笔插在VΩmA孔内，黑表笔插在COM孔内。

第二步：将红黑表笔分别连接在电阻值未知的电阻的两端。

第三步：万用表显示屏上就会显示相应数据，如图1-21所示，可根据需求进行记录。

图1-21　电阻挡测量电阻值

三、故障诊断仪的使用

汽车故障诊断仪是一种用于检测汽车故障的便携式自检仪器，是OBD-Ⅱ的终端设备，又称为解码仪。维修人员可以利用汽车故障诊断仪快速地读取汽车运行参数和电控系统中的故障代码，再根据数据流和故障代码分析故障原因，从而提高维修效率。

（一）汽车故障诊断仪的分类

按照使用范围的不同，故障诊断仪可以分为汽车通用诊断仪和汽车专用诊断仪。

汽车通用故障诊断仪：又称为通用扫描工具，是一种不局限于某一款车型的诊断仪器设备，可以适应多种车型和品牌，但缺点是无法对某种特定车型进行深入诊断。

汽车专用故障诊断仪：又称为原厂扫描工具或品牌特定扫描工具，是一种汽车制造厂家为其生产的汽车而专门研发的故障诊断设备，只能对某种特定车型或品牌进行诊断，但优点是能进行更加专业和深入的诊断。

（二）汽车故障诊断仪的功能

汽车故障诊断仪与OBD-Ⅱ建立联系，通过与诊断接口直接线束连接或是蓝牙连接。连接之后就可以实现以下功能。

1．故障码的读取和清除

当车辆存在故障时，ECU会存储相应的故障码，通过故障诊断仪对其进行读取，并显示在显示屏上，故障码解读含义如表1-7所示。

表1-7　故障码解读含义

对故障码进行清除，第一次读取故障码后进行故障清除，可以排除偶发故障造成的故障码显示，也可以用来验证修复后是否还存在故障。

2．实时数据流监测

汽车故障诊断仪可以对车辆上的各种传感器数据和执行器状态进行实时监测，比如，发动机转速、车速、冷却液温度、火花塞工作状况等，并通过数据流分析，找出故障原因。

3．调试和激活执行器

汽车故障诊断仪可以对车辆的部分组件进行调试和激活，如发动机喷油器、继电器、点火线圈等。

4．故障数据存储和回放

汽车故障诊断仪可以记录和存储车辆的故障数据，方便进行车辆故障分析，或对记录的数据进行回顾，也可以帮助理解故障原因，修复故障点。

5．其他功能

除了以上功能，汽车故障诊断仪还可以实现一些特殊功能，如对气囊系统、ABS系统和空调系统等进行调试，方便检测和诊断车辆的安全性和舒适性；在线升级和远程专家功能可以通过互联网对汽车故障诊断仪进行在线升级，以获取最新的故障码库和诊断方法，还可以实现故障数据上传云端，方便专业技师远程分析和诊断。

（三）汽车故障诊断仪的使用流程

汽车故障诊断仪的使用流程，以型号道通（Maxisys MS908S）为例。

1．准备工作

检查故障诊断仪电量是否充足，若电量过低，会影响诊断进程和结果。

2．故障检测

操作流程如表1-8所示。

表1-8　故障诊断仪操作流程

步骤	操作内容
第一步	打开故障诊断仪的仪器盒，将故障诊断仪连接线和蓝牙插头组装起来
第二步	将连接线另一端与车辆OBD-Ⅱ端口连接，此时故障诊断仪蓝牙插头亮灯，注意连接时车辆点火开关应处于关闭状态
第三步	将车辆电源打开，仪表灯点亮，故障诊断仪开机，与蓝牙插头建立通信
第四步	打开诊断软件，选择故障诊断功能
第五步	车型选择/年份选择
第六步	选择发动机模块，进入系统，进行整车诊断
第七步	记录第一次读取的故障码，清除并再次读取故障码
第八步	根据故障码进行故障排除，先进行与故障码相关的数据流分析
第九步	故障排除
第十步	排除故障后再次读取故障码，检验故障是否排除，最后删除自学习值

四、跨接线、测试灯的使用

（一）跨接线作用与类型

跨接线是一种专用导线，如图1-22所示，不同形式的跨接线主要区别在于长短和两端接头的样式。跨接线两端的接头一般是不同型号的插头或鳄鱼夹，以适应不同位置的跨接。

（二）跨接线的使用方法

跨接线的结构虽然比较简单，却是非常实用的工具，在电路中能起到旁通电路的作用。若某个电器元件不工作，可以先将跨接线连接在被测元件搭铁与车身搭铁之间。如果此时元件工作，说明其搭铁电路开路；如果搭铁电路正常，就将跨接线连接在蓄电池“+”极与被测元件的电源触头之间，如果此时元件工作，说明元件电源电路有故障（断路或短路）；如果元件仍不工作，则说明元件本身有故障。所以，通过将跨接线的一端接蓄电池的正极，另一端分别接在电路的熔断器、开关、插接器和相关连接导线的不同位置，就可以用于检测各部件是否存在短路或断路故障。

（三）跨接线的工作要求

要注意被检测电路部位工作电流的要求，一般来说跨接线越粗越好，越短越好。

跨接线接头千万不可接触被测量部位以外的零件。

在用跨接线将电源电压加至试验部件之前，必须先确认被试部件的电源电压是否为12V。如果有的喷油器电源电压为4V，那么加上12V电压就可能损坏喷油器。

跨接线切勿直接跨接在蓄电池的两端或蓄电池正极和搭铁之间或试验部件接头与搭铁之间。

（四）测试灯的作用与类型

测试灯实际上就是一种带导线的电笔，主要用来检查电控元件电路的通断，可以根据指示灯亮度判断被测电路的电压高低。一般可以分为无电源测试灯（12V测试灯）和自带电源测试灯，如图1-22所示。

图1-22　汽车维修跨接线、测试灯

五、示波器的使用

示波器是一种用于观察和分析电信号的波形、幅度、频率等参数的电子测量仪器。通过将复杂的电信号以波形图的形式展示出来，为汽车故障的排查、性能的优化和新车型的研发等工作提供帮助。

（一）示波器的结构

以利利普型号NDS1022S/NDS1102S为例。

示波器面板上包括旋钮和功能按键，如图1-23、图1-24、图1-25所示。显示屏右侧有5个按键为菜单选择按键，通过这些按键可以设置当前菜单的不同选项，其他为功能按键，可以进入不同的功能菜单或直接进入特定功能的应用。

图1-23　示波器面板

1—显示区域；

2—按键和旋钮控制区；

3—探头补偿：5V/1kHz 信号输出；

4—外触发输入；

5—信号输入口；

6—Copy 键：可在任何界面直接使用此键来保存信源波形；

7—USB Host 接口：当示波器作为“主设备”与外部 USB 设备连接时，需要通过该接口传输数据，例如：通过 U 盘保存波形时，可以使用该接口；

8—示波器开关。

按键背景灯的状态：

红灯：关机状态（接市电或使用电池）；

绿灯：开机状态（接市电或使用电池供电）。

图1-24　示波器显示屏按钮功能

图1-25　示波器背板显示

1—可收纳式提手；

2—散热孔；

3—万用表输入端（可选）；

4—电源插口；

5—保险丝；

6—脚架：可调节示波器倾斜的角度；

7—VGA接口：VGA 输出连接到外部监视器或投影仪（可选）；

8—LAN接口：提供与计算机相连接的网络接口；

9—USB Device接口：当示波器作为“从设备”与外部USB设备连接时，需要通过该接口传输数据，例如：连接PC或打印机时，使用该接口；

10—锁孔：可以使用安全锁（请用户自行购买）通过该锁孔将示波器锁定在固定位置，用来确保示波器安全；

11—AV接口：AV 视频信号输出（可选）；

12—Trig Out（P/F）接口：触发输出或通过/失败输出端口，另外也可以作为双通道信号发生器通道 2 的输出端（可选），输出选项可在菜单中设置（功能菜单－输出－同步输出）；

13—Out 1接口：信号发生器的输出端（单通道）或通道1的输出端（双通道）（可选）；

（二）示波器的附件

示波器的附件由电源线、探笔和探头矫正笔等部件组成，对示波器完成示波工作起到了不可或缺的作用，如图1-26所示。

图1-26　示波器的附件

（三）示波器的使用流程

1．连接电源和信号源

将示波器的电源插头接到电源插座上，并连接信号源的输出端口。

2．调整水平和垂直控制

通过旋转水平和垂直控制，调整屏幕上的波形显示。

3．选择触发源

触发源可以是输入信号本身或外部信号。

4．选择测量参数

选择要测量的参数，如电压、频率、时间等。

5．调整探头

根据要测量的信号类型选择适当的探头，并通过探头类型调整探头的灵敏度。

6．获得基线

调节预置面板各开关、旋钮，按下电源开关，电源指示灯点亮。通过调节亮度聚焦等有关控制旋钮，可出现纤细明亮的扫描基线，再调节基线使其位置处于屏幕中间，与水平坐标刻度基本重合。最后调节轨迹平行度，控制基线与水平坐标平行。

7．显示信号

一般情况下，示波器本身均有一个0.5Vp—p标准方波信号输出口，当获得基线后，即可将探头接到此处，此时屏幕应有一串方波信号，调节电压量程和扫描时间因数旋钮时，方波的幅度和宽窄应随之发生变化，至此说明示波器基本调整完毕可以投入使用。

8．测量信号

将测试线接在CH1或CH2输入插座，测试探头触及测试点，即可在示波器上观察到波形，通过调节“触发电平”以获得稳定显示。

（四）注意事项

在使用示波器对车辆进行数据分析时，要注意安全，需先断开汽车电源，以免发生意外，也要熟悉示波器的特征及功能，避免操作失误。

六、任务实施

（一）实施方案

1．作业准备

使用万用表时，不要将红黑表笔接反。

设备器材：别克威朗汽车实训用车一辆、常用工具（一套）、万用表、故障诊断仪、双柱式龙门举升机、示波器。

耗材：干净抹布。

2．学生分组

以6～8人为一组，选出组长并进行任务分配，填入表1-9中。

表1-9　小组概况及分工情况表

（二）操作步骤

1．根据所掌握的汽车发动机控制系统的相关知识，回答下列问题。

（1）车载诊断系统的工作原理和特点分别是什么？

（2）汽车故障诊断仪有哪些类型？

（3）汽车故障诊断仪的功能有哪些？

2．根据实际情况，在表1-10中写出汽车车辆（或试验台架）信息，并根据任务需求写出所需的工具、设备和资料，并检查现场安全及个人防护情况等

表1-10　记录检查信息表

3．认识汽车故障诊断仪，按要求正确完成故障诊断仪的操作，并填入表1-11中。

表1-11　故障诊断仪操作记录表

4．认识示波器，按要求正确完成示波器的操作，并填入表1-12中。

表1-12　示波器操作记录表

示波器的认识及使用准备
序号	任务点	工作内容
1	认识示波器	型号：                   附件： 通道数量：2通道□            4通道□
2	打开示波器，连接电源和信号源	电源是否连接：是 □     否 □ 信号源：
3	将探笔挡位调为1X，正负极连接到氧传感器的信号线上	信号源端子正极为    号端子信号线，负极为    号端子信号线
4	将电压值调整为500mV、频率为1S，显示出氧传感器的波形图	示波器显示波形： 当急加油急退油时示波器显示波形： 连续急加油急退油后的波形图： 请将示波器显示的波形图画在相应条件后的框内
5	根据波形图判断氧传感器工作状态是否正常	氧传感器工作是否良好：是 □   否□ 工作状态不好即可更换氧传感器

（三）任务评价（每组一份）

将小组成员评价分数填入表1-13中。

表1-13　任务评价表