客户赵先生驾驶一辆2019款丰田卡罗拉轿车，每次车辆起动后，仪表上的发动机故障指示灯就会一直亮着，这让赵先生非常担忧。于是他将车辆开至4S店进行维修，维修技师准备使用汽车故障诊断仪进行读取发动机故障码时，发现诊断仪根本无法进入系统，后面检查，发现车辆OBD2接口后方线路出现虚接。作为汽车维修专业的学习，你知道车辆OBD2的作用、特点和含义吗？

一、自诊断系统概述     

现代汽车电子控制系统愈发复杂，因此，在出现故障时，维修人员往往难以快速确定故障部位。自诊断系统的诞生就是为了解决这一问题。该系统的功能主要包括以下几点：

1）它可以及时检测电子控制系统中的故障，通过点亮故障指示灯向驾驶员和维修人员发出警报，并将诊断结果以故障码的形式存储在系统中。然而，对于非设定故障码的故障，尤其是涉及机械装置、真空装置等，自诊断系统可能无法监测到，因此对这些装置的故障仍需采用传统的诊断方法进行人工排查。

2）在对汽车进行检修时，维修人员可以通过特定的操作程序将存储在存储器中的故障码调出。这样，维修人员可以迅速、准确地确定故障的性质和部位，有针对性地检查有关元件和线路，并及时排除故障。故障排除后，还需要通过特殊的程序将存储在存储器中的故障码清除，以避免新产生的故障码与旧的故障码混杂，给检修带来困难。

3）当传感器或其电路发生故障时，自诊断系统会自动启动失效保护程序，以保证发动机能够继续运转，或强制中断燃油喷射使发动机停止运转以防止故障扩大。

4）当发生故障导致汽车无法继续行驶时，自诊断系统会自动启动应急备用程序，以保证汽车可以继续行驶并安全到达目的地。  

二、自诊断系统工作原理  

电子控制系统工作时，ECU不断收到各种传感器输人的信号，也不断向执行机构输出信号指令，自诊断系统就是根据这些信号来判断有无故障的。

1.传感器故障自诊断原理

传感器是向ECU输送信号的电控系统元件，不需专门的线路，自诊断系统即可对各种传感器进行故障自诊断。  

电子控制系统工作时，传感器正常的输人信号都是在规定范围内变化的。当某传感器输人ECU的信号超出正常范围，故障自诊断系统就判定该传感器信号出现故障。例如，当冷却液温度传感器（THW)工作正常时，其输出的信号电压在0.1～4.8V范围内变化。也就是说当冷却液温度传感器向ECU输人的信号电压为0.1V时，相当于发动机水温139℃；当冷却液温度传感器向ECU输人的信号电压为4.8V时，相当于发动机水温一30℃。如果冷却液温度传感器输入的信号电压低于0.1V或高于4.8V,ECU监测到电压值超出规定范围时，即判定冷却液温度传感器有故障，并设定一故障码，如图1-2-1所示。

图1-2-1冷却液温度传感器故障自诊断原理

电子控制系统工作时，ECU不断收到各种传感器输入的各种信号，如果ECU在一段时间里收不到某一传感器的输入信号或输入信号在一段时间内不发生变化，ECU亦判断为故障信号。例如：当发动机在正常工作温度下运转时，ECU在1 min以上检测不到氧传感器的输入信号或氧传感器的输入信号电压为0.3～0.6V时在1min以上没有变化，ECU即判断氧传感器有故障，并设定一故障码。

故障信号的产生原因除传感器自身的故障外，传感器电路接触不良、断路或短路也会导致故障信号的产生，如图1-2-2（a)所示，当冷却液温度传感器与ECU之间的导线断路时，冷却液温度传感器输入的信号电压就会高于4.8V,ECU也会判断冷却液温度传感器有故障。如图1-2-2（b）所示，当冷却液温度传感器与ECU之间的导线短路搭铁时，冷却液温度传感器输入的信号电压就会低于0.1 V,ECU也会判断冷却液温度传感器有故障。

图1-2-2冷却液温度传感器电路故障示意图

由此可知，当ECU判断某一传感器(包括执行器)出现故障时，一般只是提供了故障的性质和范围，在最后确定故障的具体原因时，除了检查传感器（执行器）外，还要检查与传感器电路相关的部分，包括线束导线、插接件、ECU，以及传感器与ECU之间的其他有关器件。

在发动机工作过程中，如果偶然出现一次不正常信号，ECU不会判定为故障。只有当不正常信号持续一定时间或多次出现时，ECU才会判定为故障。例如，当发动机转速为1 000r/min,转速信号（Ne信号）丢失3～4个脉冲信号，ECU不会判断为转速信号故障，故障指示灯也不会点亮，转速信号的故障码也不会存入存储器内。

2.执行元件故障自诊断原理

在对各种执行器进行故障自诊断时，多数执行器需在ECU的驱动电路中增设一些专用监测回路，监测执行器的工作情况。在发动机工作时，各执行器的监测回路不断地向ECU输送信息。如果某执行器工作不正常，其监测回路就会得到不正常的信号或者根本没有信号出现，此信息反馈给ECU后，ECU就会判定执行器有故障。

如图1-2-3所示为电控点火系统中点火器(有的车型上将点火器与ECU做成一体)的故障自诊断电路实例。在点火系统正常工作时，ECU及时地、不断地向点火器输出点火信号（IGt），使点火器大功率晶体管（VT)适时地交替导通和截止。当晶体管导通时，接通点火系的初级电路；当晶体管截止时，切断点火系统的初级电路，点火线圈产生高压电，使火花塞跳火。每当大功率晶体管截止时，点火线圈初级绕组都会产生自感电动势，并送入点火器中专设的点火监控回路。点火监控回路产生点火反馈信号，并送人ECU。正常情况下，ECU每输出一个点火信号，就应及时收到一个点火反馈信号。点火反馈信号表明现在已准确地检测到初级电流的通、断情况，因此又叫点火确认信号（IG1）。

图1-2-3点火器故障自诊断电路

当点火系出现故障、晶体管不能正常地导通和截止时，点火监控回路就收不到正常工作时的自感电动势，ECU也得不到反馈的点火确认信号（IGi)，ECU就会判定点火系出现故障。点火系出现故障后，火花塞不能正常跳火，但只要曲轴位置传感器能够正常工作，喷油器就照常喷油。为了防止这种现象的发生，当ECU收不到点火确认信号（IG；）时，会立即采取措施，使喷油器停止喷油。

如果由于某种原因，偶尔出现一次没有点火确认信号（IG1），ECU不会判定为故障。一般，需点火器六次没有点火确认信号（IG1)反馈给ECU，才会判定点火系统发生故障。

3.ECU自身故障自诊断原理

在ECU内，为了实现对自身的监测，也设有相应的监控回路，用以监视自身是否按正常的控制程序工作。在监控回路内设有监视时钟，按时对ECU电控单元进行复位。当ECU内部发生故障时，程序不能正常执行，时钟就不能使电控单元复位，ECU据此判定自身有故障。

三、第二代随车诊断系统 

1.OBD-Ⅱ简介

在汽车诊断技术的发展历程中，由于世界各大汽车制造公司的技术特点各不相同，缺乏统一的标准，导致各种汽车自诊断系统的故障诊插断座的形式和位置、读取与清除故障码的方法各异，这给汽车用户和维修人员带来了很大不便。为此，在20世纪70年代，汽车电控系统开始采用第一代随车诊断系统（OBD-I)；1994年以后，美国、日本和欧洲的主要汽车制造厂家生产的电控汽车逐步开始采用第二代随车诊断系统（OBD-ⅡI）。

OBD是“On-Board Diagnostics”的英文缩写，即随车诊断系统。OBD-ⅡⅡ是指第二代随车诊断系统。OBD-Ⅱ是由美国汽车工程学会（SAE)提出，经环保机构（EPA)和加州资源协会（CARB)认证通过的。各汽车制造厂家按照OBD-Ⅱ的标准，提供统一的诊断模式和统一的诊断插座，只要通过一台诊断仪，即可对各种车辆进行诊断检测。

2.OBD-Ⅱ的主要特点

（1）汽车按标准装用统一的16端子诊断插座，如图1-2-4所示，并将诊断插座统一安装在驾驶室仪表板下方。

图1-2-4 OBD-Ⅱ诊断插座

（2）OBD-Ⅱ具有数据传输功能，并规定了两个传输线标准：①欧洲统一标准（ISO-Ⅱ）规定数据传输用7号端子和15号端子。②美国统一标准（SAE-J1850）规定数据传输用2号端子和10号端子。（3)OBD-Ⅱ具有行车记录功能，能记录车辆行驶过程的有关数据资料。（4)OBD-I具有记忆和重新显示故障码的功能。（5）OBD-Ⅱ具有可利用诊断仪方便、快速地调取或清除故障码的功能。

（6）装用OBD-Ⅱ的汽车，采用相同的故障码代号并且故障码意义统一。

3.OBD-Ⅱ故障码

OBD-Ⅱ故障码由1个英文字母和4个数字组合而成，如图1-2-5所示。现分述如下：

图1-2-5 OBD-Ⅱ故障码形式 

（1）英文字母表示测试系统代码。例如：

P——表示发动机和变速器组成的动力传动系统(Power Train)；

B——表示车身电控系统（Body)；

C——表示汽车底盘电控系统（Chassis)；

U——表示汽车网络通讯。

（2）第一个数字表示由谁定义的故障码（DTC）。例如：0——表示SAE定义的故障码；1、2、3——表示汽车制造厂自定义的故障码。

（3）第二个数字表示SAE定义的故障范围代码。 

（4）第三、四个数字表示原厂设定的故障码。 

一、任务准备

工作任务：一辆2019款丰田卡罗拉轿车，请找出OBD-Ⅱ诊断插座的安装位置，并识别OBD-Ⅱ诊断插座连接线路含义。    

1.课前准备

（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。

（2）设备设施：2019款丰田卡罗拉轿车一辆。

（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、万用表等。

（4）耗材：车内三件套、车外三件套等。

（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价。

2.注意事项

（1）在工作过程中要注意人身安全，认真执行7S管理。

（2）在工作过程中请根据操作步骤，规范操作，防止损坏设备和器材。

（3）严格按照工作要求正确使用仪器设备，出现问题及时报告，服从管理。

二、任务实施

1.OBD-Ⅱ诊断插座的安装位置 

如图1-2-6所示，OBD-Ⅱ诊断插座安装于主驾左侧下方位置。

图1-2-6 OBD-Ⅱ诊断插座的安装位置

2.OBD-Ⅱ诊断插座的连接线路

如图1-2-7所示，OBD-Ⅱ诊断插座（DLC3）上共有7条线路，DLC3-16属于供电线，DLC3-4/5属于搭铁线，DLC3-6/14属于CAN通讯网络总线，DLC3-7属于收发器钥匙ECU总成通讯线，DLC3-15属于空气囊传感器总成通讯线。   

图1-2-7 OBD-Ⅱ诊断插座的连接线路

1.自诊断系统工作原理包含传感器故障自诊断原理、执行元件故障自诊断原理和ECU自身故障自诊断原理。       

2.OBD-ⅡⅡ是指第二代随车诊断系统，由美国汽车工程学会提出，经环保机构和加州资源协会认证通过。各汽车制造厂家按照OBD的标准，提供统一的诊断模式和统一的诊断插座，通过一台诊断仪即可对各种车辆进行诊断检测。

3. OBD-II故障码由一位字母和四位数字组成。  

第一个字为英文字母，代表测试系统，例如：P——表示发动机和变速器组成的动力传动系统(Power Train)；B——表示车身电控系统（Body)；C——表示汽车底盘电控系统（Chassis)；U——表示汽车网络通讯。

第二个为数字，代表制造厂码，例如：

0——表示SAE定义的故障码；1、2、3——表示汽车制造厂自定义的故障码。

第三个数字代表SAE定义故障范围代码。

最后两个数字代表原厂故障码。