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摘 要：分析了发动机ECU常用的故障检测方法的特点与不足之处，提出了用模拟信号输入的ECU动态检测方法，并说明了适用于动态检测的ECU故障检测仪技术开发要点。
关键词：ECU;故障检测;模拟信号;故障检测仪
1 概述
汽车发动机ECU是发动机电子控制系统的核心部件，ECU生产厂家通常采用专用的ECU检测仪对下线的发动机ECU进行检测，以确保产品的质量。由于专用ECU检测仪针对性强，且成本高，因此，不适于汽车使用过程中的发动机ECU故障检测。在汽车服务领域，通过检测ECU输出端子的控制信号来判断其有无故障，对信号本身的检测精确度要求并不高，但要求检测仪器的通用性要好，ECU检测过程要方便快捷，能根据所检测到的信号准确地判断ECU故障与否。目前，在汽车服务领域，还没有专用的发动机ECU故障诊断仪，汽车发动机ECU的故障诊断通常采用间接的诊断方法，其故障诊断的准确性及其效率都不高。在汽车发动机电子控制技术应用已普及的今天，研究与开发适用于汽车电子控制系统故障诊断的汽车发动机ECU检测仪，具有现实的意义。
2 发动机ECU故障检测方法特点分析
2.1 常用ECU故障检测方法优缺点分析
相比于电子控制系统其它部件和线路，汽车发动机ECU的故障概率较低，但其故障与否的确认则比较困难。在汽车电子控制系统故障检修过程中，通常采用排除法、电压检测法、替换法等间接的方法来诊断ECU是否有故障，但这些故障诊断方法都有其不足之处。
⒈排除法
用排除法诊断ECU故障，首先针对发动机的故障现象分析可能的故障原因，然后检查发动机电子控制系统各个可能的故障部件和线路，当除发动机ECU以外所有可能的故障原因均排除后，如果发动机的故障现象依然存在，就可判断为ECU有故障。
排除法是目前诊断发动机ECU故障较为常用的方法，其不足是需要逐个检测相关部件和线路，待相关的发动机电子控制系统部件及线路均确定为正常时，才能判断为ECU有故障，其检测过程需要耗费较多的时间和精力，且准确性也不是很高，通常还需要与电压检测法或替换法配合使用。
⒉电压检测法
电压检测法是通过检测ECU相关的传感器电源端子的电压，根据这些被检测端子有无电压，或测得的电压是否在正常的范围之内来判断ECU是否有故障。
在ECU的电源正常情况下，如果检测到ECU的传感器电源端子无电压或电压不正常，则可准确地判断为ECU有故障。但是，如果检测结果为各端子的电压均正常，则还不能确认ECU无故障，通常还需要用替换法来确认ECU是否有故障，这是电压检测法的最大不足。
⒊替换法
所谓替换法是用一个新的或确认是良好的发动机ECU来替代需要检测的ECU，如果故障现象消失了，则可判断为原ECU有故障。
替换法的优点是较为简便，但其不足也是显而易见的。该方法需要有新的或确认是良好的ECU，在有些情况下很难或无法获得这样的条件。此外，当替换后，如果故障现象没有消失，也不能就此确认被测发动机ECU就是正常的，通常还需要用其它方法来寻找发动机电子控制系统的故障所在。
2.2模拟信号输入的ECU动态检测法特点分析
⒈模拟信号输入的ECU动态检测法
用信号发生器、电位器等模拟发动机电子控制系统各传感器信号，并输入ECU，利用示波器、电压表等检测ECU各输出端子的电压值和电压波形，将测得的结果与正常值进行比较来判断ECU是否正常。也可以用数据采集卡将ECU各输出端子的数据输入单片机，由计算机进行分析比较后，通过显示器直接显示ECU故障与否的诊断结果。
⒉ECU动态检测法的特点
采用模拟信号输入的ECU动态检测法，由于将各传感器的模拟信号输入ECU，使ECU处在模拟的工作环境下，这样，就将ECU以外的故障可能因素均排除在外，因此，根据ECU各输出端的动态信号来判断ECU是否有故障，具有极高的准确性。此外，模拟信号输入的ECU动态检测法是直接故障诊断，其故障诊断的效率高。如果是用计算机处理和显示故障诊断结果，则ECU故障检测可更加快捷。
3 发动机ECU故障检测仪的构成与技术关键
3.1 发动机ECU故障检测仪的构成
发动机ECU故障检测仪的基本构成如图1所示。
⒈传感器信号模拟器
传感器信号模拟器用于向被测发动机ECU提供各传感器的电信号，传感器的电压信号大致可分为脉冲式、开关式和缓变式。脉冲式电压信号由信号发生器产生，开关式和缓变式电压信号可由常值电阻和电位器产生，各信号模拟电路的电源由ECU内部的输入电路提供。
⒉连接器及线束
连接器及线束用于连接被测ECU和检测仪器，不同类型的ECU，其传感器、执行器的类型会有所不同，因而插接器端子的数量、端子的排列及各端子的功能也不同，因此，需要用专用的连接器及线束。
⒊检测端子或计算机
检测端子由模拟各执行器的电阻及电感线圈加检测插孔组成，示波器和电压表可通過各检测插孔检测ECU各输出端子的控制信号。如果采用计算机直接判断和显示检测结果，则需要用数据采集卡将ECU各输出端子的控制信号输入计算机。
3.2 发动机ECU故障检测仪的技术关键
为使检测仪具有通用性，就必须解决好如下问题。
⒈不同脉冲电压信号的模拟
发动机电子控制系统中，发动机转速与曲轴位置传感器、卡门涡旋式流量传感器等产生的是脉冲式电压信号。在不同型号的电控发动机上，传感器的类型不同，其产生的电压波形也不同，有矩形波、正弦波或不规则的三角波等，因而ECU中的输入电路也会有所不同。因此，提供脉冲信号的应该是多功能信号发生器，可根据具体的ECU型号选择所需的电压脉冲形式。
考虑到适用的范围更大，脉冲信号选择的方便性，采用单片机来构建多功能信号发生器，其组成如图2所示。 多功能信号发生器也可由MCS-51单片机构成，信号发生器产生不同的波形通过运行不同的程序实现，在检测过程中，可通过S2选择开关来选择所需的波形。
⒉不同型号ECU的连接器与线束的匹配
要使检测仪器能适用于不同型号的汽车发动机ECU，必须设计制作各种发动机ECU专用的连接器与线束。无论是什么型号的ECU，只要用其专用连接器与线束连接ECU检测仪，检测仪各传感器模拟信号就会输入被测ECU各相应的输入端子，而ECU的各输出端子也正好与各相应的检测端子连接。
不同型号ECU的连接器与线束的匹配技术难度不大，但实际制作的工作量较大。
⒊故障诊断硬件与软件配套
用电压表和示波器等检测仪器，通过检测端子检测ECU输出端子的电压或电压波形，由检测者根据检测到的电压或电压波形来判断ECU故障与否。这种检测方法ECU检测仪器本身较为简单，但需要配备万用表、示波器等检测仪器，且检测化费的时间也较长。采用微型计算机来处理检测结果，需要增设数据输入接口卡，对检测端子的模拟电压信号和脉冲电压信号进行预处理，转换为计算机能接收的数字信号，再输入微型计算机。配套的软件需要增设故障诊断程序，该程序可根据检测端子输入的检测数据，以及被测ECU控制信号的标准参数，对ECU故障与否作出判断，并将诊断结果送入显示器，由显示器直接显示检测结果。为了能给ECU的修复提供方便，ECU故障诊断程序应包括的诊断功能如图3所示。
4 小结
能够准确迅速地诊断ECU故障的检测仪可显著提高汽车电子控制系统的故障检修技术水平和工作效率，因此，研究与开发汽车发动机ECU故障检测仪，是汽车服务领域实用技术开发的重要课题。
采用模拟信号输入ECU动态检测法，由于直接检测ECU输出端的控制信号，根據动态信号正常与否判断ECU是否有故障，其故障的诊断准确性和可靠性是其它ECU故障诊断方法所不及的。通过模拟信号方式的选择，以及更换不同的连接器与线束，使发动机ECU故障检测仪具有通用性，提高了检测仪的使用率，也降低了ECU检测的成本。
参考文献
[1]麻友良主编.汽车电器与电子控制系统［M］.北京：机械工业出版社，2007.
[2]麻友良，刘国栋.波形检测法在电控发动机故障诊断中的应用［J］.重庆：内燃机，2006（6）.
[3]方翔等.ECU的可靠性检测系统及其实时监测[J]. 天津：小型内燃机与摩托车, 2006(6)
[4] 邱宗敏. 桑塔纳GLi型轿车发动机ECU电源电压的检测[J].杭州：浙江交通职业技术学院学报，2003.3
关键词：ECU;故障检测;模拟信号;故障检测仪
1 概述
汽车发动机ECU是发动机电子控制系统的核心部件，ECU生产厂家通常采用专用的ECU检测仪对下线的发动机ECU进行检测，以确保产品的质量。由于专用ECU检测仪针对性强，且成本高，因此，不适于汽车使用过程中的发动机ECU故障检测。在汽车服务领域，通过检测ECU输出端子的控制信号来判断其有无故障，对信号本身的检测精确度要求并不高，但要求检测仪器的通用性要好，ECU检测过程要方便快捷，能根据所检测到的信号准确地判断ECU故障与否。目前，在汽车服务领域，还没有专用的发动机ECU故障诊断仪，汽车发动机ECU的故障诊断通常采用间接的诊断方法，其故障诊断的准确性及其效率都不高。在汽车发动机电子控制技术应用已普及的今天，研究与开发适用于汽车电子控制系统故障诊断的汽车发动机ECU检测仪，具有现实的意义。
2 发动机ECU故障检测方法特点分析
2.1 常用ECU故障检测方法优缺点分析
相比于电子控制系统其它部件和线路，汽车发动机ECU的故障概率较低，但其故障与否的确认则比较困难。在汽车电子控制系统故障检修过程中，通常采用排除法、电压检测法、替换法等间接的方法来诊断ECU是否有故障，但这些故障诊断方法都有其不足之处。
⒈排除法
用排除法诊断ECU故障，首先针对发动机的故障现象分析可能的故障原因，然后检查发动机电子控制系统各个可能的故障部件和线路，当除发动机ECU以外所有可能的故障原因均排除后，如果发动机的故障现象依然存在，就可判断为ECU有故障。
排除法是目前诊断发动机ECU故障较为常用的方法，其不足是需要逐个检测相关部件和线路，待相关的发动机电子控制系统部件及线路均确定为正常时，才能判断为ECU有故障，其检测过程需要耗费较多的时间和精力，且准确性也不是很高，通常还需要与电压检测法或替换法配合使用。
⒉电压检测法
电压检测法是通过检测ECU相关的传感器电源端子的电压，根据这些被检测端子有无电压，或测得的电压是否在正常的范围之内来判断ECU是否有故障。
在ECU的电源正常情况下，如果检测到ECU的传感器电源端子无电压或电压不正常，则可准确地判断为ECU有故障。但是，如果检测结果为各端子的电压均正常，则还不能确认ECU无故障，通常还需要用替换法来确认ECU是否有故障，这是电压检测法的最大不足。
⒊替换法
所谓替换法是用一个新的或确认是良好的发动机ECU来替代需要检测的ECU，如果故障现象消失了，则可判断为原ECU有故障。
替换法的优点是较为简便，但其不足也是显而易见的。该方法需要有新的或确认是良好的ECU，在有些情况下很难或无法获得这样的条件。此外，当替换后，如果故障现象没有消失，也不能就此确认被测发动机ECU就是正常的，通常还需要用其它方法来寻找发动机电子控制系统的故障所在。
2.2模拟信号输入的ECU动态检测法特点分析
⒈模拟信号输入的ECU动态检测法
用信号发生器、电位器等模拟发动机电子控制系统各传感器信号，并输入ECU，利用示波器、电压表等检测ECU各输出端子的电压值和电压波形，将测得的结果与正常值进行比较来判断ECU是否正常。也可以用数据采集卡将ECU各输出端子的数据输入单片机，由计算机进行分析比较后，通过显示器直接显示ECU故障与否的诊断结果。
⒉ECU动态检测法的特点
采用模拟信号输入的ECU动态检测法，由于将各传感器的模拟信号输入ECU，使ECU处在模拟的工作环境下，这样，就将ECU以外的故障可能因素均排除在外，因此，根据ECU各输出端的动态信号来判断ECU是否有故障，具有极高的准确性。此外，模拟信号输入的ECU动态检测法是直接故障诊断，其故障诊断的效率高。如果是用计算机处理和显示故障诊断结果，则ECU故障检测可更加快捷。
3 发动机ECU故障检测仪的构成与技术关键
3.1 发动机ECU故障检测仪的构成
发动机ECU故障检测仪的基本构成如图1所示。
⒈传感器信号模拟器
传感器信号模拟器用于向被测发动机ECU提供各传感器的电信号，传感器的电压信号大致可分为脉冲式、开关式和缓变式。脉冲式电压信号由信号发生器产生，开关式和缓变式电压信号可由常值电阻和电位器产生，各信号模拟电路的电源由ECU内部的输入电路提供。
⒉连接器及线束
连接器及线束用于连接被测ECU和检测仪器，不同类型的ECU，其传感器、执行器的类型会有所不同，因而插接器端子的数量、端子的排列及各端子的功能也不同，因此，需要用专用的连接器及线束。
⒊检测端子或计算机
检测端子由模拟各执行器的电阻及电感线圈加检测插孔组成，示波器和电压表可通過各检测插孔检测ECU各输出端子的控制信号。如果采用计算机直接判断和显示检测结果，则需要用数据采集卡将ECU各输出端子的控制信号输入计算机。
3.2 发动机ECU故障检测仪的技术关键
为使检测仪具有通用性，就必须解决好如下问题。
⒈不同脉冲电压信号的模拟
发动机电子控制系统中，发动机转速与曲轴位置传感器、卡门涡旋式流量传感器等产生的是脉冲式电压信号。在不同型号的电控发动机上，传感器的类型不同，其产生的电压波形也不同，有矩形波、正弦波或不规则的三角波等，因而ECU中的输入电路也会有所不同。因此，提供脉冲信号的应该是多功能信号发生器，可根据具体的ECU型号选择所需的电压脉冲形式。
考虑到适用的范围更大，脉冲信号选择的方便性，采用单片机来构建多功能信号发生器，其组成如图2所示。 多功能信号发生器也可由MCS-51单片机构成，信号发生器产生不同的波形通过运行不同的程序实现，在检测过程中，可通过S2选择开关来选择所需的波形。
⒉不同型号ECU的连接器与线束的匹配
要使检测仪器能适用于不同型号的汽车发动机ECU，必须设计制作各种发动机ECU专用的连接器与线束。无论是什么型号的ECU，只要用其专用连接器与线束连接ECU检测仪，检测仪各传感器模拟信号就会输入被测ECU各相应的输入端子，而ECU的各输出端子也正好与各相应的检测端子连接。
不同型号ECU的连接器与线束的匹配技术难度不大，但实际制作的工作量较大。
⒊故障诊断硬件与软件配套
用电压表和示波器等检测仪器，通过检测端子检测ECU输出端子的电压或电压波形，由检测者根据检测到的电压或电压波形来判断ECU故障与否。这种检测方法ECU检测仪器本身较为简单，但需要配备万用表、示波器等检测仪器，且检测化费的时间也较长。采用微型计算机来处理检测结果，需要增设数据输入接口卡，对检测端子的模拟电压信号和脉冲电压信号进行预处理，转换为计算机能接收的数字信号，再输入微型计算机。配套的软件需要增设故障诊断程序，该程序可根据检测端子输入的检测数据，以及被测ECU控制信号的标准参数，对ECU故障与否作出判断，并将诊断结果送入显示器，由显示器直接显示检测结果。为了能给ECU的修复提供方便，ECU故障诊断程序应包括的诊断功能如图3所示。
4 小结
能够准确迅速地诊断ECU故障的检测仪可显著提高汽车电子控制系统的故障检修技术水平和工作效率，因此，研究与开发汽车发动机ECU故障检测仪，是汽车服务领域实用技术开发的重要课题。
采用模拟信号输入ECU动态检测法，由于直接检测ECU输出端的控制信号，根據动态信号正常与否判断ECU是否有故障，其故障的诊断准确性和可靠性是其它ECU故障诊断方法所不及的。通过模拟信号方式的选择，以及更换不同的连接器与线束，使发动机ECU故障检测仪具有通用性，提高了检测仪的使用率，也降低了ECU检测的成本。
参考文献
[1]麻友良主编.汽车电器与电子控制系统［M］.北京：机械工业出版社，2007.
[2]麻友良，刘国栋.波形检测法在电控发动机故障诊断中的应用［J］.重庆：内燃机，2006（6）.
[3]方翔等.ECU的可靠性检测系统及其实时监测[J]. 天津：小型内燃机与摩托车, 2006(6)
[4] 邱宗敏. 桑塔纳GLi型轿车发动机ECU电源电压的检测[J].杭州：浙江交通职业技术学院学报，2003.3