数据流分析在电控汽车故障诊断中的地位与作用

摘要：汽车故障诊断仪除了具有对汽车电子控制系统自诊断系统进行读取故障码和清除故障码的功能外，还具有对电子控制系统各种传感器和执行器的动态数据测试功能（数据流分析）。数据流分析在诊断电控系统的软故障方面具有独特的优势。结合实例阐述了数据流分析在电控汽车故障诊断中的应用。

关键词：电控发动机；数据流分析；故障诊断

Abstract: The automobile failure diagnosis instrument has read and clear fault codes of automobile electronic control system self-diagnosis system function, also has the dynamic data of the electronic control systems of various sensor and actuator test function (data flow analysis). Data flow analysis has a unique advantage in the soft fault diagnosis of electronic control system. This paper illustrates the application in fault diagnosis of electrical vehicle data flow analysis.

Key words: diesel engine; data flow analysis; fault diagnosis

中图分类号:S219.031文献标识码：A文章编号：

引言

随着电子技术在汽车上的应用，汽车电子控制系统变得日趋复杂。如何快速、准确地利用现代设备诊断汽车的故障，已成为汽车维修人员必须掌握的专业技能。汽车的电子控制系统一般都带有故障自诊断系统。自诊断系统通过自行监控电控系统传感器的电信号是否在规定的范围内，来判断传感器工作是否正常和输出故障码。汽车维修人员通过汽车故障诊断仪（俗称解码器）就可以方便地读取故障码，但在检测电控发动机时，常常会出现如下情况：

发动机表现出有故障，如怠速不稳、抖动、怠速冒黑烟、油耗量大等，使用解码器检测时，发动机自诊断系统没有出现故障码，这类故障称为电控系统软故障。目前，汽车维修人员针对此类故障主要是依靠经验来判断故障，并没有充分利用数据流分析。

1 数据流定义及意义

数据流，就是电控发动机在运行过程中，反映传感器和执行器工况的一系列数值所组成的数据块。由于是分别显示各个数值，因此，俗称“数据流”。对于常见的经济型轿车，也可以有十几条数据组成数据流输出，如喷油时间、点火提前角、冷却液温度、节气门开度、怠速调整状态、氧传感器状态等，一些高级轿车发动机电控系统的数据多达百条，这就为诊断汽车电控发动机故障提供了便利。数据流分析可以使汽车维修人员快速而准确地找出故障。

2 电控发动机软故障产生原因

现代汽车发动机的电子控制系统大部分采用集中控制系统， 其工作主要是通过发动机电子控制系统控制各工况下的供油量。发动机电子控制系统根据空气流量计检测的进气量和转速确定基本喷油量，再根据冷却液温度、进气温度、节气门温度等参数加以修正，最后确定出喷油时间，再根据曲轴位置传感器的信号确定的喷油时刻施加控制， 从而获得该工况下的最佳空燃比，这一种匹配关系必须是电子控制系统状况与发动机实际状况相吻合的关系，实际工况对于发动机来说是唯一的，而电子控制系统要反映并确定这个唯一的工况需要很多参数，而这些参数必须相互达到统一， 即发动机实际工况与电子控制系统标定的参数要相互对应。

发动机电子控制系统获得的参数是由各种传感器以电信号传送来的， 各传感器的电信号都有一个规定的变化范围， 当某电路的电信号超出规定范围或送入发动机电控单元（ECU）不能识别的信号时，并且这一现象持续一段时间不消失， 电控单元（ECU） 自诊断系统就判断这一部分信号电路有问题，并把这一故障以故障码的形式存入其内部的随机存储器（RAM）中。如果传感器的工作特性发生变化，如灵敏度下降、测量误差加大或响应速度变慢，会导致输入信号失真，当电信号没有超出规定的范围，虽与实际情况有较大的偏差，但是电控单元仍会按照这个不准确的信息控制发动机工作，自诊断系统不存储故障码。此时，发动机就会表现出故障，这就是电控发动机软故障产生的原因。

举例说明：一款发动机部分负荷状态下的数据：转速为2500r/min，节气门开度为40％，进气流量为6g/s，喷油时间（脉宽）为4.5ms。这些标定发动机负荷状态的参数必须是与要求发动机达到的实际工况相吻合，如果有一项参数不能达到实际要求数值，例如节气门实际开度已经到了40％，但节气门位置传感器提供给电控单元的节气门数据却是20％，这时， 相对应的发动机转速也就不能提升到2500 r/min，此时发动机自诊断系统无故障码出现但发动机表现出加速不良的故障现象。

3 数据流分析的方法

3.1 数值分析法

数值分析法是对数据的数值变化规律和数值变化范围的分析，即数值的变化，如转速、车速、电脑读取值和实际值的差异等。在发动机电子控制系统运行时，控制单元将以一定的时间间隔不断地接收各个传感器的输入信号，并向各个执行器发出指令，对于有些执行器的工作状态还根据响应传感器的反馈信号加以修正。我们可以通过解码器读取这些信号参数的数值并加以分析。

3.2 时间分析法

电脑在分析某些数据参数时，不仅要考虑传感器的数值，而且要判断器响应速率，以获得最佳控制效果。

3.3 因果分析法

因果分析法是对相互关联数据间响应情况和响应速度的分析。电控单元得到一个输入信号，肯定要根据此输入给出下一个输出，在某个过程有问题时，我们可以根据这些参数的因果关系，判断故障出现在何处。

3.4 关联分析法

电控单元对故障的判断是根据几个相关传感器信号的比较，当发现它们之间的关系不合理时，会给出一个或几个故障码，或指出某个信号不合理。此时，我们不能轻易地断定是该传感器不良，而要根据它们之间的相互关系做进一步的检测， 从而得出正确结论。

3.5 比较分析法

比较分析法是对相同车型及系统在相同条件下的相同数据进行的分析。

4 数据流分析法与传统检修方法的对比分析

4.1 故障现象

一款桑塔纳2000Gsi 轿车行驶5 万km 时表现出怠速不稳，加速时冒黑烟。通过解码器读取故障码发现：00561 混合气自适应超限和00522 水温传感器断路/对正极短路；传感器断路/对地短路。记下故障码后清码，再读码，只有00522。经查水温传感器为0Ω，更换水温传感器后故障依旧。此时，故障码诊断所起的作用已尽。

4.2 传统汽车检修技术排除故障的步骤如下：

（1）怠速不稳，清洗节气门体后重做基本设置；冒黑烟，查油压，正常；清洗喷油器，换汽油滤清器；再次起动发动机，发现仍冒黑烟，但怠速已平稳。

（2）由于还冒黑烟，更换氧传感器，但无效。检查火花塞和高压线，高压线正常，火花塞间隙较大且发黑，更换火花塞后试车，故障减弱，但加速时冒黑烟。

（3）通过上述检查，有些修理工怀疑是ECU 损坏；有些怀疑是点火线圈损坏；有些怀疑是气门正时不当；有些怀疑是空气流量计损坏等等。

（4）在检查故障时，本着有简到繁，从不换件到换件的思路，检查气门正时，良好；更换点火线圈，无效；更换空气流量计后，故障排除。

4.3 数据流分析排除故障

（1）对于排气管冒黑烟且怠速不稳， 可读取数据流01、02 和07 组。从07 组读到：混合气λ 控制－23％（正常范围是－10％－10％），λ 传感器电压0.6－0.8V（正常是0.1－1.0V 范围内不断地跳动）。这组数据说明混合气过浓，已远远超出了λ 控制的能力。

（2）从02 组读到：发动机负荷2.8ms (正常是0－2.5ms); 发动机循环喷射流量5.8g/s (正常为2.0－4.0g/s)。这组数据说明发动机负荷太大。

（3）从01 组读到节气门开度角为4°－5°（正常是0°－5°），虽未超限，也偏大。

（4）故障排除：怠速时，由于节气门位于怠速位置，ECU 又力求按怠速来调节发动机转速， 所以λ控制超限。而进气流量过大，ECU 认为是发动机负荷大，又不会减少喷油量（即喷油持续时间），导致怠速忽高忽低。由于怠速喷油量大，加速时喷油量就更大，导致排气管冒黑烟。清洗节气门体、更换空气流量计后故障消除。

在这两种故障排除方法中，正是应用了读取数据流，作了定量分析，才有目的地去检测更换有关元件，少换了火花塞和点火线圈，减少了故障诊断时间，还省工省料。因此，在现代汽车的故障诊断中，对较复杂的故障，汽车维修人员可以采用读取数据流的方法进行故障诊断。

5 结论

利用数据流分析电控发动机的故障， 可以提高故障诊断的准确率和维修效率， 尤其是对电控系统的软故障具有独特的优势。随着汽车电子技术的不断提高， 数据流分析在电控汽车故障诊断中的作用和方法也需要不断地研究和改进。