利用数据流进行电控故障诊断的案例分析
张艳山+金庆华
摘要：针对当前汽车自诊断系统所设置的故障码不能涵盖电控系统的全部故障的现状，通过采用专用故障诊断仪器读取数据流，能更准确、快速判断电控发动机故障点及故障原因。通过典型案例表明，通过对动态数值的分析，可以比单独利用故障码进行故障排除更加有效快捷。
关键词：数据流；电控发动机；故障诊断；案例分析
中图分类号：U472.43 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.10.026
Abstract：At present the automobile Self-diagnosis system？s fault codes can not cover the whole status of electronic control system .Through the special fault diagnosis instrument reads the data stream.The method can determine the fault point and reasons of electronic controlled engine accurately and quickly. The typical case shows that it is more effective and faster than simply using the fault code to eliminate fault .
Key words： data flow；Electronically controlled engine； fault diagnosis；case analysis
0 引言
ECU是电控系统的控制单元，原始数据流进入ECU内部经过处理后，变为控制执行器的信号[1]。经过处理后的数据流的形式与原始有一定的差别，在传感器正常的情况下，当ECU出现故障时，会导致输出的信号与正常的不同，此时可以应用数据流分析、波形分析得到异常的部分，从而可以判断电控系统的故障。
1 数据流的分类
以金德KT600数据流的读法进行说明。在进行汽车发动机诊断之前，需要读取汽车的静态数据流，基本数据流有Engine Speed（发动机转速）、Injector（喷油脉宽）、Vehicle Speed（车速）、IGN Advance（点火提前角）、Coolant Temp（水温），根据基本的参数，确定故障发生时车辆是运行还是停止，发动机是暖机还是热机，空燃比是稀还是浓。电控发动机的数据可以进行以下分类：基础参数即发动机转速；重要参数包括：空气流量值，进气岐管绝对压力值（S型），点火提前角，喷油脉宽，节气门开度值，充电电压值；修正参数包括冷却液温度值、进气温度值、氧传感器电压值、短期燃油修正值、长期燃油修正值。
2 数据流分析的方法
用数据流分析诊断故障，不仅是处理无故障码时的必要手段，也是当同时出现多个故障码时，找出问题关键的快速方法，可以减少维修中盲目测试和拆卸，缩短诊断时间，提高确认故障的准确性[2]。
数值分析包括数值变化规律分析和数值变化范围分析。控制模块以一定的时间间隔接收各个传感器的输入信号，经过运算、处理后向各个执行器发出控制指令。当读出系统工作中的数据值后，与标准值进行比较，如果超出标准值的范围，即可确定故障点。
时间分析法是对数据的变化周期和变化频率进行分析。ECU在分析某些传感器发出电信号的过程中，为了获得最佳的控制效果，不仅要对比传感器数据信号数值的大小，还要监测信号的响应频率[3]。当小于规定的周期或频率值时，ECU就会生成故障码。在进行故障诊断时可以根据周期或频率值确定故障点。
因果分析法是对各系统中相关联的数据响应情况和响应速率进行分析。在发动机各个控制系统中，许多信号参数之间存在因果关系。当ECU接收到一个输入信号后，肯定会根据此输入信号进行运算，然后给出下一个输出信号。在进行故障诊断的过程中，如果认为某个工作过程有故障，就必须将与该工作过程相关的参数连贯起来进行分析，以确定故障的部位[4] 。
3 故障检查与排除
案例描述，一辆别克某款车型，该车行驶了8.5万km，该车的油耗偏大。试车，在怠速时出现抖动的现象，加速时感觉到无力。
根据车主的描述和试车情况，先用金德KT600解码器读取静态数据流，显示出五个基本数据，如图1所示。
从图中的数据得知，故障发生时车辆处于运行状态，混合气比较稀。根据故障现象进行故障的演示，结果发现该车在怠速700 r/min的时候出现抖动的现象；加速到2000 r/min，在这中间发现加速的声音比较的沉闷。
读取故障码，没有出现故障码，需对点火部位，燃油供给部位进行基本检查。
点火部分的检查需要看点火电压、火花塞的烧蚀情况、点火提前角度的检查。首先进行跳火试验，有蓝紫色火焰出现，说明点火电压正常。拆下火花塞，观察火花塞的烧蚀情况，结果发现火花塞表面有黑色烧蚀出现，更换火花塞。对点火提前角度的检查，发现转速在750 r/min时为4°～5°，通过数值的值域分析法可知，点火部位正常。
燃油供给部位的检查需检查三个油压值，连接油压表，在打开点火钥匙的瞬间，油压为235 kPa；在发动机怠速时检查怠速油压260 kPa；在加速时检查加速油压315 kPa。通过查找资料发现，此车的保持油压为220～240 kPa，怠速油压为250～300 kPa，加速油压为300～350 kPa，通过对比可以知道，燃油供给系统油压正常。
利用解码器在怠速时检查汽车的基本数据流，它包括发动机的转速、点火提前角度、冷却液温度、喷油脉宽、车速[5]。喷油脉宽正常值为3.6 ms，通过查找维修资料，该车的正常喷油脉宽是2.0～2.5 ms，对比分析可以知道，喷油脉宽过大，混合气浓。
控制喷油脉宽的基本信号是曲轴位置传感器和空气流量传感器，经检测，曲轴位置传感器正常。再检测空气流量传感器，读取空气流量传感器的数据流为2.8 g/s，其值在怠速时是在正常的范围内。
氧传感器的短期燃油修正在0～10%之间变化，其信号电压也正常，一直在进行变化。根据燃油修正始终在此期间可以知道，燃油系统一直在进行加油的调节。燃油的电控系统一旦根据曲轴位置传感器和空气流量传感器确定基本的喷油脉宽，其后在进行的燃油的调节是根据氧传感器的信号电压进行确定，在这个故障中，根据氧传感器的信号电压在0～0.45 V之间，短期燃油修正一直处于0～10%之间，可以说明混合气稀，与在怠速时读的喷油脉宽数据流显示的混合气浓是相反的。即在进气系统中出现了漏气的情况。
根据氧传感器的信号可以知道，混合气稀，所以根据此反馈信号，需要增加喷油脉宽，在综合的油耗中耗油量较大。该车采用热线式的空气流量传感器，进气压力传感器安装在节气门的后方，经过进气压力传感器的空气量直接的进入到气缸。从它们的安装位置可以知道，进气压力传感器可以直接的检测到节气门前方的漏气情况，而空气流量传感器不能检测到，所以是属于节气门后方漏气而导致混合气稀。
由于空气流量传感器检测到的进气流量是2.8 g/s，对应的喷油量为2.0 ms，而由于后方的部位漏气，通过氧传感器监测，发现混合气稀，于是需要加大喷油脉宽。最终导致喷油脉宽过大。在进行查找漏气的地方，重点放在管路的检查上，在空气流量传感器后方有进气总管、进气歧管，EGR的真空管，PCV系统的管路。经过检查发现EGR真空管破裂。
4 结语
在进行数据流分析时，虽然在很大的程度上，提高了故障排除的准确度，但是利用数据分析诊断故障时，必须具备基本的汽车维修技能，需要充分了解汽车控制系统的工作原理，根据其工作原理去分析各系统中的故障；同时还要结合发动机工作原理，去分析除控制电路以外可能产生故障的原因。
参考文献：
[1]杨利强.汽车故障自诊断系统及使用[J].武汉理工大学学报，2005（12）：55-57.
[2]范爱民.信号波形在汽车故障诊断中的综合应用[J].汽车电器，2006（4）：26-28.
[3]蓝莹.基于数据分析的汽车故障诊断[J].装备制造技术，2011（5）：80-82.
[4]王庆坚.数据流分析在汽车故障诊断教学中的运用[J].农业装备与车辆工程，2010（7）：66-68.
[5]蒋明雷.汽车故障诊断技术发展趋势[J].中国新技术和新产品，2010（9）：102.
摘要：针对当前汽车自诊断系统所设置的故障码不能涵盖电控系统的全部故障的现状，通过采用专用故障诊断仪器读取数据流，能更准确、快速判断电控发动机故障点及故障原因。通过典型案例表明，通过对动态数值的分析，可以比单独利用故障码进行故障排除更加有效快捷。
关键词：数据流；电控发动机；故障诊断；案例分析
中图分类号：U472.43 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.10.026
Abstract：At present the automobile Self-diagnosis system？s fault codes can not cover the whole status of electronic control system .Through the special fault diagnosis instrument reads the data stream.The method can determine the fault point and reasons of electronic controlled engine accurately and quickly. The typical case shows that it is more effective and faster than simply using the fault code to eliminate fault .
Key words： data flow；Electronically controlled engine； fault diagnosis；case analysis
0 引言
ECU是电控系统的控制单元，原始数据流进入ECU内部经过处理后，变为控制执行器的信号[1]。经过处理后的数据流的形式与原始有一定的差别，在传感器正常的情况下，当ECU出现故障时，会导致输出的信号与正常的不同，此时可以应用数据流分析、波形分析得到异常的部分，从而可以判断电控系统的故障。
1 数据流的分类
以金德KT600数据流的读法进行说明。在进行汽车发动机诊断之前，需要读取汽车的静态数据流，基本数据流有Engine Speed（发动机转速）、Injector（喷油脉宽）、Vehicle Speed（车速）、IGN Advance（点火提前角）、Coolant Temp（水温），根据基本的参数，确定故障发生时车辆是运行还是停止，发动机是暖机还是热机，空燃比是稀还是浓。电控发动机的数据可以进行以下分类：基础参数即发动机转速；重要参数包括：空气流量值，进气岐管绝对压力值（S型），点火提前角，喷油脉宽，节气门开度值，充电电压值；修正参数包括冷却液温度值、进气温度值、氧传感器电压值、短期燃油修正值、长期燃油修正值。
2 数据流分析的方法
用数据流分析诊断故障，不仅是处理无故障码时的必要手段，也是当同时出现多个故障码时，找出问题关键的快速方法，可以减少维修中盲目测试和拆卸，缩短诊断时间，提高确认故障的准确性[2]。
数值分析包括数值变化规律分析和数值变化范围分析。控制模块以一定的时间间隔接收各个传感器的输入信号，经过运算、处理后向各个执行器发出控制指令。当读出系统工作中的数据值后，与标准值进行比较，如果超出标准值的范围，即可确定故障点。
时间分析法是对数据的变化周期和变化频率进行分析。ECU在分析某些传感器发出电信号的过程中，为了获得最佳的控制效果，不仅要对比传感器数据信号数值的大小，还要监测信号的响应频率[3]。当小于规定的周期或频率值时，ECU就会生成故障码。在进行故障诊断时可以根据周期或频率值确定故障点。
因果分析法是对各系统中相关联的数据响应情况和响应速率进行分析。在发动机各个控制系统中，许多信号参数之间存在因果关系。当ECU接收到一个输入信号后，肯定会根据此输入信号进行运算，然后给出下一个输出信号。在进行故障诊断的过程中，如果认为某个工作过程有故障，就必须将与该工作过程相关的参数连贯起来进行分析，以确定故障的部位[4] 。
3 故障检查与排除
案例描述，一辆别克某款车型，该车行驶了8.5万km，该车的油耗偏大。试车，在怠速时出现抖动的现象，加速时感觉到无力。
根据车主的描述和试车情况，先用金德KT600解码器读取静态数据流，显示出五个基本数据，如图1所示。
从图中的数据得知，故障发生时车辆处于运行状态，混合气比较稀。根据故障现象进行故障的演示，结果发现该车在怠速700 r/min的时候出现抖动的现象；加速到2000 r/min，在这中间发现加速的声音比较的沉闷。
读取故障码，没有出现故障码，需对点火部位，燃油供给部位进行基本检查。
点火部分的检查需要看点火电压、火花塞的烧蚀情况、点火提前角度的检查。首先进行跳火试验，有蓝紫色火焰出现，说明点火电压正常。拆下火花塞，观察火花塞的烧蚀情况，结果发现火花塞表面有黑色烧蚀出现，更换火花塞。对点火提前角度的检查，发现转速在750 r/min时为4°～5°，通过数值的值域分析法可知，点火部位正常。
燃油供给部位的检查需检查三个油压值，连接油压表，在打开点火钥匙的瞬间，油压为235 kPa；在发动机怠速时检查怠速油压260 kPa；在加速时检查加速油压315 kPa。通过查找资料发现，此车的保持油压为220～240 kPa，怠速油压为250～300 kPa，加速油压为300～350 kPa，通过对比可以知道，燃油供给系统油压正常。
利用解码器在怠速时检查汽车的基本数据流，它包括发动机的转速、点火提前角度、冷却液温度、喷油脉宽、车速[5]。喷油脉宽正常值为3.6 ms，通过查找维修资料，该车的正常喷油脉宽是2.0～2.5 ms，对比分析可以知道，喷油脉宽过大，混合气浓。
控制喷油脉宽的基本信号是曲轴位置传感器和空气流量传感器，经检测，曲轴位置传感器正常。再检测空气流量传感器，读取空气流量传感器的数据流为2.8 g/s，其值在怠速时是在正常的范围内。
氧传感器的短期燃油修正在0～10%之间变化，其信号电压也正常，一直在进行变化。根据燃油修正始终在此期间可以知道，燃油系统一直在进行加油的调节。燃油的电控系统一旦根据曲轴位置传感器和空气流量传感器确定基本的喷油脉宽，其后在进行的燃油的调节是根据氧传感器的信号电压进行确定，在这个故障中，根据氧传感器的信号电压在0～0.45 V之间，短期燃油修正一直处于0～10%之间，可以说明混合气稀，与在怠速时读的喷油脉宽数据流显示的混合气浓是相反的。即在进气系统中出现了漏气的情况。
根据氧传感器的信号可以知道，混合气稀，所以根据此反馈信号，需要增加喷油脉宽，在综合的油耗中耗油量较大。该车采用热线式的空气流量传感器，进气压力传感器安装在节气门的后方，经过进气压力传感器的空气量直接的进入到气缸。从它们的安装位置可以知道，进气压力传感器可以直接的检测到节气门前方的漏气情况，而空气流量传感器不能检测到，所以是属于节气门后方漏气而导致混合气稀。
由于空气流量传感器检测到的进气流量是2.8 g/s，对应的喷油量为2.0 ms，而由于后方的部位漏气，通过氧传感器监测，发现混合气稀，于是需要加大喷油脉宽。最终导致喷油脉宽过大。在进行查找漏气的地方，重点放在管路的检查上，在空气流量传感器后方有进气总管、进气歧管，EGR的真空管，PCV系统的管路。经过检查发现EGR真空管破裂。
4 结语
在进行数据流分析时，虽然在很大的程度上，提高了故障排除的准确度，但是利用数据分析诊断故障时，必须具备基本的汽车维修技能，需要充分了解汽车控制系统的工作原理，根据其工作原理去分析各系统中的故障；同时还要结合发动机工作原理，去分析除控制电路以外可能产生故障的原因。
参考文献：
[1]杨利强.汽车故障自诊断系统及使用[J].武汉理工大学学报，2005（12）：55-57.
[2]范爱民.信号波形在汽车故障诊断中的综合应用[J].汽车电器，2006（4）：26-28.
[3]蓝莹.基于数据分析的汽车故障诊断[J].装备制造技术，2011（5）：80-82.
[4]王庆坚.数据流分析在汽车故障诊断教学中的运用[J].农业装备与车辆工程，2010（7）：66-68.
[5]蒋明雷.汽车故障诊断技术发展趋势[J].中国新技术和新产品，2010（9）：102.
