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        電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中數(shù)據(jù)流分析

        2010-01-01 07:25:37謝東升
        關(guān)鍵詞:節(jié)氣門冷卻液數(shù)據(jù)流

        謝東升

        (烏魯木齊鐵路運(yùn)輸學(xué)校,新疆烏魯木齊 ,830011)

        自我國(guó)進(jìn)入WTO后,汽車制造業(yè)發(fā)展迅速,新車型層出不窮,現(xiàn)代汽車普遍采用電控系統(tǒng)。隨著電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展和維修認(rèn)識(shí)水平的不斷提高,當(dāng)電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),使用故障診斷儀根據(jù)ECU存儲(chǔ)的故障代碼進(jìn)行診斷,給維修人員的工作帶來(lái)很大的方便。然而,在對(duì)汽車維修時(shí),若僅僅靠故障代碼尋找故障,往往會(huì)出現(xiàn)判斷上的失誤(例如氧傳感器故障碼)。故障代碼僅僅是ECU認(rèn)可的一個(gè)是或否的界定結(jié)論,不一定是汽車真正的故障部位,并且有很多故障是不被ECU所記錄的,也沒(méi)有故障代碼輸出,因此使用故障診斷儀進(jìn)行數(shù)據(jù)流的檢測(cè),研究發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)狀況,從而找出故障所在成為較為可行的方法。

        數(shù)據(jù)流又稱保持幀,把電控系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行器正常工作時(shí)的參數(shù)值(如轉(zhuǎn)速、蓄電池電壓、空氣流量、噴油時(shí)間、節(jié)氣門開度、點(diǎn)火提前角、冷卻液溫度等)提供給維修者,然后按不同的要求進(jìn)行組合,形成數(shù)據(jù)組,就稱之為數(shù)據(jù)流。目前生產(chǎn)的汽車ECU中都有豐富的數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)調(diào)用功能,這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流是廠方提供的,或者是在正常行駛的汽車上提取的數(shù)據(jù),它能監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)在各種狀態(tài)下的工作情況。而故障自診斷系統(tǒng)能把汽車行駛過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù)資料記錄下來(lái)。利用故障診斷儀的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流功能,可以讀出各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。這樣可以根據(jù)汽車工作過(guò)程中各種數(shù)據(jù)的變化 (有故障時(shí)的數(shù)據(jù))與正常行駛時(shí)的數(shù)據(jù)或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流對(duì)比分析,可以更容易地判斷故障的類型和發(fā)生部位。因此,利用數(shù)據(jù)流診斷電控汽車故障,對(duì)于提高電控汽車的故障診斷準(zhǔn)確率具有重要意義。

        1 故障代碼功能的局限性:

        電控汽車正常運(yùn)行時(shí),微機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號(hào)的電壓值都有一定的變化范圍。當(dāng)某一個(gè)電路信號(hào)的電壓值超出了規(guī)定范圍或送入微機(jī)不能識(shí)別,且這一現(xiàn)象能維持一段時(shí)間,微機(jī)便判斷這一部分信號(hào)電路有故障,并將這一故障以代碼的形式存入存儲(chǔ)器,同時(shí)點(diǎn)亮儀表板上的故障指示燈,這就是微機(jī)故障自診斷系統(tǒng)的基本原理。

        由此可知,自診斷系統(tǒng)一般只能監(jiān)測(cè)電控系統(tǒng)的電路信號(hào),并且只能監(jiān)測(cè)信號(hào)的范圍,并不能監(jiān)測(cè)傳感器特性的變化。線性節(jié)氣門位置傳感器要輸出與節(jié)氣門開度成比例的電壓信號(hào),控制系統(tǒng)根據(jù)其輸入電壓信號(hào)來(lái)判斷節(jié)氣門的開度,即負(fù)荷的大小,從而決定噴油量等控制。如果傳感器的特性發(fā)生了變化,傳感器輸出的電壓信號(hào)雖然在規(guī)定的范圍內(nèi),但并不與節(jié)氣門的開度成規(guī)定的比例變化,就會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作不良,而故障指示燈卻并不會(huì)亮,當(dāng)然也不會(huì)有故障代碼。事實(shí)上,各種傳感器出現(xiàn)的模擬性故障,例如工作不正常、偏差嚴(yán)重等是無(wú)法靠故障代碼功能檢測(cè)出來(lái)的。因此,在診斷故障時(shí)不能完全依賴此項(xiàng)功能,而只能把它作為分析故障時(shí)的參考。

        一個(gè)實(shí)例:

        故障現(xiàn)象:一輛捷達(dá)王轎車,在入冬后早晨無(wú)法起動(dòng)。

        據(jù)車主反映:前幾天早晨起動(dòng)很困難,有時(shí)經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間也能起動(dòng)起來(lái),起動(dòng)后再起動(dòng)就一切正常。

        對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油壓力和氣缸壓力、噴油嘴、配氣相位、點(diǎn)火正時(shí)以及火花塞的跳火情況都做了檢查,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,發(fā)動(dòng)機(jī)有油、有火,就是不能起動(dòng),到底是什么原因呢?

        后來(lái)發(fā)現(xiàn),雖經(jīng)多次起動(dòng),可火花塞卻沒(méi)有被“淹”的跡象,這說(shuō)明故障原因是冷起動(dòng)加濃不夠,是什么原因造成的呢?冷卻液溫度傳感器是否正常呢?

        用故障診斷儀檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU,無(wú)故障碼輸出。通過(guò)讀取該車發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn),發(fā)動(dòng)機(jī)ECU輸出的冷卻液溫度為105℃,而此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際溫度只有2-3℃,很明顯,發(fā)動(dòng)機(jī)ECU所收到的水溫信號(hào)是錯(cuò)誤的,用萬(wàn)用表測(cè)量冷卻液溫度傳感器與電腦之間線束,既沒(méi)有斷路,也沒(méi)有短路,電腦給冷卻液溫度傳感器的5V參考電壓也正常,于是將冷卻液溫度傳感器更換,再起動(dòng)正常,故障排除。這起故障案例實(shí)際并不復(fù)雜,但它說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題,那就是電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的ECU對(duì)于某些故障是不進(jìn)行記憶存儲(chǔ)的,比如該車的冷卻液溫度傳感器。再比如有氧傳感器反饋信號(hào)失真,空氣流量計(jì)電壓信號(hào)漂移造成空氣流量計(jì)所檢測(cè)到的進(jìn)氣量與實(shí)際進(jìn)氣量出現(xiàn)差異等,都不能被ECU認(rèn)可為故障。在這種情況下,閱讀控制單元數(shù)據(jù)成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

        2 利用“動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流”分析故障

        許多電控汽車的故障診斷系統(tǒng)具有行車記錄功能,能記錄車輛行駛過(guò)程中的有關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)資料。這些數(shù)據(jù)隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而不斷變化,如氧傳感器的信號(hào)應(yīng)在0.1V-0.9V之間不斷變化等。通過(guò)故障診斷儀閱讀控制單元?jiǎng)討B(tài)數(shù)據(jù),能夠了解各傳感器輸送到ECU的信號(hào)值,通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)值的比較,能快速找出確切的故障部位。例如,動(dòng)態(tài)測(cè)試中點(diǎn)火提前角應(yīng)該隨著節(jié)氣門的開度或發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速而增大或縮小,否則與之相關(guān)的方面可能有問(wèn)題。

        2.1 有故障碼時(shí)的方法

        可重點(diǎn)針對(duì)與故障碼相關(guān)的傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以找出故障原因所在。

        故障現(xiàn)象 一輛桑塔納1.6轎車,百公里油耗增加1L檢查與判斷車主反映:前幾天換了火花塞,調(diào)整了點(diǎn)火正時(shí),油耗還是高,通過(guò)與車主交流確認(rèn)不是油品的問(wèn)題。于是連接故障診斷儀,進(jìn)入“發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)”,讀取故障碼為“氧傳感器信號(hào)超差”,是氧傳感器壞了嗎?進(jìn)入“讀測(cè)數(shù)據(jù)塊”,讀取16通道“氧傳感器”的數(shù)據(jù),顯示為0.01V不變。

        氧傳感器長(zhǎng)時(shí)間顯示低于0.45V的數(shù)值,說(shuō)明兩點(diǎn):一是說(shuō)明混合氣稀,二是說(shuō)明氧傳感器自身信號(hào)錯(cuò)誤。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)來(lái)看,不應(yīng)是混合氣稀,那就重點(diǎn)檢查氧傳感器,方法是人為給混合氣加濃,在連加幾腳油的情況下,氧傳感器的數(shù)據(jù)由“0.01V”微變?yōu)椤?.03V”,幾乎不變,進(jìn)一步檢查氧傳感器的加熱線電壓正常,說(shuō)明氧傳感器損壞。更換氧傳感器,再用診斷儀讀其數(shù)據(jù)顯示0.1V-0.9V變化正常,至此維修過(guò)程結(jié)束。第二天,車主反映油耗恢復(fù)正常,故障排除。這是一起典型的由氧傳感器損壞引起的油耗高的故障。

        2.2 無(wú)故障碼時(shí)的方法

        通過(guò)對(duì)基本傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和定量對(duì)應(yīng)分析來(lái)確定故障部位。

        實(shí)例:一輛桑塔納2000時(shí)代超人轎車行駛14萬(wàn)km,出現(xiàn)怠速不穩(wěn),加速無(wú)力并有“聳”車現(xiàn)象。先后清洗了噴油器及節(jié)氣門體,更換了火花塞和高壓線,燃油壓力也在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),而故障依舊存在。

        試車發(fā)現(xiàn)怠速時(shí)略有抖動(dòng),踩油門踏板急加速,進(jìn)氣歧管回火,發(fā)動(dòng)機(jī)在滯后一小段時(shí)間后才提升到3000r/min以上;緩慢加速則基本正常。用故障診斷儀讀故障碼,無(wú)故障碼顯示,進(jìn)入數(shù)據(jù)流功能,怠速主要數(shù)據(jù):

        發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速730-850r/min;進(jìn)氣量3.2-3.6g/s;噴油脈寬 2.87ms,點(diǎn)火提前角 7-12°,節(jié)氣門角度7°,氧傳感器電壓0.635±0.1V

        通過(guò)數(shù)據(jù)流可以看到節(jié)氣門開度達(dá)到7°,超過(guò)正常值。實(shí)際上,性能良好的發(fā)動(dòng)機(jī)在清洗完節(jié)氣門體后,即使不做基本設(shè)定,其角度也能很快自適應(yīng)達(dá)到正常值范圍,因此角度過(guò)大是ECU進(jìn)行怠速穩(wěn)定調(diào)整的結(jié)果而不是故障的原因。噴油脈寬達(dá)到2.87ms,超過(guò)正常值;氧傳感器信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間滯留在0.455~1.0V,說(shuō)明混合氣過(guò)濃。進(jìn)氣量也超過(guò)正常值。通過(guò)對(duì)各數(shù)據(jù)的比較,發(fā)現(xiàn)只有進(jìn)氣量是單項(xiàng)的輸入信號(hào)。有理由認(rèn)為該信號(hào)與實(shí)際存在偏差,造成其他數(shù)據(jù)的相應(yīng)變化。做急加速試驗(yàn),同時(shí)觀察數(shù)據(jù)流的變化。節(jié)氣門角度響應(yīng)良好;點(diǎn)火提前角在轉(zhuǎn)速未能提升起來(lái)的2s內(nèi),只能處在20°以內(nèi),然后才提升到30°以上。同樣,噴油脈寬也難以達(dá)到10ms以上,氧傳感器信號(hào)響應(yīng)性的躍變不明顯。再看進(jìn)氣量,急加速的2s內(nèi),只能提升至15g/s,正常時(shí)可以達(dá)到20g/s。綜上所述,該故障極有可能是因空氣流量計(jì)性能下降、信號(hào)值失準(zhǔn)造成的。怠速工況時(shí)的信號(hào)大于正常值,使混合氣過(guò)濃。急加速工況響應(yīng)性差,信號(hào)不能與實(shí)際進(jìn)氣量同步,使ECU計(jì)算出的噴油量偏少,造成混合氣過(guò)稀,因而發(fā)動(dòng)機(jī)回火,動(dòng)力不足,轉(zhuǎn)速提升困難。這一點(diǎn)從點(diǎn)火提前角的變化也可以看出來(lái),因?yàn)樗碚鳛榘l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升的一種趨勢(shì),且是同步的。更換空氣流量計(jì)、故障消失。讀取相關(guān)數(shù)據(jù)流,做急加速,點(diǎn)火提前角可迅速升至40°以上,噴油脈寬達(dá)到10ms以上,進(jìn)氣量升至25g/s以上,氧傳感器信號(hào)恢復(fù)正常。

        可見(jiàn),有些情況故障代碼并不一定能反映出來(lái),但可利用數(shù)據(jù)流功能較為準(zhǔn)確地判斷故障的類型和發(fā)生部位。所以,運(yùn)用“數(shù)據(jù)流”進(jìn)行故障分析,便于維修人員了解汽車的綜合運(yùn)行參數(shù),可以定量分析電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障,有目的地去檢測(cè)更換有關(guān)元件,在實(shí)際維修工作中可以少走很多彎路,減少診斷時(shí)間,極大地提高工作效率。

        [1]尹力會(huì).最新汽車數(shù)據(jù)流手冊(cè).

        [2]郭彬.數(shù)據(jù)流分析及在汽車故障檢測(cè)診斷中的應(yīng)用.

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