張亞寧（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

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數(shù)據(jù)流在汽車故障診斷中的應(yīng)用

張亞寧
（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060）

摘要：隨著汽車電控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)流診斷法被廣泛的應(yīng)用于汽車故障診斷中。文章在分析數(shù)據(jù)流基本知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合典型案例來說明數(shù)據(jù)流在汽車故障診斷中是如何應(yīng)用的。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)流；汽車故障診斷；故障碼；汽車尾氣；異味

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.033

CLC NO.: U472.9DocumentCode: BArticle ID: 1671-7988 (2016)05-206-02

前言

隨著汽車電子技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，汽車電控技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車各系統(tǒng)中。汽車故障診斷中應(yīng)用故障碼和數(shù)據(jù)流進(jìn)行汽車診斷是維修技術(shù)人員必須掌握的基本技能。

數(shù)據(jù)流就是指電控單元（ECU）與傳感器、執(zhí)行器交流的數(shù)據(jù)參數(shù)通過診斷接口由專用診斷儀讀取的數(shù)據(jù)編碼信息，數(shù)據(jù)流隨時間和工況的變化而變化，是實時動態(tài)數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)的傳輸像排隊一樣，一個一個地通過數(shù)據(jù)線流向診斷儀，這就是數(shù)據(jù)流的由來。

汽車上的這些數(shù)據(jù)流真實地反映了汽車各傳感器、執(zhí)行器的工作電壓和狀態(tài)，為汽車故障診斷提供了可靠依據(jù)。這些數(shù)據(jù)流可以作為電控單元ECU的輸入、輸出數(shù)據(jù)，使汽車維修人員隨時可以了解掌握汽車的工作狀況，及時診斷汽車的故障。數(shù)據(jù)流不僅可以用于監(jiān)測汽車各電氣元件的工作狀態(tài)，還可以通過數(shù)據(jù)流對汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。

1、數(shù)據(jù)流基本知識

1.1數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)參數(shù)的分類

根據(jù)數(shù)據(jù)在檢測儀上顯示的方式不同，數(shù)據(jù)參數(shù)可以分為數(shù)值參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)。數(shù)值參數(shù)是指有一定單位、一定變化范圍的參數(shù)，它們通常反映電控系統(tǒng)中各電氣元件的工作電壓、壓力、溫度、時間、速度等；狀態(tài)參數(shù)是指那些只有2種工作狀態(tài)的參數(shù)，如“開”和“關(guān)”、“閉合”和“斷開”、“高”和“低”、“是”和“否”等，它們通常表示電控系統(tǒng)中開關(guān)和電磁閥等元件的工作狀態(tài)。

也可根據(jù)電控單元ECU的控制原理，將數(shù)據(jù)參數(shù)分為輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。輸入?yún)?shù)是指各傳感器和開關(guān)等輸入給電控單元ECU的參數(shù)，輸入?yún)?shù)可以是數(shù)值參數(shù)，也可以是狀態(tài)參數(shù)；輸出參數(shù)是電控單元ECU輸出給各執(zhí)行器的指令，輸出參數(shù)大多是狀態(tài)參數(shù)，但也有少部分是數(shù)值參數(shù)。

數(shù)據(jù)流顯示功能不僅可以對控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，還可以觀察電控單元ECU的動態(tài)控制過程。因此，數(shù)據(jù)流是具有從電控單元ECU內(nèi)部分析其工作過程的診斷功能。

1.2數(shù)據(jù)流測量方法

汽車中數(shù)據(jù)流測量方法一般用電腦通信的方式來獲得，即通過控制系統(tǒng)在診斷插座（OBDⅡ標(biāo)準(zhǔn)診斷插座）中的數(shù)據(jù)通信線將控制電腦的實時數(shù)據(jù)參數(shù)以串行的方式傳送給電腦診斷儀。這些數(shù)據(jù)流中包括了汽車故障信息、控制電腦ECU的實時運(yùn)行參數(shù)、控制電腦ECU與診斷儀之間的相互控制指令，電腦診斷儀在接收到這些信號數(shù)據(jù)以后，按照預(yù)定的通信協(xié)議將其顯示為相應(yīng)的文字和數(shù)碼，以便維修人員觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并對這些內(nèi)容進(jìn)行分析判斷，用于汽車狀態(tài)分析或故障診斷。

電腦診斷儀主要有通用診斷儀和專用診斷儀兩大類。

通用診斷儀的主要功能有控制電腦版本識別、故障碼讀取、故障碼清除、動態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)顯示、傳感器和部分執(zhí)行器功能測試與調(diào)整、某些特殊參數(shù)的設(shè)定、故障診斷提示、路試記錄等。通用診斷儀可以測試的車型較多，適用范圍較廣，因此被稱為通用型儀器，如KT600智能診斷儀、X431汽車診斷儀等。但是通用診斷儀經(jīng)常可能無法完成某些特殊功能，這也是大多數(shù)通用儀器的不足之處。

專用診斷儀是汽車生產(chǎn)廠家自行設(shè)計或委托設(shè)計的專業(yè)測試儀器，只適用于本廠家生產(chǎn)的車型的專用診斷儀器。專用汽車診斷儀除具備通用診斷儀的各種功能外，還有參數(shù)修改、數(shù)據(jù)設(shè)定、防盜密碼設(shè)定和更改等各種特殊功能，如奧迪、寶馬等汽車4S店中的在線專用診斷儀等。

1.3常用數(shù)據(jù)流分析方法

（1）數(shù)值分析法：數(shù)值分析法是對汽車電氣元件所測數(shù)值的變化規(guī)律和范圍進(jìn)行分析，如轉(zhuǎn)速、車速、電腦讀數(shù)與元件實際值之間的差異等。

（2）時間分析法：時間分析法是對汽車數(shù)據(jù)變化的頻率和周期進(jìn)行分析，如氧傳感器的數(shù)據(jù)等。

（3）因果分析法：因果分析法是對汽車各相互間有聯(lián)系元件的相應(yīng)數(shù)據(jù)的響應(yīng)情況和響應(yīng)速度進(jìn)行分析，如EGR閥和EGR位置傳感器之間的關(guān)系。

（4）比較分析法：比較分析法是對有相同車型和系統(tǒng)在相同的工況下進(jìn)行數(shù)據(jù)流的比較分析，對間歇性故障出現(xiàn)的某個瞬間的1個或數(shù)個數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，很容易找出故障原因。

（5）關(guān)聯(lián)分析法：關(guān)聯(lián)分析法是對汽車中互為關(guān)聯(lián)的幾個數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯關(guān)系分析和推理，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、空氣流量與噴油時間等。在進(jìn)行電控裝置故障診斷時，還應(yīng)將幾種不同類型或不同系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行綜合對照分析。不同廠家和不同型號的汽車，其電控裝置的數(shù)據(jù)流參數(shù)名稱和內(nèi)容都不完全相同。

2、典型案例-寶馬X3尾氣排放異味故障診斷與排除

2.1故障現(xiàn)象

一輛2009產(chǎn)的行駛里程約6萬km配置N52發(fā)動機(jī)的寶馬X3越野車，在出長途中加油后，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障燈亮、發(fā)動機(jī)怠速抖動，且尾氣有嗆人的味道，加速時有點(diǎn)黑煙的故障。

2.2故障診斷過程及排除

首先利用診斷儀讀取故障碼為“空氣流量計信號不可信”；讀取相關(guān)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)空氣流量計信號值過小，2前氧傳感器信號均不在范圍內(nèi)，混合氣調(diào)校負(fù)值過大，結(jié)合故障現(xiàn)象，判斷該車故障主要在混合氣燃燒不良問題上。

雖然造成混合氣燃燒不良故障的問題較多，如火花塞、點(diǎn)火線圈、配氣相位、空燃比、噴油霧化、燃油壓力等，但根據(jù)上述診斷分析，造成混合氣燃燒不良故障的主要原因應(yīng)該是空燃比控制問題。造成空燃比失常主要有進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣和空燃比閉環(huán)控制系統(tǒng)。

根據(jù)上述故障分析，利用診斷儀讀取空氣流量計信號：怠速時3.8kg/h、加速2000r/m時8.4kg/h，此信號嚴(yán)重失真；檢查進(jìn)氣系統(tǒng)空氣濾清器、進(jìn)氣道、節(jié)氣門等均無臟污漏氣等，進(jìn)氣系統(tǒng)無漏氣故障。再讀取空燃比控制數(shù)據(jù)，怠速時2前氧傳感器（寬帶式5線氧傳感）信號是1列1.75v、2列1.56v，乘積式調(diào)校1列-5.67％、2列-7.16％，噴油時間1.78ms，顯然前期混合氣過濃。

為進(jìn)一步驗證空氣流量計和氧傳感器是那個故障，將空燃比調(diào)校值刪除，目的是重新讀取新的調(diào)校值及空氣流量計和氧傳感器的信號。刪除調(diào)校值后起動有點(diǎn)困難，怠速嚴(yán)重抖動，有時甚至熄火。就在勉強(qiáng)著車后，怠速時空氣流量信號為11.2kg/h，2前氧信號1列1.75v、2列1.56v，乘法式及加法式調(diào)校值0，噴油時間2.3ms。操縱發(fā)動機(jī)油門踏板，讓發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)約8分鐘后再次讀取數(shù)據(jù)流：空氣流量計信號3.6kg/h，2前氧信號1列1.75、2列1.56，乘法式及加法式調(diào)校值又由0變到負(fù)值，信號又幾乎與原來的數(shù)據(jù)一致了。

通過上述診斷判斷氧傳感器中毒可能性極大，將2前氧傳感器拆下，發(fā)現(xiàn)棕紅色，是嚴(yán)重中毒現(xiàn)象。更換2前氧傳感器，起動著車后利用診斷儀查看動態(tài)數(shù)據(jù)，空氣流量12.12kg/h，2前氧信號均在1.99-2.05v之間變化，噴油時間2.3ms，讓車輛怠速運(yùn)轉(zhuǎn)了半小時后，數(shù)據(jù)仍一切正常，故障燈也熄滅。建議客戶更換汽油，清洗油路，后期回訪該車一切正常。

3、總結(jié)分析

該故障是典型利用動態(tài)數(shù)據(jù)來進(jìn)行故障診斷：根據(jù)尾氣排放異味及發(fā)動機(jī)故障現(xiàn)象等初步判斷故障點(diǎn)在空燃比控制上，然后利用診斷儀讀取相關(guān)控制信號（空氣流量計和氧傳感器）失真，最后復(fù)位調(diào)校值再次讀取兩傳感器動態(tài)數(shù)據(jù)確定故障部位。

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[4]徐曉齊,李巍編著.寶馬X1 X3維修手冊 X5 X6 維修資料[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.

標(biāo)準(zhǔn)·法規(guī)·管理

The data flow application in automobile fault diagnosis

Zhang Yaning
（Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology, Gansu Lanzhou 730060）

Abstract:With the widely application of the automotive electronic control technology, data flow diagnosis method is widely used in automotive fault diagnosis. Based on the analysis of the data stream, on the basis of basic knowledge, combined with typical cases to illustrate how the applications in automobile fault diagnosis data flow.

Keywords:data flow; automobile fault diagnosis; fault code; automobile exhaust; Smell

中圖分類號：U472.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-7988 （2016）05-206-02

作者簡介：張亞寧，講師，技師，就職于蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院。主要研究方向為汽車電子技術(shù)、汽車故障診斷等。