利用數(shù)據(jù)流進(jìn)行電控故障診斷的案例分析

張艷山+金慶華

摘要：針對(duì)當(dāng)前汽車(chē)自診斷系統(tǒng)所設(shè)置的故障碼不能涵蓋電控系統(tǒng)的全部故障的現(xiàn)狀，通過(guò)采用專(zhuān)用故障診斷儀器讀取數(shù)據(jù)流，能更準(zhǔn)確、快速判斷電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障點(diǎn)及故障原因。通過(guò)典型案例表明，通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)值的分析，可以比單獨(dú)利用故障碼進(jìn)行故障排除更加有效快捷。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)流；電控發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷；案例分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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是電控系統(tǒng)的控制單元，原始數(shù)據(jù)流進(jìn)入ECU內(nèi)部經(jīng)過(guò)處理后，變?yōu)榭刂茍?zhí)行器的信號(hào)[1]。經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)流的形式與原始有一定的差別，在傳感器正常的情況下，當(dāng)ECU出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸出的信號(hào)與正常的不同，此時(shí)可以應(yīng)用數(shù)據(jù)流分析、波形分析得到異常的部分，從而可以判斷電控系統(tǒng)的故障。

1 數(shù)據(jù)流的分類(lèi)

以金德KT600數(shù)據(jù)流的讀法進(jìn)行說(shuō)明。在進(jìn)行汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)診斷之前，需要讀取汽車(chē)的靜態(tài)數(shù)據(jù)流，基本數(shù)據(jù)流有Engine Speed（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）、Injector（噴油脈寬）、Vehicle Speed（車(chē)速）、IGN Advance（點(diǎn)火提前角）、Coolant Temp（水溫），根據(jù)基本的參數(shù)，確定故障發(fā)生時(shí)車(chē)輛是運(yùn)行還是停止，發(fā)動(dòng)機(jī)是暖機(jī)還是熱機(jī)，空燃比是稀還是濃。電控發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行以下分類(lèi)：基礎(chǔ)參數(shù)即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；重要參數(shù)包括：空氣流量值，進(jìn)氣岐管絕對(duì)壓力值（S型），點(diǎn)火提前角，噴油脈寬，節(jié)氣門(mén)開(kāi)度值，充電電壓值；修正參數(shù)包括冷卻液溫度值、進(jìn)氣溫度值、氧傳感器電壓值、短期燃油修正值、長(zhǎng)期燃油修正值。

2 數(shù)據(jù)流分析的方法

用數(shù)據(jù)流分析診斷故障，不僅是處理無(wú)故障碼時(shí)的必要手段，也是當(dāng)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)故障碼時(shí)，找出問(wèn)題關(guān)鍵的快速方法，可以減少維修中盲目測(cè)試和拆卸，縮短診斷時(shí)間，提高確認(rèn)故障的準(zhǔn)確性[2]。

數(shù)值分析包括數(shù)值變化規(guī)律分析和數(shù)值變化范圍分析?？刂颇K以一定的時(shí)間間隔接收各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算、處理后向各個(gè)執(zhí)行器發(fā)出控制指令。當(dāng)讀出系統(tǒng)工作中的數(shù)據(jù)值后，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果超出標(biāo)準(zhǔn)值的范圍，即可確定故障點(diǎn)。

時(shí)間分析法是對(duì)數(shù)據(jù)的變化周期和變化頻率進(jìn)行分析。ECU在分析某些傳感器發(fā)出電信號(hào)的過(guò)程中，為了獲得最佳的控制效果，不僅要對(duì)比傳感器數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)值的大小，還要監(jiān)測(cè)信號(hào)的響應(yīng)頻率[3]。當(dāng)小于規(guī)定的周期或頻率值時(shí)，ECU就會(huì)生成故障碼。在進(jìn)行故障診斷時(shí)可以根據(jù)周期或頻率值確定故障點(diǎn)。

因果分析法是對(duì)各系統(tǒng)中相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)響應(yīng)情況和響應(yīng)速率進(jìn)行分析。在發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)控制系統(tǒng)中，許多信號(hào)參數(shù)之間存在因果關(guān)系。當(dāng)ECU接收到一個(gè)輸入信號(hào)后，肯定會(huì)根據(jù)此輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，然后給出下一個(gè)輸出信號(hào)。在進(jìn)行故障診斷的過(guò)程中，如果認(rèn)為某個(gè)工作過(guò)程有故障，就必須將與該工作過(guò)程相關(guān)的參數(shù)連貫起來(lái)進(jìn)行分析，以確定故障的部位[4] 。

3 故障檢查與排除

案例描述，一輛別克某款車(chē)型，該車(chē)行駛了8.5萬(wàn)km，該車(chē)的油耗偏大。試車(chē)，在怠速時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)的現(xiàn)象，加速時(shí)感覺(jué)到無(wú)力。

根據(jù)車(chē)主的描述和試車(chē)情況，先用金德KT600解碼器讀取靜態(tài)數(shù)據(jù)流，顯示出五個(gè)基本數(shù)據(jù)，如圖1所示。

從圖中的數(shù)據(jù)得知，故障發(fā)生時(shí)車(chē)輛處于運(yùn)行狀態(tài)，混合氣比較稀。根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行故障的演示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該車(chē)在怠速700 r/min的時(shí)候出現(xiàn)抖動(dòng)的現(xiàn)象；加速到2000 r/min，在這中間發(fā)現(xiàn)加速的聲音比較的沉悶。

讀取故障碼，沒(méi)有出現(xiàn)故障碼，需對(duì)點(diǎn)火部位，燃油供給部位進(jìn)行基本檢查。

點(diǎn)火部分的檢查需要看點(diǎn)火電壓、火花塞的燒蝕情況、點(diǎn)火提前角度的檢查。首先進(jìn)行跳火試驗(yàn)，有藍(lán)紫色火焰出現(xiàn)，說(shuō)明點(diǎn)火電壓正常。拆下火花塞，觀察火花塞的燒蝕情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)火花塞表面有黑色燒蝕出現(xiàn)，更換火花塞。對(duì)點(diǎn)火提前角度的檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在750 r/min時(shí)為4°～5°，通過(guò)數(shù)值的值域分析法可知，點(diǎn)火部位正常。

燃油供給部位的檢查需檢查三個(gè)油壓值，連接油壓表，在打開(kāi)點(diǎn)火鑰匙的瞬間，油壓為235 kPa；在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)檢查怠速油壓260 kPa；在加速時(shí)檢查加速油壓315 kPa。通過(guò)查找資料發(fā)現(xiàn)，此車(chē)的保持油壓為220～240 kPa，怠速油壓為250～300 kPa，加速油壓為300～350 kPa，通過(guò)對(duì)比可以知道，燃油供給系統(tǒng)油壓正常。

利用解碼器在怠速時(shí)檢查汽車(chē)的基本數(shù)據(jù)流，它包括發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火提前角度、冷卻液溫度、噴油脈寬、車(chē)速[5]。噴油脈寬正常值為3.6 ms，通過(guò)查找維修資料，該車(chē)的正常噴油脈寬是2.0～2.5 ms，對(duì)比分析可以知道，噴油脈寬過(guò)大，混合氣濃。

控制噴油脈寬的基本信號(hào)是曲軸位置傳感器和空氣流量傳感器，經(jīng)檢測(cè)，曲軸位置傳感器正常。再檢測(cè)空氣流量傳感器，讀取空氣流量傳感器的數(shù)據(jù)流為2.8 g/s，其值在怠速時(shí)是在正常的范圍內(nèi)。

氧傳感器的短期燃油修正在0～10%之間變化，其信號(hào)電壓也正常，一直在進(jìn)行變化。根據(jù)燃油修正始終在此期間可以知道，燃油系統(tǒng)一直在進(jìn)行加油的調(diào)節(jié)。燃油的電控系統(tǒng)一旦根據(jù)曲軸位置傳感器和空氣流量傳感器確定基本的噴油脈寬，其后在進(jìn)行的燃油的調(diào)節(jié)是根據(jù)氧傳感器的信號(hào)電壓進(jìn)行確定，在這個(gè)故障中，根據(jù)氧傳感器的信號(hào)電壓在0～0.45 V之間，短期燃油修正一直處于0～10%之間，可以說(shuō)明混合氣稀，與在怠速時(shí)讀的噴油脈寬數(shù)據(jù)流顯示的混合氣濃是相反的。即在進(jìn)氣系統(tǒng)中出現(xiàn)了漏氣的情況。

根據(jù)氧傳感器的信號(hào)可以知道，混合氣稀，所以根據(jù)此反饋信號(hào)，需要增加噴油脈寬，在綜合的油耗中耗油量較大。該車(chē)采用熱線式的空氣流量傳感器，進(jìn)氣壓力傳感器安裝在節(jié)氣門(mén)的后方，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣壓力傳感器的空氣量直接的進(jìn)入到氣缸。從它們的安裝位置可以知道，進(jìn)氣壓力傳感器可以直接的檢測(cè)到節(jié)氣門(mén)前方的漏氣情況，而空氣流量傳感器不能檢測(cè)到，所以是屬于節(jié)氣門(mén)后方漏氣而導(dǎo)致混合氣稀。

由于空氣流量傳感器檢測(cè)到的進(jìn)氣流量是2.8 g/s，對(duì)應(yīng)的噴油量為2.0 ms，而由于后方的部位漏氣，通過(guò)氧傳感器監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)混合氣稀，于是需要加大噴油脈寬。最終導(dǎo)致噴油脈寬過(guò)大。在進(jìn)行查找漏氣的地方，重點(diǎn)放在管路的檢查上，在空氣流量傳感器后方有進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管，EGR的真空管，PCV系統(tǒng)的管路。經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)EGR真空管破裂。

4 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析時(shí)，雖然在很大的程度上，提高了故障排除的準(zhǔn)確度，但是利用數(shù)據(jù)分析診斷故障時(shí)，必須具備基本的汽車(chē)維修技能，需要充分了解汽車(chē)控制系統(tǒng)的工作原理，根據(jù)其工作原理去分析各系統(tǒng)中的故障；同時(shí)還要結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，去分析除控制電路以外可能產(chǎn)生故障的原因。

參考文獻(xiàn)：

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[5]蔣明雷.汽車(chē)故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)新技術(shù)和新產(chǎn)品，2010（9）：102.