基于數(shù)據(jù)流分析電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障的應(yīng)用研究

陸瑤

摘 要：數(shù)據(jù)流分析集合了機(jī)電一體化中的電子控制、傳感器等多種技術(shù)，應(yīng)用這種技術(shù)讓電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)越來越突出的故障問題得到了有效控制，從而讓汽車得到了極大優(yōu)化，并且還推動(dòng)了行業(yè)的發(fā)展。本文首先對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障做了簡(jiǎn)要介紹，隨后對(duì)汽車數(shù)據(jù)流做了分析，接下來闡述了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的傳統(tǒng)診斷方法及其缺陷，最后介紹了基于數(shù)據(jù)流分析電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障的應(yīng)用。

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

1 引言

汽車故障檢測(cè)共經(jīng)歷了四個(gè)階段，人工檢測(cè)，也就是以檢測(cè)人員經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)汽車故障進(jìn)行判斷的檢測(cè)方式；儀表檢測(cè)，即利用相應(yīng)儀器儀表對(duì)汽車故障進(jìn)行檢測(cè)的方式，這種方式的出現(xiàn)令汽車檢測(cè)更加精確和智能，在一定程度上推動(dòng)了汽車故障檢測(cè)的發(fā)展；綜合檢測(cè)階段，這種故障檢測(cè)方式出現(xiàn)于上世紀(jì)的80年代，當(dāng)時(shí)各個(gè)汽車廠商都推出了用于自己品牌汽車故障診斷的設(shè)備，這些設(shè)備可分析相應(yīng)故障碼，從而更快速的對(duì)汽車進(jìn)行維修；數(shù)據(jù)流分析階段，這種診斷方式在綜合故障診斷的基礎(chǔ)上加入了計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了汽車故障分析對(duì)機(jī)電一體化的應(yīng)用，從而也產(chǎn)生了一套專門用于汽車故障診斷的系統(tǒng)。

2 汽車故障碼概述

目前在汽車的故障診斷中利用了最新的診斷系統(tǒng)，這種診斷系統(tǒng)能夠讓汽車在保證行駛的基礎(chǔ)上利用相應(yīng)的故障代碼對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行提示。新型診斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這種功能的主要原因是其可以對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果汽車存在故障即可通過故障位置的傳感裝置將故障信息傳回到中央控制室，并在中央控制室的屏幕上以代碼的形式體現(xiàn)出來，從而讓人直觀的明白汽車故障位置。

在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷中，新型的故障診斷系統(tǒng)有一套設(shè)定好的診斷程序，系統(tǒng)的電子單元會(huì)實(shí)時(shí)采集汽車各部位傳感器傳回的信號(hào)，在采集到信號(hào)之后會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷，如果斷定信號(hào)屬于汽車的故障，那么就會(huì)以相應(yīng)代碼的方式體現(xiàn)在中央控制室的面板上[1]。如果判定汽車存在故障，則不僅會(huì)在中央控制面板上體現(xiàn)出來，還會(huì)降低或者是停止發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，而這種系統(tǒng)對(duì)汽車的監(jiān)控在汽車點(diǎn)火的那一刻就開始工作了，并且通過傳感裝置、電子單元等部位的配合用以下三個(gè)方式對(duì)汽車故障進(jìn)行控制。

第一當(dāng)電子單元采集到汽車的故障信息以后，首先會(huì)通過中央控制面板發(fā)出警示信息，當(dāng)汽車駕駛員看到相應(yīng)的警示信息以后就可以將汽車開至專業(yè)的修理中心進(jìn)行故障處理。第二是自動(dòng)儲(chǔ)存故障碼，當(dāng)故障檢測(cè)系統(tǒng)將故障信息反饋至中央控制面板的同時(shí)還可以將故障碼儲(chǔ)存到系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中，這樣當(dāng)汽車送往修理中心的時(shí)候可通過連接專業(yè)儀器掃描這些故障信息，從而幫助修理人員采取更有針對(duì)性的方式繼續(xù)處理。第三當(dāng)系統(tǒng)采集到故障信息以后，這套系統(tǒng)不會(huì)馬上讓汽車失去正常的功能，基本都會(huì)用系統(tǒng)的備用措施進(jìn)行替換，從而讓汽車保持最基本的行駛功能。

3 汽車數(shù)據(jù)流概述

3.1 汽車數(shù)據(jù)流概念

汽車傳感器在對(duì)汽車進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中向電子控制單元傳輸?shù)母鞣N信息就是汽車的數(shù)據(jù)流，采集數(shù)據(jù)流需要使用專業(yè)的設(shè)備連接到汽車故障檢測(cè)系統(tǒng)的電子單元上。由于數(shù)據(jù)流顯示的是一段時(shí)間之內(nèi)汽車的信息，因此在不同時(shí)間以及不用的環(huán)境之下數(shù)據(jù)流都會(huì)產(chǎn)生細(xì)微變化，通過汽車數(shù)據(jù)流的變化能夠輕松發(fā)現(xiàn)傳感器傳達(dá)的信息，這些信息能夠?yàn)槠嚲S修人員提供有效的參考。根據(jù)檢測(cè)的內(nèi)容不同，檢測(cè)設(shè)備上所體現(xiàn)的信息也不同，主要分為了數(shù)值參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)兩大類，狀態(tài)參數(shù)反應(yīng)的是汽車相應(yīng)設(shè)備參數(shù)的高和低、開和關(guān)等工作狀態(tài)，通過狀態(tài)參數(shù)能夠很好地觀察汽車各部分運(yùn)行是否正常。數(shù)值參數(shù)指的是汽車工作時(shí)間、溫度以及電壓等數(shù)值信息，是對(duì)汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)工作的直接體現(xiàn)。

3.2 切換數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生

汽車上各電子元件的工作電壓、溫度、時(shí)間等信息都可以通過汽車數(shù)據(jù)流來體現(xiàn)，在汽車正常工作的狀態(tài)下，使用專業(yè)檢測(cè)設(shè)備可以對(duì)汽車電子單元中儲(chǔ)存的信息解碼然后讀取，并通過檢測(cè)設(shè)備上的屏幕體現(xiàn)這些信息。這個(gè)將汽車電子單元內(nèi)記錄的信息體現(xiàn)在檢測(cè)設(shè)備屏幕上的過程就是讀取數(shù)據(jù)流，而這些數(shù)據(jù)流也就是汽車的數(shù)據(jù)流。

3.3 數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)

汽車數(shù)據(jù)流主要反應(yīng)的是電控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的各種變化，通過傳感器反應(yīng)的信息對(duì)各種變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后將這些信息記錄起來就可以明顯反應(yīng)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，如果電控發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了某些故障便可通過分析這信息進(jìn)行判斷，進(jìn)而采取對(duì)應(yīng)的解決措施[2]。和傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷相比，數(shù)據(jù)流有著操作簡(jiǎn)便（通過檢測(cè)設(shè)備連接汽車的電子單元即可讀相應(yīng)的故障信息，通過對(duì)信息的讀取就能明確對(duì)應(yīng)故障）、數(shù)據(jù)量大（利用設(shè)備可以讀取汽車多個(gè)傳感器反應(yīng)的不同信息，大量數(shù)據(jù)也可以為故障分析提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考）、精準(zhǔn)（所有信息都是對(duì)汽車狀態(tài)的實(shí)時(shí)反應(yīng)，反應(yīng)的過程中沒有其他干擾因素，因此準(zhǔn)確性特別高）的優(yōu)勢(shì)，這也成為了汽車數(shù)據(jù)流的主要特點(diǎn)，傳統(tǒng)故障診斷方式不能很好的反應(yīng)電子單元傳感器之間的數(shù)據(jù)反映，因此數(shù)據(jù)流分析在目前的汽車故障分析中占有主要地位。

4 汽車電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的傳統(tǒng)診斷法及其缺陷

復(fù)雜性比較強(qiáng)是汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，因此對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障進(jìn)行診斷也比較困難，通常診斷電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障都要從電子元件和零部件這兩方面出發(fā)。在傳統(tǒng)的電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷中，首先要根據(jù)分析零部件的工作狀態(tài)來確定故障是否由零部件引起，而發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件比較多，因此具體的分析過程會(huì)比較繁瑣。如果排除了零部件的問題就要開始分析電子元件，而對(duì)電子元件進(jìn)行分析就使用直掛判斷、儀器分析、換件診斷等很多種方法。通過上述分析可以得知，傳統(tǒng)的電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷非常復(fù)雜，會(huì)浪費(fèi)很多的人力資源和時(shí)間。除了其復(fù)雜性高、浪費(fèi)時(shí)間和人力的缺點(diǎn)以外，還有最重要的一點(diǎn)就是目前汽車工藝正在不斷進(jìn)步，電控發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)含量也在不斷提高，造成了使用傳統(tǒng)診斷方式不僅會(huì)浪費(fèi)時(shí)間和人力，還有可能導(dǎo)致無法準(zhǔn)確找出汽車的故障點(diǎn)，進(jìn)而就無法良好的處理故障，給行車造成不確定的安全隱患。

5 基于數(shù)據(jù)流分析電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障的應(yīng)用

5.1 在有碼故障的分析中的應(yīng)用

對(duì)有碼故障進(jìn)行分析我們可以用一輛1.6排量、行駛了12萬公里豐田卡羅拉來舉例，目前這輛卡羅拉的主要故障為每行駛100公里都會(huì)增加1L的油耗。接下來我們將檢測(cè)設(shè)備連接到汽車的電子單元上，經(jīng)過讀取信息后發(fā)現(xiàn)其提示的故障信息為“氧傳感器信號(hào)差”。對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行細(xì)致分析可以發(fā)現(xiàn)，傳感器的工作電壓為0.1V，遠(yuǎn)低于正常的工作電壓，通?；旌蠚庀”『蛡鞲衅鞴收蠒?huì)導(dǎo)致這種情況出現(xiàn)，而通過踩油門發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力正常，因此混合氣稀薄的問題可以排除，此時(shí)基本確定引起耗油高的主要原因是傳感器出現(xiàn)了故障。最后通過對(duì)氧傳感器進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)傳感器已經(jīng)損壞，因此更換了新的傳感器，最終汽車油耗高水位問題被解決。

5.2 在無碼故障的分析中的應(yīng)用

如果汽車出現(xiàn)了無碼故障，需要檢修人員將自身經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)流分析結(jié)合在一起，這樣才能對(duì)故障進(jìn)行有效判斷。我們可以用一輛桑塔納2000轎車為例，這輛汽車的發(fā)動(dòng)在怠速狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、動(dòng)力不足、冒黑煙等問題。通常引起以上問題原因都是混合氣濃度太高導(dǎo)致的，這也證明了這輛汽車的噴油量超過了汽車的實(shí)際需求，燃油無法充分利用才導(dǎo)致冒出了量黑煙[3]。燃油壓力過大、空氣傳感器失效、發(fā)動(dòng)機(jī)的電子元件出現(xiàn)了故障等都會(huì)造成混合氣濃度過高，因此應(yīng)從這三個(gè)方面入手來排除故障。

首先對(duì)這輛汽車的燃油壓力進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其燃油壓力在正常范圍之內(nèi)，隨后對(duì)火花塞進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其中心電極被燒毀，換了新的火花塞之后重新測(cè)試汽車發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)下的抖動(dòng)明顯減輕，但是冒黑煙的問題依然存在，而對(duì)空氣傳感器進(jìn)行更換后黑煙的問題也沒有被解決，進(jìn)而判定發(fā)動(dòng)機(jī)電子元件出現(xiàn)了問題。其次，確定了發(fā)動(dòng)機(jī)電子元件的問題以后，檢修人員使用檢測(cè)設(shè)備連接電子元件發(fā)現(xiàn)沒有故障碼的提示，隨后將冷卻液升至85°C再次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)油噴時(shí)間、節(jié)氣門開度、進(jìn)氣壓等都在正常范圍之內(nèi)，但發(fā)現(xiàn)氧傳感器的數(shù)值過低，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的電子元件加大了噴油量，最終導(dǎo)致汽車無法徹底利用燃油而出現(xiàn)大量黑煙。最后，經(jīng)過以上一系列的分析可以證明，發(fā)動(dòng)機(jī)的氧傳感器已經(jīng)失去功能，因此電子元件無法根據(jù)其信號(hào)為汽車提供正確的噴油量，進(jìn)而導(dǎo)致了火花塞中心電極燒毀，因此發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)下抖動(dòng)并冒出大量黑煙，在更換了火花賽和發(fā)動(dòng)機(jī)的氧傳感器之后這些問題最后得以排除。

6 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)電一體化在汽車上的表現(xiàn)更加明顯，尤其在汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障的監(jiān)測(cè)應(yīng)用了數(shù)據(jù)流分析技術(shù)，這對(duì)于汽車故障檢修來講是一次里程碑式的進(jìn)步。在汽車故障的診斷中，數(shù)據(jù)流分析目前占據(jù)著主要地位，通過對(duì)汽車中電子元件反應(yīng)的信息進(jìn)行分析可以直觀、簡(jiǎn)便的發(fā)現(xiàn)汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障，進(jìn)而可采取有針對(duì)性的措施進(jìn)行排除，為行車安全提供了有利保障。

參考文獻(xiàn)：

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