數(shù)據(jù)流分析在汽車故障診斷教學(xué)中的運(yùn)用探討

宋慶營(yíng)

摘 要：在中職汽車故障診斷課程教學(xué)中數(shù)據(jù)流分析是常用的方法。基于此，本文首先分析了數(shù)據(jù)流概念，接著從數(shù)據(jù)流所包含的幾種分析方法入手，詳細(xì)探討了其在教學(xué)中的具體應(yīng)用，并針對(duì)課程淺略提出教學(xué)建議，以期能夠提高汽車故障診斷教學(xué)效率，讓學(xué)生全面掌握汽車故障診斷技術(shù)，從而提高學(xué)生今后的就業(yè)率。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)流分析;汽車故障診斷;中職教學(xué)

廣西交通技師學(xué)院作為一所培育各級(jí)各類技術(shù)人才的綜合性全日制中職院校，在汽車工程領(lǐng)域取得可喜成效，所獲得的汽車專業(yè)獎(jiǎng)項(xiàng)代表了廣西中職院校汽車維修專業(yè)的最高水平。在教學(xué)中，數(shù)據(jù)流作為一種數(shù)量表現(xiàn)形式，包含汽車電控系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)，常被廣泛應(yīng)用于汽車故障診斷中，被教師引入到課堂教學(xué)之中，極大提升了學(xué)生的專業(yè)技能。

1 數(shù)據(jù)流概念解析

汽車故障診斷是中職汽修專業(yè)的核心課程，課程教學(xué)的根本目標(biāo)在于培育學(xué)生如何在不解體汽車部件的基礎(chǔ)上精準(zhǔn)診斷故障的能力。而應(yīng)用數(shù)據(jù)流分析技術(shù)能有效實(shí)現(xiàn)這一課程教學(xué)目標(biāo)。所謂數(shù)據(jù)流就是指專用診斷儀器通過(guò)診斷接口對(duì)ECU同傳感器與執(zhí)行器之間交流的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行讀取所獲得的數(shù)據(jù)，通常有靜態(tài)數(shù)據(jù)流和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流兩種[1]。其中靜態(tài)數(shù)據(jù)流是指在發(fā)動(dòng)機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)下，通過(guò)故障診斷儀所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)數(shù)據(jù);動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流是指發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，通過(guò)故障診斷儀所讀取的發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在課程教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，能夠幫助學(xué)生快速、準(zhǔn)確診斷出汽車的故障問(wèn)題，從而提高學(xué)生的專業(yè)技能。

2 數(shù)據(jù)流分析在汽車故障診斷教學(xué)中的具體應(yīng)用

2.1 值域分析法的應(yīng)用

值域分析法就是對(duì)數(shù)據(jù)數(shù)值變化規(guī)律和范疇進(jìn)行分析的方法。當(dāng)汽車電控系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)將會(huì)被電子中央處理所接收，同時(shí)向執(zhí)行器發(fā)出控制指令，根據(jù)傳感器所反饋的信息，能及時(shí)修正部分執(zhí)行器的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)故障診斷儀就可以對(duì)這些信號(hào)參數(shù)進(jìn)行讀取和分析。值域分析法應(yīng)用的關(guān)鍵在于必須知道診斷車型的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，通過(guò)將實(shí)際檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行校對(duì)，就能準(zhǔn)確快速找出故障點(diǎn)。在汽車診斷實(shí)際教學(xué)中，值域分析法應(yīng)用非常多，各項(xiàng)數(shù)值含義的解釋以及讓學(xué)生能夠掌握數(shù)據(jù)數(shù)值的變化表示汽車部件或系統(tǒng)所處的狀態(tài)是教學(xué)的主要內(nèi)容。

在教學(xué)中，首先應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握“數(shù)據(jù)項(xiàng)”所指向的部件或系統(tǒng)，在充分掌握其含義的基礎(chǔ)上，再系統(tǒng)講解具體的“數(shù)據(jù)值”所表示汽車部件或系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，或是電子控制單元在某一時(shí)刻綜合計(jì)算的控制指令[2]。如“TPS節(jié)氣門位置傳感器→10%”指向的是進(jìn)氣管垂直截面與節(jié)氣門之間的開度位置。為進(jìn)一步令學(xué)生掌握節(jié)氣門開度位置的含義，就可以利用多媒體的動(dòng)畫性能，展示給學(xué)生，讓學(xué)生能夠直觀感受百分比與節(jié)氣門開度之間的關(guān)系，進(jìn)而掌握數(shù)值變化所代表的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。

在值域分析法教學(xué)中，汽車維修手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)是其又一重要內(nèi)容，甚至要求學(xué)生根據(jù)相應(yīng)的車型逐一進(jìn)行數(shù)據(jù)值對(duì)照，重點(diǎn)了解處于失效保護(hù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)值所代表的含義，以圖1為例。

圖1是摘錄的某汽車維修手冊(cè)的數(shù)據(jù)流解釋，從圖中可以看出原廠所給定的標(biāo)準(zhǔn)范圍過(guò)大，對(duì)于中職院校學(xué)生而言，學(xué)生無(wú)法快速精準(zhǔn)掌握標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下具體的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)，但可以借助典型數(shù)據(jù)引導(dǎo)學(xué)生理解其含義，讓學(xué)生能夠切實(shí)掌握不同數(shù)值所反映出的問(wèn)題。比如在“冷卻液溫度”數(shù)據(jù)項(xiàng)診斷注釋中，溫度在-40℃指的是傳感器開路;140℃指的是傳感器短路。通過(guò)吃透標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，有助于學(xué)生建立故障診斷信心。

2.2 時(shí)域分析法的應(yīng)用

時(shí)域值是指在某一時(shí)間段內(nèi)，數(shù)值所發(fā)生的變化情況。在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)用時(shí)域分析法就是指引導(dǎo)學(xué)生分析汽車控電系統(tǒng)傳入和輸出的數(shù)據(jù)在一定的時(shí)間范圍內(nèi)所發(fā)生的變化情況，以此來(lái)找出汽車發(fā)生故障的部位[3]。教師可以借助示波器進(jìn)行輔助教學(xué)，將汽車設(shè)備數(shù)值隨著時(shí)間變化的情況顯示出來(lái)，以汽車控電系統(tǒng)中氧傳感器為例，在觀察示波器顯示出其所傳達(dá)的信息時(shí)，不僅要看數(shù)值是否處于不斷變動(dòng)狀態(tài)，還要看數(shù)值變化是否在規(guī)定范圍內(nèi)，若超出這一范圍可能就存在故障。除借助教具開展教學(xué)外，在教學(xué)過(guò)程中教師還可以采用設(shè)疑法，通過(guò)提問(wèn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生掌握時(shí)域分析法。比如教師可以提問(wèn)：“經(jīng)檢測(cè)某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫為90℃，這一數(shù)據(jù)表明什么？從中我們可以獲得怎樣的信息？”單從問(wèn)題上學(xué)生可能無(wú)法分析，此時(shí)若引入時(shí)域分析法，并拋出假設(shè)性問(wèn)題：若發(fā)動(dòng)機(jī)水溫已連續(xù)2h到達(dá)90℃，是否存在問(wèn)題？這樣一來(lái)學(xué)生就能分析出汽車可能發(fā)生故障。

2.3 因果關(guān)系分析法的應(yīng)用

因果分析法主要是指通過(guò)系統(tǒng)分析傳感器和中央控制器所傳輸給電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)結(jié)果對(duì)傳感器與中央控制器之間的感應(yīng)數(shù)值是否處于正常范圍進(jìn)行判斷，從而診斷出汽車是否存在故障[4]。在汽車故障診斷實(shí)際教學(xué)中，教師采用因果分析法時(shí)，需要確保學(xué)生具備一定的時(shí)段分析和數(shù)據(jù)分析能力，才能更好地領(lǐng)悟因果分析法，并在實(shí)際中靈活運(yùn)用。不僅如此，教師還需要加大實(shí)踐操作力度，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，在實(shí)踐中運(yùn)用因果關(guān)系分析法去分析汽車故障所在。比如，在實(shí)訓(xùn)基地，我就將汽車真空管道堵住，然后要求學(xué)生分析發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，嘗試運(yùn)用因果關(guān)系分析法診斷出故障所在。通過(guò)這樣的方法讓學(xué)生能夠?qū)鞲衅骱椭醒肟刂破鞯恼J(rèn)知更加深刻，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

2.4 關(guān)聯(lián)分析法的應(yīng)用

關(guān)聯(lián)分析法就是指分析不同參數(shù)之間的邏輯關(guān)系，對(duì)比既定數(shù)據(jù)來(lái)判斷故障的方法，其中主要邏輯關(guān)系有比例關(guān)系、對(duì)應(yīng)關(guān)系等。電子控制單元在判斷故障時(shí)，有時(shí)是通過(guò)對(duì)比與之相關(guān)的傳感器信號(hào)之間的關(guān)系，當(dāng)檢測(cè)關(guān)系不合理時(shí)，則會(huì)給出相應(yīng)的故障代碼，或是指出信號(hào)不合理。此時(shí)，不可輕易判斷是因傳感器不良導(dǎo)致的，而是應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析它們之間的關(guān)系，開展更進(jìn)一步的檢測(cè)，從而得出更為可信的結(jié)論。與因果分析法相比，關(guān)聯(lián)分析法教學(xué)難度更大，需要學(xué)生對(duì)汽車系統(tǒng)控制策略有所理解，如在汽車系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器MAP與節(jié)氣門傳感器TPS之間就存在關(guān)聯(lián)關(guān)系：TPS受節(jié)氣門開度的影響，當(dāng)開度越小時(shí)，TPS傳輸信號(hào)較低，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣真空度就高，此時(shí)MAP輸出信號(hào)電壓則低;反之，當(dāng)節(jié)氣門開度越大，TPS傳輸信號(hào)較高，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣真空度就低，此時(shí)MAP輸出信號(hào)電壓高。MAP和TPS之間存在著相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信號(hào)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性來(lái)判斷傳感器是否發(fā)生故障。但在教學(xué)中教師應(yīng)告知學(xué)生在使用關(guān)聯(lián)分析法時(shí)，多數(shù)是在有明確故障代碼提示下開展，且所提示的故障設(shè)備可能并沒(méi)有發(fā)生故障，此時(shí)就可以采用關(guān)聯(lián)分析法，同時(shí)向?qū)W生講解故障碼與故障之間的相互關(guān)系、故障碼性質(zhì)與流程分析等等。

2.5 比較分析法的應(yīng)用

上述四種分析法都是基于同一輛汽車的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析，而比較分析法則是分析相同車型但不同汽車的數(shù)據(jù)。通常，當(dāng)汽車實(shí)際數(shù)值無(wú)法找到可相比較的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時(shí)，就可以選擇比較分析法，選擇相同型號(hào)汽車的相同數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行對(duì)比。該故障診斷方法是數(shù)據(jù)流分析法中的一種拓展方法，通常在缺少汽車標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)的前提下才會(huì)使用。因此，教師在教學(xué)時(shí)，可以將該方法作為一種輔助方式，學(xué)生了解即可。此外，在選擇汽車進(jìn)行比較時(shí)，最好選擇全新的汽車，這樣數(shù)據(jù)更接近標(biāo)準(zhǔn)值。

3 中職汽車故障診斷教學(xué)中數(shù)據(jù)流分析應(yīng)用的建議

汽車故障診斷是汽修專業(yè)的核心課程，要想提高課堂教學(xué)效率，充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)流分析在故障診斷中的效果，首先要求教師要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)這些數(shù)據(jù)有充分的了解，并精通各類診斷儀器，了解其作用，知道如何使用[5]。同時(shí)，還需要具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，積極為學(xué)生提供與汽車故障診斷接觸的機(jī)會(huì)。在教學(xué)安排上要多讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)操，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前設(shè)定相應(yīng)的故障，充分放手讓學(xué)生嘗試診斷分析，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

4 結(jié)語(yǔ)

在中職汽修教學(xué)過(guò)程中，數(shù)據(jù)流分析僅僅是汽車故障診斷教學(xué)的其中一個(gè)手段，雖然占比不大，但是卻起著至關(guān)重要的作用。尤其是在一些大型的汽修競(jìng)賽中，對(duì)數(shù)據(jù)流分析能力要求較高，而今后數(shù)據(jù)流分析的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。當(dāng)然，為了培養(yǎng)適應(yīng)市場(chǎng)要求的汽修人才，還需要學(xué)校和教師共同努力，不斷轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，緊跟行業(yè)發(fā)展需求，靈活調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，真正讓學(xué)生掌握技能，成為復(fù)合型人才。

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