數(shù)據(jù)流在發(fā)動機(jī)故障診斷中作用

陳明海

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，我國各個行業(yè)的制造水平與生產(chǎn)技術(shù)都得到了相應(yīng)的提升，汽車機(jī)電一體化產(chǎn)品制造技術(shù)也獲得了飛躍式發(fā)展。當(dāng)前諸多數(shù)據(jù)電控技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到汽車中，如電控系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器等部分都是以數(shù)據(jù)流為核心。在汽車向自動化程度不斷加深的背景下，汽車發(fā)動機(jī)故障已經(jīng)引起更多人的關(guān)注。而數(shù)據(jù)流技術(shù)恰好能夠幫助人們解決多種復(fù)雜的發(fā)動機(jī)故障問題，使得汽車修理工可以精準(zhǔn)捕捉傳感器與執(zhí)行器工作時(shí)狀況數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流分析對發(fā)動機(jī)故障的作用是巨大的，能夠通過傳感器、電子控制單元與執(zhí)行器來反映參數(shù)，這些數(shù)據(jù)能夠真實(shí)的反映汽車內(nèi)部的器件的工作電壓與狀態(tài)，給發(fā)動機(jī)故障診斷解決問題提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

Abstract： With the progress and development of economy and science and technology， the manufacturing level and production technology of each industry in China have been improved accordingly， and the manufacturing technology of automobile mechatronics products has also been developed by leaps and bounds. At present， many data control technologies have been widely used in automobiles， such as electronic control systems， sensors， actuators and other parts are all based on data flow. Under the background of the deepening of automobile automation， automobile engine failure has attracted more and more people's attention. And the data flow technology can help people solve a variety of complex engine failure problems， so that the car repairman can accurately capture the working condition data of sensors and actuators. Data flow analysis plays a great role in engine fault. It can reflect parameters through sensors， electronic control units and actuators. These data can truly reflect the working voltage and state of components inside the vehicle， providing data basis for engine fault diagnosis and problem solving.

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)流;發(fā)動機(jī)故障診斷;作用分析

Key words： data flow;engine fault diagnosis;effect analysis

0 ?引言

隨著現(xiàn)代化電子技術(shù)的發(fā)展，諸多車輛都承載了大量的電子控制裝置，使汽車的動力與控制性能以及舒適性能得到了整體提升，這也給故障診斷帶來了一系列的問題，故障診斷難度不斷加大，而有效解決故障診斷難題的主要方法就是發(fā)揮數(shù)據(jù)流分析技術(shù)的優(yōu)勢。依據(jù)科學(xué)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前汽車數(shù)據(jù)流的檢測更多是依靠電腦通信技術(shù)。在具體的診斷中，需要利用汽車故障診斷儀進(jìn)行故障碼的讀取與清除，在讀取電子控制系統(tǒng)與自診斷系統(tǒng)中數(shù)據(jù)后，就可進(jìn)行清除處理，更重要的是數(shù)據(jù)流的分析過程，要對電子控制器與多個傳感器等器件進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)測試，體現(xiàn)出數(shù)據(jù)流分析強(qiáng)大的軟故障排查能力。本文對數(shù)據(jù)流與發(fā)動機(jī)原理進(jìn)行了分析與研究，并研究了數(shù)據(jù)流分析在電控汽車故障診斷中的應(yīng)用。

1 ?數(shù)據(jù)流的相關(guān)概念

1.1 數(shù)據(jù)流定義

在汽車電控發(fā)動機(jī)的運(yùn)行中，其內(nèi)部的執(zhí)行器與執(zhí)行器會通過一系列的數(shù)據(jù)值來反映其工作狀況，各個數(shù)據(jù)值所組成的數(shù)據(jù)塊被成稱為“數(shù)據(jù)流”，并分別出現(xiàn)顯示在不同的電子工作期間中。對市場經(jīng)濟(jì)型與商務(wù)型轎來講，其內(nèi)部往往包含了氧傳感器狀態(tài)、冷卻液溫度、點(diǎn)火提前角、噴油時(shí)間、節(jié)氣門開度、怠速控制閥狀態(tài)等十多條數(shù)據(jù)與數(shù)值，這就構(gòu)成其基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)流。相對而言，部分高檔的汽車發(fā)動機(jī)所配置的電控系統(tǒng)更加復(fù)雜，能夠直接提供上百條數(shù)據(jù)流，極大地降低了電動機(jī)故障診斷的難度，在維修人員掌握數(shù)據(jù)流分析技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠幫助他們更加迅速、便捷地診斷與排查故障。

1.2 數(shù)據(jù)流的作用

在進(jìn)行發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的檢修處理時(shí)，維修人員要利用萬用表、專用的汽車故障診斷儀與汽車示波器等工具，在成功讀取數(shù)據(jù)流后，要對數(shù)據(jù)流進(jìn)行狀態(tài)與數(shù)值分析，其主要應(yīng)用優(yōu)勢有以下幾個方面：其一，對數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的傳感器與執(zhí)行器等器件進(jìn)行工作狀態(tài)上的監(jiān)測，實(shí)時(shí)把握與掌控發(fā)動機(jī)運(yùn)行情況，以此判斷電控系統(tǒng)工作是否處在正常范圍內(nèi)。其二，對無故障碼與錯誤故障碼進(jìn)行診斷與排查。針對這種問題，需要用故障診斷儀來讀取電子控制系統(tǒng)中的靜態(tài)（動態(tài)）數(shù)據(jù)，直接有效地將數(shù)據(jù)流中的多項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行分析與研究，保證發(fā)動機(jī)故障診斷部位的準(zhǔn)確性。其三，數(shù)據(jù)流的讀取能夠協(xié)同進(jìn)行控制器編碼與基本設(shè)定，能更加準(zhǔn)確匹配電控系統(tǒng)，確保電控發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)達(dá)到最佳效果。

2 ?電噴發(fā)動機(jī)故障自診斷分析原理與不足分析

2.1 自診斷故障代碼分析原理

傳感器、控制器與執(zhí)行器這三個模塊構(gòu)成了發(fā)動機(jī)的電子控制。實(shí)際情況下，受發(fā)動機(jī)中大量電控裝置與復(fù)雜的線路原因限制，汽車發(fā)動機(jī)的診斷故障出在電子控制系統(tǒng)中，給維修人員帶來了極大的檢修難度。為了解決這一問題，諸多發(fā)動機(jī)帶有故障自診斷系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)在ECU實(shí)施多種控制功能的間隙進(jìn)行監(jiān)測工作，首先故障自診斷子程序會啟動運(yùn)行，并對比輸入信號與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。若電控系統(tǒng)處于正常的工作范圍內(nèi)，輸入與輸出信號的變化顯示則在規(guī)定范圍內(nèi)。針對個別輸入電路（輸出電路）出現(xiàn)信號不在預(yù)定范圍內(nèi)或信號丟失問題，自診斷系統(tǒng)則會將這段信號線路視為故障。若出現(xiàn)嚴(yán)重故障，這時(shí)故障警告燈則會亮起并告警，再對故障代碼進(jìn)行存儲處理。在ECU自身的檢測中，其中裝置的計(jì)時(shí)器負(fù)責(zé)監(jiān)視回路，并自動按時(shí)進(jìn)行微機(jī)復(fù)位操作。若出現(xiàn)控制程序無法正常巡回，并且計(jì)時(shí)器難以進(jìn)行復(fù)位、甚至導(dǎo)致溢出時(shí)，則顯示ECU故障并執(zhí)行代碼存儲操作。

2.2 應(yīng)用數(shù)據(jù)流分析診斷發(fā)動機(jī)故障的方式

基于汽車電控系統(tǒng)中傳感器的的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，數(shù)據(jù)流分析應(yīng)運(yùn)而生。針對汽車發(fā)動機(jī)故障，維修人員可結(jié)合數(shù)據(jù)流分析與其他各類故障診斷方式，對不同問題進(jìn)行及時(shí)判別與處理。從我國當(dāng)前汽車領(lǐng)域發(fā)展情況來看，汽車發(fā)動機(jī)的故障診斷方式主要劃分為靜態(tài)數(shù)據(jù)流、動態(tài)數(shù)據(jù)流等兩大種類。下面首先提及的是靜態(tài)數(shù)據(jù)流，主要是借助具有示波器與解碼器等各類功能的故障診斷儀來形成靜態(tài)數(shù)據(jù)，利用這一設(shè)備來進(jìn)行電控系統(tǒng)關(guān)鍵部分的故障診斷，電源延長線、測試延長線、容性感應(yīng)夾等諸多構(gòu)成了這一關(guān)鍵設(shè)施，其外接電壓一般表現(xiàn)在10-15V。在技術(shù)的運(yùn)用中，需要維修人員精準(zhǔn)運(yùn)用測試插頭。例如，在將外接電源連接到診斷座后，技術(shù)人員要將設(shè)備中的蓄電池本身的正極與紅色鱷魚夾相連，再將負(fù)極與黑色鱷魚夾相連。在連接完成后，相關(guān)人員要按照規(guī)定來進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)用。而動態(tài)數(shù)據(jù)流更多是用來解決與處理電控中空氣流量傳感器所產(chǎn)生的異常，其中，維修人員要從發(fā)動機(jī)載荷、轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量訊來進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析。比如，在遇到某輛車發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)異常時(shí)，維修人員在檢修中可利用動態(tài)數(shù)據(jù)流來分析汽車中的進(jìn)氣量與發(fā)動機(jī)本身的轉(zhuǎn)速訊號，進(jìn)而將空氣流量傳感器產(chǎn)生異?，F(xiàn)象判定為影響轉(zhuǎn)速的主要因素。

2.3 自診斷功能存在不可避免的誤判

在汽車發(fā)動機(jī)運(yùn)行自診斷功能時(shí)，往往會出現(xiàn)誤報(bào)故障信息的現(xiàn)象，而它所報(bào)的故障并不存在。這種故障信息產(chǎn)生錯誤的原因有兩個：其一，與傳感器或執(zhí)行器等關(guān)聯(lián)性強(qiáng)電子配置存在問題，致使傳感信號輸入或輸出異常。其二，非關(guān)聯(lián)性配置出現(xiàn)故障，導(dǎo)致傳感器信號異常，如汽車的進(jìn)氣系統(tǒng)或燃油供給系統(tǒng)。在面對上述情況時(shí)，故障自診斷系統(tǒng)則會錯誤識別并存儲傳感器與線路故障碼。

針對誤判產(chǎn)生的第二種原因，面對發(fā)動機(jī)中每個循環(huán)的噴油量問題，往往會被認(rèn)定為電控系統(tǒng)方面的問題。而這種認(rèn)定方式缺乏合理性，由于發(fā)動機(jī)在每個循環(huán)的噴油量需要供油壓力，這取決于燃油系統(tǒng)，而不能僅關(guān)注噴油器的啟動時(shí)長。前者并不在自動診斷系統(tǒng)監(jiān)測范圍內(nèi)，主要是由于燃油壓力調(diào)節(jié)器的問題，維修人員要轉(zhuǎn)換方向，使用油壓測試、尾氣分析等其他方式來進(jìn)行故障排查與分析。后者是電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，是傳感器信號的程序運(yùn)算對結(jié)果，在自診斷系統(tǒng)的監(jiān)控范圍內(nèi)。此外，排氣系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等都與診斷系統(tǒng)不相關(guān)。面對這些系統(tǒng)問題，要采取其他相對應(yīng)的檢測方式來進(jìn)行判斷。

例如，某一轎車的發(fā)動機(jī)在工作了15萬km后，汽車在行駛中出現(xiàn)了間斷熄火問題，而維修人員發(fā)現(xiàn)故障碼提醒的是氧傳感器故障。氧傳感器的正常工作輸出電壓一般在10s內(nèi)至少出現(xiàn)8次變化或高位、地位電壓不變，且在0.1-0.9V之間不斷變化，若每10s變化少于8次或電壓保持不變，這就代表變化過緩，則自診斷系統(tǒng)就會則會判定為氧傳感器故障。但是在維修人員更換氧傳感器后，仍存在間斷熄火問題。在檢測汽車的不供油系統(tǒng)后，供油壓力為200kPa，并且壓力調(diào)節(jié)器已經(jīng)不再出現(xiàn)回油現(xiàn)象，這就可確定為油路故障，大多是由于油箱內(nèi)油泵磨損而導(dǎo)致的供油不足。在替換油泵后，這款轎車在此高速長途中也不再發(fā)生熄火。這種故障能夠通過數(shù)據(jù)分析來進(jìn)行全面判斷，是由于供油系統(tǒng)壓力不足，這就使致使空燃比偏稀，這時(shí)的氧傳感器傳感器信號容易出現(xiàn)異常，數(shù)據(jù)流分析使得維修工作的難度大大降低。

3 ?數(shù)據(jù)流分析診斷故障實(shí)例

下面將一普通類型的轎車作為案例，它的排量在1.4L，在行駛里程10萬km后，它的油耗出現(xiàn)變化，約每百公里增加1L油耗。在實(shí)際問題中，影響汽車經(jīng)濟(jì)型的原因有很多，很難及時(shí)找出問題根源。下面應(yīng)用數(shù)據(jù)流分析方式來進(jìn)行診斷，維修人員用故障診斷儀所讀取出的故障碼顯示為“氧傳感器信號很差”。進(jìn)行數(shù)據(jù)流功能的讀取時(shí)，氧傳感器顯示的數(shù)值為0.1V，且不高于0.45V，沒有發(fā)生變化。這是就從傳感器故障或混合濃度稀兩個方向來進(jìn)行診斷與分析。維修人員先連續(xù)踩油門，并反復(fù)檢查發(fā)動機(jī)動力情況，發(fā)現(xiàn)不存在加速無力問題。所以將診斷重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到氧傳感器檢查上。這時(shí)再次連續(xù)踩油門，這時(shí)檢測出的氧傳感器在0.1-0.3V范圍內(nèi)變化，而正常變化范圍是0.1-0.9V，這樣就可確認(rèn)氧傳感器已經(jīng)損壞。在替換后再次進(jìn)行動態(tài)數(shù)據(jù)的讀取，其顯示造正常的變化范圍0.1-0.9V。最后，要進(jìn)行200km行車試驗(yàn)，通過耗油量對比發(fā)現(xiàn)油耗水平已恢復(fù)正常，運(yùn)用數(shù)據(jù)流分析將故障順利排除。

4 ?結(jié)束語

基于以上闡述可得，汽車發(fā)動機(jī)故障診斷過程較為復(fù)雜，并且點(diǎn)火系統(tǒng)、供油系統(tǒng)與兩大運(yùn)動機(jī)構(gòu)等電控與非電控系統(tǒng)受到多種混合因素的影響，給故障診斷帶來了困難。針對多種復(fù)雜的故障排查問題，需要利用診斷儀、萬用表、示波器等工具來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測。然后，按照所檢測數(shù)值與數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析，進(jìn)而高效、準(zhǔn)確地排查與診斷出發(fā)動機(jī)故障。

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