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淺談汽車數(shù)據(jù)流分析在電控發(fā)動機故障診斷中的應(yīng)用論文
隨著現(xiàn)代汽車行業(yè)和相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，維修人員依靠自身經(jīng)驗和故障代碼去判斷故障的方式，已存在很大的局限性和不可信度。所謂的故障代碼，僅是一個ECU認(rèn)可的界定結(jié)論，只能時進(jìn)行是或否的判斷，是不夠精確判斷出汽車故障的所在位置。因此，工作人員應(yīng)綜合分析出現(xiàn)故障的汽車，綜合所有故障現(xiàn)象去尋找故障位置。數(shù)據(jù)流檢測是目前最有效的分析及診斷故障方法，對靜態(tài)或動態(tài)的電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確找出汽車故障位置。
1汽車數(shù)據(jù)流的含義及分類
汽車數(shù)據(jù)流指的是ECU(電子控制單元)和執(zhí)行器、傳感器交流的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用汽車故障診斷儀器通過診斷接口所讀取的數(shù)據(jù)，會隨著工況和時間變化。ECU中所存儲的數(shù)據(jù)流能夠準(zhǔn)確反映出各執(zhí)行器和傳感器的工作狀態(tài)和電壓，為維修人員排除汽車故障提供依據(jù)，以便隨著知曉汽車的工作情況，精確找到汽車故障位置。
汽車數(shù)據(jù)流參數(shù)從在檢測儀上各數(shù)據(jù)所顯示的方式不同，可化分為狀態(tài)參數(shù)和數(shù)值參數(shù)兩大類。狀態(tài)參數(shù)是僅有兩種工作狀態(tài)的參數(shù)，如高或低，開或關(guān)等等，是用來表示電控裝置中電磁閾和開關(guān)等元件工作狀態(tài)的參數(shù)。數(shù)值參數(shù)則是具有一定變化范圍和單位的參數(shù)，反映了電控裝置中各元件的工作時間、壓力、溫度、速度及電壓等。
2汽車數(shù)據(jù)流的分析方法
常用的汽車數(shù)據(jù)流分析方法是工作人員利用汽車故障診斷儀讀取數(shù)據(jù)流后，對其進(jìn)行識別、分析，最終找到故障位置。主要有數(shù)值分析法、關(guān)聯(lián)分析法、比較分析法、因果分析法和時間分析法。以上幾種方法能夠減少工作人員在維修中的盲目拆卸和測試，提高尋找故障點的精確性，使診斷時間大大縮短。
2.1數(shù)值分析法
數(shù)值分析法是分析數(shù)據(jù)的數(shù)值變化范圍和變化規(guī)律，依據(jù)美國汽車工程協(xié)會(SAE)規(guī)定，汽車診斷系統(tǒng)OBD-II有著數(shù)據(jù)傳送和數(shù)值比較的功能。除了依據(jù)美國工商協(xié)會所制定的故障代碼類型，各汽車生產(chǎn)廠家都開發(fā)了自己的數(shù)據(jù)模塊去測量數(shù)據(jù)，例如德國大眾車型發(fā)動機控制系統(tǒng)采用的是29個數(shù)據(jù)塊來采集數(shù)據(jù)，通用汽車是由12個數(shù)據(jù)模塊來采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流控制模塊會在發(fā)電機的電控系統(tǒng)運行時，持續(xù)地采集電控系統(tǒng)中各傳感器所發(fā)出的信號，發(fā)動機電腦再依據(jù)傳感器所傳輸?shù)男盘�，將控制指令發(fā)送給發(fā)動機的各個執(zhí)行元件。當(dāng)發(fā)動機電腦所讀取的各執(zhí)行器和傳感器的數(shù)據(jù)超出電腦內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)值與程序所標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機數(shù)據(jù)后，就能判斷出故障位置。目前，許多工作人員就是采用這種方法，將發(fā)動機正常值與故障時的數(shù)據(jù)相比較，判斷出故障位置。
2.2比較分析法
比較分析法是以同款車型為參考，對比分析相同工作環(huán)境下所測得的數(shù)據(jù)。當(dāng)詳盡標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)不足時，沒有辦法判定某個元件是否正常，就可以采用該種方法，同相同系統(tǒng)或類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
2.3關(guān)聯(lián)分析法
汽車發(fā)動機電腦進(jìn)行分析比較幾個相關(guān)執(zhí)行器及傳感器信號，當(dāng)識別到執(zhí)行器或傳感器內(nèi)在邏輯不合理時，發(fā)電機自診斷系統(tǒng)就會在發(fā)動機電腦里存儲相關(guān)的故障代碼，此時還不能夠斷定是該執(zhí)行器或傳感器發(fā)生故障，還要依據(jù)它們的相互聯(lián)系作進(jìn)一步的檢測和分析，最終得到正確判斷。關(guān)聯(lián)分析法就是工作人員讀取發(fā)動機數(shù)據(jù)流和故障代碼后，通過相關(guān)執(zhí)行器和傳感器相互關(guān)系，準(zhǔn)確找出故障點位置。
2.4因果分析法
該種方法主要是分析相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)間的響應(yīng)速度和響應(yīng)情況。
2.5時間分析法
時間分析法要求在分析某數(shù)據(jù)參數(shù)時，不僅要分析傳感器的數(shù)值，還要考慮到其響應(yīng)速率，以得出準(zhǔn)確的結(jié)論。
3數(shù)據(jù)流分析法的特點
數(shù)據(jù)流分析法是通過電腦故障診斷儀的數(shù)據(jù)流檢測功能來實現(xiàn)的。具有數(shù)據(jù)信息量大、測試連接便捷、能實現(xiàn)多參數(shù)同時顯示和動態(tài)同步的特點。數(shù)據(jù)流分析法提供給工作人員電控系統(tǒng)一些主要的執(zhí)行器和傳感器正常運行時的參考值，如空氣流量、水溫、轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、蓄電池電壓、點火提前角及噴油時間等等，之后按照不同的要求進(jìn)行組合而形成的數(shù)據(jù)組，即為數(shù)據(jù)流。這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流是從正常行駛的汽車上提取或由廠方提供的數(shù)據(jù)，它能檢測出發(fā)電機在不同狀態(tài)下的工作狀況。數(shù)據(jù)流一般通過模擬量和開關(guān)量等的數(shù)值方式來表現(xiàn)，一些汽車故障診斷儀也能采用圖形的形式來記錄和顯示數(shù)據(jù)流，使得數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式更加形象化，分析數(shù)據(jù)間的相位關(guān)系也更加方便。
4電控系統(tǒng)故障原因分析
發(fā)動機電子控制系統(tǒng)控制各工況條件下提供給發(fā)動機的供油量，當(dāng)供油量與發(fā)電機相匹配時，電控燃油噴射發(fā)動機才能正常運行。上述匹配關(guān)系要求是發(fā)動機實際工況和電控系統(tǒng)工況相吻合的關(guān)系，發(fā)電機的實際工況是唯一確定的，而電控系統(tǒng)需要許多參數(shù)去確定和反映這個實際工況，實際標(biāo)志與實際工況參數(shù)還要有互相對應(yīng)的關(guān)系，即它們要能夠相互達(dá)到一個統(tǒng)一。
汽車中各種傳感器以電信號的形式將參數(shù)輸送到發(fā)電機的電控系統(tǒng)，每個傳感器的電信號單元都會有一個已規(guī)定好的標(biāo)準(zhǔn)變化范圍，當(dāng)送入電控單元的信號不能識別或某民路的電信號超出規(guī)定范圍，且這種現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生一段時間時，電控單元自診斷系統(tǒng)就會判定這一部分信號電路出現(xiàn)故障，并將這一故障以故障碼的形式儲存在系統(tǒng)內(nèi)部的隨機存儲器RAM中。當(dāng)傳感器出測量誤差加大、響應(yīng)速度變慢或靈敏度下降時，其工作特性就發(fā)生了變化，所輸入的電信號就會失真，但如果這些信號沒有超出所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍，即使與實際工況偏差較大，電控單元也會按照這個錯誤的信號去控制發(fā)電機的運行，自診斷系統(tǒng)也不會儲存故障碼。此時，發(fā)動機就會出現(xiàn)異常現(xiàn)象，這就是引起發(fā)動機電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因。比如：一輛汽車的發(fā)動機在負(fù)荷狀態(tài)下工作，各個傳感器所輸送給控制系統(tǒng)的參數(shù)也是在發(fā)動機在負(fù)荷狀態(tài)下的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。如發(fā)動機進(jìn)氣量為6g/s，節(jié)氣門開度為40%，供油時間為4.5s，轉(zhuǎn)速為2500r/min。當(dāng)實際節(jié)氣門開度為40%時，即該參數(shù)沒有達(dá)到實際要求數(shù)值，但節(jié)氣門位置的傳感器輸送給電控單元的數(shù)據(jù)卻為20%，此時發(fā)動機的轉(zhuǎn)速就不能提升至2500r/min，然而自診斷系統(tǒng)是不能顯示出故障碼的，發(fā)動機卻會出現(xiàn)加速不良、怠速不穩(wěn)的故障現(xiàn)象。
5數(shù)據(jù)流功能的應(yīng)用實例分析
5.1實例1
一輛桑塔納2000GSi轎車在行駛到8萬km距離時，出現(xiàn)了怠速抖動現(xiàn)象。維修人員首先進(jìn)行了節(jié)氣門和噴油器的清洗，將該車的高壓線、火花塞及空氣流量傳感器進(jìn)行了更換，并脫開炭罐電磁閾連接器，但發(fā)現(xiàn)該車故障仍然沒有消除。
用V.A.G1552故障診斷儀讀取故障碼時，無故障碼顯示，使用數(shù)據(jù)流功能讀取數(shù)據(jù)流后，發(fā)現(xiàn)汽車怠速時點火提前角有時會超出其正常值(12±4.5)范圍，在60~120之間變化。最后檢測出凸輪軸正時帶輪記號偏移了3個齒。該車故障的根本原因是因為其半自動張緊輪曾被撞擊過，而事前該車的駕駛員沒有說明這一情況，在該車發(fā)動機大負(fù)荷工作下，正時帶就可能會發(fā)生跳齒現(xiàn)象。之后，維修人員進(jìn)行了該車的半自動緊輪調(diào)換，裝復(fù)正時帶，將記號對正，再次進(jìn)行試車時，發(fā)現(xiàn)該車故障已消除。
5.2實例2
一輛99款桑塔納2000橋車在行駛過程中出現(xiàn)加速不良現(xiàn)象。維修人員查詢該車的故障記憶系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，該車無故障碼存儲。這種現(xiàn)象可能是在以下兩種情況下發(fā)生：一是電控系統(tǒng)檢測不到故障;二是電控系統(tǒng)無故障。
維修人員首先進(jìn)行該車燃油壓力檢測，發(fā)現(xiàn)其在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。然后再對該車的空氣流量計進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)空氣流量計信號已失準(zhǔn)，就會影響噴油量計算，造成汽車的加速不良。在緩慢均勻地踩下汽車油門踏板的同時，觀察汽車發(fā)動機進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速及噴油脈寬的變化情況發(fā)現(xiàn)，隨著節(jié)氣門的開大，進(jìn)氣量和噴油脈寬的數(shù)值也會均勻增加，最終發(fā)動機達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，情況一切正常。而在快速踩下汽車油門踏板時，維修人員發(fā)現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速達(dá)到一定數(shù)值以上的時間出現(xiàn)了滯后，此時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速就不能快速適應(yīng)節(jié)氣門的開度變化，即出現(xiàn)加速不良現(xiàn)象。噴油脈寬的數(shù)值的增加相對于進(jìn)氣量數(shù)值的迅速增加，會緩慢一些，噴油器也不能快速適應(yīng)節(jié)氣門的開度變化，噴油出現(xiàn)滯后，導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升較慢，即汽車加速不良，此時就能夠?qū)⒖諝饬髁坑嫻收吓懦�，考慮是否是節(jié)氣門位置傳感器發(fā)生故障�？焖俨认缕囉烷T踏板，同時注意觀察節(jié)氣門開度的變化情況。發(fā)現(xiàn)節(jié)氣門從怠速位置開啟到450左右范圍內(nèi)時，數(shù)值會快速上升，在500~700范圍內(nèi)時，其數(shù)值上升速度會變慢，即出現(xiàn)了數(shù)值變化滯后于節(jié)氣門實際的角度變化的情況，此時就能夠判斷出節(jié)氣門位置傳感器發(fā)生了故障，靈敏度降低，對節(jié)氣門迅速開啟反應(yīng)遲緩，輸出信號失真。雖然節(jié)氣門位置傳感器輸出信號有所失真，但是其輸出數(shù)值卻在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，使用自診斷系統(tǒng)是不能檢測出這一信息的。
6結(jié)論
許多汽車維修企業(yè)在實際的電控汽油機維修過程中，針對不同的故障類型使用了多種診斷方法，也運用了包含大量專用設(shè)備在內(nèi)的多種檢測和診斷設(shè)備。在電控汽車的故障分析中采用數(shù)據(jù)流分析方法，不僅能夠大大提高故障診斷的準(zhǔn)確性，很好的補充了故障分析方法，而且還能夠快速精確地確認(rèn)故障點位置，從而有效避免了盲目檢測和拆卸所造成的損失。正常情況下，當(dāng)故障碼存在時就可以為維修人員診斷故障提供依據(jù);當(dāng)故障碼不能被讀出時，此時維修人員就只能依據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)流去分析診斷汽車故障。尤其是由傳感器的特性變化而造成的汽車故障時，采用數(shù)據(jù)流分析故障的優(yōu)勢就更加明顯。因此，利用數(shù)據(jù)流功能去做汽車故障的分析和診斷是具有重大意義的。
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