利用數據流進行電控故障診斷的案例分析

張艷山+金慶華

摘要：針對當前汽車自診斷系統所設置的故障碼不能涵蓋電控系統的全部故障的現狀，通過采用專用故障診斷儀器讀取數據流，能更準確、快速判斷電控發動機故障點及故障原因。通過典型案例表明，通過對動態數值的分析，可以比單獨利用故障碼進行故障排除更加有效快捷。

關鍵詞：數據流；電控發動機；故障診斷；案例分析

中圖分類號：U472.43 文獻標識碼：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是電控系統的控制單元，原始數據流進入ECU內部經過處理后，變為控制執行器的信號[1]。經過處理后的數據流的形式與原始有一定的差別，在傳感器正常的情況下，當ECU出現故障時，會導致輸出的信號與正常的不同，此時可以應用數據流分析、波形分析得到異常的部分，從而可以判斷電控系統的故障。

1 數據流的分類

以金德KT600數據流的讀法進行說明。在進行汽車發動機診斷之前，需要讀取汽車的靜態數據流，基本數據流有Engine Speed（發動機轉速）、Injector（噴油脈寬）、Vehicle Speed（車速）、IGN Advance（點火提前角）、Coolant Temp（水溫），根據基本的參數，確定故障發生時車輛是運行還是停止，發動機是暖機還是熱機，空燃比是稀還是濃。電控發動機的數據可以進行以下分類：基礎參數即發動機轉速；重要參數包括：空氣流量值，進氣岐管絕對壓力值（S型），點火提前角，噴油脈寬，節氣門開度值，充電電壓值；修正參數包括冷卻液溫度值、進氣溫度值、氧傳感器電壓值、短期燃油修正值、長期燃油修正值。

2 數據流分析的方法

用數據流分析診斷故障，不僅是處理無故障碼時的必要手段，也是當同時出現多個故障碼時，找出問題關鍵的快速方法，可以減少維修中盲目測試和拆卸，縮短診斷時間，提高確認故障的準確性[2]。

數值分析包括數值變化規律分析和數值變化范圍分析。控制模塊以一定的時間間隔接收各個傳感器的輸入信號，經過運算、處理后向各個執行器發出控制指令。當讀出系統工作中的數據值后，與標準值進行比較，如果超出標準值的范圍，即可確定故障點。

時間分析法是對數據的變化周期和變化頻率進行分析。ECU在分析某些傳感器發出電信號的過程中，為了獲得最佳的控制效果，不僅要對比傳感器數據信號數值的大小，還要監測信號的響應頻率[3]。當小于規定的周期或頻率值時，ECU就會生成故障碼。在進行故障診斷時可以根據周期或頻率值確定故障點。

因果分析法是對各系統中相關聯的數據響應情況和響應速率進行分析。在發動機各個控制系統中，許多信號參數之間存在因果關系。當ECU接收到一個輸入信號后，肯定會根據此輸入信號進行運算，然后給出下一個輸出信號。在進行故障診斷的過程中，如果認為某個工作過程有故障，就必須將與該工作過程相關的參數連貫起來進行分析，以確定故障的部位[4] 。

3 故障檢查與排除

案例描述，一輛別克某款車型，該車行駛了8.5萬km，該車的油耗偏大。試車，在怠速時出現抖動的現象，加速時感覺到無力。

根據車主的描述和試車情況，先用金德KT600解碼器讀取靜態數據流，顯示出五個基本數據，如圖1所示。

從圖中的數據得知，故障發生時車輛處于運行狀態，混合氣比較稀。根據故障現象進行故障的演示，結果發現該車在怠速700 r/min的時候出現抖動的現象；加速到2000 r/min，在這中間發現加速的聲音比較的沉悶。

讀取故障碼，沒有出現故障碼，需對點火部位，燃油供給部位進行基本檢查。

點火部分的檢查需要看點火電壓、火花塞的燒蝕情況、點火提前角度的檢查。首先進行跳火試驗，有藍紫色火焰出現，說明點火電壓正常。拆下火花塞，觀察火花塞的燒蝕情況，結果發現火花塞表面有黑色燒蝕出現，更換火花塞。對點火提前角度的檢查，發現轉速在750 r/min時為4°～5°，通過數值的值域分析法可知，點火部位正常。

燃油供給部位的檢查需檢查三個油壓值，連接油壓表，在打開點火鑰匙的瞬間，油壓為235 kPa；在發動機怠速時檢查怠速油壓260 kPa；在加速時檢查加速油壓315 kPa。通過查找資料發現，此車的保持油壓為220～240 kPa，怠速油壓為250～300 kPa，加速油壓為300～350 kPa，通過對比可以知道，燃油供給系統油壓正常。

利用解碼器在怠速時檢查汽車的基本數據流，它包括發動機的轉速、點火提前角度、冷卻液溫度、噴油脈寬、車速[5]。噴油脈寬正常值為3.6 ms，通過查找維修資料，該車的正常噴油脈寬是2.0～2.5 ms，對比分析可以知道，噴油脈寬過大，混合氣濃。

控制噴油脈寬的基本信號是曲軸位置傳感器和空氣流量傳感器，經檢測，曲軸位置傳感器正常。再檢測空氣流量傳感器，讀取空氣流量傳感器的數據流為2.8 g/s，其值在怠速時是在正常的范圍內。

氧傳感器的短期燃油修正在0～10%之間變化，其信號電壓也正常，一直在進行變化。根據燃油修正始終在此期間可以知道，燃油系統一直在進行加油的調節。燃油的電控系統一旦根據曲軸位置傳感器和空氣流量傳感器確定基本的噴油脈寬，其后在進行的燃油的調節是根據氧傳感器的信號電壓進行確定，在這個故障中，根據氧傳感器的信號電壓在0～0.45 V之間，短期燃油修正一直處于0～10%之間，可以說明混合氣稀，與在怠速時讀的噴油脈寬數據流顯示的混合氣濃是相反的。即在進氣系統中出現了漏氣的情況。

根據氧傳感器的信號可以知道，混合氣稀，所以根據此反饋信號，需要增加噴油脈寬，在綜合的油耗中耗油量較大。該車采用熱線式的空氣流量傳感器，進氣壓力傳感器安裝在節氣門的后方，經過進氣壓力傳感器的空氣量直接的進入到氣缸。從它們的安裝位置可以知道，進氣壓力傳感器可以直接的檢測到節氣門前方的漏氣情況，而空氣流量傳感器不能檢測到，所以是屬于節氣門后方漏氣而導致混合氣稀。

由于空氣流量傳感器檢測到的進氣流量是2.8 g/s，對應的噴油量為2.0 ms，而由于后方的部位漏氣，通過氧傳感器監測，發現混合氣稀，于是需要加大噴油脈寬。最終導致噴油脈寬過大。在進行查找漏氣的地方，重點放在管路的檢查上，在空氣流量傳感器后方有進氣總管、進氣歧管，EGR的真空管，PCV系統的管路。經過檢查發現EGR真空管破裂。

4 結語

在進行數據流分析時，雖然在很大的程度上，提高了故障排除的準確度，但是利用數據分析診斷故障時，必須具備基本的汽車維修技能，需要充分了解汽車控制系統的工作原理，根據其工作原理去分析各系統中的故障；同時還要結合發動機工作原理，去分析除控制電路以外可能產生故障的原因。

參考文獻：

[1]楊利強.汽車故障自診斷系統及使用[J].武漢理工大學學報，2005（12）：55-57.

[2]范愛民.信號波形在汽車故障診斷中的綜合應用[J].汽車電器，2006（4）：26-28.

[3]藍瑩.基于數據分析的汽車故障診斷[J].裝備制造技術，2011（5）：80-82.

[4]王慶堅.數據流分析在汽車故障診斷教學中的運用[J].農業裝備與車輛工程，2010（7）：66-68.

[5]蔣明雷.汽車故障診斷技術發展趨勢[J].中國新技術和新產品，2010（9）：102.