数据流分析在汽车故障诊断中的运用

数据流是指电子控制单元（ECU）与传感器、执行器交流的数据参数通过诊断接口由专用诊断仪读取的数据编码信息，数据流随时间和工况而变化（动态）。

数据的传输就像排队一样，一个一个地通过数据线流向诊断仪。

ECU中记忆的数据流真实地反映了各传感器、执行器的工作电压和状态，为故障诊断提供了依据。

数据流只能通过专用诊断仪器读取。

数据流可以作为ECU的输入、输出数据，使维修人员随时可以了解汽车的工作状况，及时诊断汽车的故障。

读取数据流不仅可以检测各电气元件的工作状态，通过数据流还可以设定汽车的运行数据。

一、数据流中数据参数的分类
根据数据在检测仪上显示的方式不同，数据参数可以分为2大类，即数值参数和状态参数。

数值参数是有一定单位、一定变化范围的参数，它们通常反映电控装置中各部件的工作电压、压力、温度、时间、速度等；状态参数是那些只有2种工作状态的参数，如“开”或“关”、“闭合”或“断开”、“高”或“低”、“是”或“否”等，它们通常表示电控装置中开关和电磁阀等元件的工作状态。

根据ECU的控制原理，数据参数又分为输入参数和输出参数。

输入参数是指各传感器或开关输入给ECU的参数，输入参数可以是数值参数，也可以是状态参数；输出参数是ECU 输出给各执行器的指令，输出参数大多是状态参数，也有少部分是数值参数。

数据流显示功能不仅可以对控制系统的运行参数（最多可达上百个）进行数据分析，还可以观察ECU的动态控制过程。

因此，它具有从ECU内部分析其工作过程的诊断功能。

二、测量数据流的方法
一般用电脑通信的方式来获得数据流，即通过控制系统在诊断插座中的数据通信线将控制电脑的实时数据参数以串行的方式传送给电脑诊断仪。

数据流中包括故障信息、控制电脑的实时运行参数、控制电脑与诊断仪之间的相互控制指令，诊断仪在接收到这些信号数据以后，按照预定的通信协议将其显示为相应的文字和数码，以便维修人员观察系统的运行状态并对这些内容进行分析。

电脑诊断仪有2种，1种为通用诊断仪，另1种为专用诊断仪。

通用诊断仪的主要功能有：控制电脑版本识别、故障码读取和清除、动态数据参数显示、传感器和部分执行器功能测试与调整、某些特殊参数的设定、维修资料及故障诊断提示、路试记录等。

通用诊断仪可以测试的车型较多，适用范围较广，因此被称为通用型仪器。

但是，通用诊断仪无法完成某些特殊功能，这也是大多数通用仪器的不足之处。

专用诊断仪是汽车生产厂家自行设计或委托设计的专业测试仪器，只适用于本厂家生产的车型。

专用诊断仪除具备通用诊断仪的各种功能外，还有参数修改、数据设定、防盗密码设定和更改等各种特殊功能。

三、常用数据流分析方法
◎数值分析法：数值分析法是对元件所测数值的变化规律和范围进行分析，如转速、车速、电脑读数与元件实际值之间的差异等。

◎时间分析法：时间分析法是对数据变化的频率和周期进行分析，如氧传感器的数据。

◎因果分析法：因果分析法是对相互间有联系的相应数据的响应情况和响应速度进行分析，如EGR阀和EGR位置传感器之间的关系。

◎比较分析法：比较分析法是对相同的车型和系统在相同的工况下进行数据流的比较分析，对间歇性故障出现的某个瞬间的1个或数个数据进行对比分析，很容易找出故障原因。

◎关联分析法：关联分析法是对
互为关联的几个数据进行逻辑关系分析和推理，如发动机转速、节气门位置、
空气流量与喷油时间等。

在进行电控装置故障诊断时，还应将几种不同类型或不同系统的参数进行综合对照分析。

不同厂家及不同型号的汽车，其电控装置的数据流参数名称和内容都不完全相同。

四、主要数据流的分析运用
1．节气门开度
节气门开度是一个数值参数，其单位根据车型不同有3种，若单位为电压（V），则数值范围为0～5.1V；若单位为角度（°），则数值范围为0°～90°；若单位为百分数（%），则数值范围为0%～100%。

该参数的数值表示发动机电脑接收到的节气门位置传感器的信号值，或是根据该信号值计算出来的节气门开度的大小。

其绝对值小，则表示节气门的开度小；其绝对值大，则表示节气门的开度大。

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在进行数值分析时，应分别检查节气门全关和全开时参数值的大小。

当节气门全关时，以电压为单位的参数值应低于0.5V；以角度为单位的参数值应为0°；以百分数为单位的参数值应为0%。

当节气门全开时，以电压为单位的参数值应为4.5V左右；以角度为单位的参数值应大于82°；以百分数为单位的参数值应大于95%。

若参数值有异常，可能是节气门位置传感器调整不当或有故障，也可能是线路故障或电脑内部有故障。

线性节气门位置传感器输出与节气门开度成比例的电压信号，控制系统根据其输入的电压信号判断节气门的开度，即发动机负荷的大小，从而决定喷油量等参数的控制。

如果传感器的特性发生了变化，即由线性输出变成非线性输出，传感器输出的电压信号虽然在规定的范围内，但并不与节气门开度成规定的比例，发动机会出现工作不良的现象，但故障指示灯不会点亮，当然也不会有故障代码。

2．发动机转速
发动机转速是由电控单元（ECU）或动力系统控制模块（PCM）根据发动机的点火信号或曲轴位置传感器的脉冲信号计算而得的，它反映了发动机的实际转速。

发动机转速一般以“r/min”为单位，其变化范围为0至发动机最高转速。

该参数本身并无分析价值，一般用于对其它参数进行分析时作为参考基准。

3．氧传感器工作状态
氧传感器工作状态参数表示由发动机排气管上的氧传感器测得的排气中氧气含量的状况，有些双排气管的汽车将这一参数显示为左氧传感器工作状态和右氧传感器工作状态2个参数。

排气中的氧气含量取决于进气中混合气的空燃比。

氧传感器是测量发动机混合气浓稀状态的主要传感器。

氧传感器必须被加热至300℃以上时才能向发动机电脑提供正确的信号。

发动机电脑必须处于闭环控制状态才能对氧传
感器信号做出反应。

氧传感器工作状态参数的类型依车型而有所不同，有些车型以状态参数的形式显示，其变化为“浓”或“稀”；有些车型将它以数值参数的形式显示，其单位为“mV”。

“浓”或“稀”表示排气的总体状态，“mV”表示氧传感器的输出电压。

在发动机热车后以中速（1500～2000r/min）运转时，该参数呈现“浓/稀”交替变化，或输出电压在100～900mV之间反复变化，每10s的变化次数应大于8次（0.8Hz）。

若该参数变化缓慢或不变化，或者数值异常，说明氧传感器或电脑内的反馈控制系统有故障。

氧传感器工作电压过低（一直在0.3V以下）的主要原因有：喷油器泄漏；燃油压力过高；活性碳罐电磁阀常开；空气质量传感器有故障；氧传感器加热故障或氧传感器脏污。

氧传感器工作电压过高（一直在0.6V以上）的主要原因有：喷油器堵塞；空气质量传感器有故障；燃油压力过低；空气质量传感器与节气门之间有未经计量的空气；排气歧管垫片处有未经计量的空气；氧传感器加热故障或氧传感器脏污。

氧传感器工作电压不正常可能引起的主要故障有车辆加速不良，行驶时“发冲”，排气管冒黑烟，有时发动机自行熄火。

4．5V基准电压
5V基准电压是一个数值参数，它是表示发动机电脑向某些传感器输出的基准工作电压的数值，其变化范围为0～5.12，单位为“V”。

大部分汽车发动机电脑的基准电压均为5.0V左右。

该电压是衡量电脑工作是否正常的一个基本标志，若该电压异常，则表示电脑有故障。

5．喷油脉宽信号
喷油脉冲宽度是发动机电脑控制喷油器每次喷油的时间长度，是喷油器工作是否正常的最主要的指标，该参数所显示的喷油脉冲宽度数值的单位为“ms”。

该参数显示的数值
大，表示喷油器每次打开喷油的时间较长，发动机将获得较浓的混合气；该参数显示的数值小，表示喷油器每次打开喷油的时间较短，发动机将获得较稀的混合气。

喷油脉冲宽度没有一个固定的标准，它随着发动机转速和负荷的不同而变化。

影响喷油脉冲宽度的主要因素如下：λ调节、活性碳罐混合气浓度、空气温度与密度、蓄电池电压（喷油器打开的快慢）。

喷油量过大的常见原因有空气流量计损坏；节气门控制单元损坏；有额外负荷；某缸或数缸工作不良。

1）利用燃油控制系统检查喷油脉宽
使发动机运转5min以上，进入闭环控制状态（氧传感器信号参与发动机反馈系统），然后关掉所有附属用电设备，检查喷油脉宽。

取掉油压调节器上的真空管并用软塞堵好，此时发动机转速上升。

夹住回油管使油压增高，如果反馈系统正常，氧传感器也正常，可以看出喷油脉宽减少，一般减少0.1～0.2ms，这是电脑对过浓的混合气进行修正的结果。

还可以人为地造成真空泄漏，使混合气变稀，如果系统工作正常，喷油脉宽将增加1.01～1.04ms，这是电脑对过稀的混合气进行补偿的结果。

2）利用怠速喷油脉宽诊断油路故障发动机热车怠速运行时，正常的喷油脉宽一般为1.5～2.9ms，如果喷油脉宽达到2.9～5.5ms，一般是喷嘴有堵塞现象。

在新车运行一段时间后，喷嘴就会有不同程度的堵塞，使喷油量减少，电脑认为空燃比增大（即混合气稀），怠速转速下降，就会修正喷油脉宽，修正怠速控制信号，使怠速转速达到目标值。

这个循环反复进行，怠速喷油脉宽就越来越大。

同时，发动机电脑将此时的怠速控制阀位置（步进电机步数或脉冲阀的占空比信号）储存下来，以备下次起动时参考。

由于各缸喷油嘴堵塞的程度。