（载运工具运用工程专业论文）汽车数据流分析与应用研究.pdf

- 一 巧， s t u d yo nt h ev e h i c l ed a t as t r e a m a n a l y s i sa n da p p l i c a t i o n ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：z h o uy o u y i n s u p e r v i s o r ：p r o f w a n gs h e n g c h a n g c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a _ 静 h ，刊 掌 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：历 方季二 夕，口年舌月p 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 敝储签名：凤形荔芗孙年月0 日 导师签名： 弓虚易 _ 一 , 2 - o o 年6 月，弓日 _ p 摘要 随着科学技术水平的不断发展，电子控制系统在汽车中越来越得到广泛地应用，而 以往凭借经验和故障码对汽车进行故障诊断的方法已远远不能满足要求。为了避免仅凭 经验法，盲目拆卸而造成损失，提高故障诊断的准确率，必须学会正确的分析和运用“数 据流”。本文分析了仅凭经验法和故障码诊断汽车故障的不足，及运用数据流诊断汽车 故障的优点及重要性。在分析国内汽车行业汽车数据流的运用现状基础上，得出我国汽 车维修行业和职业教育领域在一定程度上还缺乏对汽车数据流深入系统研究，因此企业 和学校急需有人进一步研究汽车数据流的分析和应用。 具体研究内容如下：数据流基础知识；数据流主要参数显示机理分析和数值分析； 数据流使用误区分析；数据流应用方法研究。论文研究结果将为汽车故障诊断与检测提 供有效帮助。 关键词：数据流、分析、应用 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs c i e n t i f i ca n dt e c h n o l o g i c a ll e v e l ，e l e c t r o n i cc o n t r o ls y s t e mh a s b e e nm o r ew i d e l yu s e di nv e h i c l e s ，h o w e v e r , i th a s n tm e t e dt h er e q u i r e m e n t st od i a g n o s e v e h i c l ef a u l t sb ye x p e r i e n c ea n df a u l tc o d e sa st h ep a s t i no r d e rt oa v o i dc a u s i n gl o s s e sf o r b l i n d n e s sd i s a s s e m b l yb ye m p i r i c a lm e t h o d s ，w em u s ti m p r o v et h ea c c u r a c yo ff a u l t d i a g n o s i s ，a n dl e a r nt oa n a l y z ec o r r e c t l ya n du s et h e ”d a t as t r e a m ” b yt e l l i n gs o m ed i s a d v a n t a g eo fe m p i r i c a la n df a u l tc o d e sm e t h o d s ，s o m ea d v a n t a g e s a n di m p o r t a n c eo fu s i n gt h ed a t as t r e a mt od i a g n o s ev e h i c l ef a u l t s ，a n dc u r r e n ta p p l i c a t i o n a n dr e s e a r c hs i g n i f i c a n c eo fv e h i c l ed a t as t r e a mi nt h ed o m e s t i ca u t or e p a i ri n d u s t r y , t h i s p a s s a g ec o n c l u d et h a ti t i sl a c ko fd e e pa n ds y s t e m a t i cs t u d yo nt h ev e h i c l ed a t as t r e a mf o r c h i n a sa u t or e p a i ri n d u s t r ya n dv o c a t i o n a le d u c a t i o nt os o m ee x t e n t ，t h e r e f o r e ，s o m e f u r t h e rr e s e a r c hv e h i c l ed a t as t r e a ma n a l y s i sa n da p p l i c a t i o na r en e e d e db yc o r p o r a t i o n sa n d s c h o o l s s p e c i f i cc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： 1 b a s i ck n o w l e d g eo fd a t as t r e a m ； 2 f o rt h em a i np a r a m e t e r so fd a t as t r e a mc o n d u c td i s p l a ym e c h a n i s ma n dn u m e r i c a l a n a l y s i s 3 i n c o r r e c tu s eo fd a t as t r e a m 4 s t u d yo na p p l i c a t i o nm e t h o do fd a t as t r e a m t h es t u d yw i l lp r o v i d ee f f e c t i v eh e l pf o rf a u l td e t e c t i o no f a u t o m o t i v e k e yw o r d s ：d a t as t r e a m ；a n a l y s i s ；a p p l i c a t i o n _ - - j 目录 第一章绪论1 1 1 运用数据流技术诊断汽车故障的重要意义1 1 1 1 经验法诊断故障的不足1 1 1 2 故障代码功能诊断故障的不足l 1 1 3 数据流功能诊断汽车故障的优点及重要性2 1 1 4 汽车数据流的分析与应用研究的意义3 1 2 国内汽车维修行业对汽车数据流的应用现状分析3 1 3 本文研究的主要内容5 第二章数据流分析基础。6 2 1 数据参数分类6 2 2 获得汽车数据流的方法6 2 2 1 电脑通信方式6 2 2 2 电路在线式测试方式7 2 3 数据流分析方法8 2 3 1 数值分析法8 2 3 2 时间分析法9 2 3 3 因果分析法9 2 3 4 关联分析法1o 2 3 5 比较分析法1 1 第三章汽车数据流主要参数分析1 2 3 1 基本参数1 2 3 1 1 发动机转速。1 2 3 1 2 发动机启动转速1 3 3 1 3 氧传感器工作状态13 3 1 4 开环或闭环1 3 3 1 5 发动机负荷1 4 3 1 6 冷却液温度15 3 1 7 启动时冷却液温度15 3 1 8 车速1 6 3 2 燃油控制参数l6 3 2 1 喷油脉冲宽度。1 6 3 2 2 目标空燃比。1 6 3 2 3 指令燃油泵1 7 3 2 4 短时燃油修正l7 3 2 5 长时燃油修正1 7 3 2 6 动力增强模式。1 7 3 2 7 减少燃油模式18 3 3 进气状态参数1 8 3 3 1 空气流量18 3 3 2 大气压力1 9 3 3 3 进气歧管压力1 9 3 3 4 进气温度2 0 3 3 5 节气门开度2 1 3 3 6 怠速空气控制2 2 3 - 3 7 怠速控制阀设定位置2 2 3 3 8 怠速开关。2 2 3 3 9 目标怠速转速。2 2 3 4 供电器和点火参数2 2 3 4 1 蓄电池电压2 3 3 4 2 启动信号2 3 3 4 3 点火控制2 3 3 4 4 点火提前角2 4 3 4 5 爆震2 4 3 4 6 爆震推迟2 4 3 4 7 爆震计数2 5 3 4 8 电气负荷开关2 5 3 5 变速器参数2 5 3 5 1 锁止离合器指令2 5 3 5 2 制动开关。2 6 3 5 3 变速器挡位2 7 3 5 4 换挡控制2 7 3 5 5 稳定状态数据2 7 3 5 6 自动变速器油温度2 7 3 5 7 速比2 7 3 5 8 压力控制电磁阀( p c ) 实际电流2 8 第四章数据流使用误区分析2 9 4 1 照搬维修手册上提供的结果检查2 9 4 2 数据流参数值在标准范围内，数据流就无作用。3 2 4 3 无参考数据时数据流就无法分析运用3 3 4 4 仅按数据流数据字面含义分析数据3 7 4 5 不能有效的与工作原理相结合使用3 8 第五章数据流应用方法研究4 1 5 1 没有数据值超范围4 l 5 2 很多数据都超范围4 l 5 2 1 根据各数据的关联性做综合分析4 2 5 2 2 结合氧传感器数据诊断故障4 7 5 3 只有个别数据超范围4 9 研究结论 参考文献5 1 致谢。 长安人学硕上学位论文 第一章绪论弟一早珀t 匕 汽车数据流是指电子控制单元与传感器和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，且随时间和工况而变化【l 】。 汽车电控单元中记忆的数据流真实的反应了各传感器和执行器的工作电压和状 态，为汽车故障诊断提供依据，读取汽车数据流可以检测汽车各传感器的工作状态，并 检测汽车的工作状态。 1 1 运用数据流技术诊断汽车故障的重要意义 随着科技水平的不断发展，电控系统在汽车中越来越得到广泛应用，汽车上传感 器和执行器越来越多，一辆汽车上通常安装了十几个至几十个传感器和执行器；而且传 感器和执行器的类型繁多、结构复杂，这为汽车故障的快速诊断带来了很大的难度。 1 1 1 经验法诊断故障的不足 在汽车故障诊断检测中，像以往仅凭经验和感觉对汽车进行故障诊断的方法已远远 不能满足要求。虽然凭经验和感觉对汽车进行故障诊断的方法，在解决很多难度不高的 故障时，也能找出故障所在，但往往都是费时、费力，或者多走很多弯路后找到故障所 在。为准确而迅速地确认故障的系统、电路和电控器件，就要用仪器读取故障码，以及 运用数据流并与规范值进行比较分析，从而得出故障所在。 1 1 2 故障代码功能诊断故障的不足 维修人员可以通过故障码和数据流准确、快速的判断电控装置的工作是否正常，为 查找故障原因提供依据。在汽车故障诊断与检测过程中，自诊断系统中故障码很多时候 确实为维修人员提供了方便，但是仅仅根据故障码来判断故障是远远不够的【2 ，3 】。 电控汽车正常运行时，e c u 的输入、输出信号电压值都有一定的变化范围或变化频 率，当某一电路信号电压超出了规定范围或规定频率，甚至送入e c u 不能识别的信号， 并且这一现象在一段时间内不会消失，e c u 便判断这一信号电路有故障，并且把这一故 障以代码的形式存入存储器中，这就是故障自诊断系统的基本原理。由此可知，自诊断 系统一般只能监测电控系统的电路信号，且只能监测信号的范围并不能监测传感器特性 的变化。各种传感器出现的模拟性故障，例如工作不正常、偏差严重和灵敏度下降等是 无法靠故障代码功能检测出来的【4 】。例如，如果节气门位置传感器的特性发生了变化， 传感器输出的电压信号虽然在规定范围内，但并不与节气门开度成规定的比例变化时发 第一章绪论 动机可能出现工作不良，但一般不会有故障代码。又如，水温传感器信号严重偏差，在 发动机实际水温已达正常工作温度时，传感器显示水温一1 0 ，信号已严重偏差，但水 温没有超出自诊断系统内的规定范围- - 3 5o c - 1 4 5o c ( 大众车型) ，因而不会出现故障码 ( 现在有一些新车型会根据进气温度信号和发动机工作时间做综合分析，可能出现故障 码。因为发动机工作一段时间并且进气温度不是很低时，水温很快应该能够升高，至少 不应该长时间一i o 。c ) 。因此，在诊断故障时不能完全依赖此项功能。还需要强调的是 根据e c u 存储的故障代码进行检修，大多数都能判明故障可能发生的原因和部位。然而， 在对汽车维修时，仅靠故障代码寻找故障，能够检测出的故障是比较有限，绝大多数都 是短路或断路故障，以及信号偏差很大的故障，对于信号有偏差但没有超过故障范围， 或者机械故障等等，不被e c u 所记录，也就不会有故障代码输出。甚至有时会出现判断 上的失误。实际上，故障代码只是e c u 认可的一个“是或“否”的界定结论。不一定 是汽车真正的故障部位1 2 , 5 , 6 ，因而要运用真实的反应各传感器和执行器的工作电压和状 态的数据即数据流分析故障原因。 1 1 3 数据流功能诊断汽车故障的优点及重要性 汽车电控系统在运行中共产生5 种类型的电子信号，分别是直流信号、交流信号、 频率调制信号、脉冲宽度信号和多路串行数据信号，这5 种信号组成电控系统之间传感 器到控制器，控制器到执行器，执行器又反馈到传感器这样一个相互通信的基本语言。 任何一点的障碍或缺损都可能导致其“信号变异”，甚至“通信中断”，导致汽车出现故 障吲。对于这些因电信号轻微变化所引起的电控系统的故障，凭经验或简单的万用表诊 断已变得十分困难；而采用故障诊断仪对其进行数据流分析如同采用专用示波器对其进 行波形分析一样，已成为汽车电控故障诊断的必备手段。许多电控汽车的故障诊断系统 还具有行车记录功能，能记录车辆行驶过程中的有关动态数据资料。通过微机故障分析 仪可将汽车运行中各种传感器和执行元件输入、输出信号的瞬时数据值以数据流的方式 在显示屏上显示出来。这样，可以根据汽车工作过程中控制系统各种数据的变化情况来 判断微机控制系统的工作是否正常。例如，动态测试中一般都有发动机转速、冷却水温 度、点火提前角的数据显示，转速应随节气门开度的增大而增大，节气门位置信号也应 随节气门的变化而线性变化，点火提前角应该随着节气门的开度或发动机的转速而增大 或缩小，否则与之相关的方面可能有问题。由此可见，有些故障通过故障代码并不一定 能反映出来。汽车电子控制单元中所记忆的数据流真实的反应了各传感器和执行器的工 作电压和状态，为汽车故障诊断提供了依据。汽车数据流可作为汽车控制单元的输入和 2 长安大学硕七学位论文 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。运用数据 流可以检测汽车各传感器和执行器的工作状况，并检测汽车的工作状态，通过数据流还 可以设定汽车的运行数据。 综上所述运用“数据流”功能进行故障分析可准确发现故障部位，避免凭借经验法， 盲目拆卸而造成损失，提高故障诊断的准确率。同时又是故障代码分析法的有力补充。 一般来讲，若能读出故障码，可按故障码的内容诊断故障( 如故障码显示与实际故障部 位不符时，可结合数据流分析相关的数据) ；若读不出故障码，则需借助动态数据流来 进一步诊断故障。特别是由传感器特性发生变化而引起的故障，数据流功能更具有其特 殊的优势。因此，在电控汽车的故障诊断中，凭借经验法和使用故障代码功能的同时， 要充分利用数据流功制8 1 。 1 1 4 汽车数据流的分析与应用研究的意义 前面已介绍了在汽车故障诊断与检测过程中数据流功能的重要性。虽然很多维修人 员也清楚借助于汽车故障诊断仪，读取数据流对参数进行全面的观察和分析，可迅速诊 断出故障点。也就是说他们知道数据流功能的作用和重要性，但是目前很多维修人员还 是单纯依靠经验法和故障码来判断故障，或者仅用了一些最容易分析判断的数据流，比 如说水温信号有没有严重偏差，进气温度信号有没有严重偏差等，并没有充分利用数据 流功能。 没有充分利用数据流功能的原因主要有两点： ( 1 ) 分析难度大。汽车的电子控制系统越来越复杂，很多系统都有几十，上百个 诊断参数，对诊断参数准确的分析难度大。 ( 2 ) 我国市场上介绍汽车数据流的分析方法和技巧方面的书籍和资料不多。利用 数据流的瓶颈是对各种发动机数据流特点和应用技巧的掌握和理解不够透彻，这需要很 强的理论基础和一定的实践经验积累。为了满足我国众多的汽车维修人员的需要，解决 汽车维修中的实际问题，推动我国汽车维修业技术水平的提高，特对数据流分析与应用 方法进行研究。 1 2 国内汽车维修行业对汽车数据流的应用现状分析 数据流功能的作用和重要性，很多维修人员清楚，修理厂虽然有可读数据流的故障 诊断仪，很多修理工却不愿用、不常用或不能正确、准确的分析。在众多维修企业能够 熟练和全面分析数据流的维修人员不是很多。 3 第一章绪论 不能充分利用数据流的原因主要有以下几点： ( 1 ) 有些诊断仪显示的界面是英文，或有部分是英文缩写。 如通用公司的t e c hi i 专用解码器有些内容就是中文和英文缩写结合，如i a c 步数、 t p 角度度数等等，有些没有英文基础的修理工就很难看懂是什么意思。其实只需要掌握 一点点英文单词就能很方便的运用数据流。并且即使没有英文基础，结合单位和数据变 化情况等也能猜出一些数据。今后会有越来越多的维修人员从一些技工院校走上工作岗 位，稍微花点精力，看懂英文界面不是问题。 ( 2 ) 界面虽是中文，但读得的值是否正常却不知道，也就是说没有标准值( 有些 综合性维修单位缺少维修资料) ，还有的因为嫌看资料麻烦。例如有些数据只有怠速时 的标准范围，而没有其他工况的标准数据。如帕萨特轿车点火提前角数据，维修手册只 能查到，点火提前角怠速时为1 2 4 5 。，而没有提供其他工况的数据。 其实对大多数常见的车型查得标准数据不是什么难事，首先可从维修手册上查取。 有时有些综合性的维修厂里没相应的维修手册，也不是什么大问题，现在介绍常见的车 型的数据流参数的书很多。确实没有资料的时候很多时候还是有一些弥补措施的，文中 将做介绍。比如可以通过比较法得出标准数据，如通过同车型比较发现不正常数据；也 可以通过同一辆车的不同工作阶段做比较，如有的热车工作不正常，但冷车工作正常， 可以拿冷车和热车的数据做比较，发现不正常数据。 ( 3 ) 有些车型只显示数值不显示名称。 特别是大众车系的数据流只显示各项数据流数值，而不显示数据流名称( 目前市场 上绝大多数解码器都如此) ，这给数据流分析带来困难。如果对大众车型的数据流较熟 悉，不用对照维修手册，照样用起来很方便。若对大众车型数据流比较陌生，对照维修 手册一组组看并不是什么麻烦事。 ( 4 ) 原厂规定的正常值范围较大，往往数据流符合正常范围，但车辆电控系统仍 有故障；而当某一系统有较严重故障时，很多组数据都显示超范围，如不能正确的分析 数据流，还是不知从何处下手等等，所以认为读数据流没多大用。这是缺少综合分析数 据流的经验的缘故。其实数据没有超过范围未必没有参考价值；多组数据超范围时，学 会综合分析数据流，数据流的作用就能很好的发挥出来。 ( 5 ) 数据流随车型不同，相差甚远，掌握起来比较困难。 ( 6 ) 各传感器数据的表现形式不同。 不同车型各传感器数据的表现形式不同，比如进气压力传感器，其显示数据的单位 4 长安大学硕十学位论文 可能是k p a ，也可能是m m h g ，还可能是m b a r 。很多维修人员就因为单位不同，数据值 相差就很大，就觉得记不住，太复杂。 其实搞清楚这些单位之间的换算关系，即一个标准大气压约等于l o l k p a ，约等于 7 6 m m h g ，l m b a r 等于l o o p a ；就觉得没什么特别了。再如节气门位置传感器，其显示数 据的单位可能是角度，也可能是信号电压值，还可能是百分比，要搞清楚这些数据的换 算关系或表达方式。 对各车型数据流比较后就能发现，万变不离其宗。各车型数据流是有差别，但很多 常用的数据流相差不远，至少分析和应用方法可以相互借鉴。 由于上述原因导致数据流功能虽然很有用，但很多维修人员敬而远之。其原因主要 还是因为未掌握一些基础理论知识、数据流知识，以及运用数据流诊断汽车故障的正确 方法，还有欠缺汽车数据流分析的一些方法和技巧。 最近几年开始从事汽车维修行业的工人，很多都是从职业技术院校毕业，有一定的 英文基础，掌握读取数据流时遇到的一些英文单词，已经不是难事；随着众多厂家维修 资料越来越完整，没有标准数值做参考和读取的数据流只显示数值而不显示数据流名 称，也没有大碍；要克服其它几项数据流运用中的困难，就必须熟练掌握数据流的分析 知识及分析技巧。“数据流随车型不同，相差甚远”和“有些车型数据表现形式不同 让维修人员望而生畏，主要是因为缺乏对数据流主要参数的掌握。各个车型数据流参数 是有多有少，表现形式也不一样，但主要的数据参数每个车型极尽相似，如转速、进气 量、喷油脉宽等等，表现形式和分析方法都大同小异。本文中“数据流主要参数分析 就是为了让众多维修人员掌握数据流的主要参数分析知识。原厂规定的正常数值范围偏 大，以及同时有很多数据参数超范围等很多问题，在掌握数据流分析与应用技巧的情况 下，就能迎刃而解。 1 3 本文研究的主要内容 针对国内汽车维修行业对汽车数据流的应用现状，为了满足我国众多的汽车维修人 员的需要，解决汽车维修中的实际问题，推动我国汽车维修业技术水平的提高，论文着 重从以下几个方面进行研究。 ( 1 ) 数据流分析基础知识 ( 2 ) 汽车数据流主要参数分析 ( 3 ) 数据流使用误区分析 ( 4 ) 数据流应用方法研究 第二章数据流分析基础 第二章数据流分析基础 2 1 数据参数分类 根据各数据在检测仪上的显示方式的不同，数据参数可以分为两大类型：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，它通常反映电控装置工作 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两种工作状态 的参数，如开或关、闭合或断开、高或低、是或否等，它通常表示电控装置中的开关和 电磁阀等元件的工作状态【1 ，引。 根据e c u 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 器或开关信号输入给e c u 的各个参数。输入参数可以是数值参数，也可以是状态参数； 输出参数是e c u 送出给各执行器的输出指令。输出参数大多是状态参数，也有少部分是 数值参数。 数据流中的参数可以按汽车和发动机的各个系统进行分类，不同类型或不同系统的 参数的分析方法各不相同。在进行电控装置故障诊断时，还应当将几种不同类型或不同 系统的参数进行综合对照分析。不同厂牌及不同车型的汽车，其电控装置的数据参数的 名称和内容都不完全相同。 2 2 获得汽车数据流的方法 汽车电控系统测试方式可以分为：通信式电脑诊断和在线式电路测试两种。通信式 电脑诊断是通过汽车上的电脑诊断座沟通汽车电脑和诊断仪之间的通信来完成测试工 作。在线式电路测试则是将分析仪器的探头连接到传感器和执行器的电路上进行在线测 试的。测试方式不相同，使用的设备也不同。通信式电脑诊断主要使用国内俗称“解码 器 的汽车电脑诊断仪；在线式电路测试主要使用俗称“发动机分析仪 的汽车电路分 析仪。 2 2 1 电脑通信方式 ( 1 ) 通用诊断仪 通用诊断仪的主要功能有：控制模块版本的识别、故障码读取和清除、动态数据显 示、部分传感器和执行器的功能测试与调整、某些特殊参数的设定、维修资料及路试记 录等。通用诊断仪可以应用的车型较多，使用范围也比较宽，因此被称为通用诊断仪。 但大多数通用仪器与专用诊断仪相比，不足之处是无法完成某些特殊功能。其典型产品 有：深圳元征a d c 2 0 0 0 汽车诊断仪；美国红盒子s c a n n e rm t 2 5 0 0 ；深圳金德k 8 0 多功能诊 长安大学硕上学位论文 断仪；金奔腾汽车诊断仪；车博士w l j - 2 0 0 0 b 汽车故障电脑诊断分析仪等。 ( 2 ) 专用诊断仪 专用诊断仪是各汽车厂家生产的专用测试设备，它除了具有通用诊断仪各种功能 外，还具有传感器输入信号和执行器输出信号的参数修正实验、电脑控制系统参数调整、 系统匹配和标定及防盗密码设定等功能。专用诊断仪是汽车厂家自行或委托设计的专业 测试仪器，它具有专业性强、测试功能完善等优点，是汽车专修厂的必备设备，但它只 适用于本厂家生产的车型。其典型产品有：德国大众汽车公司的v a g 1 5 5 1 、v a g 1 5 5 2 ： 德国奔驰公司的h h t ；德国宝马汽车公司的m o d i c - i i ；美国福特汽车公司的n g s ；日本丰 田公司的i n t e l l i g e n t 等。 电脑诊断仪的动态数据显示功能不仅可以对控制系统的运行参数进行数据分析，还 可以观察电脑的动态控制过程。因此、它具有从电脑内部分析过程的诊断功能。它是进 行数据分析的主要手段。本文主要介绍利用电脑诊断仪获得的数据的分析与应用。 2 2 2 电路在线式测试方式 电路在线测试方式是通过对控制模块电路的在线检测( 主要指电脑的外部连接电 路) ，将控制模块各输入、输出端的电信号直接传送给电路分析仪的测试方式。 电路分析仪一般有两种：一种是汽车万用表；一种是汽车示波器。 ( 1 ) 汽车万用表 汽车万用表也是一种数字多用仪表，其外形和工作原理与袖珍数字万用表几乎没有 区别，只增加了几个汽车专用功能档。汽车万用表除具有袖珍数字万用表功能外，还具 有汽车专用项目测试功能。它可测量交流电压与电流、直流电压与电流、电阻、频率、 电容、占空比、温度、闭合角、转速，另外还有一些新颖功能，如自动断电、自动变换 量程、模拟条图显示、峰值保持、读数保持( 数据锁定) 、电池测试( 低电压提示) 等。 为实现某些功能( 例如测量温度、转速) ，汽车万用表还配有一套配套件，如热电偶适 配器、热电偶探头、电感式拾取器以及a c d c 感应式电流夹钳等。 ( 2 ) 汽车示波器 汽车示波器是用波形显示的方式表现电路中电参数动态变化过程的专业仪器，它能 够对电路上的电参数进行连续式图形显示，是分析复杂电路电信号波形变化的专业仪 器。汽车示波器通常有两个或两个以上的测试通道，它可以同时对多路电信号进行同步 显示，具有高速动态分析各信号间相互关系的优点，通常汽车示波器设有测试菜单，使 用时无需像普通示波器那样做繁琐的设定，只需点一下要测试的传感器或执行器的菜单 7 第二章数据流分析基础 就可以自动进入测量。电子存储示波器还具有连续记忆和重放功能，便于捕捉间歇性故 障。同时也可通过一定的软件与p c 机连接，将采集的数据进行存储、打印、再现。 2 3 数据流分析方法 用数据流分析诊断故障的方法主要有数值分析法、时间分析法、因果分析法、关联 分析和比较分析法等1 ，9 ，1 0 ，11 1 。 2 3 1 数值分析法 数值分析是对数据的数值变化规律和数值变化范围的分析，即数值的变化，如转速、 车速、电脑读值和实际值的差异等。 在控制系统运行时，控制模块将以一定的时间间隔不断地接收各个传感器传送的输 入信号，并向各执行器发出控制指令，对某些执行器的工作状态还根据相应传感器的反 馈信号再加以修正。通过诊断仪器读取这些信号参数的数值加以分析。 如：本田雅阁轿车冷却风扇的控制不是采用安装在散热器上的温控开关，而是发动 机控制电脑接收冷却液温度传感器的电压信号，判断冷却液的温度变化，当达到规定的 温度时，电脑将控制风扇继电器接通，使风扇工作。如一辆本田雅阁2 3 轿车，发动机 起动时间不长，冷却风扇即工作，此时凭手感冷却水温只有5 0 - - 6 0 。c 。起初维修人员 不清楚其工作原理，感觉很迷惑。根据该车的电路图，可确定该车的风扇是由电脑控制 的，故接上检测仪，没有故障码存在，但在观察数据时，电脑读取的冷却液温度是1 1 2 。根据该车的设计，发动机电动风扇的工作点为9 1 , - - , 9 5 。c ( 开关a 低速档) 和1 0 3 - 1 0 9 ( 开关b 高速档) 。所以，可以判断电脑对风扇的控制电路是正常的，问题是在于电脑 得到的温度信号是不正确的，这可能是由于冷却液温度传感器、线束接头或电脑本身有 故障。经检查发现传感器的阻值不正确，更换后一切正常。为什么没有故障码呢? 这是 因为该车在故障码的设定中，只规定了开路( 读值一般在一3 5 以下) 和短路( 读值一般 在1 2 0 。c 以上) 状态或接近开路和短路状态，并不能判断传感器温度值是否是实际温度 值，当然也就无法给出故障码了。从此例中可看出，应注意测量值和实际值的关系，对 一个确定的物理量，不论是通过诊断仪或直接测量得到的值与实际值差异不大，否则就 有可能是测量值的问题了。 又如：系统电压，在发动机未起动时，其值应约为当时的蓄电池电压，在起动后应 等于该车充电系统的电压，若出现不正常的数值，表示充电系统或发动机控制系统可能 出现故障( 因有些车型的充电系统是由发动机控制电脑控制的，有时甚至是电脑内部的 8 长安人学硕上学位论文 电源出现故障) 。 再如：对于发动机不能起动( 起动系统正常) 的情况，应注意观察发动机的转速信号 ( 通过数据流读取，如通用凯越轿车启动时( 指车不能正常启动时) ，转速数据约为1 5 0 - - - 3 0 0 r r a i n ，很小或接近于零说明转速信号过弱引起不能启动) ，因大多数发动机控制系 统在对发动机进行控制时，都必须知道发动机的转速( 发送信号的方式各车型会不同) ， 否则将无法确定发动机是否在转动，当然也无法计算进气量和进行点火及喷油的控制。 2 3 2 时间分析法 电脑在分析某些数据参数时，不仅要考虑传感器的数值，而且要判断其工作时限是 否超越范围，时限是指在一定单位时间内应发生的次数，或应达到的状态。 通过工作时限判断传感器是否有故障的传感器主要有：水温传感器、爆震传感器和 氧传感器等。 ( 1 ) 水温传感器正常情况下，启动几分钟后发动机冷却水温度就可以达到正常 工作温度。如果启动十分钟后发动机水温还达不到6 0 。c ，控制单元就会诊断为水温传感 器有故障。 ( 2 ) 爆震传感器发动机在1 5 0 0 - - 4 5 0 0r m i n 范围内，控制单元至少应收到两次 大于或等于3 k h z 以上的信号，否则控制单元很可能会认为爆震传感器有故障，如没能 及时给出故障码，需运用数据流分析信号是否过弱。 ( 3 ) 氧传感器氧传感器的信号不仅要求有信号电压和电压的变化，而且信号电 压的变化频率在一定时间内要超过一定的次数( 如某些车要求大于6 - 1 0 次1 0 s ) ，当小 于此值时，就会产生故障码，表示氧传感器响应过慢。有了故障码是比较好解决的，但 当次数并未超过限定值，而又反应迟缓时，并不会产生故障码。此时不仔细体会，可能 不会感到一丝故障症状。应接上仪器观察氧传感器数据的变化状态以判断传感器的好 坏。对采用o b d i i 系统的催化转化器前后氧传感器的信号变化频率是不一样的。通常 后氧传感器的信号变化频率至少应低于前氧传感器的一半，否则可能是催化转化效率已 降低了。 2 3 3 因果分析法 因果分析法是对相互联系的数据间响应情况和相应速度的分析。 在各个系统的控制中，许多参数是有因果关系的。如电脑得到一个输入，肯定要根 据此输入给出下一个输出，在认为某个过程有问题时可以将这些参数连贯起来观察，以 9 第二章数据流分析基础 判断故障出现在何处。 许多车上都装有e g r ( 废气再循环) 系统，该排放装置的作用主要是降低氮氧化物。 通常电脑是根据反馈传感器( 如e g r 位置传感器、d f p e 传感器或其他传感器) 来判断e g r 阀的工作状态。当有e g r 系统未工作的故障码出现时，应首先在相应工况下检查电脑控 制电磁阀的输出指令和反馈传感器的值，若无控制输出，可能工况条件不满足或电脑有 故障，若反馈值没有变化，则可能是传感器、线路或e g r 阀( 包括废气通道) 有问题。此 时可直接在e g r 阀上施加一定的真空( 发动机在怠速时) ，若发动机出现明显抖动或熄火， 则说明e g r 阀本身和废气通道无问题，故障可能在传感器、线路或电脑上，应检查电路。 若无明显抖动，则可能是e g r 阀或废气通道有问题，属于常规机械故障。 另外，自动空调系统中，通常当按下空调选择开关后，该开关并不是直接接通空调 压缩机离合器，而是该开关信号作为空调请求后空调选择信号被发送给发动机控制电 脑，发动机电脑接收到此信号后，检查是否满足设定的条件，若满足，就会向压缩机继 电器发出控制指令，接通继电器，使压缩机工作，所以当空调系统不工作时，可观察在 按下空调开关后，空调请求( 选择) 、空调允许、空调继电器等参数的状态变化，来判断 故障点。 2 3 4 关联分析法 电脑对故障的判断是根据几个相关传感器信号的比较，当发现它们之间的关系不合 理时，会给出一个或几个故障码，或指出某个信号不合理。此时不要轻易断定是该传感 器不良，需要根据它们之间的相互关系做进一步的检测，以得到正确结论。 如：本田雅阁轿车有时会给出节气门位置传感器信号不正确，但不论用什么方法检 查，该传感器和其设定值都无问题。而若能认真地观察转速信号( 用仪器或示波器) ，就 会发现转速信号不正确，更换曲轴上的曲轴位置传感器( c k p 传感器) 后，故障排除。故 障原因是电脑接收到此时不正确的转速信号后，并不能判断转速信号是否正确( 因无比 较量) ，而是比较此时的节气门位置传感器信号，认为其信号与接收到的错误转速信号 不相符，故给出节气门位置传感器的故障。 又如：空气流量与节气门开度成比例，节气门开度增加，空气流量随之变大，反之 变小。如果两个信号出现矛盾，但都没有超过标准电压范围时，很多时候电控单元会根 据哪一个是决定喷油的主信号，而出它的故障码。因此两信号矛盾时电控单元存储空气 流量计故障码。要结合数据流判断节气门位置传感器是否跟实际开度变化相符。 1 0 长安大学硕士学位论文 2 3 5 比较分析法 比较分析法是对相同车种及系统在相同条件下的相同数据组进行的分析。 在很多时候，没有足够的详细技术资料和详尽的标准数据，无法很正确地断定某个 器件好坏。此时可与同类车型或同类系统的数据加以比较。如故障车和正常车数据进行 比较，从而分析故障。还可以用同一车不同的工作状态做比较。如有些车型冷车无故障， 而热车时工作不良；或者有的车热车正常，冷车时工作不良。冷热车正常时有些数据应 该没有明显区别。通过比较找出不正常数据。 第三章汽车数据流主要参数分析 第三章汽车数据流主要参数分析 采用微机故障自诊断系统的汽车，都可以用电脑检测仪读取汽车各个电控装置控制 模块的数据流。维修人员可以通过对数据流中的各项参数进行数值分析，判断电控装置 的工作是否正常，为查找故障原因提供依据。 数据流中的参数有两种形式，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，它通常反映出电控装置工作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两种工作状态的参数，如开或关、闭合或断开、高或 低、是或否等，它通常表示电控装置中的开关和电磁阀等元件的工作状态。 在进行数值分析时，首先应分清读出的各个参数是电控装置中的传感器输送给微机 的输入信号，还是微机送出给电控装置执行器的输出指令。输入信号参数可以是状态参 数，也可以是数值参数。输出指令参数大部分是状态参数，也有少部分是数值参数。数 据流中的参数可以按汽车和发动机的各个系统进行分类。不同类型或不同系统的参数的 分析方法各不相同。在进行电控装置故障诊断时，还应当将几种不同类型或不同系统的 参数进行综合对照分析。不同厂牌及不同车型的汽车，其电控装置的数据流参数的名称 和内容都不完全相同。 目前常见汽车电控装置数据流中的各个参数按不同的系统和类型分类，并说明其含 义、参数的形式及数值的单位和变化范围。由于不同车型的微机决定了自己的数据参数 的内容，因此，在检测某一车型时，下列所有的参数只有部分会在检测仪上显示出来。 本章主要以大众和通用车系为例，介绍汽车的主要参数。 3 1 基本参数 基本参数是那些会同时影响汽车及发动机的不同电控装置的参数，主要有发动机转 速、汽车车速、氧传感器工作状态、开环及闭环、发动机负荷等。 3 。1 1 发动机转速 读取电控装置数据流时，在检测仪上所显示出来的发动机转速是由电控汽油喷射系 统微机或汽车动力系统微机根据发动机点火信号或曲轴位置传感器的脉冲信号计算而 得的，它