基于數據流分析的發動機電控系統故障診斷方法研究

陳越，耿杰

(天津職業技術師范大學，天津 300222)

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基于數據流分析的發動機電控系統故障診斷方法研究

陳越，耿杰

(天津職業技術師范大學，天津 300222)

汽車發動機電控系統的控制技術越來越復雜，在實際的發動機電控系統故障診斷過程中，診斷方法很多，同時相關的診斷設備也是多種多樣。現階段汽車檢測人員要想更加快速準確地判斷故障，最有效的方法之一便是使用數據流檢測的方法。以典型車型故障為例，以汽車電控發動機數據流的分析方法為基礎，介紹該方法使用的基本原則與基本方法，為快速進行故障診斷提供參考。

數據流分析；發動機電控系統；故障診斷

0　引言

數據流分析方法能夠快速地分析電控系統中動態與靜態的數據流，之后進行綜合處理，從而得到故障所在的位置。所以，在診斷故障時應當充分使用此方法進行綜合的分析與診斷故障。

1　數據流基礎

汽車數據流，是使用汽車檢測儀讀取的電控系統實時監測數據，包括 EC傳感器、執行器與ECU之間進行交流的數據參數變化[1]。

讀取的汽車數據流所反饋的參數主要有兩個，分別為狀態參數與數值參數，這兩個參數的配合能夠快速地幫助汽修人員找到故障。所謂的狀態參數，主要指的是一種狀態形式，比如開與關、高與低等，這一類參數重點反映的是電控部分中一些開關元件在工作時所具有的狀態。數值參數主要指數字化的參數，這些參數能夠很好地反映出汽車中電控裝置在工作時的時間、溫度、電壓等情況。狀態參數和數值參數是汽車電控發動機的兩種主要數據。

2　汽車數據流的分析方法

汽車數據流主要包括以下兩種形式：動態數據流和靜態數據流。汽車發動機工作時，通過汽車故障診斷儀讀取的汽車發動機電控系統數據，即為動態數據流；點火開關開到ON位置但發動機不運行情況下，借助汽車檢測儀器讀取的發動機電控系統數據，稱為靜態數據流。

汽車數據流的分析方法主要有以下5種[1]：

(1)數值分析法

對數據的變化范圍和變化規律進行分析的方法即為數值分析法。美國的汽車工程協會要求，汽車診斷系統應該具有針對數據進行比較分析與傳送的功能。同時，其他各個汽車公司也針對美國工商協會所制定的故障代碼類型，研發了自己的數據模塊。在汽車故障診斷系統中，數值分析法主要用來處理各種采集模塊采集到的數據，然后將處理結果用指令的形式傳達給不同的控制模塊，一旦讀取的相關數據超出ECU內部的標準值后，即可判斷故障部位，從而對故障進行修理[2]。

(2)時間分析法

上位機在對一些數據參數進行分析時，在分析傳感器數值的基礎上，還要將其工作時限與設定閾值進行比較，這就是時間分析法。

(3)因果分析法

分析相關聯的數據響應情況以及速度的方法即為因果分析法[3]。在大多數情況下，系統的不同數據之間具備相應的內在關系，因此，汽車控制系統接收到采集模塊的數據之后，會輸出相應的參考數據或結果，在排查故障問題時可以通過觀察這些數據來判斷故障出現在何處。

(4)關聯分析法

當數據流和故障代碼被讀取后，通過對比相關聯參數關系，進而精確定位故障部位，即是關聯分析法。電腦在判斷故障時，主要是通過對幾個相互關聯的數據或信號進行對比分析，當發現與設定情況或參數有誤差時，就會輸出相應的診斷故障碼或診斷結果。維修人員應根據系統給出的數據進行分析，最終確定故障原因及位置。

(5)比較分析法

在相同條件下，分析相同型號的汽車和系統的對應數據組的方法即為比較分析法[4]。在大多數情況下，如查找不到相應的技術參考資料數據標準，工作人員很難判斷汽車元器件的工作狀態。在處理這種問題時，比較分析法是最為合適的方法之一。也有工作人員采用替換相應元器件進行判斷，這種方法雖然簡單，但必須在進行相應的基本診斷工作的前提下才能采用，而且這種方法過于繁瑣，時效性差。

3　發動機電控系統故障診斷的常用原則

發動機電控系統故障的診斷較為復雜。基于故障現象在繁雜的故障點中進行準確定位，是一項較難的工作。所以應總結一些故障診斷的基本原則，結合到故障診斷當中，以精準地找出故障點[5]。

(1)由表及里

當對整車進行不解體故障診斷時，同一故障現象可能會對應多個故障點，在進行驗證時，應該確定好檢測順序。基于故障點位置不同，應該采取由外到內的順序。

(2)先易后難

在進行故障診斷時，應先選取簡單容易操作的方法，再選取復雜的方法。比如先采用直觀診斷法、經驗法、專用儀器分析法等方法排除容易檢查的故障。

(3)熟悉優先

基于不同的外部因素，在進行故障診斷時，先迅速排查比較熟悉、容易入手的故障點，再排查不易出現、較為隱蔽的故障點，這樣會大大提高診斷與排除故障的效率。

(4)先讀代碼

當前的發動機電控系統具有自診斷功能。當電控系統的相關傳感器或執行器出現故障時，故障自診斷系統會以代碼的形式進行故障碼記憶，并點亮儀表盤發動機故障指示燈，為故障檢測人員提供權威的故障排查參考依據。故障檢測人員可以借助相關專業診斷儀器進行故障碼的讀取，并進行針對性的驗證，即可排除故障。所以，這種情況就應該采取先讀取故障代碼的方法進行診斷。

(5)先計劃后實施

針對發動機電控系統故障進行診斷與排除時，應先對故障現象進行分析，找到最佳切入點，確定好診斷思路，再進行實施。絕不能盲目實施，否則會極大地影響故障排查效率。

4　數據流功能的應用實例分析

一輛北京E150轎車，故障現象為：發動機冷車起動時，有著車跡象，但最終不能著車，且多次起動才能著車。針對這一現象，檢測步驟如下：首先確認蓄電池電壓為正常電壓，關閉點火開關；將診斷儀BDS連接至車輛診斷接口上；打開點火開關；用診斷儀讀取和清除DTC(使用最新的軟件檢測)；關閉點火開關，3～5 s后重新打開點火開關,用診斷儀讀取DTC。如果檢測到DTC，則說明車輛有故障，請進行相應的診斷步驟;如果沒有檢測到DTC，則說明先前檢測到的故障為偶發性故障(故障排除后，重新驗證DTC及癥狀是否存在)。經過檢測后可以看出，這些器件也都未出現問題與故障。

由此可以看出，需要進一步檢測才能夠確定冷車起動困難的問題究竟出在哪里。經過反復的起動與檢測之后，對該車電控發動機數據流進行讀取，由反饋的信息可以看出，ECU在工作時所輸出的冷卻液溫度大約保持在90 ℃，但是檢測發動機此時的溫度可以看出，此時溫度保持在-40 ℃。從這兩個數據可以看出，ECU接收到的反饋來的冷卻液溫度信號是錯誤的，與實際有著較大的差距。由此可以斷定，該車的問題應當是出在冷卻液傳感器上。在確定了問題的所在之處后，就需要對該傳感器進行檢測，流程圖如圖1所示。

圖1　故障診斷與排除流程圖

通過檢測可知故障在傳感器本體，所以，更換新冷卻液溫度傳感器，再次對汽車進行冷車起動，發現發動機運轉正常，故障被排除。

通過上面這個案例可以看出：冷卻液溫度傳感器是發動機電控系統中非常重要的傳感器，其損壞后容易引起發動機冷起動困難故障。冷卻液溫度低，噴油量提高，點火提前，怠速提高。一般來說，診斷思路首先從數據流分析入手，這樣便能夠快速地找到問題所在。冷卻液溫度傳感器在非短非斷情況下，出現了信號失真，而ECU的自診斷功能就會判定其未發生故障。再例如，當空氣流量計電壓信號漂移、氧傳感器反饋信號失真時，空氣流量計所檢測到的進氣量就并非是實際進氣量，這類情況也不能夠被ECU判定為故障，所以不會報故障碼。以上情形均表明：控制單元數據流的讀取非常關鍵。

5　結論

數據流分析方法在電控汽車故障分析中的應用，不僅很好地補充了以往故障分析方法，大大提高故障診斷的精確性，而且能夠大幅度提高診斷效率。特別是當故障碼出現問題、沒有辦法很好地反映出汽車所存在的故障時，更需要借助數據法對汽車的故障進行分析與判斷。可以看出：使用數據流的方法對汽車發動機電控部分進行故障分析，是一種高效的故障診斷手段。

【1】司傳勝.現代汽車檢測與故障診斷技術[M].北京：機械工業出版社，2013.

【2】曹紅兵.汽車發動機電控技術與維修[M].北京：機械工業出版社，2014.

【3】李東風.數據流分析在汽車故障檢測中的應用[J].科技致富向導,2014(21)：126.

【4】麻友良.教你檢測汽車傳感器[M].北京：機械工業出版社，2012.

【5】魯植雄.汽車電子控制基礎[M].北京：清華大學出版社，2011.

Research of Fault Diagnosis Methods Based on Data Flow Analysis for Engine Electronic Control System

CHEN Yue,GENG Jie

(Tianjin University of Technology and Education,Tianjin 300222,China)

The control technology of the automobile engine electronic control system is more and more complex. In the actual engine electronic control system fault diagnosis process, there are a variety of diagnostic methods and a variety of special equipments. Currently, to judge fault fast, one of the most effective way is to use data flow testing. Taking a typical fault as example, the basic principles and basic usage of the data flow analysis method in automobile engine electronic control system fault diagnosis were introduced.It provides reference for fast fault diagnosis.

Data flow analysis; Engine electronic control system;Fault diagnosis

2016-04-29

天津職業技術師范大學校級項目(SXJG1207)

陳越(1979—)，男，碩士，實驗師，研究方向為汽車檢測。E-mail：cy7962@126.com。

U467.21

B

1674-1986(2016)08-062-03