基于数据流分析的发动机电控系统故障诊断方法研究

陈越，耿杰

(天津职业技术师范大学，天津 300222)



基于数据流分析的发动机电控系统故障诊断方法研究

陈越，耿杰

(天津职业技术师范大学，天津 300222)

汽车发动机电控系统的控制技术越来越复杂，在实际的发动机电控系统故障诊断过程中，诊断方法很多，同时相关的诊断设备也是多种多样。现阶段汽车检测人员要想更加快速准确地判断故障，最有效的方法之一便是使用数据流检测的方法。以典型车型故障为例，以汽车电控发动机数据流的分析方法为基础，介绍该方法使用的基本原则与基本方法，为快速进行故障诊断提供参考。

数据流分析；发动机电控系统；故障诊断

0　引言

数据流分析方法能够快速地分析电控系统中动态与静态的数据流，之后进行综合处理，从而得到故障所在的位置。所以，在诊断故障时应当充分使用此方法进行综合的分析与诊断故障。

1　数据流基础

汽车数据流，是使用汽车检测仪读取的电控系统实时监测数据，包括 EC传感器、执行器与ECU之间进行交流的数据参数变化[1]。

读取的汽车数据流所反馈的参数主要有两个，分别为状态参数与数值参数，这两个参数的配合能够快速地帮助汽修人员找到故障。所谓的状态参数，主要指的是一种状态形式，比如开与关、高与低等，这一类参数重点反映的是电控部分中一些开关元件在工作时所具有的状态。数值参数主要指数字化的参数，这些参数能够很好地反映出汽车中电控装置在工作时的时间、温度、电压等情况。状态参数和数值参数是汽车电控发动机的两种主要数据。

2　汽车数据流的分析方法

汽车数据流主要包括以下两种形式：动态数据流和静态数据流。汽车发动机工作时，通过汽车故障诊断仪读取的汽车发动机电控系统数据，即为动态数据流；点火开关开到ON位置但发动机不运行情况下，借助汽车检测仪器读取的发动机电控系统数据，称为静态数据流。

汽车数据流的分析方法主要有以下5种[1]：

(1)数值分析法

对数据的变化范围和变化规律进行分析的方法即为数值分析法。美国的汽车工程协会要求，汽车诊断系统应该具有针对数据进行比较分析与传送的功能。同时，其他各个汽车公司也针对美国工商协会所制定的故障代码类型，研发了自己的数据模块。在汽车故障诊断系统中，数值分析法主要用来处理各种采集模块采集到的数据，然后将处理结果用指令的形式传达给不同的控制模块，一旦读取的相关数据超出ECU内部的标准值后，即可判断故障部位，从而对故障进行修理[2]。

(2)时间分析法

上位机在对一些数据参数进行分析时，在分析传感器数值的基础上，还要将其工作时限与设定阈值进行比较，这就是时间分析法。

(3)因果分析法

分析相关联的数据响应情况以及速度的方法即为因果分析法[3]。在大多数情况下，系统的不同数据之间具备相应的内在关系，因此，汽车控制系统接收到采集模块的数据之后，会输出相应的参考数据或结果，在排查故障问题时可以通过观察这些数据来判断故障出现在何处。

(4)关联分析法

当数据流和故障代码被读取后，通过对比相关联参数关系，进而精确定位故障部位，即是关联分析法。电脑在判断故障时，主要是通过对几个相互关联的数据或信号进行对比分析，当发现与设定情况或参数有误差时，就会输出相应的诊断故障码或诊断结果。维修人员应根据系统给出的数据进行分析，最终确定故障原因及位置。

(5)比较分析法

在相同条件下，分析相同型号的汽车和系统的对应数据组的方法即为比较分析法[4]。在大多数情况下，如查找不到相应的技术参考资料数据标准，工作人员很难判断汽车元器件的工作状态。在处理这种问题时，比较分析法是最为合适的方法之一。也有工作人员采用替换相应元器件进行判断，这种方法虽然简单，但必须在进行相应的基本诊断工作的前提下才能采用，而且这种方法过于繁琐，时效性差。

3　发动机电控系统故障诊断的常用原则

发动机电控系统故障的诊断较为复杂。基于故障现象在繁杂的故障点中进行准确定位，是一项较难的工作。所以应总结一些故障诊断的基本原则，结合到故障诊断当中，以精准地找出故障点[5]。

(1)由表及里

当对整车进行不解体故障诊断时，同一故障现象可能会对应多个故障点，在进行验证时，应该确定好检测顺序。基于故障点位置不同，应该采取由外到内的顺序。

(2)先易后难

在进行故障诊断时，应先选取简单容易操作的方法，再选取复杂的方法。比如先采用直观诊断法、经验法、专用仪器分析法等方法排除容易检查的故障。

(3)熟悉优先

基于不同的外部因素，在进行故障诊断时，先迅速排查比较熟悉、容易入手的故障点，再排查不易出现、较为隐蔽的故障点，这样会大大提高诊断与排除故障的效率。

(4)先读代码

当前的发动机电控系统具有自诊断功能。当电控系统的相关传感器或执行器出现故障时，故障自诊断系统会以代码的形式进行故障码记忆，并点亮仪表盘发动机故障指示灯，为故障检测人员提供权威的故障排查参考依据。故障检测人员可以借助相关专业诊断仪器进行故障码的读取，并进行针对性的验证，即可排除故障。所以，这种情况就应该采取先读取故障代码的方法进行诊断。

(5)先计划后实施

针对发动机电控系统故障进行诊断与排除时，应先对故障现象进行分析，找到最佳切入点，确定好诊断思路，再进行实施。绝不能盲目实施，否则会极大地影响故障排查效率。

4　数据流功能的应用实例分析

一辆北京E150轿车，故障现象为：发动机冷车起动时，有着车迹象，但最终不能着车，且多次起动才能着车。针对这一现象，检测步骤如下：首先确认蓄电池电压为正常电压，关闭点火开关；将诊断仪BDS连接至车辆诊断接口上；打开点火开关；用诊断仪读取和清除DTC(使用最新的软件检测)；关闭点火开关，3～5 s后重新打开点火开关,用诊断仪读取DTC。如果检测到DTC，则说明车辆有故障，请进行相应的诊断步骤;如果没有检测到DTC，则说明先前检测到的故障为偶发性故障(故障排除后，重新验证DTC及症状是否存在)。经过检测后可以看出，这些器件也都未出现问题与故障。

由此可以看出，需要进一步检测才能够确定冷车起动困难的问题究竟出在哪里。经过反复的起动与检测之后，对该车电控发动机数据流进行读取，由反馈的信息可以看出，ECU在工作时所输出的冷却液温度大约保持在90 ℃，但是检测发动机此时的温度可以看出，此时温度保持在-40 ℃。从这两个数据可以看出，ECU接收到的反馈来的冷却液温度信号是错误的，与实际有着较大的差距。由此可以断定，该车的问题应当是出在冷却液传感器上。在确定了问题的所在之处后，就需要对该传感器进行检测，流程图如图1所示。

图1　故障诊断与排除流程图

通过检测可知故障在传感器本体，所以，更换新冷却液温度传感器，再次对汽车进行冷车起动，发现发动机运转正常，故障被排除。

通过上面这个案例可以看出：冷却液温度传感器是发动机电控系统中非常重要的传感器，其损坏后容易引起发动机冷起动困难故障。冷却液温度低，喷油量提高，点火提前，怠速提高。一般来说，诊断思路首先从数据流分析入手，这样便能够快速地找到问题所在。冷却液温度传感器在非短非断情况下，出现了信号失真，而ECU的自诊断功能就会判定其未发生故障。再例如，当空气流量计电压信号漂移、氧传感器反馈信号失真时，空气流量计所检测到的进气量就并非是实际进气量，这类情况也不能够被ECU判定为故障，所以不会报故障码。以上情形均表明：控制单元数据流的读取非常关键。

5　结论

数据流分析方法在电控汽车故障分析中的应用，不仅很好地补充了以往故障分析方法，大大提高故障诊断的精确性，而且能够大幅度提高诊断效率。特别是当故障码出现问题、没有办法很好地反映出汽车所存在的故障时，更需要借助数据法对汽车的故障进行分析与判断。可以看出：使用数据流的方法对汽车发动机电控部分进行故障分析，是一种高效的故障诊断手段。

【1】司传胜.现代汽车检测与故障诊断技术[M].北京：机械工业出版社，2013.

【2】曹红兵.汽车发动机电控技术与维修[M].北京：机械工业出版社，2014.

【3】李东风.数据流分析在汽车故障检测中的应用[J].科技致富向导,2014(21)：126.

【4】麻友良.教你检测汽车传感器[M].北京：机械工业出版社，2012.

【5】鲁植雄.汽车电子控制基础[M].北京：清华大学出版社，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

天津职业技术师范大学校级项目(SXJG1207)

陈越(1979—)，男，硕士，实验师，研究方向为汽车检测。E-mail：cy7962@126.com。

U467.21

B

1674-1986(2016)08-062-03