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汽车故障诊断中的数据流分析技术

作者：韦孟洲

来源：《中国新技术新产品》2013年第12期

摘 要：现代汽车技术日新月异，故障检测与诊断技术也不断推陈出新，维修技术人员只有掌握现代汽车数据流故障诊断技术，才能高效低成本地排除各种日益复杂多变的汽车故障。文章通过对汽车故障诊断与数据流分析技术进行论述，探索现代汽车维修理论及方法。 关键词：故障诊断；数据流；测量；分析技术 中图分类号：U471.14 文献标识码：A

随着人们生活水平的不断提高，轿车越来越多地进入家庭，汽车电控及智能化技术也不断增多。现代汽车维修是通过相关参数及波形检测，对汽车的性能和运行状态进行全面的分析，从而判断汽车的故障部位所在。数据流分析技术为汽车维修人员快速准确地判断复杂多变的故障提供了强有力工具。 1 数据流分析概述 1.1 数据流的概念

汽车数据流是指电子控制单元（ECU）与传感器和执行器交流的数据参数，它是通过汽车诊断接口，用通用或专用诊断仪读取的随时间及工况变化的数据。

汽车电子控制单元ECU中存储的数据流是汽车ECU的输入和输出数据，反映了各传感器和执行器的工作状态，也是汽车故障诊断的依据，数据流一般可以用通用或专用诊断仪读取。通过读取和分析数据流，维修技术人员不但能够读取汽车各传感器的数据，实时了解汽车的工作状态，还可以通过数据流设定汽车的运行数据。 1.2 数据流参数的分类与测量手段 1.2.1 数据流参数的分类

根据显示方式的不同，数据参数可分为数值参数和状态参数两种。

数值参数是指有一定数值变化范围的参数，如电控系统中各部件的工作电压、电流、压力、温度、时间及速度等等。

状态参数是指电控系统中元件工作状态的参数，如电控装置中的开关和电磁阀等元件的工作状态参数等等。

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根据ECU的控制原理，数据流参数又分为输入参数和输出参数。输入参数是指各传感器信号发送给ECU的各种参数。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发送出给各执行器的控制指令。输出参数大多是状态参数，少部分是数值参数。 数据流中的参数可以按汽车的各个系统进行分类，如发动机系统数据流、变速器系统数据流等，不同类型或不同系统的数据流分析方法也不相同。在进行电控系统故障诊断时，如果没有详实的维修手册，可将几种相似类型或相似系统的数据流数进行综合对照分析。不同厂家及不同车型的汽车，其电控系统数据流参数的名称和内容一般都不相同或是不完全相同。 1.2.2 数据流参数的测量手段

数据流参数的测量手段主要有电脑通信方式、电路在线测量式和元器件模拟式三种。 （1）电脑通信测量方式

电脑通信测量方式是利用诊断仪，通过汽车诊断插座获取ECU的实时数据流参数。诊断仪有两种：一种是通用诊断仪；另一种是专用诊断仪。

数据流包含了故障的各种信息、控制电脑的实时参数、控制电脑与诊断仪之间进行交流的指令。诊断仪在接收到这些数据流信号后，会根据通信协议显示对应的数据或数码，维修技术人员通过读取系统工作状态的数据信息，进行故障的诊断分析。

诊断仪功能不仅可以对控制单元ECU的多个动态运行参数进行数据分析，还可以观察控制单元ECU的动态控制过程，是故障检修时进行数据分析的重要手段。

通用诊断仪虽然适用车型比较多，但诊断技术和功能要比专用诊断仪滞后，特别是对于新推出的车型，通用诊断仪无法像专用诊断仪那样进行某些特殊功能的测试。

专用诊断仪主要是专业汽车制造商自行或委托设计的专业测试仪器，只适用与汽车制造商自己生产的车型，其他品牌的车型无法使用。 （2）电路在线测量方式

电路在线测量方式是通过对控制模块电路的在线检测，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量方式。电路分析仪一般有两种：一种是汽车万用表；另一种是汽车示波器。

汽车万用表不仅具有普通数字万用表的一般功能，还具有针对汽车检测的特殊功能。除了可以测量交直流电压、电流、电阻外，还可以测量转速、闭合角、占空比、频率、压力、时间、电容、温度等等。

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汽车示波器是用波形显示来反映电路参数的动态变化过程的专业检测仪器，仪器能够用连续图线显示电路的各种参数，分析复杂电路上信号波形的变化。汽车示波器一般都有两个或两个以上的测试通道，可以对多个电信号进行同步显示，能动态分析各信号之间相互关系。汽车示波器的交互界面比较友好，使用时只需点击要目标传感器或执行器的菜单即可自动进行相应参数的测量。汽车示波器一般都有记忆和重现功能，方便进行偶发性故障的捕捉，还可以连接个人电脑，对示波器的数据进行存储、打印及重现。 （3）元器件模拟测量方式

元器件模拟测量方式是通过信号模拟器替代传感器向控制电脑输送模拟的传感器信号，并对ECU的响应参数进行分析比较。信号发生器有两种，一种是单路信号模拟器，另一种是同步信号模拟器。 a.单路信号模拟器

单路信号模拟器是单通道信号发生器，它能模拟单个传感器的信号。主要信号有动态变化的电压信号（0～15V），动态变化的交直流频率信号（0～10Hz），还可以用动态变化的模拟信号去分析ECU控制系统的响应，进而分析ECU及相关系统的工作状态。 b.同步信号模拟器

同步信号模拟器是两通道以上的信号发生器，主要用来产生有关联的逻辑信号，如曲轴转角和凸轮轴传感器同步信号，用来模拟发动机运转工况，在没有启动的情况下对控制单元（ECU）进行动态响应数据分析。同步信号模拟器可以比较分析传感器的好坏，分析控制单元（ECU）的响应数据。 2 数据流分析方法

数据流分析方法有以下几种方法，即值域分析法、时域分析法、因果分析法、关联分析法、比较分析法等。 2.1 值域分析法

值域分析是对汽车运行数据（如转速、车速、温度、压力、流量等）的数值变化规律和数值变化范围进行的分析。

电控系统在运行时，控制模块是按规定的周期不断地接收各个传感器发送来的状态信号，并向相应的执行器发出控制指令，某些执行器还会根据传感器发送来信号对自身的工作状态进行修正。通过诊断仪器可读取这些信号参数的数值并加以分析，确定实际测量数值与正常工作状态下测量数值（可查维修手册）的差异，以判断故障产生的部位及原因。