所谓“数据流”,是指通过故障诊断仪动态监测到的电控系统的若干物理量或化学量。读取和分析数据流,是排查电子控制系统故障的一个非常重要的途径。不仅在没有故障码的情况下,即使有故障码输出,阅读电子控制单元的数据流也是至关重要的。
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,通过数据流还可以设定汽车的运行数据。
(1)阅读数据流的适宜时机
1)排查偶发性故障时使用故障诊断仪捕捉系统运行过程中的异常信号,要求检测参数的迟滞时间尽可能短。
2)诊断由于传感器特性变异引起的故障时。
3)故障诊断仪读不到故障码时。
4)电子器件确实存在故障,但是故障指示灯不点亮时。
(2)读取数据流的条件与路径
利用故障诊断仪读取数据流,应当事先满足以下条件:
1)蓄电池电压大于11.5V。
2)熔断器正常。
3)各系统搭铁正常。
4)发动机怠速运转,并且达到正常的工作温度。
如果上述条件不满足,可能出现一些虚假的数据,这样容易导致维修人员误判故障。
各种故障诊断仪都有一个重要的功能——读取数据流。大众车系故障诊断仪的“08”功能就是读取车辆运行时的数据流。连接故障诊断仪后,起动发动机,根据需要先输入“地址码”(即打算读取哪个系统的数据流,就输入该系统的地址码),然后选择“08”功能,再进入相关的组,就能在相应的显示区中找到数据。例如进入“002”组,可么读到空气流量传感器的数据;进入“030”组,可以读到氧传感器的数据;进入“062”组,可以读到电子节气门的数据。
不要急于熄灭故障警告灯,一定要在熄灭警告灯之前读取和记录冻结数据。一旦清除了故障码,熄灭了警告灯,冻结数据会同时被清除,再想读取和记录有关数据就太迟了。虽然冻结数据包含的内容只是动态数据流中的一小部分,但是它往往的是重要的线索,可以帮助维修人员快速查找到故障,少走弯路。
万一读不到数据流,有一个可行的补救办法,就是从另一辆型号相同的、车况良好的汽车上测量和记录相关的数据,以作参照。
(3)数据流分析中的重点参数
1)发动机转速。发动机转速信号(r/min)参数由曲轴位置传感器CKP提供,在一些系统中还会有凸轮轴位置传感器(CMP)参数。
2)工作温度。工作温度信号由发动机冷却液温度(ECT)和进气温度(IAT)传感器提供。
3)发动机负荷。测量发动机负荷的方法很多,可以检查进气歧管绝对压力(MAP)、空气流量(MAP)或真空传感器信号。
4)驾驶人指令信号。节气门位置(TP)传感器是检查驾驶人指令的唯一装置,它是电脑感知驾驶人操作意图的信号来源。
5)发动机工作性能监测信号。氧传感器的电压随空燃比的变化而变化,所以可以用来检查加油和排放控制系统的工作是否正常,检查电脑对发动机工作条件变化的反应是否灵敏,在故障诊断中氧传感器的参数通常是第一位,与之相关的参数还有长效修正系数和短效修正系数,这两个系数反映了发动机空燃比在一段工作时间内的发动机燃烧状况。
通过氧传感器参数结合一些现象可以判断发动机的工作性能下降情况。例如:发动机积炭严重的分析,第一个特征现象是发动机冷起动困难(包括起动困难,即起动次数增多才能起动着车;一般起动时发动机的电脑工作是连续按设定的起动程序3ms内喷三次油,不是一直喷油,也不是通过计算来喷油,因此即使驾驶人一直拧住点火开关在起动档不松手,不能着车,必须重新起动才重新喷三次油;起动次数增多的一个可能原因就是发动机积炭过重,另一个原因是油压有问题和温度传感器有问题,还有一个原因就是怠速控制系统有故障),第二个现象是从数据流中得到喷油量参数严重超过正常怠速值(一般正常值为1.5~2.5ms)显示为3.5~6ms,长效修正系数偏大,第三个现象是发动机怠速发抖(发摆)。
6)其他排放控制参数。EGR阀位置;EGR压力反馈。
7)输出参数。在数据流中,输出参数可以用来观察电脑是否能对输入信号作出适当的反应。输出信号主要有以下几种:
①节气门控制。节气门控制信息在数据流中表示为喷油器脉冲宽度及长效和短效修正的参数,通常以曲轴的转动角度来表示,在某些最新型车上还有加速踏板传感器的开度信号。
②点火提前。点火控制信息在数据流中表示为点火提前角、失火次数。
③怠速控制。怠速调整则用怠速空气控制(IAC)电动机位置的参数来表示。
④废气控制。废气控制是用EGR、EVAP、二次空气喷射等动作元件的状况来表示。
8)特殊工况信号。在汽车运行中,有部分工况需测试汽车工作动作点。
①怠速工况。需了解怠速触点开闭情况。如果在怠速时怠速触点闭合,表示车辆在怠速工况程序运行;如果怠速触点断开,表示此时车辆并未运行在怠速工况,发动机此时是按小功率负荷在运行。
②动力转向时。在大多数汽车上都有对转向盘转动时的测控,转向盘在正中直线位置和在转向位置发动机的喷油量均不一样。在直线位置时按正常时喷油,在转向位置时按增量喷油方式工作。
③空调工作时。汽车发动机电脑在接收到空调开关工作信号时,按空调已工作程序喷油提高发动机功率,以稳定发动机的工作,此时,即使空调压缩机未真正进入工作汽车电脑也会指令按空调已工作程序增大喷油量以稳定发动机的工作。
④电子风扇动作点。首先确认发动机温度状况。然后确认风扇在该温度点电脑是否输出指令让其工作(直接温度开关控制的在电脑数据流中只有温度值一项,没有指令风扇动作一项),此时注意观察比较风扇动作与未动作时的喷油量。
(4)主要数据的正常范围及换算关系
要记住常见车型主要检测数据的正常范围和变化规律(表2-2)。
表2-2 摩托罗拉电喷系统运行工况参数正常范围
从故障诊断仪上读到的许多数据往往不采用法定计量单位标注,例如发动机负荷,有的用“%”表示,有的则用“ms”表示。维修人员应当掌握各种数据单位的换算方法(表2-3),例如1mmHg=133.32Pa,真空1inHg=0.003388MPa,ppm表示百万分之一(即×10-6)等。(www.daowen.com)
表2-3 压力单位换算表
即使在正常范围内,数据流的数值与仪表显示的数字也可能不一致。这是由于车载计算机的计数方法采用二进制,数字信号中的低值数用“0”表示,高值数用“1”表示。而许多传感器输出的信号是0~5V的模拟信号,必须把模拟信号转换为数字信号,所以车载计算机数据流有时采用“赋值”来表示(表2-4)。由于数据流数值的范围比较宽,其赋值范围为0~255,赋值后再转换成二进制码。因此维修人员从数据流中看到的是一种赋值数字,它与仪表显示的读数是相互对应的。
表2-4 大众/奥迪车系部分数据流赋值
(5)数据流的读取方法和步骤
1)数据流检测条件。冷却液温度不低于80℃;数据流检测时,散热风扇不允许转动;空调应该关闭;其他用电设备应该关闭;故障存储器中应该没有故障存储。
2)连接V.A.G.1552微机故障检测仪,并让发动机怠速运转。选择地址代码“01”,进入“发动机电子控制系统”。
3)屏幕显示 输入“读测量数据块”功能代码“08”,按“Q”键确认。
4)屏幕显示 输入相关的显示组号(如000),按“Q”键确认。
5)屏幕即显示相关的数据块。例如输入“基本功能”的显示组号,按“Q”键确认,屏幕即会显示相关内容。
金奔腾故障诊断仪显示的部分数据如图2-5所示。
图2-5 金奔腾故障诊断仪显示的部分数据
(6)利用数据流分析故障
利用数据流进行故障分析,主要读取电控系统动态参数,并与标准参数进行比较,帮助修理人员分析汽车的故障。
利用数据流分析故障主要有以下两种方法:
1)数据对比法。通过仪器读取数据,然后与厂家提供的标准数据进行比较,查看数据差异情况。如果与标准数据不相符,则应检查相应的元器件。
2)数据动态判断法。当对某一个传感器怀疑而使用常规手段又判断不出好坏时,可以观察其数据流的变化。具体分析方法如下。
①进气歧管绝对压力传感器真空软管堵塞故障的数据流分析。读取数据流怠速时节气门开度正常,怠速运转没有高于正常值,但进气量明显高于正常值,氧传感器输出的电压值较高,说明混合气偏浓。
a.怠速时节气门开度正常,怠速转速正常,说明进气系统内部和外部密封良好,所以数据流显示的进气量明显高于正常值的信息不可靠。
b.进气歧管绝对压力传感器(MAP)真空软管堵塞,使MAP感受到的真空度明显低于进气系统实际的真空度,造成MAP输出高信号,使控制单元误认为进气量较大,所以数据流显示的进气量明显高于正常值。
c.控制单元误认为进气量较大,加大喷油脉宽,导致混合气过浓。
d.同时MAP真空软管堵塞,使MAP无法感知或无法同步感知到进气道内真正的真空度变化,致使控制单元无法知道正确的进气量,而反复调整怠速步进电动机的步数,这时怠速转速会发生大幅度波动,有时会出现使用自动变速器的汽车在摘档时熄火的故障,这是怠速挂档时控制单元会自动调高发动机转速,在摘档后则回到正常怠速,由于MAP真空软管堵塞,造成怠速转速大幅度波动,于是就出现摘档时熄火的故障。
由于软管堵塞属于机械故障,用故障诊断仪无法检测到,所以故障有一定的隐蔽性。
e.MAP真空软管是否堵塞的检测方法。在检测进气歧管绝对压力传感器(MAP)输出电压信号时,正常情况下随空气压力的上升,进气歧管绝对压力传感器输出信号的频率也会相应增大,所以在加大节气门开度的同时,检查传感器输出电压信号是否同步变化,即可查出MAP真空软管是否堵塞。若不能同步变化,则说明MAP真空软管堵塞,应更换真空软管。
②空气流量传感器故障的数据流分析。怠速时空气流量数据流的分析:在用数据流检测空气流量传感器(MAF)时,发动机冷却液温度必须达到85℃以上;其次要熟悉产品的数据。以大众轿车为例,在正常情况下,怠速时空气质量流量为2~4g/s,节气门开度为0°~5°。
a.节气门开度正常,空气质量流量高于上限,说明空气流量传感器输出信号过高,会造成混合气过浓。
b.节气门开度正常,空气质量流量小于下限,说明空气流量传感器输出信号过低,会造成混合气过稀。
加速时空气流量数据流的分析:有些汽车怠速运转正常,行驶中也比较稳定,只是加速不良,应重点检测在特定速度区域的空气流量是否正常。例如,大众车系在120km/h时空气的质量流量应为60g/s,若数据流明显低于60g/s,就会因混合气过稀而造成加速无力。
(7)冷却液温度传感器故障的数据流分析
发动机冷却液温度传感器(CTS)信号是否准确,关系到发动机暖机、怠速、加速等工况是否能运转平稳,如发动机暖机时怠速不稳,或行驶中排气管始终冒黑烟,在熄火状态下断开冷却液温度传感器端子,重新起动发动机工作就正常了,说明发动机冷却液温度传感器信号有可能不准确,应进行进一步检查。
控制单元对发动机冷却液温度传感器进行电压检测时,冷却液温度传感器只要没有出现传感器正极短路或断路,就不会留下故障码。冷却液温度传感器断路时,数据流显示发动机冷却液温度为-50℃。冷却液温度传感器搭铁线短路,数据流显示发动机冷却液温度为139℃。在OBD-Ⅰ系统时,即使传感器输出电压信号严重失准,只要没有达到两端的极限-50℃和139℃,故障指示灯就不会点亮,也不会留下故障码。
控制单元对发动机冷却液温度传感器进行时限检测时,发动机工作10min后,如冷却液温度传感器输出的电压信号显示发动机冷却液温度达不到60℃,控制单元自诊断系统就会认为冷却液温度传感器失效,并留下故障码。
在怀疑冷却液温度传感器输出电压信号不准确时,可用数据流检测发动机冷却液温度传感器,同时用红外线测温仪检查散热器上水管冷却液温度(发动机实际冷却液温度)。若二者存在明显差距,说明发动机冷却液温度传感器有故障。
【专家指南】
①若数据流确实正常,说明传感器本身及其电路没有问题,此时就没有必要进行传感器的检测。
②若检测的数据接近上限或者接近下限,即使在正常范围之内,都是有问题的。不要认为检测的数据在标准范围之内就一律是正常的。
③若发动机确实存在故障,但是在数据流上反映不出来,这其中有两个原因:一是故障诊断仪的功能有局限性;二是故障诊断仪的版本过时了。例如,某些轻微的发动机喘抖现象,在数据流中可能反映不出来。诊断仪这种对故障“视而不见”的现象,往往是其采样频率过低的缘故。
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