分析汽车数据流的多项数据异常应用

如果所获得的数据流中有很多数据都超范围，此种情况下，如果只是孤立地将一项一项数据进行分析，不但会使故障诊断的工作量很大，而且还不一定能诊断出故障。在多项数据流不正常的情况下，要学会采用数据间的关联性作综合分析。

1.根据各数据的关联性做综合分析

汽车数据流中有很多数据具有关联性，应将它们综合分析，而不是孤立的一项项分析。综合分析数据流可缩小故障可能的范围，将可能的故障目标直接指向实际的故障点。因此，根据数据间的关联关系进行综合分析，可使故障诊断事半功倍。

例如，在发动机达到正常工作温度后，用故障诊断仪读取的数据流包括进气量、节气门开度、喷油脉宽和氧传感器输出的电压值，可以通过查看彼此间是否匹配来诊断和分析故障。下面主要针对发动机燃油喷射系统，根据有关联关系的数据之间的匹配性分析故障。

（1）怠速时节气门开度和进气量不匹配 发动机暖机后，进气量应与节气门开度相符，如果二者不相符，可按如下两方面进行检查。

1）节气门开度正常而进气量与之不匹配。在发动机怠速工况时，节气门开度数值符合标准，但空气流量值过大或过小。这种情况应重点查找空气流量传感器（或进气歧管压力传感器）及其电路有无故障、真空软管是否漏气、发动机进气歧管密封性是否有问题等。

导致节气门开度与进气量不匹配的主要原因如下：

①对于使用进气压力传感器的汽车，进气系统或传感器的真空软管发生泄漏，传感器就会产生比实际进气量大的错误信号；真空管堵塞时，进气压力传感器也会发出比实际进气量过大的错误信号；传感器信号失真，其输出信号过高或过低。

②对于使用热线式和热膜式空气流量传感器的汽车，热丝或热膜被污染后，就会发出比实际进气量小的错误信号；空气流量传感器信号线与正极线路发生短路，会发出信号过小的错误信号；传感器信号失真，其输出信号过高或过低。

③进气系统有堵塞或漏气都可能使进气量和节气门开度不匹配。漏气包括内漏和外漏，内漏是指漏入进气通道的空气能被空气流量传感器检测到的气体，通常是在节气门之前的进气管路漏入的空气；外漏指节气门后方漏气，空气流量计测不到漏进来的空气。

④发动机由于辅助设备启动而增加负荷，也可能使进气量和节气门开度不符合。

案例

故障现象：一辆上海桑塔纳2000GSi轿车，发动机怠速不稳，排气管冒黑烟，油耗超标。

诊断与分析：用故障诊断仪读取故障码，显示为无故障码。根据故障现象初步判定为混合气太浓。造成混合气太浓的故障原因主要包括：冷却液温度传感器工作失常、空气流量传感器工作失常、节气门位置传感器工作失常、燃油压力过高、喷油器漏油等。

由于可能的故障原因较多，在没有故障码的情况下，如果只是按照经验法逐个查找或更换，很可能使故障检修走弯路。运用数据流分析方法，可使故障诊断变得简捷准确。

根据故障原因分析，首先对冷却液温度传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器和氧传感器进行动态数据流检测与分析。

从故障检测仪显示的数据流可知，冷却液温度传感器数据正常，但氧传感器信号在0.6～0.9V之间连续变化，拔下一根真空管，氧传感器信号电压能够下降且数据跳动迅速，说明氧传感器本身没问题。节气门开度数据正常，读取空气流量传感器数据时，怠速时显示流量为4.6g/s，明显高于正常值。

由上述数据流分析可以看出，是“节气门开度正常而进气量与之不匹配”。根据这一分析结果可以推断出可能的故障原因主要有传感器信号失真、进气系统有内漏、发动机由于辅助设备启动而增加了负荷（怠速工况）。而结合故障现象分析，“气体内漏、发动机由于辅助设备而增加负荷”这两种可能性很快就可排除。因为“气体内漏和发动机由于辅助设备而增加负荷”一般不至于引起冒黑烟。

至此，可以确定故障应该出自空气流量传感器及其连接线路。更换空气流量传感器后，故障现象消失，故障排除。

案例

故障现象：一辆沈阳金杯面包车，发动机起动后，在暖机阶段工作正常，正常行驶一段时间，待温度升高之后，发动机会出现间断性的冒黑烟现象，加速时排气管还会发出突突声，发动机的动力下降，严重时变速器无法挂档。

诊断与分析：用故障诊断仪读取故障码，无故障码显示。故障主要表现为动力不足、冒黑烟。如果仅凭经验法来诊断故障，点火系统、燃油系统和进气系统等都有可能。查起来费时费力，势必多走很多弯路，因而要充分利用数据流诊断故障。

冷车时汽车基本正常，利用数据流对怠速工况各主要数据进行读取：

发动机转速 760～860r/min

喷油脉冲 0.6ms

点火提前角 7°～14°

进气压力 30.8kPa

冷却液温度 80℃

节气门开度 <5.5°

怠速工况下得到的上述数据流均在标准范围之内。再进行路试，行驶了几十公里后，发动机就出现了故障。此时再观察怠速工况的数据流，其主要数据如下：

发动机转速 560～920r/min

喷油脉冲 4.6ms

点火提前角 7°～20°

进气压力 100kPa

冷却液温度 90℃

节气门开度 <5.5°

专家解读

热车时和冷车时的数据做对比，主要的区别是进气压力和喷油脉宽两项。此实例很明显也属于“节气门开度正常而进气量与之不匹配”的故障。数据流显示进气压力数据为100kPa，而实际的大气压力也只是约为101kPa。也就是说，进气压力传感器测得怠速时节气门后方的进气压力约为大气压力，这显然是异常数据。分析原因主要有进气系统或传感器的真空软管发生泄漏、真空管堵塞、传感器失效而使其产生的信号失真。

结合故障现象分析，由于在冷车时发动机工作正常，数据流数值也均正常，而且漏气也不可能使进气压力达到100kPa（接近大气压101kPa），所以漏气的可能性也很小。很有可能是真空管堵塞或进气压力传感器失效而使信号严重失真。

拆下进气压力传感器，用手指堵住真空孔，感觉真空吸力很小。经检查真空源部位，节气门体与歧管座之间装有密封的石棉衬垫，在高温侵蚀下，石棉垫未被压住的部分泡胀起层，阻塞真空通道，进气压力传感器检测不到实际进气压力，导致空燃比失控。冷车时石棉垫泡胀起层有所减缓，传感器工作基本正常。剪掉多余垫片后，故障排除。

2）怠速时进气量正常，而节气门开度数据显示过大。观察故障检测仪所显示的数据流，怠速时的进气量正常，但显示的节气门开度值过大，两参数明显不匹配。节气门开度参数过大通常是由于废气反流等原因而使节气门体脏污和积炭，使得节气门卡滞，从而造成节气门的开度过大。

3）怠速时节气门开度和进气量都比正常值偏大。观察故障检测仪所显示的数据流，怠速时的节气门开度数据和进气量数据都比正常值偏大，这种情况最大的可能性是节气门拉线卡滞或节气门卡滞，后节气门位置调整不当。

（2）怠速时节气门开度和进气量匹配，但和喷油脉宽不匹配　怠速时节气门开度和进气量均符合规定，但喷油脉宽和节气门开度及进气量不匹配，导致混合气浓度不正常。可能的故障原因如下：

1）使用空气流量传感器的汽车，其发动机进气系统密封性不良。有未经空气流量计计量的空气进入发动机，节气门开度和进气量值一般变化不大，但最终会导致混合气过稀，经氧传感器反馈会增大喷油脉宽，使喷油脉宽和节气门开度及进气量不匹配。

2）各种原因引起的燃油压力过高或过低。燃油压力过高时，使实际喷油量增加，导致混合气过浓，通过氧传感器的反馈喷油时间修正控制，使喷油脉宽增加了；燃油压力过低时，使实际喷油量减少，导致混合气过稀，通过氧传感器的反馈喷油时间修正控制，使喷油脉宽减小了。

3）燃油流量不足。燃油流量不足会使喷油量减少，导致混合气过稀，经氧传感器的反馈喷油修正控制后，增加了喷油脉宽。

4）个别缸工作不正常。引起氧传感器输出电压信号偏高，最终影响喷油脉宽。

5）氧传感器前边的排气管发生泄漏，氧传感器信号不正常，最终影响喷油脉宽。

专家解读

从上述喷油脉宽不匹配的原因可以看出，很多情况下，节气门开度和进气量匹配，但和喷油脉宽不匹配，都是氧传感器修正后造成的结果。所以遇到这类故障结合氧传感器数据分析，可使故障诊断更加快捷和准确。

（3）怠速时综合分析喷油脉宽信号和氧传感器信号 从前面的很多案例中可以看出，用数据流分析诊断故障，不能将数据一个个孤立出来分析，而是应该将相关联的数据进行综合分析，只有这样才能使故障诊断快捷而又准确。喷油脉宽和氧传感器数据也是一组相关联数据。喷油脉宽和氧传感器这组数据中，在发动机正常怠速时喷油脉宽变化很小，氧传感器电压在0.1～1.0V上下波动。如果有故障而引起喷油脉宽增大，就会导致喷油量加大，混合气变浓，氧传感器信号电压也会随之增加。

注意

喷油脉宽与氧传感器信号电压均偏大是较为常见的故障，还有一种情况是喷油脉宽信号和氧传感器信号的偏差不一致，相互矛盾。这两种情况的故障分析如下：

1）喷油脉宽信号和氧传感器信号两个值都偏大。如果怠速时喷油脉宽范围偏大，同时氧传感器信号偏高，这种情况较为常见，能引起喷油脉宽增加，导致混合气过浓的因素均可造成这种情况的发生。有很多传感器故障都有可能导致喷油脉宽偏大的同时，氧传感器的信号电压偏高，例如：冷却液温度传感器的温度信号偏低、空气流量传感器的进气流量信号偏高、进气压力传感器的进气压力信号偏高、节气门位置传感器的节气门开度信号偏高、进气温度传感器的进气温度信号偏低等都有可能使发动机ECU加大喷油脉宽，引起混合气偏浓，从而使得氧传感器信号偏高。

因此，当数据流中出现喷油脉宽信号和氧传感器信号都偏高时，应该先检查引起喷油脉宽增加、混合气变浓的相关传感器，以及会引起喷油脉宽增加的其他相关系统。(www.xing528.com)

2）喷油脉宽信号和氧传感器信号两个值矛盾。如喷油脉宽偏大，而氧传感器信号偏低。表面上看喷油脉宽偏大会引起混合气变浓，而氧传感器恰恰显示混合气偏稀，两个信号显示相反结果。

案例

故障现象：一辆捷达前卫轿车，出现加速不良故障。

故障分析：观察怠速时发动机运转情况，发现有轻微抖动，原地空踩加速踏板，各工况正常，无矬车现象。缓慢加速尚可，急加速时则有矬车现象。根据以往的维修经验判断，好像是发动机的油路有故障。检测供油压力，结果为油压正常。进行故障码读取操纵，无故障码显示。读取数据流，数据显示如下：

怠速转速 850/min

冷却液温度 88℃

节气门开度 6°

进气绝对压力 321kPa

喷油脉宽 5.6ms

氧传感器电压 0.3V左右

专家解读

从上述数据看出节气门开度偏高（正常0°～5°），可能是节气门体脏、节气门卡、节气门位置传感器信号不正常稍有偏差，或为怠速调整所致。结合故障现象，怠速时喷油脉宽为5.6ms，而节气门开度偏大（节气门开度信号偏大了1°）不至于使喷油脉宽相差这么多（怠速喷油脉宽的经验正常值在2.8g/s左右很小的范围内变化）。所以节气门开度稍偏大，可能是怠速调节引起，至少不应该是喷油脉宽偏大的主要故障原因。

上述数据流中数据明显偏大的有喷油脉宽（即喷油时间偏长），但氧传感器电压偏低，即显示混合气过稀。喷油脉宽偏大，而混合气却过稀，显然数据是矛盾的。这容易使一些维修人员一筹莫展，甚至会怀疑数据流的应用价值。针对这种情况，关键是确定混合气是否真的过稀，如果确定了这点，故障诊断的方向就会很清晰。因此，分两种情况讨论：

一种情况是混合气实际上不稀，这就很明显了，故障是由于氧传感器“谎报军情”所引起的。在混合气并不过稀的情况下，氧传感器产生过低的电压信号，即向ECU提供了“混合气过稀”的错误信号，ECU由此错误地加大喷油脉宽。

另一种情况是混合气确实过稀，氧传感器显示正常。发动机工作时的混合气确实出现了过稀的状态，并且通过增大喷油脉宽还是不能使混合气达到正常值。也就是说，混合太稀了，已经超过了氧传感器信号反馈的空燃比修正范围，即使ECU已经根据氧传感器的信号作出了加浓混合气的修正控制，但修正量（增加的喷油时间）不足以改变混合气仍处于过稀的状态。因此，引起混合气极稀的因素可能就是导致喷油脉宽信号和氧传感器信号两个值相互矛盾的故障原因。

确定混合气是否过稀的方法：可通过人为增加混合气浓度，看氧传感器有无反应来确定。如果在加浓混合气时氧传感器的信号能迅速升高，说明氧传感器正常，而混合气则处于过稀状态。

上述案例，拔下一根真空管，喷化油器清洗剂（相当于加浓混合气），氧传感器信号能迅速升高到0.9V左右，这表明氧传感器对混合气浓度的变化能正确响应。由此可见，本例故障是混合气确实过稀造成的，原因主要有进气系统漏气、供油油压极低、喷油器有脏物堵塞等。这些可能的原因引起混合气极稀，使发动机ECU根据氧传感器反馈信号作出的空燃比修正无法改变混合气过稀的状况。

用真空表检查进气歧管真空度，以及检查油压均正常，拆下喷油器果然有两个喷油器堵塞严重，清洗后汽车加速正常，故障排除。

专家解读

上述案例中正是通过综合分析喷油脉宽信号和氧传感器信号，才明确了故障查寻的方向，使故障得以迅速排除。如果仅按经验法或仅对单个数据做单独分析，就很可能对多个实际上是无关的部位（部件）进行检修或更换，使故障检修多走弯路。本故障检修实例又一次说明了对多个数据流根据其关联因素作综合分析的重要性。

2.结合氧传感器数据诊断故障

氧传感器通过监测发动机排气中的氧含量来反映当前混合气的浓度，因而也是监测发动机工作是否正常的重要元件。发动机很多系统工作不正常，都能从氧传感器所产生的信号电压反映出来。因此，数据流多组数据异常时，结合氧传感器的信号作综合分析，可以更加准确而又迅速地找到故障。

注意

当发动机出现故障时，很多情况下都伴随着混合气过浓或过稀，而混合气过浓和过稀可以由氧传感器数据显示出来，例如：怠速时的λ自适应值、氧传感器电压等。因而充分利用氧传感器的数据能为数据流分析、诊断故障提供很大帮助。

要充分利用氧传感器的数据为数据流分析故障提供帮助，首先要判断氧传感器本身及线路有无故障。

氧传感器电压正常显示数值应在0.1～1.0V范围跳动，且跳动频率应大于1次/s。如电压值在1.0V附近、0.1V附近或者在0.45～0.50V附近的某个数值保持不动，这很可能是氧传感器有故障。

注意

判断氧传感器是否损坏的简易方法：用手堵住空气滤清器进气口会使充气效率降低，或者在进气口喷清洗剂，使可燃混合气变浓。如果此时氧传感器的输出电压变为0.6～0.9V，就说明氧传感器工作正常。配备空气流量传感器的发动机，检测氧传感器时，可从节气门后方拔下一根真空软管，使可燃混合气变稀，如果氧传感器的输出电压变为0.1～0.3V左右，就说明氧传感器工作正常，否则说明氧传感器或其线路有故障。

在氧传感器及其线路完好的情况下，由空气系统、燃油系统或者机械部分引起混合气过稀或过浓的主要原因如下：

氧传感器信号电压过高，一直显示在0.6V以上，其主要原因有喷油器泄漏、燃油压力过高、活性炭罐电磁阀常开、空气流量传感器（或进气压力传感器）有故障，引起燃油混合气过浓。

氧传感器信号电压过低，一直显示在0.3V以下，其主要原因有喷油器堵塞、燃油压力过低、进气歧管漏气、排气歧管漏气、空气流量传感器（或进气压力传感器）有故障，引起燃油混合气过稀。

怠速时λ自适应值是反映发动机ECU根据氧传感器的信号对空燃比作出的调整量，正常显示数值范围应为-10%～10%。

数值高，表示发动机混合气在太稀的情况下，λ调节将使混合气变浓。怠速时λ自适应值过高的主要原因有喷油器堵塞、燃油压力过低、进气歧管漏气、排气歧管漏气、空气流量传感器（或进气压力传感器）有故障等，引起混合气过稀。

数值低，表示发动机混合气在太浓的情况下，λ调节将使混合气变稀。怠速时λ自适应值过低的主要原因有喷油器泄漏、燃油压力过高、活性炭罐电磁阀常开、空气流量传感器（或进气压力传感器）有故障等，引起混合气过浓。

由此可见，利用数据流分析时，特别是混合气过浓或过稀故障，通过氧传感器数据流结合其他相关数据流，能较快地分析和判断出故障出自何处。

案例

故障现象：一辆桑塔纳2000GSi轿车，怠速不稳，加速时排气管冒黑烟。

诊断与分析：读取故障码，无故障码存储。按经验法进行了如下检查。

①因为怠速不稳，首先清洗了节气门体，并进行了基本设置，但故障依旧。

②因为有冒黑烟现象，故又检查了燃油压力，但油压正常。

③清洗了喷油器，换了汽油滤清器，再次起动发动机，仍冒黑烟，但怠速已变平稳。

④由于还冒黑烟，于是又更换了氧传感器，但无效。

⑤检查火花塞与高压线，高压线正常，火花塞间隙较大且发黑。更换火花塞后试车，故障现象减弱，但加速时仍冒黑烟。

通过上述检修后故障未除，有的维修工怀疑是ECU损坏，也有的怀疑点火线圈损坏，或者是气门正时不当、空气流量计损坏等等。

上述按经验法诊断故障比较盲目，根本没有对氧传感器做数据检测就换氧传感器。虽然氧传感器损坏确实有可能导致冒黑烟，但不能武断地下结论。

利用读取数据流的方法排除故障，对于排气管冒黑烟且怠速不稳的发动机，可读取01、02、07和08组的数据流。

怠速时λ自适应值正常显示数值-23%（正常是-10%～10%），传感器电压0.6～0.8V（正常是0.1～1.0V）。数据说明氧传感器损坏或混合气确实过浓，已远远超过了控制的能力。

拔下一根真空管，氧传感器信号电压能下降到0.5V以下，加速时氧传感器信号电压能迅速提高，并能在0.1～1.0V的范围内以较高的频率变化。这些均说明氧传感器至少没有太大的问题，怠速不稳且冒黑烟的故障应该是由于混合气太浓所引起。

读取可能会引起混合气过浓的执行元件和传感器数据流，从02数据组读取的相关数据流：发动机负荷2.8ms（正常是0～2.5ms）；吸入空气量为5.8g/s（正常为2.0～4.0g/s）。再从01数据组读相关数据流：节气门开度角为4°～5°（正常是0°～5°），4°虽未超限，但也偏大。

节气门开度不大，但空气流量增加很多，主要有两个原因：一可能是进气系统有内漏（如节气门磨损、变形等漏气），被空气流量计检测到；二是空气流量传感器信号不正常，导致信号偏大。

内漏一般不至于冒黑烟，所以应该后者的可能性更大。更换了空气流量传感器后故障排除。

专家解读

上述实例说明：利用氧传感器数据结合故障现象和相关数据使故障排除能够比先前的经验法更快捷准确。在现代汽车的故障诊断中，对较复杂的故障，汽车维修人员应尽量利用分析数据流的方法进行故障判断。