数据流分析：故障码、运行参数与控制指令

1.数据流的概念

数据流是通过诊断接口，由专用诊断仪读取的控制电脑与传感器、执行器交流的数据参数，是发动机控制电脑接收传感器信息、控制执行器工作状态的数量表现形式，并且随时间、温度、负荷等工况而变化的动态参数。它能真实地反映传感器、执行器的工作电压和工作状态，为故障诊断提供了必要的参考依据，将其作为发动机电脑的输入、输出数据，使维修人员能随时了解发动机的工作状况，针对性的运用各种测试手段对控制系统的相关数据参数进行综合分析，及时诊断发动机故障。

2.数据参数的分类

数据流只能通过故障诊断仪（专用诊断仪和通用诊断仪）读取，根据各类数据在诊断仪上的显示方式大体可分为两大类型：数值参数和状态参数；如果按照电子控制系统的工作原理，数据流的参数又可分为输入参数和输出参数。

数值参数是有一定单位、一定变化范围的参数，主要反映电控系统工作中各部件的工作电压、温度、压力、时间和速度等，如电控装置中的温度传感器、进气压力传感器、加速踏板传感器等的工作状态。

状态参数是指工作中只有两种工作状态的参数，如开或关、导通或断开、高或低、是或否等，如电控装置中的开关，一般电磁阀等元器件的工作状态。

输入参数是指提供给控制电脑的传感器信息或开关信号的各个参数，可以是数值参数，也可以是状态参数。

输出参数是指控制电脑输出对执行器进行控制的指令，大多数为状态参数，但也有少部分的数值参数。

3.数据流的获取

电控系统中数据流参数的获取一般通过电脑通信式、电路在线测量式和元器件模拟式三种方式。

（1）电脑通信式 通信式即利用故障诊断仪（解码器、扫描仪），通过电控系统诊断插座的数据传输线与电控单元（俗称电脑）进行有效沟通，将控制电脑的实时数据参数以串行的方式传输给诊断仪。在数据流中主要包括故障码信息、运行参数、控制指令等。诊断仪在接收到这些信号数据后，按照预定的通信协议将其显示为相应的文字和数码，以使维修人员观察系统即时运行状态，用以故障诊断时的数据分析。诊断仪一般可分为专用诊断仪和通用型诊断仪两个大类。

1）专用诊断仪。专用诊断仪是各汽车生产厂家专用的测试设备，主要是针对本厂生产的一种或多种车型的故障诊断，它具有控制电脑版本的识别、读码、解码、数据扫描、动态参数显示、系统匹配、防盗设定等，有些还具有传感器输入信号和执行器输出信号的参数修正、电脑控制系统参数调整以及部分执行器的功能测试，适应车型较少但专业性很强，是专业修理厂的必备设备。

2）通用型诊断仪。通用型诊断仪的测试功能大体上与专用诊断仪不相上下，某些特殊功能的性能不及于专用诊断仪，但可测的车型较多、范围较广，因而称为通用型诊断仪。

（2）电路在线测量式 在线测量式主要是针对控制电脑外部的电器部件和连接电路的在线检测，通常是将控制电脑的输入信号、输出信号直接传输给电路分析仪的测量方式。电路分析仪最常用的是汽车专用万用表，其次是示波器（或汽车专用示波器）。

1）汽车专用万用表。汽车专用万用表一般为数字显示式，大多功能和外形与普通数字式万用表很相似，一般包括交、直流电压与电流，电阻、电容、频率、温度、占空比、闭合角及转速等。测量时需将万用表的测试笔直接触接被测导线或器件，用数字或模拟显示的方式反映电路中电参数的动态变化，是分析电路信号数值变化最常用、最实用的测试仪表，同时对大多数电器元件能够进行静态检查以确定其功能的好坏。

2）汽车示波器。示波器是通过波形显示的方式反映电路参数的动态变化过程，是分析复杂电路信号波形变化的专业仪器，通常汽车专用示波器有两个或两个以上的测试通道，根据维修需要可同时对多路电信号进行同步测量和显示，具有高速动态分析的优点，有些专用示波器还具有连续记忆和重放功能，便于捕捉间歇性故障，或通过一定的软件与PC机连接，将采集的数据进行存储、打印和再现。

（3）元器件模拟式测量 元器件模拟式测量是通过信号模拟器替代传感器的方式，将模拟信号送入控制电脑，再对控制电脑的响应参数进行分析比较，用以判断传感器的性能。目前常用的信号模拟器有两种，一种是单路信号模拟器，另一种是同步信号模拟器。

1）单路信号模拟器。单路信号模拟器也称单通道信号发生器，它只有一路信号输出，只能模拟一个传感器的动态变化信号。一般有0～15V的可变电压信号，0～10kHz的可变交、直流频率信号，0～200kΩ的可变电阻信号。

2）同步信号模拟器。同步信号模拟器具有两路信号同时输出的功能，特别是曲轴位置和凸轮轴位置传感器两路信号同步输出，在发动机无法起动的故障诊断时，能够用于人工模拟发动机运转的情况，对电控单元进行动态响应数据分析，用以界定传感器或控制电脑的工作情况。

信号模拟器在故障诊断中的功用主要有两个，一个是用对比的方法去判断被怀疑的传感器的好坏，另一个是用可变模拟信号去动态分析电脑控制系统的响应，进而分析控制电脑及系统的工作情况。

4.数据流分析的一般步骤

（1）有故障码时 在进行故障码分析并确认有故障码存在时，可以直接找出与该故障码相关的各组数据进行分析，并根据故障码设定的条件分析故障码产生的原因，进而对数据的数值及波形进行分析，找出故障点。

（2）无故障码时 在对故障码分析后确认无故障码存在时，可从故障现象入手，根据控制系统的工作原理和结构推断相关数据参数，再用数据分析的方法对相关数据参数进行观察和全面分析。

在进行数据分析时，常常需要知道所维修汽车系统的基本原理和结构、基本的控制参数及其在不同工况条件下的正确读数值，并经过认真的分析，才有可能得出准确的判断。

5.数据流分析方法

（1）数值分析法 数值分析是对数据的数值变化规律和数值变化范围的分析，即数值的变化，如转速、车速和电脑读值与实际值的差异等。

在控制系统运行时，控制模块将以一定的时间间隔不断地接收各个传感器的输入信号，并向各个执行器发出控制指令，对某些执行器的工作状态还根据相应传感器的反馈信号再加以修正。在诊断过程中可以通过诊断仪器读取这些信号参数的数值加以分析。

如系统电压，在发动机未起动时，其值应为当时的蓄电池电压（12V或24V），在起动后应等于该车充电系统的电压（13.5～14.5V或26.5～28V）。若出现不正常的数值，表示充电系统可能出现故障，应首先查明原因并予以排除。

对于发动机不能起动（起动系统正常）的情况，应注意观察发动机的转速信号（通过诊断仪或转速表），因大多数发动机控制系统在对发动机进行控制时，都必须获取发动机的转速信号，控制电脑方可启用起动工况，否则将无法确定发动机是否在转动，也就不可能对燃油系统进行有效的控制。

（2）时间分析法 电脑在分析某些数据参数时，不仅要考虑传感器的数值，而且要判断其响应的速率，以获得最佳效果。

例如氧传感器的信号，不仅要求有信号电压的变化，而且信号电压的变化频率在一定时间内要超过一定的次数（如某些车要求大于6～10次/s），当小于此值时，就会产生故障码，表示氧传感器响应过慢。有了故障码是比较好解决的，但当次数并未超过限定值，而又反应迟缓时，并不会产生故障码。不仔细体会，可能不会感到一丝故障症状，此时应接上诊断仪观察氧传感器数据的变化状态以判断传感器的好坏。对采用OBD-Ⅱ系统的催化转化器，前后氧传感器的信号变化频率是不一样的，通常后氧传感器的信号变化频率至少应低于前氧传感器的一半，否则可能催化转化器效率已降低了。

（3）因果分析法 因果分析法是对相互联系的数据间响应情况和响应速度的分析。在各个系统的控制中，许多参数是有因果关系的，如电脑得到一个输入，肯定要根据此输入给出一个输出，在认为某个过程有问题时可以将这些参数连贯起来观察，以判断故障出现在何处。

例1：现代车辆的空调系统，通常按下空调（A/C）制冷开关后，它并不是直接接通空调压缩机电磁离合器，而是作为空调请求信号发送给发动机控制电脑，发动机控制电脑接收到此信号后，检查是否满足空调工作的条件（负荷、转速等工况），若满足，就会向压缩机继电器发出控制指令，接通继电器，使压缩机工作，否则，将不予执行。所以当空调不工作时，可观察在按下空调开关后，空调请求信号、空调控制信号、空调继电器等参数的状态变化来判断故障点。

例2：柴油发动机电控系统中，大多设计排气制动功能，当驾驶人按下排气制动开关时，只是将排气制动请求信号传输给了控制电脑，是否执行排气制动功能，还取决于控制电脑对车辆运行工况的综合分析（最关键的是发动机转速，各种车辆有不同的标准），当满足工作条件时，控制电脑将发出对排气制动的控制指令，由排气制动继电器提供排气制动电磁阀的工作电流，或电脑直接控制排气制动阀，实现排气制动功能。当有排气制动故障时，可通过数据流逐项对排气制动请求信号、控制电脑对排气制动继电器的输出指令以及排气制动继电器的工作状态等参数的变化来判断故障，是电控方面则按照相应的提示进行检查，否则检查机械方面。

（4）关联分析法 控制电脑对故障的判断一般是根据几个相关传感器的信号进行比较，当发现相互之间的关系不合理时，会给出一个或几个故障码，或指出某个信号不合理。此时一定不要轻易按照故障码所指定的传感器草率对其判为不良或有故障，而应该根据它们之间的相互关系做进一步的检测，以得出正确的结论。

一台解放重型货车搭载潍柴发动机，故障码中有共轨压力限压阀打开、加速踏板传感器1信号不正确、排气制动对搭铁短路和电源电压1低，但不论采用什么方法检查，或是替换确认良好的传感器，都没有发现传感器和其设定值有问题。而采取单个传感器独立检查时，发现将共轨压力传感器断开时，加速踏板传感器1信号不再出现故障码，而将共轨压力传感器恢复后故障依旧。

为什么断开共轨压力传感器后加速踏板传感器信号正常呢？根据电源电压1低的故障码分析，原来加速踏板传感器1与共轨压力传感器的传感器电源是同一电源，而共轨压力传感器出现了短路故障，同时并接于电路中，导致了加速踏板传感器1的信号不正确，报告了故障码，所以更换了共轨管总成后故障排除。(www.xing528.com)

（5）比较分析法 比较分析法是对相同车种及系统在相同条件下的相同数据组进行的分析。

在很多时候，没有足够详细的技术资料和详尽的标准数据，很难确认某个数据的正确与否，更无法准确地判定某个器件的好坏。如果有条件可与同类车型或相同系统的数据加以比较，或者方便时也会使用替换器件的方法进行试验以达到判断的目的，这都是一些简单的修理方法，但在操作时应首先做基本的诊断，在故障趋势基本确定后，替换被怀疑有问题的器件，千万不要随意盲目的替换器件，这样做既破坏了故障现象的原始状况，又有可能制造了新的故障，其结果可能是换了所有的器件，仍未发现问题。需要注意的是用于替换的器件一定要确认是良好的，而不一定是新的，因为新的未必是良好的，这是做替换试验的基本原则。

6.发动机主要数据分析

（1）电源分析

1）蓄电池电压分析。蓄电池电压是一个数值参数，它反映的是电脑检测到的汽车蓄电池的电压，单位为V。柴油发动机高压共轨电控系统中没有专门检测蓄电池电压的传感器，它是根据其内部电路对输入电脑的电源电压进行检测后获得这一数值的。发动机运转时，该参数实际数值接近正常的充电电压（12V车辆为13.5～14.5V；24V车辆为26.5～28V）。在数值分析时，可将该参数的数值与蓄电池接线柱上的电压进行比较。若电压过低，说明电脑的电源线路有故障。

该参数主要用于电脑自诊断。当蓄电池电压过高或过低时，电脑的某些功能会发生变化。例如：如果电脑发现电压下降到低于极限以下，它将发出指令让发动机以怠速运转，以增加充电量。这样会对怠速控制、燃油控制等参数产生影响。在大部分车型中，如果电脑发现蓄电池电压过高，它会切断由电脑控制的所有电磁阀的电流。以防止电脑因电流过大而损坏。

控制单元的电压过低，易引起以下故障：发动机怠速不稳、发动机熄火、加速不良、发动机起动困难。

2）5V基准电压分析。5V基准电压是一个数值参数。它是发动机电脑向电控系统大多数传感器提供的基准工作电源电压的数值，大部分汽车电脑的基准电压为5.0V左右，一般有一路输出、两路输出或多路输出。该电压是衡量电脑工作是否正常的一个基本标志，若该电压异常，则表示电脑内部有故障。

（2）转速分析

1）发动机转速分析。读取电控装置数据流时，在检测仪上所显示出来的发动机转速是由电子控制系统（ECU）根据发动机曲轴位置传感器的脉冲信号计算而得的，它反映了发动机的实际转速。发动机转速的单位一般采用r/min，其变化范围为0至发动机的最高转速。该读数本身并无分析的价值，一般用于对其他参数进行分析时作为参考基准。

2）发动机起动转速分析。该参数是发动机起动时由起动机带动的发动机转速，其单位为r/min，显示的数值范围为0～800r/min，该参数是发动机微机控制起动喷油量的依据。分析发动机起动转速可以分析其起动困难的故障原因，也可分析发动机的起动性能。

（3）进气量分析

1）大气压力分析。大气压力是一个数值参数，它表示大气压力传感器送给电脑的信号电压的大小，或电脑根据这一信号经计算后得出的大气压力的数值。该参数的单位依车型而不同，有V、kPa及mmHg三种，其变化范围分别为0～5.12V、10～125kPa和0～850mmHg。有些车型的电脑显示两个大气压力参数，其单位分别为V和kPa或mmHg。这两个参数分别代表大气压力传感器电压的大小及电脑根据这一信号计算后得出的大气压力数值。大气压力数值和海拔有关：在海平面附近为100kPa左右，高原地区大气压力较低，在海拔4000m附近为60kPa左右，在数值分析中，如果发现该参数和环境大气压力有很大的偏差，说明大气压力传感器或电脑有故障。

2）进气歧管压力分析。进气歧管压力是一个数值参数，表示由进气歧管压力传感器送给电脑的信号电压，或表示电脑根据这一信号电压计算出的进气歧管压力数值。该参数的单位依车型而不同，有V、kPa及mmHg三种，其变化范围分别为0～5.12V、10～125kPa和0～850mmHg。进气歧管压力传感器所测量的压力是进气歧管内的绝对压力。在发动机运转时该压力的大小取决于油门的开度和发动机的转速。在相同转速下，油门愈小，进气歧管的压力就愈低（即真空度愈大）；发动机转速愈高，该压力就愈低。涡轮增压发动机的进气歧管压力在增压器起作用时，则大于102kPa（大气压力）。在发动机熄火状态下，进气歧管压力应等于大气压力，该参数的数值应为100～102kPa。如果在数值分析时发现该数值和发动机进气歧管内的绝对压力不符，则说明传感器不正常或微机有故障。

3）空气流量的分析。空气流量是一个数值参数，它表示发动机微机接收到的空气流量计的进气量信号。该参数的数值变化范围和单位取决于车型和空气流量计的类型。采用热线式空气流量计及热膜式空气流量计的汽车，该参数的数值单位均为V，其变化范围为0～5V。在大部分车型中，该参数的大小和进气量成反比，即进气量增加时，空气流量计的输出电压下降，该参数的数值也随之下降。5V表示无进气量，0V表示最大进气量。也有部分车型该参数的大小和进气量成正比，即数值大表示进气量大，数值小表示进气量小。

采用涡旋式空气流量计的汽车，该参数的数值单位为Hz或ms，其变化范围分别为0～1600Hz或0～625ms。在怠速时，不同排量的发动机该参数的数值为25～50Hz。进气量愈大，该参数的数值也愈大。在2000r/min时为70～100Hz。如果在不同工况时该参数的数值没有变化或与标准有很大差异，说明空气流量计有故障。进气流量不准常会引起加速不良、发动机回火、排气管放炮等故障现象。

（4）温度分析

1）冷却液温度分析。发动机冷却液温度是一个数值参数，其单位可以通过检测仪选择为℃或℉。在单位为℃时其变化范围为-40～199℃。该参数表示电脑根据冷却液温度传感器送来的信号计算后得出的冷却液温度数值。该参数的数值应能在发动机冷车起动至热车的过程中逐渐升高，在发动机完全热车后怠速运转时的冷却液温度应为85～105℃。当冷却液温度传感器或线路断路时，该参数显示为-40℃；若显示的数值超过185℃，则说明冷却液温度传感器或线路短路。

在有些车型中，发动机冷却液温度参数的单位为V，表示这一参数的数值直接来自冷却液温度传感器的信号电压。该电压和冷却液温度之间的比例关系依控制电路的方式不同而不同，通常成反比例关系，即冷却液温度低时电压高，冷却液温度高时电压低，但也可能成正比例关系。在冷却液温度传感器正常工作时，该参数值的范围为0～5V。

冷却液温度传感器损坏引发的故障现象较为典型的是发动机冒黑烟、车辆不易起动，若显示温度过高也有限制发动机转速的，导致加速不良、怠速不稳、有时熄火等现象。

2）起动时冷却液温度分析。某些车型的电脑会将点火开关刚接通那一瞬间的冷却液温度传感器信号存在存储器内，并一直保存至发动机熄火后下一次起动时。在进行数值分析时，检测仪会将电脑数据流中的这一信号以起动温度的形式显示出来，可以将该参数的数值和发动机冷却液温度的数值进行比较，以判断冷却液温度传感器是否正常。在发动机冷态起动时，起动温度和此时的发动机冷却液温度数值是相等的。随着发动机在热状态下起动，发动机冷却液温度应逐渐升高，而起动温度仍然保持不变。若起动后两个数值始终保持相同，则说明冷却液温度传感器或线路有故障。

3）进气温度分析。进气温度是一个数值参数，其数值单位为℃或℉，在单位为℃时其变化范围为-50～185℃。该参数表示电脑按进气温度传感器的信号计算后得出的进气温度数值。在进行数值分析时，应检查该数值与实际进气温度是否相符。在冷车起动之前，该参数的数值应与环境温度基本相同；在冷车起动后，随着发动机的升温，该参数的数值应逐渐升高，若该参数显示为-50℃，则表明进气温度传感器或线路断路；若该参数显示为185℃，则表明进气温度传感器或线路短路。

（5）共轨管压力分析

1）共轨压力传感器信号分析。共轨压力传感器适时检测共轨管内的压力，通过电信号的方式把共轨压力送给发动机电脑，它是一个数值参数，单位为V，其数值范围为1.5（怠速时）～2.6（2500r/min时）V；在进行数值分析时，应检查轨压信号电压与实际转速的关系，转速越高，共轨压力信号电压越大，若低于最低下限或高于最高上限时，则表明传感器失效或线路故障，ECU据此将加大高压泵的供油量，燃油压力超高，泄压阀打开，发动机进入保护状态。

2）共轨压力值分析。共轨压力值是一个数值参数，单位为MPa（或bar），其数值范围为30（起动时）～130（高速时）MPa，它是通过共轨压力传感器提供的压力信号由发动机电脑计算出来的，主要用于燃油系统检修时的数值分析。

在数值分析时，应参考数据流中额定共轨压力与实际共轨压力是否相等，若出现实际共轨压力大于额定共轨压力时，发动机电子控制装置将通过燃油计量单元加大高压泵供油量，使燃油压力升高冲开限压阀（共轨管压力可达176～180MPa），发动机进入保护状态。

（6）燃油控制参数分析

1）喷油脉冲宽度信号分析。喷油脉冲宽度是发动机微机控制喷油器每次喷油的时间长度，是喷油器工作是否正常的最主要指标。该参数所显示的喷油脉冲宽度数值单位为ms。

该参数显示的数值大，表示喷油器每次打开喷油的时间较长，发动机将获得较浓的混合气；该参数显示的数值小，表示喷油器每次打开喷油的时间较短，发动机将获得较稀的混合气。喷油脉冲宽度没有一个固定的标准，它将随着发动机转速和负荷的不同而变化。

影响喷油脉冲宽度的主要因素有空气温度与密度、蓄电池电压（喷油器打开的快慢）；而喷油量过大的常见原因则是进气计量失准、电子油门控制单元损坏、有额外的负荷、某缸或数缸工作不良等。

2）燃油计量单元分析。燃油计量单元虽然是一个执行元件，它是一个数值参数，在数据流中有两种表示方法，一种是显示电磁线圈触发脉冲，正常工作期间为1380～1420mA；另一种显示为百分比，正常工作范围在18%～20%之间。

（7）电子油门分析 电子油门也称加速踏板传感器，主要是通过驾驶人的愿望了解加速踏板转动角度，作为发动机的负荷信号，并将其转变为电信号送给发动机电脑，负荷越高，电压越大，ECU据此信息进行相关比较和计算后，发出指令控制相关的执行器，加速踏板转动角度是一个数值参数，其数值的单位一般有两种：

若单位为电压（V），则数值范围电装（DENSO）电子油门最大信号电压为4.4V；博世（BOSCH）电子油门最大信号电压为3.8V。

若单位为百分比（%），则数值范围为0%～100%，该参数的数值表示发动机微机接收到的加速踏板位置传感器信号值，或根据该信号计算出的油门开度的大小。其绝对值小，则表示油门开度小；其绝对值大，则表示油门开度大。在进行数值分析时，应检查在油门全关时参数的数值大小。以电压为单位的，油门全关时的参数的数值一般为0.7V左右；以百分比为单位的，油门全关时该参数的数值应为0%。此外，还应检查加速踏板转动时加速踏板传感器1与加速踏板传感器2之间的信号电压是否存在1/2的关系。若有异常，则可能是加速踏板传感器有故障或调整不当，也可能是线路或微机内部有故障。

线性输出加速踏板传感器要输出与油门开度成比例的电压信号，控制系统根据其输入电压信号来判断油门的开度，即负荷的大小，从而决定喷油量的控制。如果传感器的逻辑关系发生了变化，传感器输出的电压信号虽然在规定的范围内，但并不与油门的开度成规定的比例变化，就会出现发动机怠速不稳、加速不良、转矩限制甚至发动机熄火。

（8）起动信号分析。起动信号是一个状态参数，其显示内容为YES和NO。该参数反映由电脑检测开关的位置或起动机回路起动时是否接通。在点火开关转至起动位置、起动机运转时，该参数应显示为YES，其他情况下为NO。发动机电脑根据这一信号判断发动机是否处于起动状态，并由此来控制发动机起动时的燃油喷射、怠速转速。在进行数值分析时，应在发动机起动时检查该参数是否显示为YES。如果该参数仍显示为NO，说明起动系统至电脑的信号电路有故障，这会导致发动机起动困难或无法起动。