第三章 汽車數據流的分析方法
第一節 汽車數據流常用的分析方法
汽車數據數據流的表現形式不同，其分析方法也有所不同。常用的數據分析方法有數值分析法、時間分析法、因果分析法、關聯分析法及比較分析法等。
一、數值分析法
數值分析法是對所獲取的數據流數值變化規律和數值變化范圍進行分析，通過測得的數值與正常情況的標準值進行比較，得到被測對象正常與否的數據流分析方法。
汽車電子控制系統在工作過程中，電子控制器（ECU）對傳感器的輸入信號進行分析與處理，并向各執行器發出控制指令，使被控對象工作在設定目標范圍。閉環控制還將被控對象的工作狀態信息通過相關傳感器反饋給ECU，ECU根據相應傳感器的反饋信號對控制信號再加以修正。在這些輸入與輸出信號中，一些信號以數據大小反映被控對象的工況與狀態。因此，用診斷儀器讀取這些信號參數后，需要通過所測得的數據流的數值來分析被控對象的狀態和系統的工作情況。下面舉幾個實例來說明數值分析法
1）利用系統的電壓值來分析故障。正常情況下，未起動發動機時，系統的電壓為蓄電池電壓，發動機起動后應等于該車充電系統的電壓。如果測得的系統電壓數值不正常，就表示充電系統有故障。有些汽車的充電系統受發動機ECU控制，若發動機起動后的系統電壓不正常，也有可能是發動機控制系統出現了故障。
2）利用發動機轉速信號的數值分析故障。起動機轉速正常，但發動機不能起動，通過讀取發動機的轉速信號（正常轉速數據約為150～300r/min），如果數據很小或接近于零，則說明是轉速信號過弱引起發動機不能起動。因為發動機轉速信號是發動機控制系統進行點火控制和噴油控制必不可少的信號，如果發動機的轉速參數過小，ECU就不能進行正常的點火和噴油控制，發動機也就不能起動。
3）利用發動機溫度參數值分析故障。有些汽車發動機的冷卻風扇由發動機ECU控制，ECU根據發動機冷卻液溫度傳感器的電壓信號來判斷發動機冷卻液溫度，當溫度達到極限值時ECU輸出控制信號，通過控制風扇繼電器使風扇工作。例如，一輛本田雅閣2.3轎車，發動機起動不久，發動機溫度還未達到正常工作溫度時冷卻風扇就開始工作，這說明冷卻風扇控制不正常。連接故障診斷儀未能讀取故障信息；讀取數據流，發動機冷卻液溫度是112℃，而該車發動機電動風扇的工作溫度為91～95℃（開關A低速檔）和103～109℃（開關B高速檔）。分析發動機冷卻液溫度數據流的數值和冷卻風扇能轉動的實際情況，可以確定ECU對冷卻風扇的控制及控制電路電路正常，問題出在ECU得到的溫度信號不正確。溫度信號不正常的可能原因是冷卻液溫度傳感器、線束接頭或ECU內部的輸出信號處理電路等有異常。經檢查發現冷卻液溫度傳感器的阻值不正確，更換后一切正常。
二、時間分析法
時間分析法是通過對所獲取的數據流數值隨時間的變化進行分析，從中得到被測對象正常與否的數據流分析方法。
注意
數據流分析時，某些數據參數不僅要考慮其數值大小，而且需要看其工作時限是否超越正常的范圍。時限是指在一定單位時間內應發生的次數，或應達到的狀態。通過工作時限判斷傳感器是否有故障的傳感器主要有冷卻液溫度傳感器、發動機爆燃傳感器和氧傳感器等。
1）冷卻液溫度傳感器。正常情況下，發動機起動后幾分鐘發動機冷卻液溫度就可以達到正常的工作溫度。如果發動機起動10min后，發動機電子控制器檢測到的發動機冷卻液溫度還未達到60℃，ECU就會診斷為冷卻液溫傳感器有故障，并儲存故障碼。
2）發動機爆燃傳感器。迅速踩下加速踏板，在發動機轉速1500～4500r/min，發動機電子控制器至少應收到爆燃傳感器兩次大于或等于3kHz的信號。如果ECU未能接收到應有的信號，就會認為爆燃傳感器可能有故障，并儲存故障碼。如果沒能及時給出故障碼，需運用數據流分析，傳感器的信號是否過弱。
3）氧傳感器。氧傳感器的信號不僅要求有信號電壓值和電壓的變化，而且信號電壓的變化頻率在一定時間內要超過一定的次數（如某些車要求大于6～10次/10s），當小于此值時，就會產生故障碼，表示氧傳感器響應過慢。如果氧傳感器信號電壓變化次數并未超過限定值，但反應較遲緩時，并不會產生故障碼。此時，應接上汽車故障診斷儀觀察氧傳感器數據的變化狀態以判斷傳感器的好壞。對采用催化轉化器前后均有氧傳感器的，前后氧傳感器的信號變化頻率是不一樣的。通常后氧傳感器的信號變化頻率至少應低于前氧傳感器的一半，否則可能是催化轉化效率已降低了。
三、因果分析法
因果分析法是對相互聯系（有因果關系）的數據間響應情況和響應速度的分析，從中獲得被測對象狀態和故障信息。
汽車電子控制系統在控制過程中，許多參數具有因果關系。氧傳感器的混合氣過濃或過稀信號輸入ECU，必然會使ECU輸出的噴油脈沖信號有所改變。ECU根據一個輸入對應一個輸出，當某個控制過程出現異常時，可以將這些有因果關系的輸入與輸出參數連貫起來觀察，就可以分析與判斷控制系統的故障出現在何處。
例如，用于降低氮氧化物NOx排放的廢氣再循環（EGR）控制系統，ECU根據發動機轉速傳感器、進氣流量傳感器（或進氣壓力傳感器）、發動機溫度傳感器、節氣門位置傳感器等確定是否廢氣再循環及再循環流量，輸出相應的控制信號控制EGR電磁閥工作，并根據EGR位置傳感器的反饋信號來判斷EGR閥的工作狀態。當出現EGR系統未工作的故障碼時，可在相應工況（非禁止廢氣循環工況）下檢查ECU輸出的EGR電磁閥控制信號和EGR位置傳感器的反饋信號。如果ECU無控制信號輸出，可能是反映發動機工況與狀態的相關傳感器有故障，或是ECU本身有故障；如果ECU輸出的EGR電磁閥控制信號變化正常，而EGR位置傳感器反饋信號值沒有變化，則可能是EGR位置傳感器、傳感器線路或EGR閥（包括廢氣通道）有問題。
專家解讀
判別EGR閥本身和廢氣通道有無問題，可在發動機怠速運轉情況下，直接將一定的真空施加于EGR閥上，使EGR閥打開。如果這時發動機出現明顯的抖動或熄火，說明EGR閥本身和廢氣循環通道無問題，可能是EGR位置傳感器及線路或ECU有故障；如果無明顯抖動，則可能是EGR閥或廢氣循環通道有異常。
再如，在自動空調系統中，當按下空調開關（A/C）時，該開關并不是直接接通空調壓縮機電磁離合器，而是將該開關信號作為空調制冷請求信號發送給發動機ECU，ECU接收到此信號后，檢查是否滿足設定的條件，若滿足，就會向空調繼電器發出控制指令，接通繼電器線圈，繼電器觸點閉合，接通壓縮機電磁離合器，使壓縮機工作。因此，當空調系統不工作時，可觀察在按下空調開關后，空調請求（選擇）、空調允許、空調繼電器等這些有因果關系的參數的狀態變化，據此來判斷故障出自何處。
四、關聯分析法
關聯分析法是對彼此有關聯的數據流進行分析，通過相互關聯數據流的分析比較，找到故障的真正原因。
專家解讀
電子控制系統在工作時，ECU對幾個相關傳感器信號進行比較，當發現它們之間的關系出現不合理的狀況時，就會作出有故障的判斷，并會給出一個或幾個故障碼，或指出某個信號不合理。在這種情況下，不能輕易斷定是某個傳感器不良，應根據它們之間的相互關系做進一步的檢測和分析，以便得到正確的診斷結果。
例如，一輛本田轎車，發動機ECU自診斷系統給出了節氣門位置傳感器信號不正確的故障碼，但實際檢測結果節氣門位置傳感器及其設定值都無問題。在這種情況下，就需要注意檢查相關聯的傳感器。通過檢測發動機轉速信號，發現發動機轉速信號不正確，更換曲軸上的曲軸位置傳感器（CKP傳感器）后，故障排除。故障原因是ECU接收到不正確的發動機轉速信號后，不能判斷轉速信號是否正確（因CKP信號并未超出規定的正常范圍），而是比較此時的節氣門位置傳感器信號，認為其信號與接收到的錯誤轉速信號不相符，故給出節氣門位置傳感器的故障。
又如：空氣流量與節氣門開度關聯，節氣門開度增加，空氣流量隨之變大，反之變小。如果空氣流量信號與節氣門開度信號的關聯系統出現矛盾，但兩個信號都沒有超過正常的電壓范圍時，通常情況下ECU會判定決定噴油的主信號異常，并記憶該傳感器的故障碼。因此，當空氣流量與節氣門開度兩關聯信號出現矛盾時，電控單元會存儲空氣流量傳感器的故障碼。鑒于此，當有空氣流量傳感器故障碼，但檢查結果又正常時，要注意檢查節氣門位置傳感器的數據流，看節氣門位置傳感器的信號與節氣門的實際開度變化是否相符。
再如，一輛捷達轎車，在故障檢修時發現有“空氣流量傳感器信號不合理”的故障信息。如果簡單地更換空氣流量傳感器，可能導致錯誤的修理，故障并不能被排除。故障信息并非是“空氣流量傳感器開路或短路（與地或B+）”，而是“空氣流量傳感器信號不合理”，這不僅僅是空氣流量傳感器有故障可能，其他相關聯的傳感器也有故障的可能。因為ECU是根據相關聯的發動機轉速信號、節氣門位置信號與空氣流量信號的比較，當節氣門開度信號與空氣流量信號出現了矛盾時，就判斷為空氣流量傳感器信號（主信號）不正常，并儲存相應的故障碼。在進一步的檢查中發現節氣門位置傳感器的最大和最小學習值與規定值不符，且無法正確完成基本設定（始終輸出錯誤信號），故基本確定是節氣門位置傳感器故障。更換節氣門體總成并進行基本設定后，故障排除。
五、比較分析法
比較分析法是對相同車種及系統在相同條件下的相同數據組進行分析比較，以確定被測對象是否正常。
在對一些車型進行故障維修時，由于沒有相關的詳細維修技術資料和詳盡的標準數據，雖然通過故障診斷儀獲得了想要的數據流，卻無法正確地判斷所測數據組數據正常與否，也就不能判定相關器件的好壞。在這種情況下，可利用同類車型上相同系統的數據替代標準數據，根據故障車和正常車數據組相關數據的分析比較，從而判別所測數據是否正常，確認故障車相關器件是否有故障。
比較分析法還可以應用于同一車不同工作狀態下的相關數據流做比較。例如，車輛出現冷車無故障而熱車工作不良，或者熱車正常而冷車工作不良時，可通過分析比較冷車或熱車正常時的相關數據，找出不正常數據，并確定故障的原因。
專家解讀
在實際的修理過程中，有時也可使用替換比較法來判斷故障，即用無故障的器件替換后，看相關數據流是否不同或故障是否消失來確認故障原因。替換法也是一種簡單易行的方法，但在進行替換時，注意應首先做一定的基本診斷，在基本確定故障趨勢后，再替換被懷疑有問題的器件，不可一上來就換這換那，否則其結果可能是換了所有的器件，仍未發現問題。此外，還應注意用于替換的器件一定要確認是良好的，而不一定是新的，因為有些情況下，新的未必是良好的，這是替換比較法確認故障時應該注意的。