第一章 緒論

第一節 汽車數據流概述

一、汽車數據流的基本概念

1.汽車數據流的定義

對“汽車數據流”這個名詞，你也許會感到陌生，因為它是近年來才出現的新名詞。汽車數據流原是指用汽車故障診斷儀從汽車ECU的診斷接口讀取的數據。這些數據包括汽車電子控制器（ECU）從傳感器信號及開關信號中獲取的汽車工況與狀態識別參數，以及ECU為實現設定的控制目標而向執行器輸出的控制參數。由于數據的傳輸就像隊伍排隊一樣，一個一個通過數據線流向診斷儀，因而稱其為“數據流”。

專家解讀

汽車數據流就是指汽車ECU用來判別被控對象工況與狀態的數據，以及用來控制被控對象的控制數據。汽車數據流分析，就是根據所獲取數據流的具體情況，分析與判斷汽車電子控制系統及相關系統或部件的工作狀態、故障與否等。通過汽車數據流分析診斷故障，已經在現代汽車使用與維修中得到了很好的運用。

2.汽車數據流的表現形式

在汽車運行過程中，汽車數據流隨時間和工況而變化。汽車數據流除了在進行故障檢修時由診斷接口“流向”故障診斷儀外，在汽車電子控制系統工作過程中，其傳感器、控制器及執行器之間時刻進行著數據的交流（信號傳遞）。汽車數據流的交流方式如圖1-1所示。

圖1-1 汽車電子控制系統中的數據流

在汽車電子控制系統的檢測與故障診斷過程中，通過汽車故障診斷儀從汽車診斷接口獲取的數據是二進制代碼。這些數據由診斷儀內部的信號處理電路進行譯碼或數模轉換后，以十進制數值、文字及波形等方式表達出來。

采用萬用表和示波器等檢測工具，通過傳感器、控制器或執行器的線路連接端子檢測到的數據表現形式則有多種。

1）連續變化的模擬電壓：以電壓的高低表示數據值，例如，節氣門位置傳感器、各種溫度傳感器、翼板式空氣流量傳感器、電位計式轉向盤轉矩傳感器等，向控制器傳送的信號都是以信號電壓值表示當時的節氣門位置、溫度、進氣的流量、轉向盤的轉矩等參數。

2）脈沖電壓的幅值：以脈沖電壓的幅值反映數據值，例如，電感式轉向盤轉矩傳感器向控制器傳送的就是此類信號。

3）脈沖電壓的頻率：以脈沖電壓的頻率反映數據值，例如，發動機轉速傳感器、車輪轉速傳感器、車速傳感器、卡門渦旋式空氣流量傳感器等向控制器傳送的脈沖信號均屬此類信號。

圖1-2 占空比脈沖信號

4）脈沖電壓的占空比：此類脈沖電壓是一種脈沖頻率固定，以脈寬的變化來表示數據值的變化（圖1-2）。在汽車電子控制系統中此類數據流不少，例如，電子控制器向轉動式怠速控制電磁閥、變速器油壓調節電磁閥、變矩器鎖止電磁閥、脈動式怠速控制閥等輸出的控制信號均為占空比脈沖信號。

5）高低電平：以電壓的高低表示數據值。在汽車電子控制系統中，此類信號也有很多，例如，節氣門位置傳感器中的怠速開關、自動變速器的檔位開關、制動系統中的制動燈開關等均是由各自的開關向電子控制器提供開關信號，而電子控制器向繼電器、指示燈、開關式電磁閥、電動機等輸出的也是開關信號。

6）故障碼：汽車電子控制系統故障自診斷過程中所獲得的故障碼是反映汽車電子控制系統故障的數據流。當汽車電子控制系統的部件和線路出現故障時，自診斷系統就以二進制代碼的形式，在指定的RAM存儲器中儲存故障信息，在故障檢修時可通過掃描儀、汽車故障診斷儀或人工的方法讀取故障信息。

專家解讀

在汽車電子控制系統中，還有其他形式的信號，例如：氧傳感器以輸出接近1V的信號電壓表示混合氣過濃，以0.2V以下的信號電壓表示混合氣過稀；爆燃傳感器則是以特定的脈沖電壓波形（非共振型）或電壓峰值（共振型）來反映發動機是否產生了爆燃；曲軸位置傳感器及凸輪軸位置傳感器輸出的脈沖信號表示的是曲軸或凸輪軸相對于活塞上止點的轉角數據。

二、汽車數據流的作用

綜上所述，汽車數據流主要是反映傳感器和執行器工況的一系列數值所組成的數據塊，其作用體現在如下幾方面。

1.維持電子控制系統正常工作

在汽車電子控制系統內部，數據流的作用是使系統保持正常工作。例如傳感器流向信息控制器的數據流，控制器根據傳感器輸入的數據流計算和判斷被控對象的物理參量及工作狀態，并向執行器發出的控制數據流，執行器在這些數據流的作用下工作，將被控對象控制在設定的目標范圍之內。

2.顯示汽車工作狀態

當汽車的行駛工況與狀態有變化時，汽車數據流隨即改變，一些汽車數據流通過汽車顯示儀表顯示出汽車的行駛狀態，以及發動機的狀況，例如，汽車的車速、燃油液面、瞬時油耗、發動機的轉速、發動機溫度等。這些數據流通過顯示裝置使駕駛人隨時了解汽車的工作狀況，及時發現異常情況。

3.檢測與診斷汽車電子控制系統的故障

在現代汽車上，電子控制系統的應用已十分普遍，一些高級轎車所裝備的電子控制系統的數據傳輸線多達數百條，各電子控制系統的工作狀態既使有最輕微的變化，都會在數據流上有所反映。因此，通過診斷接口或用其他檢測手段獲得相關的數據流（傳感器的輸入信號和控制器的輸出信號），檢修人員運用分析與比較的方法，就可以獲得相關的系統工作正常與否，相關系統部件或線路是否有故障的診斷結果。

如果運用微機故障分析儀進行動態檢測，就可將汽車運行中各種傳感器和執行元件的輸入與輸出信號的瞬時數據值直接以數據流的方式在顯示屏上顯示出來。這樣，可以根據汽車工作過程中控制系統各種數據的變化情況來分析與判斷電子控制系統的工作是否正常。

4.實現汽車電子控制系統故障自診斷

汽車電子控制系統設有故障自診斷功能，在電子控制器的ROM存儲器中，儲存有傳感器輸入信號和執行器反饋信號的標準參數和故障自診斷程序。電子控制系統工作時，控制器通過調用故障自診斷程序，將輸入的信號與標準參數進行比較。如果輸入信號丟失或不在正常范圍之內，就診斷為提供輸入信號的線路和部件有故障，并將故障信息以代碼的形式儲存于RAM存儲器中。

三、汽車數據流分析的作用

專家解讀

汽車數據流分析，是指用適當的方法獲得汽車ECU輸入與輸出數據，并通過數據分析，了解汽車的工作狀態，診斷汽車電子控制系統的故障。汽車數據流分析彌補了汽車故障自診斷的不足，可提高汽車電子控制系統故障診斷的準確性和可靠性。

1.汽車故障自診斷的不足

由汽車故障自診斷的原理可知，汽車故障自診斷系統只能檢測出電控系統電路和部件有無故障，并不能監測傳感器的特性變化。如果傳感器出現性能不良（工作不正常、偏差嚴重和靈敏度下降等）而信號不準確的故障，只要其信號未超出設定的正常范圍，自診斷系統就不能識別。因此，在故障檢修時，無法通過取得故障碼來檢測出這一類故障。

注意

汽車故障自診斷只對有信號輸入ECU的電路和部件有效，因此，根據ECU內部存儲器儲存的故障碼進行故障檢修時，能檢測出的故障很有限。對于無反饋信號的執行器和機械裝置的故障，故障自診斷系統不能識別其故障與否，因而在故障檢修時，無法通過取得故障碼來確認這些故障。

2.數據流分析故障的作用與特點

在汽車電控系統故障檢修時，讀取數據流并對數據流進行綜合分析，可有效地提高故障診斷效率。數據流分析的作用主要表現在以下幾點。

1）通過對所獲取的數據流的分析，可以實時了解汽車電子控制系統各種傳感器和執行器的工作狀態信息，掌握汽車的運行狀況，判斷汽車各電子控制系統工作是否正常。

2）可以解決有故障而無故障碼或誤碼等疑難故障問題。在使用故障診斷儀讀取電控系統故障碼并根據故障碼進行檢修時，大多數情況下都能判明故障發生的原因和具體的故障部位，但有時候僅僅靠故障碼尋找故障，往往會出現判斷上的失誤。因為有很多故障是不能被ECU所記錄的，并且有些顯示的故障碼也不一定是汽車真正的故障。在這種情況下，最為可行的辦法就是使用故障診斷儀讀取電控系統的數據流，動態分析電控系統的工作狀況。通過對數據流中的各項參數進行數值分析并與標準數據參數進行綜合的比較，可以判斷汽車電控系統的工作是否正常，從而準確、快速地排除故障。

3）通過讀取數據流，可以進行控制器編碼、基本設定和自適應值清除等，對電控系統進行更精確的匹配，使電控發動機等各系統能在最佳的狀態下工作。

專家解讀

在汽車檢測與故障診斷過程中，當一些故障不能通過故障碼反映，或通過簡單的故障碼不能尋找到真正的故障時，檢測并分析數據流就顯得很重要，利用數據流分析方法可以比較準確地判斷故障的類型和發生部位。因此，數據流分析，已是現代汽車檢測與維修所必須掌握的重要技能。可以說，對數據流分析能力的高低已經成為現代汽車維修人員水平高低的標志。

四、汽車數據流的類型

汽車數據流有很多種類型，下面以不同的分類方法，將這些數據流進行歸類，以便于讀者對汽車數據流的形式和功用有較全面的了解。

1.按數據所顯示的方式分

根據數據在檢測儀上顯示的方式不同分，數據流可分為數值參數和狀態參數兩大類。

1）數據參數。數據參數是指有一定單位、一定變化范圍的參數，它通常反映出電控裝置工作中各部件的工作電壓、溫度、壓力、時間、速度等。

2）狀態參數。狀態參數是只有兩種工作狀態的參數，如開或關、是或否、閉合或斷開、高或低等，它通常表示電控裝置中的開關和電磁閥等元件的工作狀態。

2.按數據流與電子控制器的出入關系分

根據數據流與電子控制器的輸入與輸出關系分，汽車數據流又可分為輸入參數和輸出參數兩大類。

1）輸入參數。輸入參數是指各傳感器或開關信號輸入給ECU的各個參數。輸入參數可以是數值參數，也可以是狀態參數。

2）輸出參數。輸出參數是ECU輸出給各執行器的輸出指令。輸出參數有狀態參數，例如電磁閥的開與關、警告燈的亮與滅、電動機的轉與停等控制信號。輸出參數也有數值參數，例如噴油器的噴油時間、點火提前角等。

3.按系統的工作狀態分

按檢測數據流時汽車電子控制系統的工作狀態分，有靜態數據流和動態數據流兩大類。

1）靜態數據流。汽車電子控制系統接通電源，但未工作時所檢測到的數據為靜態數據流。例如接通點火開關但不起動發動機。這時，利用故障診斷儀或其他測量儀器測得的汽車電子控制系統的數據即為靜態數據流。

2）動態數據流。汽車電子控制系統處于工作狀態時檢測到的數據為動態數據流。例如接通點火開關且起動發動機。在發動機處于運轉狀態下，用故障診斷儀或其他測量儀器所測得的發動機電子控制系統的數據。動態數據流隨電子控制系統工作狀態的變化而改變。

4.按數據所屬的系統分

如果按數據流中的參數所屬的系統分，則可以將數據分為電控發動機數據流、自動變速器數據流、ABS數據流等。

注意

不同類型或不同系統的參數其分析方法會有所不相同，不同廠牌及不同車型的汽車，其電控裝置的數據流參數的名稱和內容也都不完全相同。因此，在進行電控裝置故障診斷時還應當將幾種不同類型或不同系統的參數進行綜合對照分析。