第三章 汽车数据流的分析方法
第一节 汽车数据流常用的分析方法
汽车数据数据流的表现形式不同，其分析方法也有所不同。常用的数据分析方法有数值分析法、时间分析法、因果分析法、关联分析法及比较分析法等。
一、数值分析法
数值分析法是对所获取的数据流数值变化规律和数值变化范围进行分析，通过测得的数值与正常情况的标准值进行比较，得到被测对象正常与否的数据流分析方法。
汽车电子控制系统在工作过程中，电子控制器（ECU）对传感器的输入信号进行分析与处理，并向各执行器发出控制指令，使被控对象工作在设定目标范围。闭环控制还将被控对象的工作状态信息通过相关传感器反馈给ECU，ECU根据相应传感器的反馈信号对控制信号再加以修正。在这些输入与输出信号中，一些信号以数据大小反映被控对象的工况与状态。因此，用诊断仪器读取这些信号参数后，需要通过所测得的数据流的数值来分析被控对象的状态和系统的工作情况。下面举几个实例来说明数值分析法
1）利用系统的电压值来分析故障。正常情况下，未起动发动机时，系统的电压为蓄电池电压，发动机起动后应等于该车充电系统的电压。如果测得的系统电压数值不正常，就表示充电系统有故障。有些汽车的充电系统受发动机ECU控制，若发动机起动后的系统电压不正常，也有可能是发动机控制系统出现了故障。
2）利用发动机转速信号的数值分析故障。起动机转速正常，但发动机不能起动，通过读取发动机的转速信号（正常转速数据约为150～300r/min），如果数据很小或接近于零，则说明是转速信号过弱引起发动机不能起动。因为发动机转速信号是发动机控制系统进行点火控制和喷油控制必不可少的信号，如果发动机的转速参数过小，ECU就不能进行正常的点火和喷油控制，发动机也就不能起动。
3）利用发动机温度参数值分析故障。有些汽车发动机的冷却风扇由发动机ECU控制，ECU根据发动机冷却液温度传感器的电压信号来判断发动机冷却液温度，当温度达到极限值时ECU输出控制信号，通过控制风扇继电器使风扇工作。例如，一辆本田雅阁2.3轿车，发动机起动不久，发动机温度还未达到正常工作温度时冷却风扇就开始工作，这说明冷却风扇控制不正常。连接故障诊断仪未能读取故障信息；读取数据流，发动机冷却液温度是112℃，而该车发动机电动风扇的工作温度为91～95℃（开关A低速档）和103～109℃（开关B高速档）。分析发动机冷却液温度数据流的数值和冷却风扇能转动的实际情况，可以确定ECU对冷却风扇的控制及控制电路电路正常，问题出在ECU得到的温度信号不正确。温度信号不正常的可能原因是冷却液温度传感器、线束接头或ECU内部的输出信号处理电路等有异常。经检查发现冷却液温度传感器的阻值不正确，更换后一切正常。
二、时间分析法
时间分析法是通过对所获取的数据流数值随时间的变化进行分析，从中得到被测对象正常与否的数据流分析方法。
注意
数据流分析时，某些数据参数不仅要考虑其数值大小，而且需要看其工作时限是否超越正常的范围。时限是指在一定单位时间内应发生的次数，或应达到的状态。通过工作时限判断传感器是否有故障的传感器主要有冷却液温度传感器、发动机爆燃传感器和氧传感器等。
1）冷却液温度传感器。正常情况下，发动机起动后几分钟发动机冷却液温度就可以达到正常的工作温度。如果发动机起动10min后，发动机电子控制器检测到的发动机冷却液温度还未达到60℃，ECU就会诊断为冷却液温传感器有故障，并储存故障码。
2）发动机爆燃传感器。迅速踩下加速踏板，在发动机转速1500～4500r/min，发动机电子控制器至少应收到爆燃传感器两次大于或等于3kHz的信号。如果ECU未能接收到应有的信号，就会认为爆燃传感器可能有故障，并储存故障码。如果没能及时给出故障码，需运用数据流分析，传感器的信号是否过弱。
3）氧传感器。氧传感器的信号不仅要求有信号电压值和电压的变化，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/10s），当小于此值时，就会产生故障码，表示氧传感器响应过慢。如果氧传感器信号电压变化次数并未超过限定值，但反应较迟缓时，并不会产生故障码。此时，应接上汽车故障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。对采用催化转化器前后均有氧传感器的，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，否则可能是催化转化效率已降低了。
三、因果分析法
因果分析法是对相互联系（有因果关系）的数据间响应情况和响应速度的分析，从中获得被测对象状态和故障信息。
汽车电子控制系统在控制过程中，许多参数具有因果关系。氧传感器的混合气过浓或过稀信号输入ECU，必然会使ECU输出的喷油脉冲信号有所改变。ECU根据一个输入对应一个输出，当某个控制过程出现异常时，可以将这些有因果关系的输入与输出参数连贯起来观察，就可以分析与判断控制系统的故障出现在何处。
例如，用于降低氮氧化物NOx排放的废气再循环（EGR）控制系统，ECU根据发动机转速传感器、进气流量传感器（或进气压力传感器）、发动机温度传感器、节气门位置传感器等确定是否废气再循环及再循环流量，输出相应的控制信号控制EGR电磁阀工作，并根据EGR位置传感器的反馈信号来判断EGR阀的工作状态。当出现EGR系统未工作的故障码时，可在相应工况（非禁止废气循环工况）下检查ECU输出的EGR电磁阀控制信号和EGR位置传感器的反馈信号。如果ECU无控制信号输出，可能是反映发动机工况与状态的相关传感器有故障，或是ECU本身有故障；如果ECU输出的EGR电磁阀控制信号变化正常，而EGR位置传感器反馈信号值没有变化，则可能是EGR位置传感器、传感器线路或EGR阀（包括废气通道）有问题。
专家解读
判别EGR阀本身和废气通道有无问题，可在发动机怠速运转情况下，直接将一定的真空施加于EGR阀上，使EGR阀打开。如果这时发动机出现明显的抖动或熄火，说明EGR阀本身和废气循环通道无问题，可能是EGR位置传感器及线路或ECU有故障；如果无明显抖动，则可能是EGR阀或废气循环通道有异常。
再如，在自动空调系统中，当按下空调开关（A/C）时，该开关并不是直接接通空调压缩机电磁离合器，而是将该开关信号作为空调制冷请求信号发送给发动机ECU，ECU接收到此信号后，检查是否满足设定的条件，若满足，就会向空调继电器发出控制指令，接通继电器线圈，继电器触点闭合，接通压缩机电磁离合器，使压缩机工作。因此，当空调系统不工作时，可观察在按下空调开关后，空调请求（选择）、空调允许、空调继电器等这些有因果关系的参数的状态变化，据此来判断故障出自何处。
四、关联分析法
关联分析法是对彼此有关联的数据流进行分析，通过相互关联数据流的分析比较，找到故障的真正原因。
专家解读
电子控制系统在工作时，ECU对几个相关传感器信号进行比较，当发现它们之间的关系出现不合理的状况时，就会作出有故障的判断，并会给出一个或几个故障码，或指出某个信号不合理。在这种情况下，不能轻易断定是某个传感器不良，应根据它们之间的相互关系做进一步的检测和分析，以便得到正确的诊断结果。
例如，一辆本田轿车，发动机ECU自诊断系统给出了节气门位置传感器信号不正确的故障码，但实际检测结果节气门位置传感器及其设定值都无问题。在这种情况下，就需要注意检查相关联的传感器。通过检测发动机转速信号，发现发动机转速信号不正确，更换曲轴上的曲轴位置传感器（CKP传感器）后，故障排除。故障原因是ECU接收到不正确的发动机转速信号后，不能判断转速信号是否正确（因CKP信号并未超出规定的正常范围），而是比较此时的节气门位置传感器信号，认为其信号与接收到的错误转速信号不相符，故给出节气门位置传感器的故障。
又如：空气流量与节气门开度关联，节气门开度增加，空气流量随之变大，反之变小。如果空气流量信号与节气门开度信号的关联系统出现矛盾，但两个信号都没有超过正常的电压范围时，通常情况下ECU会判定决定喷油的主信号异常，并记忆该传感器的故障码。因此，当空气流量与节气门开度两关联信号出现矛盾时，电控单元会存储空气流量传感器的故障码。鉴于此，当有空气流量传感器故障码，但检查结果又正常时，要注意检查节气门位置传感器的数据流，看节气门位置传感器的信号与节气门的实际开度变化是否相符。
再如，一辆捷达轿车，在故障检修时发现有“空气流量传感器信号不合理”的故障信息。如果简单地更换空气流量传感器，可能导致错误的修理，故障并不能被排除。故障信息并非是“空气流量传感器开路或短路（与地或B+）”，而是“空气流量传感器信号不合理”，这不仅仅是空气流量传感器有故障可能，其他相关联的传感器也有故障的可能。因为ECU是根据相关联的发动机转速信号、节气门位置信号与空气流量信号的比较，当节气门开度信号与空气流量信号出现了矛盾时，就判断为空气流量传感器信号（主信号）不正常，并储存相应的故障码。在进一步的检查中发现节气门位置传感器的最大和最小学习值与规定值不符，且无法正确完成基本设定（始终输出错误信号），故基本确定是节气门位置传感器故障。更换节气门体总成并进行基本设定后，故障排除。
五、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分析比较，以确定被测对象是否正常。
在对一些车型进行故障维修时，由于没有相关的详细维修技术资料和详尽的标准数据，虽然通过故障诊断仪获得了想要的数据流，却无法正确地判断所测数据组数据正常与否，也就不能判定相关器件的好坏。在这种情况下，可利用同类车型上相同系统的数据替代标准数据，根据故障车和正常车数据组相关数据的分析比较，从而判别所测数据是否正常，确认故障车相关器件是否有故障。
比较分析法还可以应用于同一车不同工作状态下的相关数据流做比较。例如，车辆出现冷车无故障而热车工作不良，或者热车正常而冷车工作不良时，可通过分析比较冷车或热车正常时的相关数据，找出不正常数据，并确定故障的原因。
专家解读
在实际的修理过程中，有时也可使用替换比较法来判断故障，即用无故障的器件替换后，看相关数据流是否不同或故障是否消失来确认故障原因。替换法也是一种简单易行的方法，但在进行替换时，注意应首先做一定的基本诊断，在基本确定故障趋势后，再替换被怀疑有问题的器件，不可一上来就换这换那，否则其结果可能是换了所有的器件，仍未发现问题。此外，还应注意用于替换的器件一定要确认是良好的，而不一定是新的，因为有些情况下，新的未必是良好的，这是替换比较法确认故障时应该注意的。