第一章 绪论

第一节 汽车数据流概述

一、汽车数据流的基本概念

1.汽车数据流的定义

对“汽车数据流”这个名词，你也许会感到陌生，因为它是近年来才出现的新名词。汽车数据流原是指用汽车故障诊断仪从汽车ECU的诊断接口读取的数据。这些数据包括汽车电子控制器（ECU）从传感器信号及开关信号中获取的汽车工况与状态识别参数，以及ECU为实现设定的控制目标而向执行器输出的控制参数。由于数据的传输就像队伍排队一样，一个一个通过数据线流向诊断仪，因而称其为“数据流”。

专家解读

汽车数据流就是指汽车ECU用来判别被控对象工况与状态的数据，以及用来控制被控对象的控制数据。汽车数据流分析，就是根据所获取数据流的具体情况，分析与判断汽车电子控制系统及相关系统或部件的工作状态、故障与否等。通过汽车数据流分析诊断故障，已经在现代汽车使用与维修中得到了很好的运用。

2.汽车数据流的表现形式

在汽车运行过程中，汽车数据流随时间和工况而变化。汽车数据流除了在进行故障检修时由诊断接口“流向”故障诊断仪外，在汽车电子控制系统工作过程中，其传感器、控制器及执行器之间时刻进行着数据的交流（信号传递）。汽车数据流的交流方式如图1-1所示。

图1-1 汽车电子控制系统中的数据流

在汽车电子控制系统的检测与故障诊断过程中，通过汽车故障诊断仪从汽车诊断接口获取的数据是二进制代码。这些数据由诊断仪内部的信号处理电路进行译码或数模转换后，以十进制数值、文字及波形等方式表达出来。

采用万用表和示波器等检测工具，通过传感器、控制器或执行器的线路连接端子检测到的数据表现形式则有多种。

1）连续变化的模拟电压：以电压的高低表示数据值，例如，节气门位置传感器、各种温度传感器、翼板式空气流量传感器、电位计式转向盘转矩传感器等，向控制器传送的信号都是以信号电压值表示当时的节气门位置、温度、进气的流量、转向盘的转矩等参数。

2）脉冲电压的幅值：以脉冲电压的幅值反映数据值，例如，电感式转向盘转矩传感器向控制器传送的就是此类信号。

3）脉冲电压的频率：以脉冲电压的频率反映数据值，例如，发动机转速传感器、车轮转速传感器、车速传感器、卡门涡旋式空气流量传感器等向控制器传送的脉冲信号均属此类信号。

图1-2 占空比脉冲信号

4）脉冲电压的占空比：此类脉冲电压是一种脉冲频率固定，以脉宽的变化来表示数据值的变化（图1-2）。在汽车电子控制系统中此类数据流不少，例如，电子控制器向转动式怠速控制电磁阀、变速器油压调节电磁阀、变矩器锁止电磁阀、脉动式怠速控制阀等输出的控制信号均为占空比脉冲信号。

5）高低电平：以电压的高低表示数据值。在汽车电子控制系统中，此类信号也有很多，例如，节气门位置传感器中的怠速开关、自动变速器的档位开关、制动系统中的制动灯开关等均是由各自的开关向电子控制器提供开关信号，而电子控制器向继电器、指示灯、开关式电磁阀、电动机等输出的也是开关信号。

6）故障码：汽车电子控制系统故障自诊断过程中所获得的故障码是反映汽车电子控制系统故障的数据流。当汽车电子控制系统的部件和线路出现故障时，自诊断系统就以二进制代码的形式，在指定的RAM存储器中储存故障信息，在故障检修时可通过扫描仪、汽车故障诊断仪或人工的方法读取故障信息。

专家解读

在汽车电子控制系统中，还有其他形式的信号，例如：氧传感器以输出接近1V的信号电压表示混合气过浓，以0.2V以下的信号电压表示混合气过稀；爆燃传感器则是以特定的脉冲电压波形（非共振型）或电压峰值（共振型）来反映发动机是否产生了爆燃；曲轴位置传感器及凸轮轴位置传感器输出的脉冲信号表示的是曲轴或凸轮轴相对于活塞上止点的转角数据。

二、汽车数据流的作用

综上所述，汽车数据流主要是反映传感器和执行器工况的一系列数值所组成的数据块，其作用体现在如下几方面。

1.维持电子控制系统正常工作

在汽车电子控制系统内部，数据流的作用是使系统保持正常工作。例如传感器流向信息控制器的数据流，控制器根据传感器输入的数据流计算和判断被控对象的物理参量及工作状态，并向执行器发出的控制数据流，执行器在这些数据流的作用下工作，将被控对象控制在设定的目标范围之内。

2.显示汽车工作状态

当汽车的行驶工况与状态有变化时，汽车数据流随即改变，一些汽车数据流通过汽车显示仪表显示出汽车的行驶状态，以及发动机的状况，例如，汽车的车速、燃油液面、瞬时油耗、发动机的转速、发动机温度等。这些数据流通过显示装置使驾驶人随时了解汽车的工作状况，及时发现异常情况。

3.检测与诊断汽车电子控制系统的故障

在现代汽车上，电子控制系统的应用已十分普遍，一些高级轿车所装备的电子控制系统的数据传输线多达数百条，各电子控制系统的工作状态既使有最轻微的变化，都会在数据流上有所反映。因此，通过诊断接口或用其他检测手段获得相关的数据流（传感器的输入信号和控制器的输出信号），检修人员运用分析与比较的方法，就可以获得相关的系统工作正常与否，相关系统部件或线路是否有故障的诊断结果。

如果运用微机故障分析仪进行动态检测，就可将汽车运行中各种传感器和执行元件的输入与输出信号的瞬时数据值直接以数据流的方式在显示屏上显示出来。这样，可以根据汽车工作过程中控制系统各种数据的变化情况来分析与判断电子控制系统的工作是否正常。

4.实现汽车电子控制系统故障自诊断

汽车电子控制系统设有故障自诊断功能，在电子控制器的ROM存储器中，储存有传感器输入信号和执行器反馈信号的标准参数和故障自诊断程序。电子控制系统工作时，控制器通过调用故障自诊断程序，将输入的信号与标准参数进行比较。如果输入信号丢失或不在正常范围之内，就诊断为提供输入信号的线路和部件有故障，并将故障信息以代码的形式储存于RAM存储器中。

三、汽车数据流分析的作用

专家解读

汽车数据流分析，是指用适当的方法获得汽车ECU输入与输出数据，并通过数据分析，了解汽车的工作状态，诊断汽车电子控制系统的故障。汽车数据流分析弥补了汽车故障自诊断的不足，可提高汽车电子控制系统故障诊断的准确性和可靠性。

1.汽车故障自诊断的不足

由汽车故障自诊断的原理可知，汽车故障自诊断系统只能检测出电控系统电路和部件有无故障，并不能监测传感器的特性变化。如果传感器出现性能不良（工作不正常、偏差严重和灵敏度下降等）而信号不准确的故障，只要其信号未超出设定的正常范围，自诊断系统就不能识别。因此，在故障检修时，无法通过取得故障码来检测出这一类故障。

注意

汽车故障自诊断只对有信号输入ECU的电路和部件有效，因此，根据ECU内部存储器储存的故障码进行故障检修时，能检测出的故障很有限。对于无反馈信号的执行器和机械装置的故障，故障自诊断系统不能识别其故障与否，因而在故障检修时，无法通过取得故障码来确认这些故障。

2.数据流分析故障的作用与特点

在汽车电控系统故障检修时，读取数据流并对数据流进行综合分析，可有效地提高故障诊断效率。数据流分析的作用主要表现在以下几点。

1）通过对所获取的数据流的分析，可以实时了解汽车电子控制系统各种传感器和执行器的工作状态信息，掌握汽车的运行状况，判断汽车各电子控制系统工作是否正常。

2）可以解决有故障而无故障码或误码等疑难故障问题。在使用故障诊断仪读取电控系统故障码并根据故障码进行检修时，大多数情况下都能判明故障发生的原因和具体的故障部位，但有时候仅仅靠故障码寻找故障，往往会出现判断上的失误。因为有很多故障是不能被ECU所记录的，并且有些显示的故障码也不一定是汽车真正的故障。在这种情况下，最为可行的办法就是使用故障诊断仪读取电控系统的数据流，动态分析电控系统的工作状况。通过对数据流中的各项参数进行数值分析并与标准数据参数进行综合的比较，可以判断汽车电控系统的工作是否正常，从而准确、快速地排除故障。

3）通过读取数据流，可以进行控制器编码、基本设定和自适应值清除等，对电控系统进行更精确的匹配，使电控发动机等各系统能在最佳的状态下工作。

专家解读

在汽车检测与故障诊断过程中，当一些故障不能通过故障码反映，或通过简单的故障码不能寻找到真正的故障时，检测并分析数据流就显得很重要，利用数据流分析方法可以比较准确地判断故障的类型和发生部位。因此，数据流分析，已是现代汽车检测与维修所必须掌握的重要技能。可以说，对数据流分析能力的高低已经成为现代汽车维修人员水平高低的标志。

四、汽车数据流的类型

汽车数据流有很多种类型，下面以不同的分类方法，将这些数据流进行归类，以便于读者对汽车数据流的形式和功用有较全面的了解。

1.按数据所显示的方式分

根据数据在检测仪上显示的方式不同分，数据流可分为数值参数和状态参数两大类。

1）数据参数。数据参数是指有一定单位、一定变化范围的参数，它通常反映出电控装置工作中各部件的工作电压、温度、压力、时间、速度等。

2）状态参数。状态参数是只有两种工作状态的参数，如开或关、是或否、闭合或断开、高或低等，它通常表示电控装置中的开关和电磁阀等元件的工作状态。

2.按数据流与电子控制器的出入关系分

根据数据流与电子控制器的输入与输出关系分，汽车数据流又可分为输入参数和输出参数两大类。

1）输入参数。输入参数是指各传感器或开关信号输入给ECU的各个参数。输入参数可以是数值参数，也可以是状态参数。

2）输出参数。输出参数是ECU输出给各执行器的输出指令。输出参数有状态参数，例如电磁阀的开与关、警告灯的亮与灭、电动机的转与停等控制信号。输出参数也有数值参数，例如喷油器的喷油时间、点火提前角等。

3.按系统的工作状态分

按检测数据流时汽车电子控制系统的工作状态分，有静态数据流和动态数据流两大类。

1）静态数据流。汽车电子控制系统接通电源，但未工作时所检测到的数据为静态数据流。例如接通点火开关但不起动发动机。这时，利用故障诊断仪或其他测量仪器测得的汽车电子控制系统的数据即为静态数据流。

2）动态数据流。汽车电子控制系统处于工作状态时检测到的数据为动态数据流。例如接通点火开关且起动发动机。在发动机处于运转状态下，用故障诊断仪或其他测量仪器所测得的发动机电子控制系统的数据。动态数据流随电子控制系统工作状态的变化而改变。

4.按数据所属的系统分

如果按数据流中的参数所属的系统分，则可以将数据分为电控发动机数据流、自动变速器数据流、ABS数据流等。

注意

不同类型或不同系统的参数其分析方法会有所不相同，不同厂牌及不同车型的汽车，其电控装置的数据流参数的名称和内容也都不完全相同。因此，在进行电控装置故障诊断时还应当将几种不同类型或不同系统的参数进行综合对照分析。