汽車數(shù)據(jù)流分析畢業(yè)論文

1、目錄 摘要. 3 關(guān)鍵詞. 3 引言. 3 一、汽車數(shù)據(jù)流的認識. . . . . . . . . . . . . . 3 1.1數(shù)據(jù)流的概念.3 1.2數(shù)據(jù)流參數(shù)的分類.3 二、獲得汽車數(shù)據(jù)流的方法. . . . . . . . . . . .6 2.1電腦通信方式. 2.2在線通信方式. 2.3元件模擬方式. 三. 汽車數(shù)據(jù)流的分析方法. . . . . . . . . . . .12 3.1數(shù)值分析法. 3.2時間分析法. 3.3因果分析法. 3.4關(guān)聯(lián)分析法. 3.5比較分析法. 參考文獻 . 17 答謝詞 .汽車數(shù)據(jù)流分析【摘 要】汽車發(fā)展的趨勢是安全、節(jié)能、環(huán)保。由于電子技術(shù)、計算

2、機技術(shù)和信息技術(shù)等新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，汽車電子控制在控制的精度、范圍，適應(yīng)性和智能化等多方面有了較大發(fā)展，實現(xiàn)了汽車的全面優(yōu)化運行。因此，在降低排放污染、減少燃油消耗、提高安全性和舒適性等方面等多方面，電子控制技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢。這勢必要求在汽車中大量采用各種傳感器。這些微型傳感器體積小，可實現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，這些特點使得它們非常適合于汽車方面的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】 數(shù)據(jù)流 ecu 診斷儀 傳感器 執(zhí)行器【引 言】汽車電子化的發(fā)展迅速，應(yīng)用之廣與日俱增，尤其是微機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為汽車電子化帶來了根本性的變革。當代汽車的維修不是單純的機

3、械維修，而是機械與電子為一體的維修。而電子控制元件的維修比較抽象，給汽車維修技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。是許多維修人員望而止步，感到神秘莫測。汽車示波器和汽車診斷儀應(yīng)運而生，為汽車維修人員快速判斷汽車電子設(shè)備故障提供了有力的工具。電子設(shè)備的測試設(shè)定變得非常簡單，無需任何設(shè)定和調(diào)整就可以直接觀察電子元件的信號波形和讀取數(shù)據(jù)流。為廣大維修人員分析汽車各傳感器、執(zhí)行器的信號波形和數(shù)據(jù)流分析提供了方便。一、 汽車數(shù)據(jù)流的認識1、數(shù)據(jù)流的概念 汽車數(shù)據(jù)流是指電子控制單元（ecu）與傳感器和執(zhí)行器交流的數(shù)據(jù)參數(shù)，它是通過診斷接口，由專用診斷儀讀取的數(shù)據(jù)，且隨時間和工況而變化。數(shù)據(jù)的傳輸就像隊伍排隊一樣，一個一個通

4、過數(shù)據(jù)線流向診斷儀。 汽車電子控制單元（ecu）中所記憶的數(shù)據(jù)流真實的反映了各傳感器和執(zhí)行器的工作電壓和狀態(tài)，為汽車故障診斷提供了依據(jù)，數(shù)據(jù)流只能通過專用診斷儀器讀取。汽車數(shù)據(jù)流可作為汽車ecu的輸入輸出數(shù)據(jù)，使維修人員隨時可以了解汽車的工作狀況，及時診斷汽車的故障。 讀取汽車數(shù)據(jù)流可以檢測汽車各傳感器的工作狀態(tài)，并檢測汽車的工作狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)流還可以設(shè)定汽車的運行數(shù)據(jù)。2、數(shù)據(jù)流參數(shù)的分類根據(jù)數(shù)據(jù)流在檢測儀上顯示方式不同，數(shù)據(jù)參數(shù)可分為兩大類型：數(shù)值參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)。數(shù)值參數(shù)是有一定單位、一定變化范圍的參數(shù)，它通常反映出電控裝置工作中各部件的工作電壓、壓力、溫度、時間及速度等。狀態(tài)參數(shù)是那些只

5、有2種工作狀態(tài)的參數(shù)，如開或關(guān)、閉合或斷開、高或低、是或否等，它通常表示電控裝置中的開關(guān)和電磁閥等元件的工作狀態(tài)。根據(jù)ecu的控制原理，數(shù)據(jù)參數(shù)又分為輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。輸入?yún)?shù)是指各傳感器或開關(guān)信號輸入給ecu的各個參數(shù)。輸入?yún)?shù)可以是數(shù)值參數(shù)，也可以是狀態(tài)參數(shù)。輸出參數(shù)是ecu送出給各執(zhí)行器的輸出指令。輸出參數(shù)大多是狀態(tài)參數(shù)，也有少部分是數(shù)值參數(shù)。數(shù)據(jù)流中的參數(shù)可以按汽車和發(fā)動機的各個系統(tǒng)進行分類，不同類型或不同系統(tǒng)的參數(shù)的分析方法各不相同。在進行電控裝置故障診斷時，還應(yīng)當將幾種不同類型或不同系統(tǒng)的參數(shù)進行綜合對照分析。不同廠家及不同車型的汽車，其電控裝置的數(shù)據(jù)流參數(shù)的名稱和內(nèi)容都不完全相

6、同。我們要探討的就是各個傳感器的數(shù)據(jù)問題，也就是如何理解各個數(shù)據(jù)之間的因果關(guān)系的問題。深入理解領(lǐng)會發(fā)動機各數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的前提，是要對發(fā)動機的工作過程有一個全面的了解。首先我們將發(fā)動機的整個工作過程分為三部分：發(fā)動機前端、中端以及發(fā)動機后端，如圖4所示。 圖4 發(fā)動機工作流程圖發(fā)動機前端：由各種傳感器（氧傳感器除外）、執(zhí)行器、進氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)這幾部分組成。發(fā)動機中端：發(fā)動機機械本體、點火系統(tǒng)組成。發(fā)動機后端：由排氣系統(tǒng)、催化轉(zhuǎn)化器、以及檢測排氣中氧濃度的氧傳感器（或空燃比傳感器）組成。前面，我們大家了解了發(fā)動機的核心問題是空氣，圍繞進入汽缸的空氣，電腦通過曲軸位置傳感器提供的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、空氣

7、流量傳感器的進氣量信號，來確定基本燃油噴射時間、以及基本點火提前角度。然后，再根據(jù)其余各傳感器的信號，如冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器（或加速踏板位置傳感器）等等，來對基本燃油噴射時間作出修正，以達到準確控制的目的。同時，在燃油系統(tǒng)良好的情況下，發(fā)動機ecu指令噴油器作出一定脈寬的打開動作，以將燃油噴入進氣歧管，并和空氣混合，進入汽缸。在發(fā)動機中端，在機械部分良好，汽缸密封良好，配氣機構(gòu)工作正常的情況下，進入汽缸的空氣和燃油的混合氣，在合適的時刻，被工作良好的次級火花點燃，混合氣燃燒做功，輸出功率。在發(fā)動機后端，汽缸內(nèi)燃燒完畢的混合氣，形成廢氣進入排氣管。這其中包含了各種各

8、樣的氣體成分，但比較重要的是o2、hc、co、co2，nox等廢氣。這時候，裝置在排氣管上的氧傳感器就開始大展用途了。由于前面進入汽缸的混合氣，是由發(fā)動機ecu根據(jù)各種傳感器得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)計算后，得出的理論噴油量，而這個噴油量究竟與實際進氣量相不相符，ecu本身并不知道，如果打個比方的話，我們可以將發(fā)動機ecu作出的噴油量指令認為是一個類似于天氣預(yù)報的行為，是帶有預(yù)測性、主觀性的行為，是發(fā)動機ecu單方面的行為。而排氣系統(tǒng)中的氧傳感器起的是監(jiān)察、監(jiān)控的作用。預(yù)測傳感器數(shù)據(jù)提供空氣流量傳感器發(fā)動機轉(zhuǎn)速節(jié)氣門開度進氣及冷卻液溫度等做出噴油及點火指令監(jiān)察、監(jiān)控混合氣狀況根據(jù)排氣中氧原子含量，為發(fā)動機

9、ecu提供燃油噴射量的修正信息氧傳感器根據(jù)排氣中氧原子數(shù)量的多少，與大氣中氧含量進行比較，從而得出混合氣是稀還是濃的情況匯報。為了理解汽車常見輸入?yún)?shù)，現(xiàn)將汽車上常見的傳感器的種類、安裝位置及用途歸納如下表。 主要傳感器的種類、安裝位置及用途傳感器種類安裝位置用途冷卻液溫度傳感器冷卻水道上測量冷卻液溫度進氣溫度傳感器進氣總管上測量進氣溫度egr溫度傳感器egr進氣道上測量egr循環(huán)氣體溫度和egr工作情況曲軸位置傳感器曲軸前端檢測曲軸轉(zhuǎn)角位置、測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速爆震傳感器發(fā)動機缸體上檢測爆燃信號、輸入ecu氧傳感器排氣管、三元催化轉(zhuǎn)換器上控制空燃比制動總泵壓力傳感器主油缸下部檢測主油缸輸出壓力雨滴

10、傳感器發(fā)動機艙蓋上檢測降雨量、控制刮水器轉(zhuǎn)速車速傳感器變速器輸出軸或組合儀表內(nèi)測量汽車行駛速度節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門體上與節(jié)氣門連接判斷發(fā)動機工況，控制噴油脈寬二、三、四、 待添加的隱藏文字內(nèi)容2獲得汽車數(shù)據(jù)流的方法 汽車電控系統(tǒng)測試方式分為：通信式電腦診斷和在線式電路分析兩種。前者是通過汽車上的電腦診斷座溝通汽車電腦與診斷儀之間的通信來完成測試工作的，而后者則是將分析儀的探頭連接到傳感器和執(zhí)行器的電路上進行在線測試的。兩種測試方式不同，使用的設(shè)備也不同，前者主要使用國內(nèi)俗稱“解碼器”的汽車電腦診斷儀，后者主要使用通常稱之為“發(fā)動機分析儀”的汽車電路分析儀。（一）電腦通信方式1、專用診斷儀專用

11、診斷儀是各汽車廠家生產(chǎn)的專用測試設(shè)備，它除具有讀碼、解碼、數(shù)據(jù)掃描等功能外，還具有傳感器輸入信號和執(zhí)行器輸出信號的參數(shù)修正實驗、電腦控制系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整、系統(tǒng)匹配和標定及防盜密碼設(shè)定等專業(yè)功能。專用診斷儀是汽車生產(chǎn)廠家專門配備給其特約維修站的測試設(shè)備，它具有專業(yè)性強、測試功能完善等優(yōu)點，是汽車專修廠的必備設(shè)備。其典型產(chǎn)品有：日本豐田公司的2、 通用診斷儀 通用診斷儀的主要功能有：控制模塊版本的識別、故障碼讀取和清除、動態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)顯示、傳感器和部分執(zhí)行器的功能測試與調(diào)整、某些特殊參數(shù)的設(shè)定、維修資料及故障診斷提示及路試記錄等。通用診斷儀可測試的車型較多適應(yīng)范圍也較寬，因此被稱為通用型儀器，但它與專用

12、診斷儀相比，無法完成某些特殊功能，這也是大多數(shù)通用儀器的不足之處。金德kt600 通用診斷儀和專用診斷儀的動態(tài)數(shù)據(jù)顯示功能不僅可以對控制系統(tǒng)的運行參數(shù)（最多可達上百個）進行數(shù)據(jù)分析，還可以觀擦電腦的動態(tài)控制過程。因此，它具有從電腦內(nèi)部分析過程的診斷功能，它是進行數(shù)據(jù)分析的主要手段。（二）電路在線測量方式 電路在線測量方式是通過對控制模塊電路的在線檢測（主要指電腦的外部連接電路），將控制模塊個輸入、輸出端的電信號直接傳送給電路分析儀的測量方式。電路分析儀一般有兩種：一種是汽車萬用表；一種是汽車示波器。 汽車萬用表也是一種數(shù)字多用儀表其外形和工作原理與袖珍數(shù)字萬用表幾乎沒有區(qū)別，只增加了幾個汽車專

13、用功能檔（如dwell擋、tacho擋）。 汽車萬用表除具備有袖珍數(shù)字萬用表功能外，還具有汽車專用項目測試功能?？蓽y量交流電壓與電流、直流電壓與電流、電阻、頻率、電容、占空比、溫度、閉合角及轉(zhuǎn)速；也有一些新穎功能，如自動斷電、自動變換量程、模擬條圖顯示、峰值保持、讀書保持（數(shù)據(jù)鎖定）及電池測試（低電壓提示）等。 為實現(xiàn)某些功能（例如測量溫度、轉(zhuǎn)速），汽車萬用表還配有一套配件套，如熱電偶適配器、熱電偶探頭、電感式拾取器以及ac/dc感應(yīng)式電流夾鉗等。 汽車萬用表應(yīng)具備下述功能：1、 測量交、直流電壓。考慮到電壓的允許變動范圍及可能產(chǎn)生的過載，汽車萬用表應(yīng)測量大于40v的電壓值，但測量范圍也不能過

14、大，否則讀數(shù)的精度下降。2、 測量電阻。汽車萬用表應(yīng)能測量1m的電阻，測量范圍大一些使用更方便。3、 測量電流。汽車萬用表應(yīng)能測量大于10a的電流，測量范圍再小則使用不方便。4、 記憶最大值和最小值。該功能用于檢查某電路的瞬間故障。5、 模擬條顯示。該功能用于觀測連續(xù)變化的數(shù)據(jù)。6、 測量脈沖波形的頻寬比和點火線圈一次電流的閉合角。該功能用于檢測噴油器、怠速穩(wěn)定控制閥、egr電磁閥及點火系統(tǒng)的工作狀況。7、 測量轉(zhuǎn)速。8、 輸出脈沖信號。該功能用于檢測無分電器點火系統(tǒng)的故障。9、 測量傳感器輸出的電信號頻率。10、 測量二極管的性能。11、 測量大電流。配置電流傳感器（霍爾式傳感器）后，可檢測

15、大電流。12、 測量溫度。配置溫度傳感器后可以檢測冷卻液溫度、尾氣溫度和進氣溫度等。 汽車示波器是用波形顯示的方式表現(xiàn)電路中電參數(shù)的動態(tài)變化過程的專業(yè)儀器，它能夠?qū)﹄娐飞系碾妳?shù)進行連續(xù)性圖形顯示，是分析復雜電路上電信號波形變化的專業(yè)儀器。汽車示波器通常用兩個或兩個以上的測試通道，同時對多路電信號進行同步顯示，具有高速動態(tài)分析各信號間相互關(guān)系的優(yōu)點。通常汽車示波器設(shè)有測試菜單，使用時無需像普通示波器那樣繁瑣地設(shè)定，只需點一下要測試的傳感器或執(zhí)行器的菜單就可以自動進入測量。電子存儲示波器還具有連續(xù)記憶和重放功能，便于捕捉間歇性故障。同時也可以通過一定的軟件與pc機連接，將采集的數(shù)據(jù)進行存儲、打印

16、及再現(xiàn)。發(fā)動機綜合性能檢測儀（三）元件模擬方式 元件模擬方式測量是通過信號模擬器替代傳感器向控制模塊輸送模擬的傳感器信號，并對控制模塊的相應(yīng)參數(shù)進行分析比較的測量方式。信號模擬器有兩種：一種是單路信號模擬器；另一種是同步信號模擬器。 單路信號模擬器是單一通道信號發(fā)生器。它只能輸出一路信號，模擬一個傳感器的動態(tài)變化信號。主要信號有可變電壓信號015v，可變交直流頻率信號010hz，可變電阻信號的好壞，另一個是用可變模擬信號去動態(tài)分析模塊控制系統(tǒng)的響應(yīng)，進而分析控制模塊及系統(tǒng)的工作情況。 同步信號模擬器是兩通道以上的信號發(fā)生器。它主要用于產(chǎn)生有相關(guān)邏輯關(guān)系的信號，如曲軸轉(zhuǎn)角和凸輪軸傳感器同步信號，

17、用于模擬發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況，完成在發(fā)動機未轉(zhuǎn)動的情況下對控制模塊進行動態(tài)相應(yīng)數(shù)據(jù)分析的實驗。同步信號模擬器的功用也有兩個：用對比方式比較傳感器品質(zhì)好壞；分析電腦控制系統(tǒng)的響應(yīng)數(shù)據(jù)參數(shù)。五、 汽車數(shù)據(jù)流的分析方法1、 數(shù)值分析法數(shù)值分析法是對數(shù)據(jù)的數(shù)值變化規(guī)律和數(shù)值變化范圍的分析，及數(shù)值的變化，如轉(zhuǎn)速、車速和電腦讀值與實際值的差異等。在控制系統(tǒng)運行時，控制模塊將以一定的時間間隔不斷地接收各個傳感器傳送的輸入信號，并向各個執(zhí)行器發(fā)出控制指令，對某些執(zhí)行器的工作狀態(tài)還根據(jù)相應(yīng)傳感器的反饋信號在加以修正。我們可以通過診斷儀器讀取這些信號參數(shù)的數(shù)值加以分析。水溫傳感器的數(shù)據(jù)流例 本田雅閣轎車冷卻風扇的控制不

18、是采用安裝在散熱器上的溫控開關(guān)，而是發(fā)動機控制模塊接收冷卻液溫度傳感器的電壓信號，判斷冷卻液的溫度變化，當達到規(guī)定的溫度時，電腦將控制溫度繼電器接通，使風扇工作。一輛本田雅閣2.3轎車，發(fā)動機起動時間不長，冷卻風扇即工作，此時憑手感只有4050攝氏度。原先維修人員因無法找到真正的故障原因，只得改動風扇的控制電路，用一個手動開關(guān)人工控制。根據(jù)該車的電路圖，可確定該車的風扇是由電腦控制的，故接上檢測儀，沒有故障碼存在，但觀察數(shù)據(jù)時，電腦讀取的冷卻液溫度是115攝氏度。根據(jù)該車的設(shè)計，發(fā)動機電動風扇的工作點為9195攝氏度（開關(guān)a低速擋）和103109攝氏度（開關(guān)b高速擋）。所以，可以判斷電腦對風扇

19、的控制電路是正常的，問題在于電腦得到的溫度信號是不正確的，這可能是由于冷卻液溫度傳感器、線束插頭或電腦本身有故障。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)傳感器的阻值不正確，更換后一切正常。為什么沒有故障碼呢？這是因為該車在故障碼設(shè)定中，只規(guī)定了開路（讀值一般在35攝氏度以下）和短路（讀值一般在120攝氏度以上）狀態(tài)并不能判斷傳感器溫度值是否是實際溫度值，當然也就是無法給出故障碼了。從此例中可看出，應(yīng)注意測量值和實際值的關(guān)系，對一個確定的物理量，不論是通過診斷儀或直接測量，得到的值與實際值差異應(yīng)不大（因測量手段不同），否則就有可能是測量值的問題了。 2、時間分析法電腦在分析某些數(shù)據(jù)參數(shù)時，不僅要考慮傳感器的數(shù)值，而且要判斷

20、其相應(yīng)的速率，以獲得最佳效果。例 如氧傳感器的信號，不僅要求有信號電壓的變化，而且信號電壓的變化頻率在一定時間內(nèi)要超過一定的次數(shù)（如某些車要求大于610次/s），當小于此值時，就會產(chǎn)生故障碼，表示氧傳感器響應(yīng)過慢。有了故障碼是比較好解決的，但當次數(shù)并未超過限定值，而又反應(yīng)遲緩時，并不會產(chǎn)生故障碼。此時不仔細體會，可能不會感到一絲故障癥狀。應(yīng)接上儀器觀察氧傳感器數(shù)據(jù)的變化狀態(tài)以判斷傳感器的好壞。對于采用obd-系統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器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(yīng)低于前氧傳感器的一半，否則可能催化轉(zhuǎn)化效率已降低了。3、因果分析法因果分析法是對相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)間響應(yīng)

21、情況和響應(yīng)速度的分析。在各個系統(tǒng)的控制中，許多參數(shù)是有因果關(guān)系的。如電腦得到一個輸入，肯定要根據(jù)此輸入給出下一個輸出，在認為某個過程有問題時可以將這些參數(shù)連貫起來觀察，以判斷故障出現(xiàn)在何處。例 在自動空調(diào)系統(tǒng)中，通常當按下空調(diào)選擇開關(guān)后，該開關(guān)并不是直接接通空調(diào)壓縮機離合器，而是該開關(guān)信號作為空調(diào)請求后空調(diào)選擇信號被發(fā)送給發(fā)動機控制模塊，發(fā)動機控制模塊接收到此信號后，檢查是否滿足設(shè)定的條件，若滿足，就會像壓縮機繼電器發(fā)出控制指令，接通繼電器，使壓縮機工作，所以當空調(diào)不工作時，可觀察在按下空調(diào)開關(guān)后，空調(diào)請求（選擇）、空調(diào)允許、空調(diào)繼電器等參數(shù)的狀態(tài)變化來判斷故障點。4、關(guān)聯(lián)分析法電腦對故障的判斷是根據(jù)幾個相關(guān)傳感器的信號進行比較，當發(fā)現(xiàn)它們之間的關(guān)系不合理時，會給出一個或幾個故障碼，或指出某個信號不合理。此時不要輕易判定是該傳感器不良，需要根據(jù)它們之間的相互關(guān)系做進一步的檢查，已得到正確結(jié)論。例 本田雅閣轎車有時會給出節(jié)氣門位置傳感器的信號不正確，但不論用什么方法檢查，該傳感器和其設(shè)定值都無問題。而若能認真地觀察轉(zhuǎn)速信號（用儀器或示波器），就會發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號不正確，更換曲軸上的曲軸位置傳感器后，故障排除。故障原因是電腦