近年来“汽车数据流”一词在汽车使用与维修领域逐渐流行起来,但许多人对汽车数据流并不是十分熟悉,在汽车维修人员中能熟练运用汽车数据流分析方法来诊断汽车故障的也并不多。因此,有必要对汽车数据流给予一个明确的定义,并明晰数据流的表现形式,以便于更多的人了解和掌握汽车数据流分析方法。
一、汽车数据流的表现形式及功能
1.汽车数据流的定义与表现形式
(1)汽车数据流的定义
汽车电子控制系统由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器组成(如图1所示)。工作时,传感器的电信号通过ECU内的输入电路转换为二进制数,并经I/O送入CPU; CPU的控制指令(二进制代码)经I/O输出后,再由ECU内的输出电路转换为相应的控制信号,控制执行器工作。
汽车电子控制系统工作时,传感器、ECU和执行器之间有连续不断的信号(数据)传输。汽车数据流就是汽车ECU用来判别被控对象工况与状态的数据(信号),以及用来控制被控对象的控制数据(信号)。由于在ECU中数据以二进制数传输,一个一个通过数据线“流动”,故而称其为“数据流”。
(2)汽车数据流的表现形式
在对汽车电子控制系统进行检测与故障诊断时,汽车故障诊断仪连接诊断接口可直接获取ECU内部的二进制数据,经诊断仪内部的信号处理电路进行译码或D/A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仪器,通过传感器、控制器或执行器的相应端子检测到的数据(信号)在ECU外部,其形式可归纳为如下几种:
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、量板式空气流量传感器、电位计式转向盘转矩传感器等输出的信号。
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ECU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ECU传送的脉冲信号。
4)脉冲电压的占空比。占空比是指脉冲频率固定,以脉宽的变化来表示数据值的信号。例如,ECU向转动怠速电磁阀、变速器油压调节电磁阀、变矩器锁止电磁阀等输出的均是占空比信号。
5)高低电平。仅以高低电平表示数据值,例如,节气门位置传感器中的怠速开关、自动变速器的挡位开关、制动系统中的制动灯开关等,均是由各自的开关向ECU提供开关信号,而ECU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。
还有其它形式的信号,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;爆震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震;曲轴或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。
2.汽车数据流的功能
在汽车电子控制系统工作过程中,汽车数据流的功能有:
(1)使电子控制系统正常工作。汽车电子控制系统工作时,ECU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仪表显示出汽车的行驶状态和发动机的工况与状态。
(3)检测与诊断汽车电子控制系统的故障。在汽车故障检修时,通过诊断接口或其它检测手段获得相关的数据流,检修人员通过比较与分析,以获得相关系统工作正常与否,相关部件或线路是否有故障的诊断结果。
(4)实现汽车电子控制系统故障自诊断。汽车电控系统工作时,通过运行故障自诊断程序,将输入的数据与标准参数进行比较。如果信号丢失或不在正常范围之内,就诊断为提供该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中。