现代汽车故障诊断中数据流分析的应用与研究

现代汽车故障诊断中数据流分析的应用与研究摘要通过对上海通用君威车型散热器冷却风扇电路原理的了解与分析,并结合对实车故障的排除,说明了数据流分析在汽车故障诊断的重要作用，应用数据流对现代汽车典型故障进行检测分析可以减少诊断时间，提高工作效率。关键词散热器冷却风扇电路图空调AC压力传感器数据流分析ABSTRACTTHROUGHTOSHANGHAIGMJUNWEIMODELRADIATORCOOLINGFANCIRCUITPRINCIPLEUNDERSTANDINGANDANALYSIS,ANDCOMBINEDWITHTHEREALCARTOTHEELIMINATIONOFTHEFAULT,ANDSHOWTHEDATAFLOWANALYSISINAUTOFAULTDIAGNOSIS,THEIMPORTANCEOFTHEAPPLICATIONOFDATAFLOWONMODERNCARTYPICALFAULTDETECTIONANALYSISCANREDUCETHETIMEOFDIAGNOSIS,IMPROVETHEWORKEFFICIENCYKEYWORDSRADIATORCOOLINGFANACIRCUITDIAGRAMAIRCONDITIONINGACPRESSURESENSORSDATAFLOWANALYSIS数据流是指电子控制单元（ECU）与传感器、执行器交流的数据参数通过诊断接口由专用诊断仪读取的数据编码信息，数据流随时间和工况而变化（动态）。数据的传输就像排队一样，一个一个地通过数据线流向诊断仪。ECU中记忆的数据流真实地反应了各传感器、执行器的工作电压和状态，为现代汽车故障诊断提供了依据。数据流只能通过专用诊断仪器读取。数据流可以作为ECU的输入、输出数据，使维修人员随时可以了解汽车的工作状况，及时诊断汽车的故障。读取数据流不仅可以检测各电气元件的工作状态，通过数据流还可以设定汽车的运行数据，现代汽车故障诊断中对一些典型的故障必须使用数据流检测分析才能准确快速确定故障点。一辆行驶近十万公里的上海通用生产的君威轿车，驾驶员反映此车行驶过程中水温表指示偏低的情况下，散热器冷却风扇出现间歇性无故转动的故障。一、工作原理电动冷却风扇用于降低通过散热器的发动机冷却液温度,还用于冷却流经空调制冷系统冷凝器的制冷剂。当发动机冷却液温度超过特定值时，电动冷却风扇开始运行，现阶段轿车所装用发动机上的散热器冷却风扇通常是由控制模块控制的。满足一定的条件时，控制模块通过将散热器冷却风扇继电器线圈接地，接通散热器冷却风扇。当空调制冷系统工作时，散热器冷却风扇也会打开。该车散热器冷却风扇的控制是由位于发动机罩下附件导线接线盒中的6号40A和21号15A的保险丝给发动机散热器冷却风扇加电。相关电路图如图1所示。散热器冷却风扇低速运转工作原理动力系统控制模块（PCM）通过低速风扇控制电路为继电器12提供接地通路。这使继电器线圈通电，继电器12的触点接触，于是接通两个散热器冷却液风扇的电路。电流路线为6号40A保险丝继电器12触点（8730）发动机冷却液风扇马达（左侧）继电器9触点（3087A）发动机冷却液风扇马达（右侧）接地。电流方向如图1所示。此时因为两个马达串联在一起，所以两个散热器冷却风扇低速运转。散热器冷却风扇高速运转工作原理为指令散热器冷却风扇高速运转，动力系统控制模块（PCM）首先通过低速风扇控制电路为继电器12提供接地通路。延迟3秒之后，动力系统控制模块（PCM）通过高速风扇控制电路为继电器9和继电器10提供接地通路。发动机冷却液风扇马达（左侧）继续从6号40A保险丝接受电流。然而，发动机冷却液风扇马达（右侧）的电流来自21号15A保险丝,此时两个风扇有单独的接地通路,因而风扇高速运行。图1重要注意事项当设置某种诊断故障代码（DTC）时，动力系统控制模块（PCM）可能指令冷却风扇一直运转。故障指示灯（MIL）位于仪表板（CHECKENGINE（检测发动机）或（SERVICEENGINESOON（立即维修发动机）的位置处。故障指示灯（MIL）执行下列功能（1）通知驾驶员发生故障，车辆应尽快去维修。（2）系统检测时，故障指示灯会在点火开关转至ON（开）位置，但发动机不运转的情况下启亮。发动机起动后，故障指示灯关闭。如果故障指示灯仍然启亮，那就自我诊断系统检测到故障。如果故障消除，故障指示灯会在大多数情况下关闭，但诊断故障代码将被储存。出现如下状况时，首先执行动力系车载诊断系统检查（1）点火开关在运行（RUN）位置时，故障指示灯（MIL）不启亮。（2）发动机运行时，故障指示灯（MIL）保持启亮。（3）怀疑驾驶性能有故障时。此款车型散热器冷却风扇工作条件（1）低速运转时,动力系统控制模块在下列状况下完成继电器12的接地通路（2）当发动机冷却液温度超过106摄氏度时。（3）当空调（A/C）制冷剂压力大于190磅/平方英寸约1310KPA（2伏特）时。（4）当点火装置关闭及发动机冷却液温度超过140摄氏度时。高速运行时，动力系统控制模块（PCM）对发动机冷却液风扇马达（左侧）和继电器10的控制延迟3秒钟。3秒钟的延迟确保冷却风扇电器负载不超过系统额定功率。动力系统控制模块（PCM）在下列任何条件下完成继电器12、继电器9和继电器10的接地通路。（1）当发动机冷却液温度超过110摄氏度时。（2）当空调（A/C）制冷剂压力大于240磅/平方英寸约1655KPA（25伏特）时。二、故障诊断目视检查及用TECH2（上海通用配给维修站使用的专用解码仪）调取故障码未发现异常，仔细检查相关继电器及散热器风扇线路正常（用TECH2的特殊功能直接驱动散热器风扇的运转能随指令的变化而变化），故怀疑应为PCM模块发出的高速运转信号，导致散热器风扇高速转动用解码仪数据流功能读取水温传感器（ECT）显示的温度仅为78，如图2所示，远远没有达到散热器风扇转动的条件，甚至连低速转动的条件都没达到，为何会高速转动呢考虑到影响散热器风扇转动的因素有水温过高、AC请求信号、AC压力传感器信号过大等。于是检查相关数据。但是因为是偶发故障，此时TECH2上显示的相关数据一切正常。如图3、图4所示。反复试车，终于等到了故障出现，此时发现的确是由PCM模块控制散热器风扇开始高速运转的，但是此时发动机的相关数据却显示正常ECT80、AC请求信号否、AC压力传感器400KPA经过仔细试车，突然发现AC压力传感器数据在正常的400KPA左右，有时会突然上升到2361KPA（如图2、图3、图4所示）既而PCM就会立即控制散热器风扇高速运转，原来是PCM检测到AC压力传感器压力突然上升立即启动保护模式起动散热器冷却风扇运转的这也同时说明了为何会出现水温表指示偏低的问题。此款车型空调（A/C）系统采用的空调系统制冷剂压力传感器安装在空调系统制冷剂的高压端，以监视空调系统制冷剂压力。当空调系统制冷剂压力高时，动力系统控制模块（PCM）利用该信息接通发动机冷却液风扇并在空调系统制冷剂压力过高或过低时，保持压缩机分离。空调系统制冷剂压力传感器的操作类似于其它3线传感器。动力系统控制模块向传感器施加50伏的参考电压并提供接地。空调系统制冷剂压力的变化将导致输入动力系统控制模块的空调系统制冷剂压力信号变化。动力系统控制模块监视空调系统制冷剂压力信号图2图3电路并确定信号是否超出传感器可能的范围。当信号超出范围的时间较长时，动力系统控制模块将设置DTCP0530。设置DTCP0530后，动力系统控制模块将不允许空调系统压缩机接合。从而保护压缩机。运行诊断故障码的条件（1）发动机正在运行。（2）请求空调。设置诊断故障码的条件空调制冷剂压力传感器信号电压小于01伏特（9磅/平方英寸）或空调系统制冷剂压力传感器信号电压高于49伏特（472磅/平方英寸）。上面的任一情况存在超过20秒钟。通过查阅维修手册中有关对空调AC压力传感器工作的上述描述和散热器风扇工作的条件，是因为突变上升的空调压力虽没有达到设置故障码的条件，但上升的压力值满足了散热器风扇高速动转的条件。所以，在用TECH2检查时，没有发现有相关的故障码,同时TECH2显示的水温值也显示了当前的工况，排除了因水温传感器等相关引起的该故障。从而将故障的范围锁定在AC压力传感器及其相关部件上。再次检测相关外围线路，未见异常，怀疑空调AC压力传感器内部故障，便为该车更换了一个新的AC压力传感器。并再次反复试车,同时在试车中观察空调AC压力传感器的压力数据，确认仍然出现突变的压力，而此时没有打开空调开关，实际的空调管路压力也不可能会在短短的12秒之内上升到约2400KPA，又恢复到400KPA只可能是线路短路、或PCM内部程序出现问题了而该车为行驶近十万KM的车，PCM模块和相关线路均有可能产生该故障，对照原车线路图检查线路，拆下位于空气滤清器壳体下方的PCM模块，断开AC压力传感器之间的线路，采用单独连接的方式，跨接好相关线束反复试车发现故障仍然出现。为了解AC压力传感器对散热器风扇工作的影响,决定模拟故障现象，人为的给该压力传感器短接一个5V电源，结果压力信号突变为3119KPA,既而就出图4现了起动散热器风扇高速运转的现象；而断开该传感器的信号线，信号变为103KPA根据故障模拟试验再次说明，故障发生的根源估计还是发生在信号线间歇性对电源短路上，可都已经单独跨接线束了，怎么可能还有短路的地方难道是线路两端的插头进水所致于是再次检查传感器接头以及PCM端的针脚，还是没有发现进水等异常难道是PCM模块内部线路板有虚接只好尝试和其它车对换PCM，结果仍然令人大失所望，故障现象还是依旧存在至此维修工作陷入了困境，仔细回想先前走过的维修过程，感到有许多困惑，在已完成的维修经过中，有两点很是令我不解的（1）单独跨接传感器5V参考电压线为什么压力信号还有突变（2）为什么信号会突变到4V对应2300多KPA，而不是5V对应的3119KPA三故障排除再次通过反复试车，发现该车在加速、减速时较易出现此症状这一规律。再次查察线路图反复考虑分析整个维修过程，传感器不是、PCM不是、线路不是难道是电源、地线于是检查了PCM模块的电源、接地线仍然没有发现异常，在反复摇动AC压力传感器相关线路时,突然发现在晃动PCM模块线束时，故障居然出现了反复试验发现晃动PCM模块C1插头时故障反复出现，再次查图恍然大悟，是不是传感器的接地线间歇性断路，造成信号突变相关电路如图5所示。图5最后修复PCM模块C180号针脚线束内部断路后（见图6所示）,经反复试车,确认故障得到最终排除图6四维修总结首先在这次维修中，根据现象引入到AC压力传感器的方向是正确的，但是在分析故障原理上却忽略了传感器的接地线。如果接地线丢失，肯定会造成信号电压突变这一点也可以从突变的信号到2300多KPA上找出，而5V对应的信号就是3119KPA此外反复试车最终发现在急加速、减速故障明显，也能说明是线路的问题，当发动机晃动量过大就会造成PCM端子间歇断开，由于在试车过程中只注意到了参数的变化,刚开始时,并未注意到在加速,减速时故障较明显这一细节,从而导致了AC压力传感器和PCM不必要的对换,在现代汽车维修中，此类疑难故