基于数据流分析的电控发动机故障诊断研究实验报告.docx

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基于数据流分析的电控发动机故障诊断研究实验报告

本科学生毕业论文

实验报告书

毕业论文实验报告

一、实验目的：

汽车数据流是指电子控制单元与传感器和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，且随时间和工况而变化。

汽车电控单元中记忆的数据流真实的反应了各传感器和执行器的工作电压和状态，为汽车故障诊断提供依据，读取汽车数据流可以检测汽车各传感器的工作状态，并检测汽车的工作状态。

运用“数据流”功能进行故障分析可准确发现故障部位，避免凭借经验法，盲目拆卸而造成损失，提高故障诊断的准确率。

同时又是故障代码分析法的有力补充。

一般来讲，若能读出故障码，可按故障码的内容诊断故障；若读不出故障码，则需借助动态数据流来进一步诊断故障。

特别是由传感器特性发生变化而引起的故障，数据流功能更具有其特殊的优势。

因此，在电控汽车的故障诊断中，凭借经验法和使用故障代码功能的同时，要充分利用数据流。

汽车故障诊断与检测过程中数据流功能的重要性。

虽然很多维修人员也清楚借助于汽车故障诊断仪，读取数据流对参数进行全面的观察和分析，可迅速诊断出故障点。

本文中“数据流主要参数分析"就是为了让众多维修人员掌握数据流的主要参数分析知识。

原厂规定的正常数值范围偏大，以及同时有很多数据参数超范围等很多问题，在掌握数据流分析与应用技巧的情况下，就能迎刃而解。

二、实验器材：

1、丰田花冠实验用车1辆；

2、丰田汽车故障诊断仪OBD-Ⅱ1台、万用表1块；

3、丰田花冠汽车实验测控柜1台

三、实验时间：

2012年4月23日至5月4日

四、实验地点：

丰田实训中心

五、实验方法：

将采用切断传感器信号，观察数据流变化，并与“标准值”进行对比，从而完成对发动机数据流测定的方法，进行故障模拟，并对典型故障分析。

六、实验内容：

1、1ZZ发动机数据流表

在下表中，“正常状态”下列出的值为参考值。

确定发动机故障时，不能仅仅依赖这些参考值。

测试的步骤为：

（1）发动机暖机

（2）将点火开关置于OFF位置

（3）将智能检测仪连接到DLC3

（4）将点火开关置于ON位置

（5）打开智能检测仪

（6）选择以下菜单项：

Powertrain/EngineandECT/DataList

（7）参考下表检查结果

表1.11ZZ发动机数据流标准值表

智能监测仪显示

测试项目/范围

正常条件

Injerctor

1号气缸的喷油时间

最小值：

0ms，最大值：

63.5ms

怠速运转：

1.92至3.37ms

IGNAdvance

1号气缸的点火正是提前/

最小值：

-64°，最大值：

63.5°

怠速运转：

BTDC10至18°（N位置）

CALCLoad

ECU计算负载/

最小值：

0%，最大值100%

怠速运转：

27.5至46.4%

无负荷运转（2500rpm）：

19.7至40.5%

AFM

MAF仪表显示的空气流量/

最小值：

0g/s，最大值：

665.35g/s

怠速运转：

3至7g/s（1500rpm）

EngineSPD

发动机转速/最小值：

0rpm

最大值:

16.383rpm

怠速运转：

700至750rpm

（N位置）

CoolantTemp

发动机冷却液温度/

最小值：

-40℃，最大值：

215℃

发动机暖机后：

80至95℃

IntakeAir

进气温度/

最小值：

-40℃，最大值：

215℃

等于环境温度

ThrottlePOS

绝对节气门位置传感器/

最小值：

0%，最大值100%

节气门全关：

8至20%

节气门全开：

64至96%

VehicleSPD

车速/

最小值：

0km/h，最大值：

255km/h

实际车速

02SB1S1

加热型氧传感器B1S1的输出电压/

最小值：

0V，最大值：

1.275V

行驶（50km/h，31mph）

0.1至0.9V

02SB1S2

加热型氧传感器B1S2的输出电压/

最小值：

0V，最大值：

1.275V

行驶（50km/h，31mph）

0.1至0.9V

shortFT#1

B1的短期燃油修正/

最小值：

-100%，最大值：

100%

0+-20%

longFT#1

B1的长期燃油修正/

最小值：

-100%，最大值：

99.2%

0+-20%

TOTALFT#1

B1的总体燃油修正：

B1燃油修正系统的平均值/

最小值：

-0.5，最大值：

1.496

怠速运转：

0.5至1.4

02FTB1S1

与B1S1相关联的短期燃油修正/

最小值：

-100%，最大值：

100%

0+-20%

02FTB1S2

与B1S1相关联的短期燃油修正/

最小值：

-100%，最大值：

100%

0+-20%

FUELSYS#1

燃油系统状态（B1）/

OL、CL、OLDRIVE、OLFAULT

或CLFAULT

暖机后怠速运转：

FCIDL

燃油切断怠速/ON或OFF

燃油切断操作：

MILStatus

MIL状态/ON或OFF

MILON：

StarterSIG

起动机信号/ON或OFF

发动机曲轴转动：

A/CSIG

空调信号/ON或OFF

A/CON：

PNPSW

驻车档/空挡位置开关信号/ON或OFF

P或N位置：

ElectLoadSIG

电气负载信号/ON或OFF

尾灯开关打开：

除雾器开关ON：

StopLightSW

刹车灯开关/ON或OFF

踩下制动器踏板：

松开制动器踏板：

OFF

PSOilPressSW

动力转向油压开关信号/

ON或OFF

在转动方向盘时：

在不转动方向盘时：

OFF

PSSignal

动力转向信号/

ON或OFF

当转动方向盘时

FuelPnmp

燃油泵/转速状态/

ON/H或OFF/M，L

怠速运转：

EVAPVSV

EVAPVSV/ON或OFF

VSV操作：

VVTCTRLB1

VVT控制状态（B1）/ON或OFF

操作中的VVT系统：

IGNITION

点火计数器/

最小值：

0，最大值：

400

0至400

Cylinder#1#2#3#4

MisfireRate

气缸1至4的缺火率/

最小值：

0，最大值：

225

MISFIRERPM

发动机首次缺火时的RPM范围/

最小值：

0rpm，最大值：

6.375rpm

缺火0：

0rpm

MISFIRELOAD

发动机首次缺货时的负载范围/

最小值：

0g/rew，最大值：

3.98g/rew

缺火0：

0rpm

CheckMode

检测模式/ON或OFF

检测模式ON：

2、根据1ZZ发动机的控制策略和维修手册上的标准值，对本发动机数据流进行测试。

首先切断单个主要传感器，所测数值如下表。

表1.2实验数据流表1

智能监测仪显示

单个断开各传感器信号的数值

VG空气流量

NE曲轴位置

G2凸轮轴位置

THW水温

THA进气温度

OX氧信号

Injerctor

1.9ms

2.9ms

3.2ms

2.8ms

2.1ms

2.5ms

IGNAdvance

5.0°

8.0°

12.5°

18.5°

13°

CALCLoad

48.8%

56.30%

52.70%

36.30%

34.70%

37.90%

AFM

0.37g/s

0.48%

4.70%

2.56%

2.25%

2.56%

EngineSPD

0rpm

987rpm

658rpm

697rpm

690rpm

CoolantTemp

84℃

65℃

55℃

-40℃

89℃

80℃

IntakeAir

57℃

38℃

35℃

55℃

-40℃

42℃

ThrottlePOS

10%

VehicleSPD

0km/h

02SB1S1

0.000V

0.020V

0.715V

0.130V

0.495V

0.000V

02SB1S2

0.000V

0.035V

0.440V

0.000V

0.785V

0.925V

shortFT#1

-0.04%

-0.82%

1.53%

2.31%

19.49%

longFT#1

-15.66%

TOTALFT#1

1.01%

02FTB1S1

-0.04%

1.53%

3.09%

1.53%

19.19%

02FTB1S2

99.15%

FUELSYS#1

FCIDL

OFF

MILStatus

StarterSIG

OFF

A/CSIG

OFF

PNPSW

ElectLoadSIG

OFF

StopLightSW

OFF

PSOilPressSW

OFF

PSSignal

FuelPnmp

OFF/M,L

ON/H

EVAPVSV

OFF

VVTCTRLB1

OFF

IGNITION

359

10-379

Cylinder#1#2#3#4

MisfireRate

0%,0%，0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

MISFIRERPM

0rpm

MISFIRELOAD

0.000

g/rew

0.000g/rew

0.000

g/rew

0.000g/rew

0.000

g/rew

CheckMode

OFF

实验分析：

上面实验数据发动机怠速状态，P档位时测得。

通过与标注值对比得，当发动机空气流量计出现故障时，发动机熄火，相关数据流也产生相应变化，点火提前角为5°，ECU计算负载增加，进去温度较高，氧传感器输出电压为零，与氧传感器相关的短期燃油修正增加。

曲轴位置传感器故障时，发动机熄火，点火提前角为5°，ECU计算负载增加，进去温度较高，氧传感器输出电压减小，与氧传感器相关的短期燃油修正增加。

凸轮轴位置传感器故障时，ECU计算负荷增加，转速增加，冷却液温度降低，与氧传感器相关的短期燃油修正增加，VVT控制系统关闭。

水温传感器故障时，空气流量减少，转速减小，冷却液温度达到最小值，短期燃油修正增加。

进气温度传感器故障时，空气流量值减少，转速减小，进气温度达到最小值，短期燃油修正值增加。

氧传感器故障时，空气流量减少，转速减小，氧传感器输出电压达到最小值超出正常范围，短期燃油修正值增加。

表1.3实验数据流表2

智能监测仪显示

单个断开各传感器信号的数值

NSW空档开关

RSO怠速阀

KNK1爆震

VTA节气门位置

#40喷油器

IGT4点火器

+B电源

Injerctor

2.4ms

2.8ms

2.4ms

2.5ms

2.8ms

3.0ms

2.9ms

IGNAdvance

15.0°

14.5°

15.5°

14.0°

16.5°

5.0°

15.5°

CALCLoad

37.10%

41.40%

38.70%

36.3%

36.30%

47.70%

37.50%

AFM

2.40%

4.07%

2.57%

2.45%

2.82%

0.48%

2.56%

EngineSPD

643rpm

990rpm

622rpm

672rpm

660rpm

0rpm

686rpm

CoolantTemp

79℃

70℃

78℃

82℃

84℃

96℃

82℃

IntakeAir

20℃

37℃

40℃

55℃

20℃

55℃

44℃

ThrottlePOS

10%

VehicleSPD

0km/h

02SB1S1

0.810V

0.665V

0.045V

0.035V

0.325V

0.420V

0.715V

02SB1S2

0.750V

0.760V

0.740V

0.540V

0.025V

0.720V

0.815V

shortFT#1

-3.94%

-0.04%

0.74%

-10.19%

6.27%

-0.04%

-2.38%

longFT#1

-15.66%

-0.04%

-15.66%

TOTALFT#1

0.82%

1.01%

1.15%

1.01%

02FTB1S1

-1.60%

0.74%

-9.41%

-5.50%

-0.04%

-1.60%

02FTB1S2

99.15%

FUELSYS#1

FCIDL

OFF

MILStatus

StarterSIG

OFF

A/CSIG

OFF

PNPSW

OFF

ElectLoadSIG

OFF

StopLightSW

OFF

PSOilPressSW

OFF

PSSignal

FuelPnmp

ON/H

OFF/M,L

ON/H

EVAPVSV

OFF

VVTCTRLB1

OFF

IGNITION

149

42-398

16-395

7-380

1-379

Cylinder#1#2#3#4

MisfireRate

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，4-99%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

MISFIRERPM

0rpm

MISFIRELOAD

0.000g/rew

CheckMode

OFF

实验分析：

发动机怠速状态，P档位时测得。

通过与标注值对比得，当发动机空档开关出现故障时，转速减小，冷却液温度减小，空挡位置开关关闭。

怠速控制阀故障时，转速增加，冷却液温度降低，进去温度较高，与氧传感器相关的短期燃油修正增加。

爆震传感器故障时，空气流量值减少，转速减小，冷却液温度降低，氧传感器输出电压减小，与氧传感器相关的短期燃油修正增加。

节气门位置传感器故障时，空气流量减少，转速减小，节气门位置信号为零，氧传感器输出电压减小。

喷油器故障时，空气流量值减少，转速减小，氧传感器输出电压减小，短期燃油修正值增加，气缸缺火率异常。

点火器故障时，发动机熄火，点火提前角为5°，ECU计算负载减小，冷却液温度升高，进去温度较高，VVT控制关闭。

蓄电池电压故障时，空气流量值减少，转速减小，进汽温度较高。

表1.4实验数据流表3

智能监测仪显示

单个断开个传感器信号的数值

FC燃油控制

FP油泵

IGSW点火开关

EVP1蒸发控制

VC5V电源

IGF点火反馈

Injerctor

6.9ms

7.9ms

2.0ms

3.3ms

2.4ms

2.1ms

IGNAdvance

5.0°

15.5°

11.0°

15.0°

5.0°

CALCLoad

52.30%

57.80%

34.40%

46.50%

39.10%

49.20%

AFM

0.48%

0.46%

2.10%

3.70%

2.76%

0.48%

EngineSPD

0rpm

700rpm

846rpm

703rpm

0rpm

CoolantTemp

82℃

79℃

92℃

63℃

86℃

85℃

IntakeAir

25℃

22℃

37℃

45℃

53℃

ThrottlePOS

10%

VehicleSPD

0km/h

02SB1S1

0.000V

0.850V

0.500V

0.550V

0.020V

02SB1S2

0.000V

0.515V

0.595V

0.615V

0.820V

shortFT#1

-0.04%

-1.60%

-11.75%

-0.04%

longFT#1

-0.04%

-15.66%

-0.04%

-15.66%

TOTALFT#1

0.99%

1.15%

1.01%

02FTB1S1

-0.04%

-0.82%

-10.97%

-0.04%

02FTB1S2

99.15%

FUELSYS#1

FCIDL

OFF

MILStatus

StarterSIG

OFF

A/CSIG

OFF

PNPSW

ElectLoadSIG

OFF

StopLightSW

OFF

PSOilPressSW

OFF

PSSignal

FuelPnmp

ON/M,L

ON/M，L

ON/H

OFF/M,L

EVAPVSV

OFF

VVTCTRLB1

OFF

IGNITION

343

18-310

0-381

Cylinder#1#2#3#4

MisfireRate

2%,4%,

3%，3%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

0%,0%,

0%，0%

MISFIRERPM

0rpm

MISFIRELOAD

0.000g/rew

CheckMode

OFF

实验分析：

上面实验数据发动机怠速状态，P档位时测得。

通过与标注值对比得，当发动机FC燃油控制出现故障时，发动机熄火，相关数据流也产生相应变化，喷油时间数值很高，点火提前角为5°，ECU计算负载增加，空气流量减少，氧传感器输出电压为零，VVT控制系统关闭，气缸缺火率增加。

FP油泵故障时，发动机熄火，喷油时间数值很高，点火提前角为5°，ECU计算负载增加，进去温度略小，氧传感器输出电压为零，VVT控制系统关闭。

点火开关故障时，空气流量值减少。

蒸发控制阀故障时，点火提前角略有减小，ECU计算负载增加，转速增加，冷却液温度减小。

ECU5V电源故障时，空气流量值减少，节气门位置信号为零。

点火反馈信号故障时，发动机熄火，点火提前角为5°，ECU计算负载增加，空气流量减少，氧传感器输出电压超出正常范围，VVT控制系统关闭。

4、断开多个传感器时，进行测定数据流值，如下表;

表1.5实验数据流表4

智能监

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