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图2
浅谈数据流在摩托车电控系统维修上的应用(1)
微　波
维修电喷摩托车的朋友，或许听说过数据流这个词语吧。所谓数据流，是指摩托车电控系统中的ECU 反馈给监控电脑实时的运行数据，也就是说，数据流通过摩托车电喷检测诊断仪（或电喷解码仪）显示出各传感器和执行器的工作数据。对初学者而言，看到车辆仪表板显示密密麻麻的技术参数，好像处在云里雾里，一下子难以分辨。为满足广大摩托车爱好者、维修人员学习新知识的迫切愿望，本文拟从数据流的概念、分类、获取方法、实际应用、常见分析方法、基本数据分析、燃油控制参数分析等七个方面作由浅入深的探讨，供大家参考。
1　数据流的概念
通俗一点说，数据流是一串连续不断数据的集合（如图1所示），如同水管里的水流，在水管的一端一点一点地供水，而在水管的另一端看到的是一股连续不断的水流。数据流已应用在多个领域，譬如：汽车装配数据流流程（如图2所示），维修师傅利用数据流判断摩托车电控系统工
作是否正常，是维修电喷车故障的主要手段之一。
图1
从专业角度看，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，主要通过诊断接口，由专业诊断仪读取的数据，且随时间和工况而变化。数据流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，ECU 电脑中所记忆的数据流真实地反映了各传感器和执行器的工作电压和状态，为车辆故障诊断提供了依据。数据流可作为ECU 的输入输出数据，使维修人员随时了解车辆的工作状态，方便实时诊断车辆故障。读取数据流可检测车辆各传感器的工作状态，通过数据流还能够设定车辆的运行参数。
要读懂数据流，须了解电喷摩托车使用者地区的海拔高度与大气压力的相关数据如表1所示（其它城市
海拔高度与气压数据可咨询当地气象部门），还有当前的气温等基本参数。为什么要知道这些数据呢？因为，电喷检测仪（或解码仪）一旦与ECU 电脑中的OBD 诊断接口连接，数据流会在仪表板显示屏上显示出当前大气压力，环境温度等诸多数据，如不知道所在地区的气压、气温等基本参数，看数据流就等于白忙活了。这是因为不同地区的海拔高度、大气压力数据都是不同的（注意：同一地区在不同季节，大气压力也存在差异，下表中的大气压力数据均为该地区全年平均值），如果数据流显示的大气压力参数与当地海拔高度气压相差较大（车辆电控系统修正系数就会
发生偏差），或若将车辆仪表板显示的正常气压数据参数
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差异看成异常，会不同程度的影响电喷系统故障的准确判断，维修电喷车将会引入歧途，白白浪费宝贵的维修时间。
表1
　国内主要城市海拔高度与大气压力（平均值）
2　数据流参数的分类
按照ECU 的控制原理，数据流分为输入流(Input Stream)和输出流(Output Stream)两类。输入流只能读不能写，而输出流只能写不能读。通常程序中使用输入流读出数据，输出流写入数据，就好像数据流入到程序并从程序中流出。数据参数又分为输入参数和输出参数。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。输出参数是ECU 送出给各执行器的输出指令。输出参数大多数是状态参数，也有少部分是数值参数。数据流中的参数可以按照各个系统进行分类，不同类型或不同系统的参数的分析方法各不相同。在进行电控装置故障诊断时，还应将几种不同类型或不同系统的参数进行综合对照分析。不同厂家及不同车型的车辆，其电控装置的数据流参数的名称和内容都不完全相同。
鉴于数据在检测仪上显示方式不同，数据参数又分为数值参数和状态参数两类（某超市购物车顶层状态参数如图3所示）。数值参数有一定单位，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、时间、压力、速度等。状态参数有两种工作状态的参数，例如开或关，闭合或断开，高或低，是或否等，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。不同车
型采用不同数值参数和状态参数，检修时须特别注意。
图3
3　获取数据流的方法
电控系统测试方式分为：通讯式电脑诊断（如图4所示）和在线式电路分析两种。前者通过车辆上的诊断插座沟通车辆计算机与诊断仪之间的通讯来完成测试工作，而后者则将分析仪的探头连接到传感器和执行器的电路上进
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图4
行在线测试。两种测试方式不同，使用的设备也不同，前者主要使用解码仪的车辆计算机诊断仪，后者主要使用发
动机分析仪的车辆电路分析仪。
a ）诊断仪的主要功能
摩托车故障诊断仪如图5所示与ECU 诊断接口连接如图6所示，具有读码、解码、数据扫描、传感器输入信号和执行器输出信号的参数修正实验，电脑控制系统参数调整，系统匹配和标定以及防盗密码设定。控制模块版本的识别，动态数据参数显示，传感器和部分执行器的功能
测试与调整，维修资料及故障诊断提示以及路试记录等。
图5
图6
b ）发动机分析仪的主要功能
测量交流、直流电压、电流、频率、占空比、温度、闭合角、转速、尾气分析，使用波形显示的方式表现电路中电参数的动态变化过程，能对电路中的电参数进行连续性图形显示，是分析复杂电路上电
信号波形变化的专业设备仪器。具有多个测试通道，同时对多路电信号进行同步显示，具有高速动态分析各信号间相互关系的优点。元器件模拟方式测量是通过信号模拟器替代传感器向控制模块输送模拟的传感器信号，并对控制模块的响应参数进行分析比较的测量方式。信号模拟器有两种：一种是单路信号模拟器，另一种是同步信号模拟器。
单路信号模拟器是单一通道信号发生器，它只能输出一路信号，模拟一个传感器的动态变化信号。主要信号有可变电压信号0～15V ，可变交直流频率信号0～10Hz ，可变电阻信号的好坏，另一个是用可变模拟信号去动态分析模块控制系统的响应，进而分析控制模块及系统的工作情况。
同步信号模拟器是两通道以上信号发生器，它主要用于产生有相关逻辑关系的信号，例如曲轴角度和凸轮轴传感器同步信号，用于模拟发动机运转工况，完成在发动机未转动的情况下对控制模块进行动态响应数据分析的实验。同步信号模拟器的功用有两个：用对比方式比较传感器品质好坏；分析电脑控制系统的响应数据参数。
4　数据流的实际应用
电喷发动机系统是将传统化油器发动机的供油与点火结合在控制模块ECU 中，使用计算机（即电脑板—主板）控制。一般来说，此类计算机控制系统都需要具有自诊断功能，其原因有两点：首先，电控系统本身比较复杂。其次，计算机与传感器和执行器之间的联系与机械传动不同，相对而言很抽象。
所以，采用传统的维修非计算机控制发动机（绝大部分为化油器发动机）的方法，维修日渐电子化的发动机，将显得困难重重。
所谓电喷发动机的自诊断，是在发动机起动和运转过程中，或是在诊断输入自测试模式时，计算机自动检测包括本身在内的发动机电子控制系统的状况。如果发现问题，计算机会确定此问题为永久性故障还是间歇性故障，并在其存储器中设置，存储相应的故障码，或同时输出报警信息（国产电喷摩托车的仪表盘上设置的FI 故障灯，就是起到灯光提示报警作用）。
永久性故障是指在系统自测试过程中发现的系统某
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处出现的故障，间歇性故障是表示一个故障发生过（由于接触不良造成的间歇性短路或断路），但在自测试过程中没有发生。非易失性存储器RAM 会存储间歇性故障码，直到点火开关打开／关闭循环一定的次数（具体次数各厂家车型设置并不相同）。如果故障在这段时间内不再出现，则此间歇性故障码将被计算器从存储器中清除，但是永久性故障码不会被清除。不同厂家或者同一厂家不同的车型，发动机的自诊断系统可能不同。为此，重点介绍一下OBD- II 的监控功能。
a ）三元催化转化器效率，在三元催化转化器（如图7所示）增加一个加热型氧传感器（下游氧传感器）
，提供给ECU 监视三元催化转化器的净化效果或转化效率。在三元催化转化器工作正常时，上游氧传感器（放置在三元催化转化器前端）有信号波形，而下游氧传感器相对输出信号较平坦。一旦下游氧传感器的输出信号与上游氧传感器的输出信号读数接近，说明三元催化转化器净化效果变差，ECU 设置一个故障码。如果此故障在三个行驶周期中都发生，故障指示灯（MIL ）被点亮。下游氧传感器的加热器只有在发动机暖机后才开始工作，以防止水在陶瓷上凝结，造成氧传感器陶瓷载体破裂，上游氧传感器和下游氧传感器使用不同的线束插接器。
发动机运转行驶故障。OBD- II 允许2％左右的随机缺火率，并且将缺火情况分为三个等级：A 型缺火；B 型缺火；C 型缺火。
A 型缺火会瞬间导致三元催化转化器损坏，在超过1 800r/min 的时间段内，
当检测到气缸缺火率在2％～20％时，ECU 会关闭缺火气缸的喷油器，中断燃油供应，同时持续点亮MIL 灯。但在发动机大负荷状态下工作时，ECU 不会关闭缺火气缸上的喷油器，但会使MIL 灯闪烁。
B 型缺火会使排放超过标准的1.5倍，在超过3 000r/min 的时间段内，如果检测到气缸缺火率超过2％～3%，ECU 会设置一个故障码。假如在随后的第二次行驶周期中也检测到这个故障，则持续点亮MIL 灯。
C 型缺火会产生一个需要维修（I/M ）的故障码，MIL 灯仅仅点亮，但不闪烁。
缺火监控程序具有学习功能，用以补偿因制造误差和元件磨损而造成的发动机性能变化。需要强调指出的是：ECU 只能监控缺火，并不能指出缺火的原因。除了点火系统以外，燃油系统和机械系统故障也可能会影响正常点火造成缺火。
c ）电控燃油系统（如图8所示）
，ECU 在闭环控制期间，连续监测燃油修正。当燃油系统导致ECU 进行燃油修正的时间过长，并且此故障在连续的两次行驶周期中都发生，ECU 会设置一个故障码并点亮MIL
灯。
图7
图8汽车电脑板维修
b ）发动机缺火，如果某个气缸缺火，未燃烧的HC （碳氢化合物）会进入三元催化转化器。当三元催化转化器将这些过量的HC 转化成水和二氧化碳时，三元催化转化器会过热，热量将转化器内的蜂窝式载体烧毁熔结，此
时不仅不能再有效地降低排放，还会阻塞排气管路，引起
d ）加热型氧传感器，ECU 监视器监测当空燃比发生变化时，氧传感器输出电压信号随之变化的响应时间（电压信号的频率），反应迟缓的氧传感器不能满足空燃比控制的需要，ECU 系统在每次行驶周期内对所有的加热型氧传感器检测一次，上游和下游氧传感器分别进行独立的测试。
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图9
e ）废气再循环（EGR ）系统，ECU 使用不同的方式来确认EGR 系统是否运行正常。例如检测EGR 通道内的温度，高温说明有废气存在。通过操控EGR 阀，根据进气道歧管绝对压力传感器（MAP ）的信号变化，检测EGR 系统是否正常运行。EGR 普遍使用一个差压传感器来检测流量，如果流量与其内存的期望值比较后出现异常，ECU 开始设置一个故障码，此故障在两次行驶周期中都发生时，ECU 点亮MIL 灯提示故障。
f ）燃油蒸发（EV AP ）排放系统（如图9所示），ECU 可以通过多种方法来监控燃油箱的保压能力，以及从燃油箱，活性碳罐分离燃油蒸气的能力。ECU 每个行驶周期内监测一次安装在碳罐电磁阀和进气道歧管之间的清污流量传感器，以确定是否有燃油蒸气流过电磁阀进入进气道。ECU 还可通过安装在碳罐电磁阀和进气道歧管之间的控制阀监控流入进气道的燃油蒸气，如果发生异常EV AP 系统泄漏或者堵塞，燃油箱保压能力下降（油箱盖丢失），此类情况下ECU 皆会点亮MIL
灯。
g ）二次空气喷射（AIR ）系统，可以通过开启AIR 系统，将空气喷射到氧传感器的上游，并同时检测氧传感器的输出电压信号来实现对AIR 的监控。监控系统按先被动测试再主动测试的方式进行，在连续两个行程循环内AIR 系统都不能通过主动测试时，ECU 点亮MIL 灯并存储一个故障码。
h ）电子控制系统（如图10所示，对于模拟传感器，ECU 通过检测模／数转换前电压信号是否超出设定的范围来检查元件或线路故障。对于频率（数字）传感器，ECU 将被检测的传感器信号频率和用其它传感器信号的
计算结果比较，以此来判断元件或电路是否存在故障。
图10
5　数据流常见分析方法
5.1　数值分析法
数值分析是对数据的数值变化规律和数值变化范围的分析，即数值的变化，例如转速，车速和电脑读值与实际值的差异等。
在控制系统运行时，控制模块将以一定的时间间隔不断地接收各个传感器传送的输入信号，并向各个执行器发出控制指令，对某些执行器的工作状态还会根据相应传感器的反馈信号再加以修正，并通过诊断仪器读取这些信号参数的数值加以分析。
实例1：
对于发动机不能起动（起动系统正常）的情况，应注意观察发动机转速信号（如图11所示，用诊断仪或波形分析），因为大多数发动机控制系统在对发动机进行控制时，都必须有发动机的转速信息（发送信号的方式各车型并不相同），否则将无法确定发动机是否在运转，当然也就无法计算进气量和进行喷油点火控制。
实例2：
如系统电压，在发动机未起动时，其电压值大约为当前状态蓄电池的端电压，在起动后应等于该车充电系统电压。若出现不正常的电压数值，表示充电系统或发动机控制系统可能出现故障。因为某些车型的充电系统是由发动机控制模块控制的，有时甚至是电脑内部的电源出现故障。
众所周知，12V 蓄电池正常的情况下是13.8V 左右，当发动机运行后，可能会达到14～14.8V 。12V 到14V 多，就这二点几伏的误差，它会影响到喷油量，也就是说影响到喷油嘴的开启时间。在标定软件里，有一个设置项，每个蓄电池电压，每个正负1V 它会有一个修正补偿值，比如说每1V 是正负修正补偿25us 到200us ，这个都可以用数字填进去，需要精准测试过后，才能填这个正确的数值。