引擎之數據分析

先轉載一篇文章:



幾年之前,一位技術人員正在試驗一輛車,以找出驅動性能方面的問題。那個技術員觀察他記錄儀上滾動的資料。他發現引擎(出現問題的位置)的過濾罐淨化參數有了指示。這是問題的原因還是效應?或者是極正常的現象?我們得到了如圖中所示的一些資料。
  應該說,資料本身是無用的,資料必須經過採集、再現和最後的分析。用圖表表示的原始資料最易於理解。圖表化直觀,可以使我們非常直接地發現性能參數的升高和下降。在示波器或圖形萬用表上,Y軸(垂直的刻度)總是表示變數(電壓、脈衝寬度、歐姆等),而X軸(水平刻度)表示時間。這樣是不是表達得很清楚了?一般來說,事情總是隨時間而改變。
  由於車輛電子系統相當複雜及各種感測器、輸出設備和機械系統間相互關係的複雜性,可能會給資料的表示增加一點障礙。但是沒關係,看完我的這篇文章,你就會發現事情變得簡單一些了。

  如圖1所示,3-D圖像顯示了噴油咀脈衝寬度(Y軸),引擎轉速(X軸)和MAP(Z軸 進氣歧管絕對壓力值)間的關係,圖中所示是對一台Bonneville 2000款車的3.8L V6增壓引擎測試得到的資料。Y軸刻度作爲圖的標準,轉速和MAP的座標都是從0到20,代表了全部繪圖柵格的大小。在這20爲單元的柵格範圍內,轉速從0變化到6000r/min,而MAP感測器的範圍是0到40inHg(135.6kPa)。你會懷疑我說的是40in Hg?沒錯,要知道這是5 Ib推力的增壓引擎。
  好,讓我們來整理一下:Z軸的零點表示30in Hg高的進氣歧管壓力(主進氣管)。刻度上的5爲20in Hg高的進氣歧管壓力(30in Hg高的大氣壓10in Hg高MAP)。按照數學計算,Z軸上10等於10in Hg高的進氣歧管壓力,而15等於0in Hg高。最後,Z軸上的20等於10in Hg高進氣歧管壓力或5 Ib的推力, 表示轉速只需將X軸上的點乘以3。
  這不是火箭科學。燃油的供給與轉速和MAP(負載時)相當於呈線性關係增加。在8inHg進氣歧管壓力和3000r/min工況附近就可注意到燃油供給是如何驚人地上升,以提供輸出功率的。圖中的平點和中斷點不過是由於該處未採集資料的緣故。若車開的時間再長一點的話,所有的資料點就會填充進來。
  本圖顯示了30 000個數據點(未考慮時間),表示的完全是轉速、MAP(負載時)與燃油供給間的關係。另一個重要的問題是要理解每個柵格中的矩形代表的是該柵格中轉速/MAP/燃油噴射脈衝寬度的平均值,這在圖2中顯示的更清晰。

  圖2同樣顯示了轉速/MAP的關係,只不過Y軸變爲顯示1排上預設的氧感測器電壓信號。當然,我們知道氧感測器電壓信號的範圍是從接近0V到1V,但此圖表示了整個轉速/MAP範圍內的平均感測器電壓信號。注意圖中右側的彩色圖例,會發現氧感測器電壓信號從0.177V(淺色)變化到0.940V(深色)。要知道,在正常的轉速/MAP工作範圍內,感測器電壓基本停留在0.500V水平上下(有良好的閉環控制)。在高速重載工況下,該電壓一般增加到0.940V(混合氣過剩)後保持不變。這表明氧感測器和燃油控制都工作良好。

  如果持續發生燃油缺乏的情況,當所需的燃油量超過了供給量,氧感測器的電壓信號會陡降到負值。長周期的燃油3-D圖也會顯示出燃油供給的問題。

  記住這點很重要:圖形的均值功能會隱藏感測器的脈動值。我們知道,它只是個有助於確定方案和識別故障趨勢的趨向性的工具。然而,一個脈衝值會跳出小資料的集合而在3-D圖上形成一個尖峰。所以,如果想記錄大資料集並估計脈衝何時發生,可以收縮採樣範圍來觀察尖峰。

  那麽,那輛有淨化功能的引擎的車怎麽樣呢?現在繼續進行正常的診斷吧。通過3-D圖像完全可以肯定的說:車上的氧感測器壞了,淨化裝置正常,修理之後可繼續使用。通過這些你受到什麽啓示?
  有了強大的資料獲取工具,易於操作的顯示和分析工具以及通過互聯網共用資料的能力,我們可以解決這個問題。看到這兩個圖就意味著我們已經走在解決問題的路上了。