地角天邊
江郎才盡,不足為訓
1. 引言
1.1 DTC & OBD
DTC(Diagnotic Trouble Code，這裏不是dynamic traction control），也就是OBD(ob-board diagnostics)接口的錯碼定義，如下
MFG（廠家）碼和SAE碼都可由此查出：https://www.innova.com/en-US/Dtc
OBD主要檢測電氣故障如氣壓油壓混合比例misfire等，機械故障如懸掛係的tie rod磨損或軸承問題是沒有傳感器的，即便報錯也非源頭，但仍有幫助。
http://www.underhoodservice.com/toyota-tech-feature-diagnosing-today-s-complex-electronics-systems/
http://www.rndsport.com/thread-339-1-1.html http://pan.baidu.com /s/1o6tPtLC /s/1sjziUfF http://soft.shouji.com.cn/down/22309z.html
1.2 相關硬件與軟件
1.2.1 OBDII與Torque
OBDII如ELM327 bluetooth加上Torque app on Android，是犀利的診斷手段。Lite版本免費，Pro僅5刀：http://blog.wenxuecity.com/myblog/36867/201310/24853.html 啟動Torque lite連上ECU後，左下角齒輪按鈕是菜單，第一行是Fault Codes用於讀取清除錯碼，第二行是Display即儀表，有三種：Dial圓型指針表（適合rpm）、Graph是二維平移圖形（適合O2），Diaplay是方形數字表（適合電壓）。除內置的錯碼，Torque可以根據DTC的定義增加：http://torquebhp.wikia.com/wiki/How_to_add_extended_PIDs
http://www.totalcardiagnostics.com/support/Knowledgebase/Article/View/21/0/genericmanufacturer-obd2-codes-and-their-meanings
也可手指按住屏幕一會會彈出菜單，選Add display來自定義顯示和多個屏幕。例如，第一屏是基本狀況如MPG/MPG(avg)/Volts(OBD),coolant temp/fuel pres/intake pres/MAF/Boost，第二屏是fuel trim1/O2 1x1/O2 2x1/Throttle/O2 1x2/O2 2x2。這裏 O2 AxB的A是bank或序號，B=1/2=upstream和downstream，6缸車有2個upstream，1-2個 downstream O2。
目前用的O2有兩類：電壓輸出或窄帶、電流輸出或寬帶，後者又稱AFR（有關縮寫見下節），在氣油比(air:fuel)附近的變化比較緩慢。電壓型的中線各車不同，例如Toyota在3V3左右；電流型的是轉換為電壓值便於診斷，由此有O2或AFR的歸一化參數“equivalence ratio”，其值1為理想即14.7：1，高於1是lean，低於1是rich。Torque lite裏有這個PID，有STFT但沒有LTFT，不支持電流式或寬帶O2。Torque用後要及時退出，不然關閉手機或離開OBDII後軟件可能死鎖或反應慢，需要關手機重啟動。
TorquePro增加的重要參數：Air Fuel Ratio，Fuel flow， LTFT1，以及自增加PID功能（這需要PID計算公式，google OBD-II PIDs.pdf）。PC上建議Scanmaster（CSDN)。開機後是圍繞油門表的多個小圖紐，可旋轉顯示其它的圖紐，點擊右上的實時數據，即可如lite一樣自定多頁麵顯示，例如顯示SFT1/LFT1/SFT2/LFT2/進氣門/油壓/氣油比等。注意1.8之前的版本有問題，至少LTFT和電池電壓都不對。
有關Misfire、耗油異常、漏真空、油路不暢、油氣傳感器、不啟動等的問題都可以據此分析診斷。
OBD ELM327：https://interfusellc.com/elm327/#Features
1.2.2 PC上的Scanmaster軟件（V2.1.771）
用的同一款OBDII，測試時間相差半小時，引擎水溫正常。LTFT1/2結果與TorquePro（+-4%）相差很大。wide band O2變化還是很慢但EQ值0.99接近理想值1，因此LTFTx數據（+15~20%）似乎不對。
注意用第二個OBD程序時，因上一個還在pair原應用，需拔掉OBDII重插。
2 Fuel trim
http://motorchina.com/ezine/admin/upload/pdf/2014-11/技術論壇2.pdf
AFR:air fuel ratio sensor. Current output wide band oxygen sensor.
ASI: air-shrouded injectors
EGR: exhaust gas recirculation
EVAP:evaporative emissions (EVAP) purge valve
IAC:idle air control, it is throttle gate control
MAF:mass air flow, a sensor to output votlage corresponding to air flow;
MAP：manifold absolute pressure，air pressure measured in manifold
MIL:malfunction indicator light, similar as CEL:check engine light
OCV: Oil control valve (Denso coil 6.9-7.9ohm,Delphi 0.2ohm lower)
PAC:positive crankcase ventilation valve, on valve cap.
PCM: Powertrain Control Module
VIM: Denso Vehicle Interface Module, plug into OBDII port?
人們通常說engine runs too rich or too lean，是指噴油過多或過少（相應O2電壓高或低，廢氣裏含氧少或多）。這基於fuel trim，即ECU根據空氣和氧氣傳感器噴油比例接近理想值的調節量和方向（空氣：噴油為14.7：1，MAF測空氣流速，乘以截麵就是空氣體積以頻率發送給ECU）。Fuel trim包括短期和長期兩個值稱為STFT(short term fuel trim)x和LTFTx，這裏x是bank號，V6有兩個bank。這兩個值都是調節百分比有正負，正表示增加噴油。當空氣流量改變（例如油門變化）時，STFT首先改變，LTFT相當於STFT的積分隨之改變，作為ECU調節噴油的決策取代STFT，後者將恢複0%。
Running too rich – High negative fuel trim corrections can becaused by MAF sensor problems, high fuel pressure, leaking fuel pressure regulator diaphragm, faulty evaporative emissions components, leaking injectors, defective O2 sensors, exhaust leaks/pinholes before the O2 sensor, coolant temp sensor problems, and base engine issues such as low compression and incorrect camshaft timing.
Running too lean – High positive fuel corrections can be traced to MAF and O2 sensor faults, vacuum leaks from intake gaskets/hoses, unmetered air (intake snorkel leak), clogged or dirty fuel injectors, fuel delivery issues, and exhaust restrictions such as a clogged catalytic converter.
Engine runs rich就是噴油超過理想比例，例如重載、天冷或加速態下，這時O2輸出高，fuel trim需往低調即為負值。注意測量必須在引擎熱穩定後，通常由怠速加之至2500rpm並保持穩定，觀察這個過程中的變化。Fuel trim在+-10%以內忽略；LTFT超過+-25%就會報以下錯誤：
- P0170: fuel trim bank 1
- P0171: system too lean (bank 1)
- P0172: system too rich (bank 1)
- P0173: fuel trim bank 2
- P0174: system too lean (bank 2)
- P0175: system too rich (bank 2)
無論是否報錯，Fuel trim可以幫助診斷故障或調整引擎。相關因素有MAF，rpm，fuel pressure，真空度，O2，CAT及相應管道泄露等。
發動機隻有在閉環控製下才用O2來調整氣油比AFR以達到理想值14.7：1。因此O2必須達到工作溫度約315度C，這就要求引擎預熱足夠，且長期怠速或強加速也會退出閉環。預熱後，由怠速增加到2500rpm並保持這個過程中，STFT在調高後因迅速降低為0%，LTFT應緩慢升高再降低到0%。
如果LTFT在上述情況下變化相反，即加油門時降低，idle時升高且保持正值，說明有漏氣，包括引擎磨損。漏氣使得進氣比測得的多。隨著油門的增加，漏氣的比例減小故LTFT的調節量也減小；idle時則需維持一個比例來增加噴油補償漏氣。但是用MAP sensor的車子，漏氣能被測量因此fuel trim不受影響。P0171的另一個可能是manifold gasket leak，可在發動引擎後在附近噴Carbrator cleaner/propane，被漏氣段的引擎吸入後，引擎聲變粗大(或STFT下降)，也可確認故障。
除了漏氣，MAF靈敏度降低(例如粘灰)導致進氣比測得的多，或油路不暢(例如濾器堵塞)導致實際噴油減少，都會使得引擎runs lean，但是需要加以區分，例如測試油壓或針對正常的MAF先取樣保存；或者在throttle口噴propane，如果LTFT或等效AFR下降則多半是油路問題，否則可能是O2的問題。注意油路問題在idle時不顯。
此時若車子有LTFT1和LTFT2，兩者讀數明顯不同，則可肯定fuel pump無虞，因為是同一油泵供油。如果idle時兩個LTFT其一是平滑另一變化超出10%，則可進一步檢查有變化的bank gasket。
順便一說，MAF是通過調節加熱絲電壓維持恒溫來測量的，流量越大電壓越高。此外，診斷時注意PAC、EVAP、ASI等的影響。
小結：STFT短時燃油修正表示引擎正在根據O2調整燃油比例，正負表示再增減；LTFT長時燃油修正表示PCM根據STFT製定的補償決策，正/負表示混合氣過稀/濃，需額外增/減的燃油比例，常與引擎的性能和油路相關。STFT是不斷調整的，趨於0表明工作正常；LTFT將存儲並作為下次點火後的基值。有的車還有additive fuel trim為idle用。
https://www.youtube.com/watch?v=CEKjjXNLTjk: 如果idle時ST trim為-10左右，而2500rpm時LT trim為+14左右，說明MAF髒了要清洗。ST trim在+-5%以內而LT trim接近0最好。https://www.obd-codes.com/faq/fuel-trims.php: 兩位數正或負的 ST 或 LT 燃油調整表明燃油增減異常，這可能是由於燃油噴射器泄漏、未計量的空氣泄漏或類似原因造成的。例如，如果 o2 傳感器由於真空泄漏等原因讀數稀薄，發動機計算機將通過添加燃料進行補償，STFT 將立即開始爬升。當計算機在添加燃料時，它仍然會監視氧傳感器，直到氧傳感器指示稀薄條件不再存在並且滿足適當的空燃比。計算機將保持這種增加的燃油添加量，直到泄漏得到糾正。掃描工具將顯示正兩位數的 STFT 讀數，表明計算機為正常運行添加了過多的燃料。一段時間後，LTFT 也會反映燃料的這種相對增加。現在，如果真空泄漏足夠嚴重，計算機將無法添加足夠的燃料以達到適當的空燃比。它將添加燃料，直到 STFT 達到其最大校準值，通常為 25%,此時設置貧油Lean(P0171或P0174 )代碼。如果發動機由於燃油泄漏（ P0172、P0175）而富油運行，則情況正好相反。
在某些情況下，計算機不知道氧傳感器讀數是否正確。例如，如果 o2 傳感器停在富油態，計算機會認為它的讀數正確並開始取走燃料以進行補償。這被稱為“假富”狀態。計算機將學習發動機並設置可能的P0172、P0175。這些代碼表明發動機在富油狀態下運行，但實際上是在稀薄狀態下運行。如果您僅使用錯誤的富代碼進行診斷，而沒有觀察所有的燃油調整和氧傳感器數據，則可能會做出錯誤的診斷。
2.1 Torque lite on Android
我們知道電壓O2的幅值約0~1V，在理想氣油比附近變化快，downsteam是CAT後的波形應當是前者的低通濾波或更平緩。觀察Throttle和O2隨油門或rpm的變化有助於故障分析。無波形或幅度不足偏離中線是O2壞了，upstream O2波形在油門變化時沒有切換多半是O2壞（不能調節到理想值），前後O2波形一致就是CAT壞了。順便說一句，O2可以用ferric chloride加適量hydrochloric acid清洗。Fry's腐蝕電路板的溶劑加馬桶清洗液？
下述實驗中的boost是“Turbo boost & Vacuum gauge”的顯示即mannifold裏的壓力。
在06 Sienna上，Throttle和fuel pressure無數據，idle時O2隻有1x2和2x2有數據(兩前級確認是AFR電流型89467-48050Drv/08040Pas，Torque lite不支持)，怠速處於中線，加油門2500rpm時變化有延遲，振蕩兩次便降為0，回怠速後O2 1x2延遲幾秒後複原，O2 2x2稍遲。怠速時STFT1在-9附近，加到2500rpm時，MAF先增加到14左右，Boost稍遲變為+7，然後很快複原為-20左右；未觀察到STFT1大幅增加並回零，隻少有增加，然後回複到-7左右，幾秒內平均處於-9，即廢氣中氧氣稍多，因量有限不能說明真空有漏，但至少MAF有反應。
在05 GS300上，Throttle總是接近於0變化很小，未測fuel pressure。O2的1x1/1x2/2x1/2x2都有數據，前級1x1和2x1有數據變化但比原想的慢很多，比2x1和2x2快，後兩者振蕩多次後雖然會接近0，回怠速後兩者很快複原。加速時STFT1在-5~-10變化，怠速時-9。
改用Torque Pro 1.6後重測了Sienna。增加了兩個wideband O2和LTFT1/2。特別是LTFT1/2，讀數都在+-4%之間。但是wideband O2顯示的是軟件仿真的數據，變化很慢。Throttle和油泵壓力無數據。更新為1.8後，LTFT1/2與ScanMaster相差不大，電池電壓過夜在12.7駕駛一段後13.3V。注意LTFT1/2在idle和2500rpm時分別為9-6，11-4，表明bank2漏氣較bank1大。
2.2 ScanMaster ELM on Windows
GS300-05的STFT/LTFT和傳感器，2500rpm占時段中部，兩側為idle。FT似乎時長不足STFT還未轉為LTFT？同樣用TorquePro 1.62時LTFT為-5和-8.
Sienna-06的STFT/LTFT和傳感器，2500rpm占時段中部，兩側為idle。2500rpm時，TorquePro 1.62的LTFT為-4和0，1.85的為11和13%，相應Scanmaster為7.6和16%，說明舊版TorquePro不準。對於O2圖，前段idle約15%，前級O2為寬帶總近似0，後級idle約50%，表明O2在idle後延時一段才恢複。加油門時寬帶O2的小尖峰是短時runs lean，後級富氧在恢複idle後仍持續一定時間，原因不明。注意TorquePro1.85版的後級有類似GS300的變化較為正常。
2.3 不能點火的診斷
常規方法：沒掛空檔或Neutral start switch壞，導致starter無電因此點火無聲；開大燈後點火大燈變很暗，或空載電池低於12.3V是電池缺電；starter轉動有連續的哢哢聲（crank），如果無聲或嘎達--嘎達斷續聲可能starter壞，也有接觸不良的敲擊外殼可能暫時解決；ON至打火前一刻通過擰開的加油蓋該聽到油泵的嘶嘶聲；手摸油泵的繼電器，點火時有格達聲；測量汽油壓力在20psi以上（見下：汽油泵及其壓力檢查），為0是油泵壞；10萬邁以上應當清洗throttle body和IAC (Idle Air Control) valve，否則可能轉速不穩或不啟動。順便說一下，發動後電池電壓在14.2V以下或或電池告警最後沒電，或斷開電池後引擎熄火，是發電機壞。
基於OBD： 據OBD端電壓檢查電池和發電機，發動後電池電壓應在13V以上說明發電機正常。踩油門時throttle（manifold）、MAF、Fuel Flow（gph）應隨之變化，據此檢查節氣門、MAF valve、油路。踩放油門時真空應變化，據此間接檢查真空。比傳統手段要方便。
2.4 MAF和fuel pump診斷
把油門踩到底即throttle開到最大，如果前級O2是lean，說明MAF輸出不當(例如有灰靈敏度下降)或油路不暢。正常是rich增加（省油的車增加緩慢），但在油門釋放時迅速達到強lean態。
換MAFhttps://www.amazon.com/Genuine-Toyota-22204-22010-Intake-Sub-Assembly/dp/B00AZP83ZE/ref=sr_1_2: 它上麵印有正確的印記，而且性能正常。我從 RockAuto 買了一個，另一個隨機 MAF 傳感器，還有這個，前者最差這個最好。我的 Droid 上有 ODBII 藍牙和 Torque Pro應用。 STFT（短期燃油調節）和 LTFT（長期燃油調節）輸出一定的百分比，您的 ECU 必須相應地進行補償。 RockAuto 在 6-30% 之間變化，另一個 MAF 在 3-17% 之間相當不錯，但這個在 -0.3-6% 之間。請記住重置您的 ECU 並讓您的汽車重新學習燃油曲線，最簡單方法：拔下電池負極電纜 15 秒；接電啟動汽車但不要踩油門，讓它運行一兩分鍾後關閉，然後拔出鑰匙。當您關車時，STFT 會從 ECU 內存中刪除；LTFT 留在內存中並被計算，因此是長期的。測試需要運行一周。
2.5 重置Fuel Trim
https://www.matthewsvolvosite.com/forums/viewtopic.php?t=21123? 在進行任何可能影響發動機燃油和點火係統的工作後，重置您的長期燃油調整 (LTFT) 非常重要。這包括但不一定限於：氧氣傳感器、MAF 傳感器、MAP 傳感器、IAT 傳感器、冷卻液溫度傳感器、節氣門、TPS 傳感器、IAC 閥、任何真空管路、燃油、泵 燃油噴射器、燃油壓力調節器、淨化閥、罐式截止閥、火花塞。
方法是斷開電池10 分鍾左右，但是有的車不會重置 LTFT。不重置燃油調整會導致您的自適應燃油圖無法收斂和/或變得不穩定的可能性很小。
燃油圖是一個二維值表，有點像 Excel 電子表格，用於根據發動機轉速和負載值噴出多少燃油。它由硬編碼到 ECM 中的“基本燃料圖”(BFM) 和自適應 LTFT 組成。此外還有短期燃油調整 (STFT)。這是由氧傳感器反饋給 ECM 的動態實時變量。
BFM 是不變的，它基於汽車工程師或售後市場升級人員在給定標稱發動機設計、燃料和傳感器校準的情況下對燃油圖應該是什麽的最佳估計。添加到 BFM 的是 LTFT，它針對傳感器漂移、發動機磨損、燃料等進行調整。LTFT 基本上是 STFT 的長期運行平均值。如果 BFM 得到完美調整，並且除非有什麽東西壞了，否則它通常非常接近，那麽 LTFT 在表中的任何地方都將為零。它應該在表中的任何地方都是相當小的值。一旦 LTFT 完全適應，STFT 應該在零附近擺動。
燃料圖需要是“平滑”或“連續”的函數。我的意思是，發動機運行條件的微小變化應該隻會對燃油圖值產生很小的變化或不會產生變化。例如，所有其他都相同，對於 2000 RPM 的燃油圖值，您不會“將 2001 RPM 的圖值完全不同！這會對您的引擎造成嚴重破壞。
這就是重置 LTFT 的必要性所在。如果傳感器損壞或真空管路鬆動等。您的氧傳感器將發回 STFT 的較大調整值。這些將慢慢添加到 LTFT 中，它會適應。這就是問題所在。並非 LTFT 中的所有值都會以相同的速率進行調整。隻有當您在燃油圖的那個區域（RPM 和負載的組合）中行駛時，才會調整一個值。大多數司機都是習慣性的動物，很少在任何合理的時間段內用完他們的整個燃油圖。您的燃油圖將開始發散，變得不連續，尤其是在全開油門 (WOT) 期間，當沒有來自 O2S 的反饋時，您會在燃油圖中搖擺時體驗到激增和猶豫。
現在假設您去解決您的機械問題，但不要重置您的 LTFT。這些燃料圖的不連續性仍然存在！他們可能會隨著時間的推移而適應，但這可能需要一段時間，同時你仍然會經曆激增和猶豫。但更糟糕的事情可能會發生。燃油圖適應能力實際上隻對“小”修正可靠。在電子學中，它被稱為“小信號分析”。如果自適應算法具有大的校正輸入，則自適應完全有可能發散和/或通過正反饋變得不穩定。讓我舉一個有點做作的例子。假設在 2000 RPM 時，LTFT 為 +18%，在 2050 RPM 時，LTFT 為 -18%。發動機達到 2000 並獲得更多燃料並轉至 2050。O2S 顯示為“濃” 並發送一個負修正，但由於有一些時間延遲，它將負修正發送到 2050 年的條目，LTFT 變為 -20%。與此同時，當發動機達到 2050 年時，它現在獲得的燃料更少並回到 2000 年，O2S 讀數為“稀薄”並且該過程發生相反的情況，依此類推......。車主急於尋找“真空泄漏”，或者更換“壞”傳感器，而他們真正需要做的隻是將電池取下幾分鍾。
更新：05 GS300冷車ST trim在-9，LT為0；熱車後兩者絕對值都在6以內，因此問題不大。待無水酒精清洗MAF後再測。
3. MISC
3.1 O2/CAT用OBD的檢修
如果前後級都是電壓型O2的話，參考上述GS300波形。後級應為前級的低通或變化緩慢。如果某O2幅度小或無，是O2壞；如果前後級波形很相似，是CAT壞。
對於前級為電流型或寬帶O2，參考上述Sienna波形。這時前級O2的電壓值是轉換而來，中線可能在3.3V左右；也可能顯示為EQ即等價值，這時中值1為理想氣油比14.7：1，大於1為lean，小於1為rich。Sienna在加速時後級O2近0值即富氧的原因待查。
如果是10萬邁以上的車有O2/CAT錯，可以先換所有O2，因為加州換CAT要求嚴，豐田車沒有非原裝CAT能用。
3.2 清洗後的喘震問題 http://blog.sina.com.cn/s/blog_d73a3c430102v2mt.html
對發動機維護如清洗了噴油器、節氣門後，由於長期燃油修正值未變，可能使發動機在短時間內工作異常如喘振、怠速過高等。通過一段時間的短期修正並轉化，長期燃油修正值就會被更新，發動機運轉性能回到正常（約需10 km行程）。反之，如果斷開電瓶，記錄的長期燃油修正值可能丟失，也需要一定時間更新。
3.3 胎壓監測
通過輪胎氣門處的稱為直接胎壓監測，又分內置外置兩種均有第三方產品，前者電池壽命約5年不能更換，後者是個蓋帽打氣時要取下。用ABS數據的稱為間接胎壓監測，國內產品帶OBD接口和配車型的顯示板直接作為車上擴展模塊足夠美觀。例如某些ABS碼(http://www.aa1car.com/library/abscodes.htm) 中C0040/46/51分別為右前、左後、左前ABS範圍錯，應當可以視作這三胎泄氣，若三者全錯為右後泄氣。國內是OBD插口讀取車胎速度，求各胎速度差絕對值與預設或原學習的值比較。查05 GS300手冊C1271-74/75-78分別為RF/LF/RR/LR輸出低或變化異常，但網上說國產OBD不能讀取ABS信息。
3.4 其它
http://www.easterncatalytic.com/education/tech-tips/fuel-trim-can-be-a-valuable-diagnostic-tool/
用primary google賬號買Torque，然後裝在多台手機上：https://www.cnet.com/how-to/how-to-install-paid-apps-on-multiple-android-devices/ https://modyolo.com/download/torque-pro-299/1? http://www.j9p.com/azrj/550347.html
備份為.apk：http://droidlessons.com/how-to-backup-android-apps-and-save-them-to-apk-file/
在PC上運行Torque要靠仿真器：http://www.bluestacks.com/download.html?utm_campaign=cok-ap-de 但我的DELL上不行說不支持Intel的顯示驅動
https://www.enginebasics.com/Advanced%20Engine%20Tuning/Air%20Fuel%20Tuning.html 這個就是電壓表頭加傳感器：https://www.bosch-motorsport.com/content/downloads/Raceparts/Resources/pdf/Data%20Sheet_69034379_Lambda_Sensor_LSU_4.9.pdf? 後者輸出的lambda值可換算為空燃比：https://ftyracing.com/tech/lambda-afr-table/
