地角天边
江郎才尽,不足为训
1. 引言
1.1 DTC & OBD
DTC(Diagnotic Trouble Code，这里不是dynamic traction control），也就是OBD(ob-board diagnostics)接口的错码定义，如下
MFG（厂家）码和SAE码都可由此查出：https://www.innova.com/en-US/Dtc
OBD主要检测电气故障如气压油压混合比例misfire等，机械故障如悬挂系的tie rod磨损或轴承问题是没有传感器的，即便报错也非源头，但仍有帮助。
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 相关硬件与软件
1.2.1 OBDII与Torque
OBDII如ELM327 bluetooth加上Torque app on Android，是犀利的诊断手段。Lite版本免费，Pro仅5刀：http://blog.wenxuecity.com/myblog/36867/201310/24853.html 启动Torque lite连上ECU后，左下角齿轮按钮是菜单，第一行是Fault Codes用于读取清除错码，第二行是Display即仪表，有三种：Dial圆型指针表（适合rpm）、Graph是二维平移图形（适合O2），Diaplay是方形数字表（适合电压）。除内置的错码，Torque可以根据DTC的定义增加：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会会弹出菜单，选Add display来自定义显示和多个屏幕。例如，第一屏是基本状况如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。这里 O2 AxB的A是bank或序号，B=1/2=upstream和downstream，6缸车有2个upstream，1-2个 downstream O2。
目前用的O2有两类：电压输出或窄带、电流输出或宽带，后者又称AFR（有关缩写见下节），在气油比(air:fuel)附近的变化比较缓慢。电压型的中线各车不同，例如Toyota在3V3左右；电流型的是转换为电压值便于诊断，由此有O2或AFR的归一化参数“equivalence ratio”，其值1为理想即14.7：1，高于1是lean，低于1是rich。Torque lite里有这个PID，有STFT但没有LTFT，不支持电流式或宽带O2。Torque用后要及时退出，不然关闭手机或离开OBDII后软件可能死锁或反应慢，需要关手机重启动。
TorquePro增加的重要参数：Air Fuel Ratio，Fuel flow， LTFT1，以及自增加PID功能（这需要PID计算公式，google OBD-II PIDs.pdf）。PC上建议Scanmaster（CSDN)。开机后是围绕油门表的多个小图纽，可旋转显示其它的图纽，点击右上的实时数据，即可如lite一样自定多页面显示，例如显示SFT1/LFT1/SFT2/LFT2/进气门/油压/气油比等。注意1.8之前的版本有问题，至少LTFT和电池电压都不对。
有关Misfire、耗油异常、漏真空、油路不畅、油气传感器、不启动等的问题都可以据此分析诊断。
OBD ELM327：https://interfusellc.com/elm327/#Features
1.2.2 PC上的Scanmaster软件（V2.1.771）
用的同一款OBDII，测试时间相差半小时，引擎水温正常。LTFT1/2结果与TorquePro（+-4%）相差很大。wide band O2变化还是很慢但EQ值0.99接近理想值1，因此LTFTx数据（+15~20%）似乎不对。
注意用第二个OBD程序时，因上一个还在pair原应用，需拔掉OBDII重插。
2 Fuel trim
http://motorchina.com/ezine/admin/upload/pdf/2014-11/技术论坛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?
人们通常说engine runs too rich or too lean，是指喷油过多或过少（相应O2电压高或低，废气里含氧少或多）。这基于fuel trim，即ECU根据空气和氧气传感器喷油比例接近理想值的调节量和方向（空气：喷油为14.7：1，MAF测空气流速，乘以截面就是空气体积以频率发送给ECU）。Fuel trim包括短期和长期两个值称为STFT(short term fuel trim)x和LTFTx，这里x是bank号，V6有两个bank。这两个值都是调节百分比有正负，正表示增加喷油。当空气流量改变（例如油门变化）时，STFT首先改变，LTFT相当于STFT的积分随之改变，作为ECU调节喷油的决策取代STFT，后者将恢复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就是喷油超过理想比例，例如重载、天冷或加速态下，这时O2输出高，fuel trim需往低调即为负值。注意测量必须在引擎热稳定后，通常由怠速加之至2500rpm并保持稳定，观察这个过程中的变化。Fuel trim在+-10%以内忽略；LTFT超过+-25%就会报以下错误：
- 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)
无论是否报错，Fuel trim可以帮助诊断故障或调整引擎。相关因素有MAF，rpm，fuel pressure，真空度，O2，CAT及相应管道泄露等。
发动机只有在闭环控制下才用O2来调整气油比AFR以达到理想值14.7：1。因此O2必须达到工作温度约315度C，这就要求引擎预热足够，且长期怠速或强加速也会退出闭环。预热后，由怠速增加到2500rpm并保持这个过程中，STFT在调高后因迅速降低为0%，LTFT应缓慢升高再降低到0%。
如果LTFT在上述情况下变化相反，即加油门时降低，idle时升高且保持正值，说明有漏气，包括引擎磨损。漏气使得进气比测得的多。随着油门的增加，漏气的比例减小故LTFT的调节量也减小；idle时则需维持一个比例来增加喷油补偿漏气。但是用MAP sensor的车子，漏气能被测量因此fuel trim不受影响。P0171的另一个可能是manifold gasket leak，可在发动引擎后在附近喷Carbrator cleaner/propane，被漏气段的引擎吸入后，引擎声变粗大(或STFT下降)，也可确认故障。
除了漏气，MAF灵敏度降低(例如粘灰)导致进气比测得的多，或油路不畅(例如滤器堵塞)导致实际喷油减少，都会使得引擎runs lean，但是需要加以区分，例如测试油压或针对正常的MAF先取样保存；或者在throttle口喷propane，如果LTFT或等效AFR下降则多半是油路问题，否则可能是O2的问题。注意油路问题在idle时不显。
此时若车子有LTFT1和LTFT2，两者读数明显不同，则可肯定fuel pump无虞，因为是同一油泵供油。如果idle时两个LTFT其一是平滑另一变化超出10%，则可进一步检查有变化的bank gasket。
顺便一说，MAF是通过调节加热丝电压维持恒温来测量的，流量越大电压越高。此外，诊断时注意PAC、EVAP、ASI等的影响。
小结：STFT短时燃油修正表示引擎正在根据O2调整燃油比例，正负表示再增减；LTFT长时燃油修正表示PCM根据STFT制定的补偿决策，正/负表示混合气过稀/浓，需额外增/减的燃油比例，常与引擎的性能和油路相关。STFT是不断调整的，趋于0表明工作正常；LTFT将存储并作为下次点火后的基值。有的车还有additive fuel trim为idle用。
https://www.youtube.com/watch?v=CEKjjXNLTjk: 如果idle时ST trim为-10左右，而2500rpm时LT trim为+14左右，说明MAF脏了要清洗。ST trim在+-5%以内而LT trim接近0最好。https://www.obd-codes.com/faq/fuel-trims.php: 两位数正或负的 ST 或 LT 燃油调整表明燃油增减异常，这可能是由于燃油喷射器泄漏、未计量的空气泄漏或类似原因造成的。例如，如果 o2 传感器由于真空泄漏等原因读数稀薄，发动机计算机将通过添加燃料进行补偿，STFT 将立即开始爬升。当计算机在添加燃料时，它仍然会监视氧传感器，直到氧传感器指示稀薄条件不再存在并且满足适当的空燃比。计算机将保持这种增加的燃油添加量，直到泄漏得到纠正。扫描工具将显示正两位数的 STFT 读数，表明计算机为正常运行添加了过多的燃料。一段时间后，LTFT 也会反映燃料的这种相对增加。现在，如果真空泄漏足够严重，计算机将无法添加足够的燃料以达到适当的空燃比。它将添加燃料，直到 STFT 达到其最大校准值，通常为 25%,此时设置贫油Lean(P0171或P0174 )代码。如果发动机由于燃油泄漏（ P0172、P0175）而富油运行，则情况正好相反。
在某些情况下，计算机不知道氧传感器读数是否正确。例如，如果 o2 传感器停在富油态，计算机会认为它的读数正确并开始取走燃料以进行补偿。这被称为“假富”状态。计算机将学习发动机并设置可能的P0172、P0175。这些代码表明发动机在富油状态下运行，但实际上是在稀薄状态下运行。如果您仅使用错误的富代码进行诊断，而没有观察所有的燃油调整和氧传感器数据，则可能会做出错误的诊断。
2.1 Torque lite on Android
我们知道电压O2的幅值约0~1V，在理想气油比附近变化快，downsteam是CAT后的波形应当是前者的低通滤波或更平缓。观察Throttle和O2随油门或rpm的变化有助于故障分析。无波形或幅度不足偏离中线是O2坏了，upstream O2波形在油门变化时没有切换多半是O2坏（不能调节到理想值），前后O2波形一致就是CAT坏了。顺便说一句，O2可以用ferric chloride加适量hydrochloric acid清洗。Fry's腐蚀电路板的溶剂加马桶清洗液？
下述实验中的boost是“Turbo boost & Vacuum gauge”的显示即mannifold里的压力。
在06 Sienna上，Throttle和fuel pressure无数据，idle时O2只有1x2和2x2有数据(两前级确认是AFR电流型89467-48050Drv/08040Pas，Torque lite不支持)，怠速处于中线，加油门2500rpm时变化有延迟，振荡两次便降为0，回怠速后O2 1x2延迟几秒后复原，O2 2x2稍迟。怠速时STFT1在-9附近，加到2500rpm时，MAF先增加到14左右，Boost稍迟变为+7，然后很快复原为-20左右；未观察到STFT1大幅增加并回零，只少有增加，然后回复到-7左右，几秒内平均处于-9，即废气中氧气稍多，因量有限不能说明真空有漏，但至少MAF有反应。
在05 GS300上，Throttle总是接近于0变化很小，未测fuel pressure。O2的1x1/1x2/2x1/2x2都有数据，前级1x1和2x1有数据变化但比原想的慢很多，比2x1和2x2快，后两者振荡多次后虽然会接近0，回怠速后两者很快复原。加速时STFT1在-5~-10变化，怠速时-9。
改用Torque Pro 1.6后重测了Sienna。增加了两个wideband O2和LTFT1/2。特别是LTFT1/2，读数都在+-4%之间。但是wideband O2显示的是软件仿真的数据，变化很慢。Throttle和油泵压力无数据。更新为1.8后，LTFT1/2与ScanMaster相差不大，电池电压过夜在12.7驾驶一段后13.3V。注意LTFT1/2在idle和2500rpm时分别为9-6，11-4，表明bank2漏气较bank1大。
2.2 ScanMaster ELM on Windows
GS300-05的STFT/LTFT和传感器，2500rpm占时段中部，两侧为idle。FT似乎时长不足STFT还未转为LTFT？同样用TorquePro 1.62时LTFT为-5和-8.
Sienna-06的STFT/LTFT和传感器，2500rpm占时段中部，两侧为idle。2500rpm时，TorquePro 1.62的LTFT为-4和0，1.85的为11和13%，相应Scanmaster为7.6和16%，说明旧版TorquePro不准。对于O2图，前段idle约15%，前级O2为宽带总近似0，后级idle约50%，表明O2在idle后延时一段才恢复。加油门时宽带O2的小尖峰是短时runs lean，后级富氧在恢复idle后仍持续一定时间，原因不明。注意TorquePro1.85版的后级有类似GS300的变化较为正常。
2.3 不能点火的诊断
常规方法：没挂空档或Neutral start switch坏，导致starter无电因此点火无声；开大灯后点火大灯变很暗，或空载电池低于12.3V是电池缺电；starter转动有连续的咔咔声（crank），如果无声或嘎达--嘎达断续声可能starter坏，也有接触不良的敲击外壳可能暂时解决；ON至打火前一刻通过拧开的加油盖该听到油泵的嘶嘶声；手摸油泵的继电器，点火时有格达声；测量汽油压力在20psi以上（见下：汽油泵及其压力检查），为0是油泵坏；10万迈以上应当清洗throttle body和IAC (Idle Air Control) valve，否则可能转速不稳或不启动。顺便说一下，发动后电池电压在14.2V以下或或电池告警最后没电，或断开电池后引擎熄火，是发电机坏。
基于OBD： 据OBD端电压检查电池和发电机，发动后电池电压应在13V以上说明发电机正常。踩油门时throttle（manifold）、MAF、Fuel Flow（gph）应随之变化，据此检查节气门、MAF valve、油路。踩放油门时真空应变化，据此间接检查真空。比传统手段要方便。
2.4 MAF和fuel pump诊断
把油门踩到底即throttle开到最大，如果前级O2是lean，说明MAF输出不当(例如有灰灵敏度下降)或油路不畅。正常是rich增加（省油的车增加缓慢），但在油门释放时迅速达到强lean态。
换MAFhttps://www.amazon.com/Genuine-Toyota-22204-22010-Intake-Sub-Assembly/dp/B00AZP83ZE/ref=sr_1_2: 它上面印有正确的印记，而且性能正常。我从 RockAuto 买了一个，另一个随机 MAF 传感器，还有这个，前者最差这个最好。我的 Droid 上有 ODBII 蓝牙和 Torque Pro应用。 STFT（短期燃油调节）和 LTFT（长期燃油调节）输出一定的百分比，您的 ECU 必须相应地进行补偿。 RockAuto 在 6-30% 之间变化，另一个 MAF 在 3-17% 之间相当不错，但这个在 -0.3-6% 之间。请记住重置您的 ECU 并让您的汽车重新学习燃油曲线，最简单方法：拔下电池负极电缆 15 秒；接电启动汽车但不要踩油门，让它运行一两分钟后关闭，然后拔出钥匙。当您关车时，STFT 会从 ECU 内存中删除；LTFT 留在内存中并被计算，因此是长期的。测试需要运行一周。
2.5 重置Fuel Trim
https://www.matthewsvolvosite.com/forums/viewtopic.php?t=21123? 在进行任何可能影响发动机燃油和点火系统的工作后，重置您的长期燃油调整 (LTFT) 非常重要。这包括但不一定限于：氧气传感器、MAF 传感器、MAP 传感器、IAT 传感器、冷却液温度传感器、节气门、TPS 传感器、IAC 阀、任何真空管路、燃油、泵 燃油喷射器、燃油压力调节器、净化阀、罐式截止阀、火花塞。
方法是断开电池10 分钟左右，但是有的车不会重置 LTFT。不重置燃油调整会导致您的自适应燃油图无法收敛和/或变得不稳定的可能性很小。
燃油图是一个二维值表，有点像 Excel 电子表格，用于根据发动机转速和负载值喷出多少燃油。它由硬编码到 ECM 中的“基本燃料图”(BFM) 和自适应 LTFT 组成。此外还有短期燃油调整 (STFT)。这是由氧传感器反馈给 ECM 的动态实时变量。
BFM 是不变的，它基于汽车工程师或售后市场升级人员在给定标称发动机设计、燃料和传感器校准的情况下对燃油图应该是什么的最佳估计。添加到 BFM 的是 LTFT，它针对传感器漂移、发动机磨损、燃料等进行调整。LTFT 基本上是 STFT 的长期运行平均值。如果 BFM 得到完美调整，并且除非有什么东西坏了，否则它通常非常接近，那么 LTFT 在表中的任何地方都将为零。它应该在表中的任何地方都是相当小的值。一旦 LTFT 完全适应，STFT 应该在零附近摆动。
燃料图需要是“平滑”或“连续”的函数。我的意思是，发动机运行条件的微小变化应该只会对燃油图值产生很小的变化或不会产生变化。例如，所有其他都相同，对于 2000 RPM 的燃油图值，您不会“将 2001 RPM 的图值完全不同！这会对您的引擎造成严重破坏。
这就是重置 LTFT 的必要性所在。如果传感器损坏或真空管路松动等。您的氧传感器将发回 STFT 的较大调整值。这些将慢慢添加到 LTFT 中，它会适应。这就是问题所在。并非 LTFT 中的所有值都会以相同的速率进行调整。只有当您在燃油图的那个区域（RPM 和负载的组合）中行驶时，才会调整一个值。大多数司机都是习惯性的动物，很少在任何合理的时间段内用完他们的整个燃油图。您的燃油图将开始发散，变得不连续，尤其是在全开油门 (WOT) 期间，当没有来自 O2S 的反馈时，您会在燃油图中摇摆时体验到激增和犹豫。
现在假设您去解决您的机械问题，但不要重置您的 LTFT。这些燃料图的不连续性仍然存在！他们可能会随着时间的推移而适应，但这可能需要一段时间，同时你仍然会经历激增和犹豫。但更糟糕的事情可能会发生。燃油图适应能力实际上只对“小”修正可靠。在电子学中，它被称为“小信号分析”。如果自适应算法具有大的校正输入，则自适应完全有可能发散和/或通过正反馈变得不稳定。让我举一个有点做作的例子。假设在 2000 RPM 时，LTFT 为 +18%，在 2050 RPM 时，LTFT 为 -18%。发动机达到 2000 并获得更多燃料并转至 2050。O2S 显示为“浓” 并发送一个负修正，但由于有一些时间延迟，它将负修正发送到 2050 年的条目，LTFT 变为 -20%。与此同时，当发动机达到 2050 年时，它现在获得的燃料更少并回到 2000 年，O2S 读数为“稀薄”并且该过程发生相反的情况，依此类推......。车主急于寻找“真空泄漏”，或者更换“坏”传感器，而他们真正需要做的只是将电池取下几分钟。
更新：05 GS300冷车ST trim在-9，LT为0；热车后两者绝对值都在6以内，因此问题不大。待无水酒精清洗MAF后再测。
3. MISC
3.1 O2/CAT用OBD的检修
如果前后级都是电压型O2的话，参考上述GS300波形。后级应为前级的低通或变化缓慢。如果某O2幅度小或无，是O2坏；如果前后级波形很相似，是CAT坏。
对于前级为电流型或宽带O2，参考上述Sienna波形。这时前级O2的电压值是转换而来，中线可能在3.3V左右；也可能显示为EQ即等价值，这时中值1为理想气油比14.7：1，大于1为lean，小于1为rich。Sienna在加速时后级O2近0值即富氧的原因待查。
如果是10万迈以上的车有O2/CAT错，可以先换所有O2，因为加州换CAT要求严，丰田车没有非原装CAT能用。
3.2 清洗后的喘震问题 http://blog.sina.com.cn/s/blog_d73a3c430102v2mt.html
对发动机维护如清洗了喷油器、节气门后，由于长期燃油修正值未变，可能使发动机在短时间内工作异常如喘振、怠速过高等。通过一段时间的短期修正并转化，长期燃油修正值就会被更新，发动机运转性能回到正常（约需10 km行程）。反之，如果断开电瓶，记录的长期燃油修正值可能丢失，也需要一定时间更新。
3.3 胎压监测
通过轮胎气门处的称为直接胎压监测，又分内置外置两种均有第三方产品，前者电池寿命约5年不能更换，后者是个盖帽打气时要取下。用ABS数据的称为间接胎压监测，国内产品带OBD接口和配车型的显示板直接作为车上扩展模块足够美观。例如某些ABS码(http://www.aa1car.com/library/abscodes.htm) 中C0040/46/51分别为右前、左后、左前ABS范围错，应当可以视作这三胎泄气，若三者全错为右后泄气。国内是OBD插口读取车胎速度，求各胎速度差绝对值与预设或原学习的值比较。查05 GS300手册C1271-74/75-78分别为RF/LF/RR/LR输出低或变化异常，但网上说国产OBD不能读取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账号买Torque，然后装在多台手机上：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
备份为.apk：http://droidlessons.com/how-to-backup-android-apps-and-save-them-to-apk-file/
在PC上运行Torque要靠仿真器：http://www.bluestacks.com/download.html?utm_campaign=cok-ap-de 但我的DELL上不行说不支持Intel的显示驱动
https://www.enginebasics.com/Advanced%20Engine%20Tuning/Air%20Fuel%20Tuning.html 这个就是电压表头加传感器：https://www.bosch-motorsport.com/content/downloads/Raceparts/Resources/pdf/Data%20Sheet_69034379_Lambda_Sensor_LSU_4.9.pdf? 后者输出的lambda值可换算为空燃比：https://ftyracing.com/tech/lambda-afr-table/
