基于汽車故障診斷機理的故障診斷流程設計

袁苗達，黃朝慧

（重慶工業職業技術學院，重慶 401120）

0 引言

汽車故障診斷是指在不解體或者僅拆下個別小件的條件下，確定汽車技術狀況，查明故障部位及原因[1]。這就要求技術人員要熟練掌握汽車工作原理及故障診斷的基本流程。目前國內對汽車故障診斷的研究多集中在如何檢測和判斷故障上[2,3]，而對汽車故障診斷機理和診斷流程的研究較少。這使得在進行故障診斷時往往更倚重于對專業儀器的使用[4,5]，忽略了綜合運用汽車故障診斷方法判斷故障。在面對一些復雜故障或疑難故障時，技術人員若只借助專業儀器或者依靠經驗很難對故障做出正確的判斷。通過綜合運用汽車故障診斷方法，借助經驗和知識，技術人員做適當的假設推理分析可建立一條正確的故障診斷流程，可迅速準確的判斷故障部位及原因。

以奇瑞A3汽車發動機無法啟動故障現象為例，按照汽車故障診斷的基本流程分析該故障產生的根本原因，并設計該故障的診斷流程圖，為汽車故障診斷思路提供參考。

1 汽車故障診斷機理

汽車故障診斷的基本內容包括從故障癥狀出發，通過驗證故障癥狀、分析結構原理、推理假設、故障診斷流程設計、故障確認與排除幾個階段。在故障診斷中，尤其重要的是通過推理假設設計故障故障樹，進而確定故障診斷流程。因為該階段是確定故障診斷的方向與方法，這需要技術人員數量運用經驗知識結合結構原理制定合理的診斷方案。

1.1 因果圖分析法

因果分析法以故障現象為結果，以導致該故障的諸多因素為原因用分支分叉的方法繪制而成。通過圖形的因果關系可以全面分析導致故障現象發生的各種原因，并從中找出故障的主導原因。圖1為因果分析法原理圖。圖中有條主干，其端部箭頭指向表示故障現象的癥狀，在主干的兩側有分支的枝節，每個枝節表示導致故障的原因。對于一些復雜的故障，枝節上還可以有另外的小分支，表示另外層次的故障原因。

圖1 因果分析法原理圖

1.2 故障樹分析法

故障樹分析法是一種圖形演繹方法，它以系統故障作為分析對象，通過對可能造成故障癥狀的各種故障原因進行分析，用圖形表示其發生原因之間的邏輯關系，列出故障癥狀與故障原因的相互關系圖，改圖形好像一顆倒置的樹，被稱為故障樹。對發生的故障事件從總體到部分、從系統到原件按樹枝形狀作逐級展開的細化分析，進一步判明基本故障、確定故障原因、故障影響和發生概率以及分析系統可靠性的方法叫故障分析法。圖2為故障樹分析法原理。故障樹中有一個頂端事件，若干中間事件和若干底層事件。頂端事件是汽車表現出最初的故障現象，中間事件是指各層故障原因，因此中間事件有多層。不能再分解的基本事件為底層事件，底層事件不是故障的最終原因，而是最小故障點。

圖2 故障樹分析法原理圖

圖3 發動機無法啟動因果圖

2 奇瑞A3汽車發動機無法啟動故障原因分析

故障現象：發動機啟動時可以正常旋轉，轉速有力，但是毫無著火跡象。

2.1 故障推理假設

汽車啟動機正常旋轉，應急燈無閃爍，喇叭也無鳴響，可排除防盜工作。從該車的發動機系統原理出發，原因可能是噴油器不噴油，沒有高壓點火，或者由于電源故障導致的發動機電腦控制執行器不動作，亦或是轉速傳感器信號失常。進一步分析，噴油器不噴油可能是燃油泵不工作或者是噴油器熔斷器斷路；沒有高壓點火可能是點火線圈損壞或者電源熔斷器斷路；發動機電腦控制執行器不動作可能是電腦主繼電器損壞或者控制電腦損壞；曲軸位置傳感器信號失常可能是傳感器本身損壞或者傳感器電路斷路。按照上述假設推理，奇瑞A3汽車在上述故障現象下無法啟動的因果圖如圖3所示。

2.2 故障樹設計

根據假設推理的故障原因因果圖建立故障樹，是最終設計故障診斷流程表的必要條件。發動機無法啟動故障現象為古樟樹的頂端事件，而噴油器不噴油、沒有高壓火等作為中間事件。電源熔斷器斷路、傳感器故障等作為事件的故障樹的底層事件，是該故障的最小故障點。故障樹設計如圖4所示。

2.3 故障診斷流程設計

故障診斷的流程設計是按照故障樹從頂端事件開始，依次對各個中間事件進行檢測分析，而同一層次的中間事件，檢測的順序則根據各個事件故障發生的概率大小確定，進而確定故障的發生部位，最終確定故障點。首先對頂端事件為發動機無法啟動的故障，進行啟動確認。啟動后，

圖4 發動機無法啟動故障樹

啟動機正常運轉，卻毫無著火跡象，按照汽車故障診斷的基本流程，首先應讀取故障碼，看是否有故障碼存在，或根本無法讀取故障碼，若無法讀取故障碼，則應檢查電腦的電源或是否自身損壞；若成功讀取故障碼，根據奇瑞A3汽車發動機工作原理和診斷經驗，應讀取啟動時的發動機轉速數據流，確定發動機是否有轉速信號產生；進而檢查發動機是否可以噴油和點火，確定是否正常；最后檢查曲軸位置傳感器是否正常。故障診斷流程圖設計如圖5所示。

2.4 故障的測試與排除

按照所設計的發動機無法啟動的故障診斷流程圖，對故障車輛進行了測試。連接解碼儀至故障車輛，讀取故障碼。故障碼為P0322，讀取發動機轉速，轉速顯示為0，而正常情況下應為實際轉速200左右，從而判斷發動機電腦可以正常工作，可以輸出控制指令。根據發動機轉速為0的數據，說明發動機轉速信號有故障影響控制輸出，按照上述流程圖，可直接檢查曲軸位置傳感器，包括曲軸位置傳感器本體檢查，曲軸位置傳感器線路檢查，曲軸位置傳感器信號檢測。使用萬用表測量傳感器電阻，為990?，屬于正常值；按照維修手冊電路圖，測量ES15至電腦15之間的電阻為無窮大，正常值為小于1?，傳感器線路斷路，修復后，重新啟動，故障現象依舊，重新讀取故障碼，顯示為P0322。發動機依然不噴油，不點火。按照維修手冊檢查噴油器和點火的控制電路，電源電壓為13v，屬于正常值且按照位置符合維修手冊規定。按照流程圖設計，需對曲軸位置傳感器信號進行檢測。曲軸位置傳感器信號如圖6所示，圖7為曲軸位置傳感器正常波形，比較發現曲軸位置傳感器信號衰弱，傳感器損壞。更換傳感器后，發動機故障排除。

圖5 發動機無法啟動故障論斷流程圖

圖6 測試的曲軸位置傳感器信號

3 結束語

從上述實例可以看出，一套符合診斷邏輯的診斷方案，可迅速而準確的判斷排除故障。方案綜合運用了因果法、故障樹法、推理假設等方法，結合經驗與結構原理，從確認故障開始便假設了故障可能產生的原因，通過演繹將假設變成符合邏輯判斷的診斷流程，為提高流程設計的科學性，流程的設計需要結合經驗按照故障發生的概率設計測試順序。可以預見，該診斷故障的思路將會成為未來汽車故障診斷的主流。

圖7 曲軸位置傳感器標準信號

[1] 朱軍. 汽車故障診斷方法[M]. 人民交通出版社, 2008.

[2] 李國勇, 楊慶佛. 基于模糊神經網絡的車用發動機智能故障診斷系統[J]. 系統仿真學報, 2007, 3.

[3] 蘭文奎, 江洪. 基于波形分析法的CAN-BUS系統故障診斷研究[J]. 農業裝備與車輛工程, 2010, 7.

[4] 曹紅兵, 陳漢生. 尾氣分析在汽車故障診斷中的實驗研究[J]. 實驗室研究與探索, 2007, 4.

[5] 鮑宇, 薛惠娟, 吉淑娥. 數據流分析在捷達汽車發動機故障診斷中的應用[J]. 交通科技與經濟, 2007, 1.