基于魚骨圖分析的汽車加速無力原因及改進

陳國強，許 森，賀志偉，馮梓軒，谷原野

（一汽轎車股份有限公司，吉林 長春 130000）

乘用車在投放市場之前，需要進行多輪次的路試，以測試驗證整車各個部件的功能、性能、耐久等。路試車輛中的各個部件均在研發的過程中，尤其是電氣件的功能均未達到認可標準，故路試車輛會出現各種電氣故障現象，而電氣故障發生會直接影響到路試的進度［1］，因此快速排除故障對整個車型項目的開發進度極為重要。

1 魚骨圖分析方法

魚骨圖也稱為因果分析圖或石川圖 （根據最早提出這一工具的石川熏 （Kaoru Ishikawa譯名）的名字命名），將引起問題的各類因素按照相互關聯性整理而成的層次分明、條例清晰的圖形，結構形如魚骨。魚骨圖分為整理問題型、原因型及對策型3種形式，本文應用原因型的魚骨圖來分析電氣故障產生的原因。魚骨圖分析法能夠將所有原因按照相互關聯性進行分類，形成層次分明、主次清晰的關系結構；魚骨圖是一種非定量的工具，可以幫助我們找到引起問題的根本原因，便于電氣故障的快速定位及排查。魚骨圖基本結構如圖1所示［2］。

圖1 魚骨圖分析方法基本結構

魚骨圖分析法用于電氣故障排查主要分為以下6個步驟，如圖2所示。第1步，根據故障現象定義問題；第2步，根據針對問題點，選擇問題層別，即問題發生的幾個大的類別；第3步，按照頭腦風暴的方法結合5W1H的方法，在每個層別下繼續討論找出所有可能的原因或因素；第4步，將各原因進行歸類整理，并明確從屬關系；第5步，通過分析、篩選所有的導致問題產生的原因，并把重要原因作為排查的重點方向；第6步，整理語言描述，制作魚骨圖。其中第3步原因分析為魚骨圖分析法的重點，要求團隊成員針對問題點進行討論，盡可能多地找到問題的原因，討論的過程中結合5W1H的方法能夠更好地指導大家進行系統、全面的思考［3］。

圖2 魚骨圖分析步驟

2 故障現象

某車型路試里程達到2萬公里時，多臺車輛出現偶發的發動機加速無力現象，同時儀表中擋位的顯示為空或錯誤擋位，停車后切換擋位置P擋，重新點火后故障現象消失，發動機能夠正常工作，加速性能正常。

3 故障分析

首先分析發動機加速時的信號流向，ECU控制器采集加速踏板信號，輸出實際扭矩；同時ECU將發動機扭矩的物理信號進行換算后，通過動力CAN總線發給TCU控制器，TCU控制器結合當前油門踏板開度、車速及發動機扭矩等因素進行換擋操作；同時TCU采集當前換擋桿的位置，發動機動力CAN經網關路由至信息CAN總線，儀表接收換擋桿的位置信息［4］。信號流向如圖3所示。

圖3 發動機加速信號流向

根據圖3的發動機加速信號流向，應用魚骨圖進行原因分析，所有可能導致儀表擋位顯示異常、發動機加速無力的故障的原因分析如圖4所示。

圖4 魚骨圖分析原因

4 故障排查

通過魚骨圖分析到所有可能導致故障產生的原因，結合目前車型開發狀態，確定重點因素為線束和控制器軟件兩個層別，故障排查步驟如下。

1）第1步：確認TCU、ECU系統線束原理是否正確；檢驗線束樣件與圖紙是否相符；利用萬用表對該系統每個回路的導通進行測試，排查是否存在斷路情況；利用萬用表對該系統每個非搭鐵回路和車身搭鐵之間的電阻進行測試，排查是否存在對搭鐵短路情況；排查該系統每個連接器是否存在損壞、異物進入、形變和裝配不到位等情況；排查該系統每個端子是否存在腐蝕、退出、損壞、母端擴孔和公端彎折等情況［5］，未發現異常。

2）第2步：排查控制器故障，應用診斷儀讀取控制器故障碼。ECU未記錄故障碼，TCU記錄發動機扭矩錯誤故障碼，該故障碼觸發條件為發動機扭矩值超限造成。初步判斷為ECU發送的扭矩值出現問題。

3）第3步：通過跟隨路試車進行壞路試驗和高環試驗，復現了故障現象，記錄控制器內部數據及總線數據。

4）第4步：分析總線數據，通過CANoe工具進行總線trace文件回放，應用Graphic工具將扭矩信號打印后發現，故障發生時刻，總線信號異常，如圖5所示。

圖5 總線異常信號

5）第5步：分析ECU內部數據EMS的tqi_wout_tcu_req計算值出現負值，負值信號未做處理，發送總線數據為0xFF，TCU接收到此數據認為發動機扭矩錯誤，導致TCU進入故障模式，致使整車無法加速。

5 解決措施

此問題為EMS軟件設計錯誤，未考慮扭矩為負值情況下如何處理，通過更新EMS軟件，當扭矩計算出負值時，統一化為0，即可解決此問題，軟件更新后經過實際驗證，測試結果合格，未復現加速無力現象。

6 結論

本文詳細闡述了魚骨圖方法的原理，并在實際故障分析中進行了應用，該方法方便、快捷、高效，能夠明確判斷產生問題的主要原因，縮小故障排查范圍；指導故障排查實施的同時，極大地提升電氣故障排查的效率，保證了路試按計劃進行。