基于魚骨圖分析的汽車加速無力原因及改進(jìn)

陳國強(qiáng)，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(jìn)行多輪次的路試，以測試驗(yàn)證整車各個(gè)部件的功能、性能、耐久等。路試車輛中的各個(gè)部件均在研發(fā)的過程中，尤其是電氣件的功能均未達(dá)到認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)，故路試車輛會(huì)出現(xiàn)各種電氣故障現(xiàn)象，而電氣故障發(fā)生會(huì)直接影響到路試的進(jìn)度［1］，因此快速排除故障對整個(gè)車型項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)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(jù)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(guān)聯(lián)性整理而成的層次分明、條例清晰的圖形，結(jié)構(gòu)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(yīng)用原因型的魚骨圖來分析電氣故障產(chǎn)生的原因。魚骨圖分析法能夠?qū)⑺性虬凑障嗷リP(guān)聯(lián)性進(jìn)行分類，形成層次分明、主次清晰的關(guān)系結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)如圖1所示［2］。

圖1 魚骨圖分析方法基本結(jié)構(gòu)

魚骨圖分析法用于電氣故障排查主要分為以下6個(gè)步驟，如圖2所示。第1步，根據(jù)故障現(xiàn)象定義問題；第2步，根據(jù)針對問題點(diǎn)，選擇問題層別，即問題發(fā)生的幾個(gè)大的類別；第3步，按照頭腦風(fēng)暴的方法結(jié)合5W1H的方法，在每個(gè)層別下繼續(xù)討論找出所有可能的原因或因素；第4步，將各原因進(jìn)行歸類整理，并明確從屬關(guān)系；第5步，通過分析、篩選所有的導(dǎo)致問題產(chǎn)生的原因，并把重要原因作為排查的重點(diǎn)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(diǎn)，要求團(tuán)隊(duì)成員針對問題點(diǎn)進(jìn)行討論，盡可能多地找到問題的原因，討論的過程中結(jié)合5W1H的方法能夠更好地指導(dǎo)大家進(jìn)行系統(tǒng)、全面的思考［3］。

圖2 魚骨圖分析步驟

2 故障現(xiàn)象

某車型路試?yán)锍踢_(dá)到2萬公里時(shí)，多臺(tái)車輛出現(xiàn)偶發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力現(xiàn)象，同時(shí)儀表中擋位的顯示為空或錯(cuò)誤擋位，停車后切換擋位置P擋，重新點(diǎn)火后故障現(xiàn)象消失，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠正常工作，加速性能正常。

3 故障分析

首先分析發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)的信號(hào)流向，ECU控制器采集加速踏板信號(hào)，輸出實(shí)際扭矩；同時(shí)ECU將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的物理信號(hào)進(jìn)行換算后，通過動(dòng)力CAN總線發(fā)給TCU控制器，TCU控制器結(jié)合當(dāng)前油門踏板開度、車速及發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等因素進(jìn)行換擋操作；同時(shí)TCU采集當(dāng)前換擋桿的位置，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力CAN經(jīng)網(wǎng)關(guān)路由至信息CAN總線，儀表接收換擋桿的位置信息［4］。信號(hào)流向如圖3所示。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)加速信號(hào)流向

根據(jù)圖3的發(fā)動(dòng)機(jī)加速信號(hào)流向，應(yīng)用魚骨圖進(jìn)行原因分析，所有可能導(dǎo)致儀表擋位顯示異常、發(fā)動(dòng)機(jī)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(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因，結(jié)合目前車型開發(fā)狀態(tài)，確定重點(diǎn)因素為線束和控制器軟件兩個(gè)層別，故障排查步驟如下。

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

2）第2步：排查控制器故障，應(yīng)用診斷儀讀取控制器故障碼。ECU未記錄故障碼，TCU記錄發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩錯(cuò)誤故障碼，該故障碼觸發(fā)條件為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩值超限造成。初步判斷為ECU發(fā)送的扭矩值出現(xiàn)問題。

3）第3步：通過跟隨路試車進(jìn)行壞路試驗(yàn)和高環(huán)試驗(yàn)，復(fù)現(xiàn)了故障現(xiàn)象，記錄控制器內(nèi)部數(shù)據(jù)及總線數(shù)據(jù)。

4）第4步：分析總線數(shù)據(jù)，通過CANoe工具進(jìn)行總線trace文件回放，應(yīng)用Graphic工具將扭矩信號(hào)打印后發(fā)現(xiàn)，故障發(fā)生時(shí)刻，總線信號(hào)異常，如圖5所示。

圖5 總線異常信號(hào)

5）第5步：分析ECU內(nèi)部數(shù)據(jù)EMS的tqi_wout_tcu_req計(jì)算值出現(xiàn)負(fù)值，負(fù)值信號(hào)未做處理，發(fā)送總線數(shù)據(jù)為0xFF，TCU接收到此數(shù)據(jù)認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩錯(cuò)誤，導(dǎo)致TCU進(jìn)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(shè)計(jì)錯(cuò)誤，未考慮扭矩為負(fù)值情況下如何處理，通過更新EMS軟件，當(dāng)扭矩計(jì)算出負(fù)值時(shí)，統(tǒng)一化為0，即可解決此問題，軟件更新后經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，測試結(jié)果合格，未復(fù)現(xiàn)加速無力現(xiàn)象。

6 結(jié)論

本文詳細(xì)闡述了魚骨圖方法的原理，并在實(shí)際故障分析中進(jìn)行了應(yīng)用，該方法方便、快捷、高效，能夠明確判斷產(chǎn)生問題的主要原因，縮小故障排查范圍；指導(dǎo)故障排查實(shí)施的同時(shí)，極大地提升電氣故障排查的效率，保證了路試按計(jì)劃進(jìn)行。