黃志杰+謝軍

摘 要：運(yùn)用故障樹(shù)分析法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)這一典型常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，繪制出發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的故障樹(shù)。根據(jù)故障樹(shù)對(duì)該故障進(jìn)行了定性分析和簡(jiǎn)單的定量分析。最后在定性與定量分析的基礎(chǔ)上，制定出剛發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的故障診斷流程。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；故障樹(shù)；診斷流程

0 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)是汽車常見(jiàn)易發(fā)的故障之一，該故障有多部位、多現(xiàn)象的特點(diǎn)，且引發(fā)原因較多，故障診斷較為困難。所以在對(duì)該故障進(jìn)行診斷時(shí)，容易造成診斷過(guò)程耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，影響維修生產(chǎn)效率。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)故障診斷流程尤為重要。

發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)故障原因較為復(fù)雜，所以先運(yùn)用故障樹(shù)分析法對(duì)故障進(jìn)行分析，找到可能產(chǎn)生故障的原因及其各個(gè)故障原因之間的邏輯關(guān)系，然后根據(jù)故障分析的結(jié)果，針對(duì)故障的部分及性質(zhì)，合理設(shè)計(jì)優(yōu)化診斷流程。按照上述思路，對(duì)豐田卡羅拉1.6LGL AT轎車發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障診斷流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1 故障分析方法

汽車故障診斷分析的主要方法有因果圖分析法和故障樹(shù)分析法。

因果圖分析法能較為全面地分析產(chǎn)生故障的各種原因并從中找出引起故障的主要因素。但是這種方法無(wú)法表示出故障現(xiàn)象與故障原因之間的定量關(guān)系，所以該方法一般只用做故障的定性分析[1]。

故障樹(shù)分析法可以對(duì)故障進(jìn)行定量和定性分析，是一種安全可靠、實(shí)用性較強(qiáng)的故障分析方法。

現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)融合了機(jī)械、電子和液壓技術(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以造成其不能啟動(dòng)的故障涉及原因多，元件多，針對(duì)這一特點(diǎn)，本文采用故障樹(shù)分析法進(jìn)行故障分析。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的故障樹(shù)設(shè)計(jì)

2.1 故障樹(shù)分析

故障樹(shù)分析故障的基本步驟如圖1所示：

下面運(yùn)用故障樹(shù)分析法對(duì)豐田卡羅拉1.6LGLAT轎車發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障進(jìn)行分析。

2.2 創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的故障樹(shù)

引起發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障的原因很多，但是究其本質(zhì)，都是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的諸多必要條件中某些條件未獲滿足所致。因此，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障分析的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作運(yùn)行的原理，同時(shí)參考具體車型發(fā)動(dòng)機(jī)的維修手冊(cè)，分析出發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需的各個(gè)必要條件或者必要的系統(tǒng)，并從必要條件或者系統(tǒng)著手，逐步將故障原因分析清楚。

豐田卡羅拉1.6LGLAT轎車采用1ZR-FE電控發(fā)動(dòng)機(jī)，本文根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行機(jī)理及發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功的條件分析出此款發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的故障原因，并建立發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的故障樹(shù)，如圖2所示。

在這個(gè)故障樹(shù)中，頂端事件T為本文研究的故障現(xiàn)象——發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。中間事件有兩層，第一層中間事件M1與第二層中間事件M2，X為底端事件。該故障樹(shù)的頂端事件，所有的中間事件以及底端事件見(jiàn)表1。

2.3 故障樹(shù)的定性分析

故障樹(shù)定性分析的的目的是弄清系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障（頂端事件）有多少可能，即對(duì)故障樹(shù)進(jìn)行定量分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)[2]。

以圖2所示發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障樹(shù)為例，求相應(yīng)故障樹(shù)的割集和最小割集。表2給出了具體的分析過(guò)程。

由表2依邏輯關(guān)系分析，圖2故障樹(shù)共有43個(gè)最小割集：X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11，X12，X13，X14，X15，X16，X17，X18，X19，X20，X21，X22，X23，X24，X25，X26，X27，X28，X29，X30，X31，X32，X33，X34，X35，X36，X37，X38，X39，X40，X41，X42，X43，最小割集均為一階割集，其中底端事件X15，X16，X18在故障樹(shù)中出現(xiàn)兩次，底端事件X19在故障樹(shù)中出現(xiàn)3次。若假設(shè)每個(gè)底端事件發(fā)生的概率相同，則底端事件在階數(shù)相同的割集中出現(xiàn)的次數(shù)越多，重要性也越大。因此，X19是引起頂端時(shí)間發(fā)生的重要因素，該事件可以導(dǎo)致噴油器不噴油，沒(méi)有高壓點(diǎn)火，混合氣過(guò)稀等等一系列故障。但是根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，底端事件X19發(fā)生概率很小，所以在實(shí)際檢測(cè)維修中ECM不作為優(yōu)先檢測(cè)的元件。此外，X15，X16，X18在故障樹(shù)中出現(xiàn)兩次，說(shuō)明這三個(gè)底端事件相對(duì)與其他僅出現(xiàn)一次的底端事件來(lái)說(shuō)，是導(dǎo)致頂端事件發(fā)生的重要因素，在設(shè)計(jì)故障診斷流程應(yīng)把他們放到優(yōu)先檢測(cè)的步驟進(jìn)行。

2.4 故障樹(shù)的定量分析

假定圖2故障樹(shù)底端事件的概率已知，則根據(jù)表1中的結(jié)構(gòu)函數(shù)計(jì)算頂端事件發(fā)生的概率。設(shè)底端事件X1，X2，X3，…，X41，X42，X43對(duì)應(yīng)的概率為P1，P2，P3，…，P41，P42，P43，則頂端事件發(fā)生的概率為：

P（T）=P1+P2+P3+…P15×2+P16+P17+P18+P19+…+P41+P42+P43

則第一層各個(gè)中間事件的發(fā)生概率為：

P（M1）= P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10

P（M2）=P11+P12+P13+P14+P15+P16+P17+P18+P19+P20+P21

P（M3）= P15+P16+P17+P18+P19+P22+P23+P24+P25

P（M4）= P26+P27+P28+P29+P30+P31+P32+P33+P34

P（M5）= P35+P36+P37+P38+P39

P（M6）= P19+P40+P41+P42+P43

由于在從各種維修資料中很難得到各低端事件發(fā)生的具體概率數(shù)值，因此，維修人員只有從維修手冊(cè)對(duì)于故障排除的流程以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累來(lái)設(shè)計(jì)診斷流程，但從對(duì)各中間事件的定量分析可以看出，引起燃油系統(tǒng)故障、起動(dòng)機(jī)故障、點(diǎn)火系統(tǒng)等中間事件的因素較多。因此在設(shè)計(jì)診斷流程的時(shí)候，也可以作為優(yōu)先考慮的因素。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)診斷流程設(shè)計(jì)

3.1 汽車故障診斷的基本思路

汽車診斷的基本思路是從客戶的故障描述入手，進(jìn)過(guò)試車驗(yàn)證，分析確定診斷思路，最后經(jīng)過(guò)測(cè)試故障點(diǎn)是否成立逐一排除，直至排除故障。

3.2 客戶故障描述

這是故障診斷的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，根據(jù)客戶的描述可以盡量減少故障診斷過(guò)程，直接找到故障部位。

3.3 故障診斷流程圖

由于引起發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)的故障點(diǎn)很多，無(wú)法將各元件的測(cè)試在一張圖上寫詳細(xì)，只能是通過(guò)診斷流程圖代表測(cè)試的基本思路，見(jiàn)圖3。

（1）啟動(dòng)前的基本檢測(cè)，是在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)DTC和定格數(shù)據(jù)所作的基本檢測(cè)，包括檢測(cè)蓄電池的電壓和容量，目視檢查進(jìn)氣管道、空氣濾清器、端子松動(dòng)、連接器松動(dòng)的檢查，以及觀察發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈是否正常點(diǎn)亮。例如檢查發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈得點(diǎn)亮情況，如果發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈不亮，可能是ECM電源故障，ECM 5V輸出電壓對(duì)地短路，此時(shí)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和讀取DTC，則需要先排除發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈不亮的故障。

（2）讀取發(fā)動(dòng)機(jī)DTC，針對(duì)豐田卡羅拉1.6L GL AT轎車發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)故障，使用豐田專業(yè)診斷儀IT–2讀取DTC，能夠引起發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的故障碼主要是曲軸位置傳感器線路、噴油器電路、點(diǎn)火器電路引起的，故障率較小且維修手冊(cè)對(duì)于故障碼的維修診斷過(guò)程有詳細(xì)的說(shuō)明，可參考維修手冊(cè)，在圖3中就不再贅述[3]。

（3）診斷流程圖的主干是根據(jù)可能發(fā)生的中間事件的概率進(jìn)行逐一排除的，依次是啟動(dòng)電路故障，燃油系統(tǒng)故障，點(diǎn)火故障，汽缸壓力和氣門正時(shí)，最后是空氣流量計(jì)損壞（無(wú)故障碼）或堵塞的情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

利用故障樹(shù)分析法對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的原因進(jìn)行分析，有助于我們掌握故障發(fā)生的規(guī)律，為維修技術(shù)排除故障或者針對(duì)故障采取預(yù)防措施提供了全面可靠的信息。此外，根據(jù)故障樹(shù)分析的結(jié)果還可以進(jìn)一步優(yōu)化故障診斷流程，提高故障診斷的效率。