發(fā)動機無法啟動故障分析與診斷流程的設計

黃志杰+謝軍

摘 要：運用故障樹分析法對發(fā)動機不能啟動這一典型常見故障進行分析，繪制出發(fā)動機不能啟動的故障樹。根據(jù)故障樹對該故障進行了定性分析和簡單的定量分析。最后在定性與定量分析的基礎上，制定出剛發(fā)動機不能啟動的故障診斷流程。

關鍵詞：發(fā)動機；故障樹；診斷流程

0 引言

發(fā)動機無法啟動是汽車常見易發(fā)的故障之一，該故障有多部位、多現(xiàn)象的特點，且引發(fā)原因較多，故障診斷較為困難。所以在對該故障進行診斷時，容易造成診斷過程耗時過長，影響維修生產(chǎn)效率。因此，優(yōu)化設計故障診斷流程尤為重要。

發(fā)動機不能啟動故障原因較為復雜，所以先運用故障樹分析法對故障進行分析，找到可能產(chǎn)生故障的原因及其各個故障原因之間的邏輯關系，然后根據(jù)故障分析的結果，針對故障的部分及性質，合理設計優(yōu)化診斷流程。按照上述思路，對豐田卡羅拉1.6LGL AT轎車發(fā)動機無法啟動故障診斷流程進行了設計。

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。但是這種方法無法表示出故障現(xiàn)象與故障原因之間的定量關系，所以該方法一般只用做故障的定性分析[1]。

故障樹分析法可以對故障進行定量和定性分析，是一種安全可靠、實用性較強的故障分析方法。

現(xiàn)代發(fā)動機融合了機械、電子和液壓技術，結構復雜，所以造成其不能啟動的故障涉及原因多，元件多，針對這一特點，本文采用故障樹分析法進行故障分析。

2 發(fā)動機無法啟動的故障樹設計

2.1 故障樹分析

故障樹分析故障的基本步驟如圖1所示：

下面運用故障樹分析法對豐田卡羅拉1.6LGLAT轎車發(fā)動機無法啟動故障進行分析。

2.2 創(chuàng)建發(fā)動機無法啟動的故障樹

引起發(fā)動機無法啟動故障的原因很多，但是究其本質，都是發(fā)動機運行的諸多必要條件中某些條件未獲滿足所致。因此，在進行發(fā)動機無法啟動故障分析的時候，應該根據(jù)發(fā)動機工作運行的原理，同時參考具體車型發(fā)動機的維修手冊，分析出發(fā)動機啟動所需的各個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)動機，本文根據(jù)發(fā)動機的運行機理及發(fā)動機燃燒做功的條件分析出此款發(fā)動機無法啟動的故障原因，并建立發(fā)動機無法啟動的故障樹，如圖2所示。

在這個故障樹中，頂端事件T為本文研究的故障現(xiàn)象——發(fā)動機無法啟動。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。該故障樹的頂端事件，所有的中間事件以及底端事件見表1。

2.3 故障樹的定性分析

故障樹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，即對故障樹進行定量分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的最薄弱環(huán)節(jié)[2]。

以圖2所示發(fā)動機無法啟動故障樹為例，求相應故障樹的割集和最小割集。表2給出了具體的分析過程。

由表2依邏輯關系分析，圖2故障樹共有43個最小割集：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在故障樹中出現(xiàn)兩次，底端事件X19在故障樹中出現(xiàn)3次。若假設每個底端事件發(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是引起頂端時間發(fā)生的重要因素，該事件可以導致噴油器不噴油，沒有高壓點火，混合氣過稀等等一系列故障。但是根據(jù)維修經(jīng)驗，底端事件X19發(fā)生概率很小，所以在實際檢測維修中ECM不作為優(yōu)先檢測的元件。此外，X15，X16，X18在故障樹中出現(xiàn)兩次，說明這三個底端事件相對與其他僅出現(xiàn)一次的底端事件來說，是導致頂端事件發(fā)生的重要因素，在設計故障診斷流程應把他們放到優(yōu)先檢測的步驟進行。

2.4 故障樹的定量分析

假定圖2故障樹底端事件的概率已知，則根據(jù)表1中的結構函數(shù)計算頂端事件發(fā)生的概率。設底端事件X1，X2，X3，…，X41，X42，X43對應的概率為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對于故障排除的流程以及實際經(jīng)驗的積累來設計診斷流程，但從對各中間事件的定量分析可以看出，引起燃油系統(tǒng)故障、起動機故障、點火系統(tǒng)等中間事件的因素較多。因此在設計診斷流程的時候，也可以作為優(yōu)先考慮的因素。

3 發(fā)動機無法啟動診斷流程設計

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，進過試車驗證，分析確定診斷思路，最后經(jīng)過測試故障點是否成立逐一排除，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)動機不能啟動的故障點很多，無法將各元件的測試在一張圖上寫詳細，只能是通過診斷流程圖代表測試的基本思路，見圖3。

（1）啟動前的基本檢測，是在啟動發(fā)動機，讀取發(fā)動機DTC和定格數(shù)據(jù)所作的基本檢測，包括檢測蓄電池的電壓和容量，目視檢查進氣管道、空氣濾清器、端子松動、連接器松動的檢查，以及觀察發(fā)動機故障指示燈是否正常點亮。例如檢查發(fā)動機故障指示燈得點亮情況，如果發(fā)動機故障指示燈不亮，可能是ECM電源故障，ECM 5V輸出電壓對地短路，此時無法轉動發(fā)動機和讀取DTC，則需要先排除發(fā)動機故障指示燈不亮的故障。

（2）讀取發(fā)動機DTC，針對豐田卡羅拉1.6L GL AT轎車發(fā)動機無法啟動故障，使用豐田專業(yè)診斷儀IT–2讀取DTC，能夠引起發(fā)動機無法啟動的故障碼主要是曲軸位置傳感器線路、噴油器電路、點火器電路引起的，故障率較小且維修手冊對于故障碼的維修診斷過程有詳細的說明，可參考維修手冊，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行逐一排除的，依次是啟動電路故障，燃油系統(tǒng)故障，點火故障，汽缸壓力和氣門正時，最后是空氣流量計損壞（無故障碼）或堵塞的情況。

4 結束語

利用故障樹分析法對汽油發(fā)動機無法啟動的原因進行分析，有助于我們掌握故障發(fā)生的規(guī)律，為維修技術排除故障或者針對故障采取預防措施提供了全面可靠的信息。此外，根據(jù)故障樹分析的結果還可以進一步優(yōu)化故障診斷流程，提高故障診斷的效率。