對基于模糊故障樹的電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)分析

劉陽 楊浩

南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 河南省南陽市 473000

1 引言

當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定轉(zhuǎn)速上下波動時，被稱之為怠速不穩(wěn)，在此種情況之下，發(fā)動機(jī)和車身的振動均比較明顯。而在電噴發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，也會產(chǎn)生不穩(wěn)定情況，這種情況出現(xiàn)的主要原因是由于缸內(nèi)混合燃燒氣體的作用力出現(xiàn)變化，導(dǎo)致活塞在氣缸之中的直線運(yùn)動受水平方向作用力的影響，讓發(fā)動機(jī)整體橫向力矩出現(xiàn)不平衡情況，產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。

2 電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)的原因分析

2.1 空氣供給系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)

在空氣供給系統(tǒng)運(yùn)行過程中，如果進(jìn)氣歧管或者是進(jìn)氣總管出現(xiàn)破裂等問題時，以及節(jié)氣門出現(xiàn)積碳污垢等，將會促使整個怠速控制閥出現(xiàn)卡滯、阻塞情況，控制線路也會出現(xiàn)接觸不良問題，最終導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法對進(jìn)氣量進(jìn)行精準(zhǔn)控制，造成混合氣體過濃或者是過稀問題出現(xiàn)。受此種情況的影響，發(fā)動機(jī)在工作過程中無法正常燃燒，進(jìn)而引起怠速不穩(wěn)。另外，在燃油供給系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于電控燃油泵、燃油壓力調(diào)節(jié)器等故障，同樣也會引發(fā)混合器過稀或者過濃問題的出現(xiàn)。其次，如果噴油器出現(xiàn)阻塞或者是滴漏情況，無法按照ECU指示進(jìn)行噴油，便會影響整個噴油質(zhì)量，此時發(fā)動機(jī)同樣會出現(xiàn)怠速不穩(wěn)情況。

2.2 電子控制系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)

當(dāng)空氣流量傳感器、溫度傳感器等傳感器本身或者是電控單元出現(xiàn)故障問題，將會導(dǎo)致噴油量或者點(diǎn)火時間出現(xiàn)失真問題，也會引起發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)問題的出現(xiàn)。在機(jī)械系統(tǒng)之中，如果皮帶的安裝位置出現(xiàn)錯誤，氣門的密封不夠緊密，凸輪軸磨損嚴(yán)重等，將會直接導(dǎo)致發(fā)動機(jī)功率出現(xiàn)變化，造成發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)。除此之外，引起電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)的因素還有很多，如空調(diào)開關(guān)信號失常、空擋啟動開關(guān)機(jī)控制電路問題等等，需要相關(guān)工作人員提高重視程度。

3 電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)的診斷方法

引起發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)故障的原因有很多，牽扯到的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)更是多種多樣，維修人員只需要掌握相關(guān)科學(xué)基礎(chǔ)，便可以憑借自身維修經(jīng)驗(yàn)和儀器設(shè)備對故障原因進(jìn)行確定。一般來說，在電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)故障維修過程中，主要涉及到的操作步驟如下：

3.1 詢問駕駛員或車主

維修人員在接到車后應(yīng)該及時向駕駛員或者是車主詢問發(fā)動機(jī)不穩(wěn)現(xiàn)象已經(jīng)持續(xù)了多長時間，確定故障現(xiàn)象都會在什么環(huán)境之中出現(xiàn)，在故障出現(xiàn)之前存在何種征兆，還有該車輛在之前都經(jīng)歷過哪幾項(xiàng)維修，和駕駛員平時的駕駛習(xí)慣等等。整體來看，維修人員提出的問題越多，便越接近與故障原因和真相，進(jìn)而為后續(xù)維修工作的開展奠定基礎(chǔ)條件。

3.2 外觀初查

首先，工作人員應(yīng)該做好發(fā)動機(jī)外圍的零部件檢查工作，看是否存在零件松動、破損等情況，重點(diǎn)關(guān)注漏油、漏氣、漏電等現(xiàn)象。其次，將發(fā)動機(jī)的機(jī)艙蓋打開，仔細(xì)觀察內(nèi)部帶速運(yùn)轉(zhuǎn)情況，看發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速指針是否存在偏離正常值的情況。與此同時，還要留心觀察怠速抖動情況發(fā)生時，發(fā)動機(jī)處于無負(fù)荷怠速還是有負(fù)荷怠速狀態(tài)，這對于后續(xù)維修工作的開展起決定性作用。最后，注意對排氣管道進(jìn)行觀察，看是否有黑煙冒出，以及是否存在異響。通過發(fā)動機(jī)的全面外觀檢查，可以幫助維修人員將檢測范圍縮小，還可以節(jié)省維修時間和維修成本，進(jìn)一步提升維修效率[1]。

3.3 讀取和分析故障碼

在確保發(fā)動機(jī)溫度正常，排氣系統(tǒng)不存在任何問題之后，維修人員可以將變速桿調(diào)節(jié)至空擋附近，之后將發(fā)動機(jī)啟動，讀取其中的故障碼。另外，歷史遺留下來的故障碼很可能會對整個檢測工作帶來影響。因此，一旦在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)問題，工作人員一定要做好故障代碼的清除工作，然后將發(fā)動機(jī)進(jìn)行正常的關(guān)閉和再啟動，并對故障碼進(jìn)行再次讀取。如果故障碼較為清晰，人們應(yīng)該按照具體故障碼的提升對維修資料進(jìn)行查找，進(jìn)而做到故障的全面排除。如果解碼器之中所顯示的系統(tǒng)屬于正常狀態(tài)，此時工作人員更需要對其他部分進(jìn)行深入檢查，尤其是ECU系統(tǒng)監(jiān)測不到的地方，避免故障無法在第一時間內(nèi)被發(fā)現(xiàn)。

3.4 數(shù)據(jù)流的讀取和分析

在現(xiàn)代發(fā)動機(jī)維修過程中，數(shù)據(jù)流得到了更加廣泛的應(yīng)用，可以幫助維修人員在工作之中獲得更多的實(shí)施數(shù)據(jù)，這已經(jīng)成為了發(fā)動機(jī)維修人員不可獲取的一項(xiàng)基本技能，需要對數(shù)據(jù)流之中的信息進(jìn)行全面研究。站在電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)現(xiàn)象研究角度來說，相關(guān)工作人員需要對一些數(shù)據(jù)變化提高重視程度，如發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度以及怠速流量學(xué)習(xí)值等等，借助與相關(guān)儀器，將具體的數(shù)據(jù)變化情況突顯出來，為后續(xù)維護(hù)工作的開展創(chuàng)造有利條件。

4 基于模糊故障樹的電噴發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)診斷原理及方法

4.1 建立模糊故障樹

在正常怠速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在期望值±10r/min之間變化，基本上可以維持在穩(wěn)定狀態(tài)之中。一旦出現(xiàn)怠速不穩(wěn)情況，整體怠速期望值將會出現(xiàn)明顯偏差，甚至還會超過±20r/min，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)劇烈抖動。在該項(xiàng)故障原因分析過程中，應(yīng)該將診斷重點(diǎn)放在發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)之中，由于相關(guān)動作的不協(xié)調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致混合氣體無法實(shí)現(xiàn)正常的燃燒，汽缸整體輸出功率也會發(fā)生劇烈變化，產(chǎn)生功率不平衡問題。因此，在該項(xiàng)怠速不穩(wěn)故障排除過程中，由于故障系統(tǒng)之中的各個零部件相對獨(dú)立，工作人員可以將各個系統(tǒng)之中的零部件當(dāng)做一個子系統(tǒng)進(jìn)行模式分析，在確定中間事件之后，做到逐級向下建樹。在該種思路的影響下，人們可以利用故障樹頂事件將發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)情況一一表示出來，并確定與之相對應(yīng)的問題原因。例如，在部件失效分析上，僅僅對突變失效進(jìn)行考慮是不全面的。所以說，除了一些完全失效的零部件之外，應(yīng)該對未失效零部件之中的損失考慮在其中，進(jìn)而做好損失的彌補(bǔ)工作[2]。

4.2 模糊故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)

在模糊故障函數(shù)應(yīng)用過程中，人們可以將模糊集合理論應(yīng)用其中，進(jìn)而將所有故障樹中的節(jié)點(diǎn)模糊化，確定出每一個模糊時間的隸屬函數(shù)，另外，在模糊時間發(fā)生程度的確定上，其中有“完全失效”的部件，其隸屬度為1，如果部件之間能夠保持完好狀態(tài)，其隸屬度為0，在二者之間連續(xù)變化過程中，需要一個過渡環(huán)節(jié)，這種以模糊事件為主的故障樹便被稱之為模糊故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。該種函數(shù)可以對發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)故障進(jìn)行深入性分析，具體的函數(shù)表達(dá)式如下：

4.3 模糊故障樹的分析方法

由于發(fā)動機(jī)怠速的不穩(wěn)固，很多零部件的功能得到了退化，進(jìn)而可以利用模糊數(shù)對零件故障發(fā)生率進(jìn)行描述。假設(shè)一個零件概率的發(fā)生概率在0.025到0.035之間，但具體數(shù)值無法得到根本性確定，屬于模糊性問題。因此，在該類問題分析過程中，人們可以將模糊數(shù)引入其中。另外，在模糊數(shù)概率描述過程中，可以降低事件發(fā)生的精確該類獲取難度，還能根據(jù)具體判斷情況建立起模糊數(shù)的隸屬函數(shù)，提升整體結(jié)構(gòu)的靈活性和適應(yīng)性。而在傳統(tǒng)故障樹分析過程中，整個頂事件的失效概率主要是利用基本事件發(fā)生概率來獲取的。整體來看，模糊故障樹的分析主要以描述底事件的發(fā)生概率為主，利用模糊算子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的邏輯門算子，最終得到頂事件模糊數(shù)。為了確保研究的深入性和有效性，人們可以利用模糊數(shù)對整體事件的發(fā)生概率進(jìn)行滿足，利用模糊數(shù)截集進(jìn)行表示。

4.4 底事件模糊概率重要度分析

站在電噴發(fā)動機(jī)整體角度來說，各個零部件的重要性不僅與本身結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，還取決于本身的可靠性程度。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容，底事件模糊概率重要度可以表示成：

該 式 中，h（p）=h（p1，p2， ……，pn），屬于頂事件模糊故障函數(shù)。另外，站在三角形模糊數(shù)底事件描述角度來說，需要將具體的事件發(fā)生率為描述對象，將其中的概率重要性描述出來，為后續(xù)工作的開展創(chuàng)造有利條件。為了配合整個模糊故障樹電噴電動機(jī)怠速不穩(wěn)故障診斷工作，人們可以將故障樹定性和定量分析作用展示出來，利用最小割集法做好不穩(wěn)定故障系統(tǒng)的最小割集。為了整個分析工作的順利進(jìn)行，研究人員可以從時間之中抽取一個具體的中間事件，并根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)得到失效概率，由于故障事件的不同，失效概率也會出現(xiàn)差異性，為了確保工作的穩(wěn)定性，工作人員也可以將截集區(qū)間應(yīng)用其中[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，在使用模糊故障樹對發(fā)動機(jī)怠速故障進(jìn)行分析過程中，人們應(yīng)該建立起怠速不穩(wěn)定故障樹分析系統(tǒng)，進(jìn)而做好故障系統(tǒng)的定量分析工作，進(jìn)而將整個系統(tǒng)的可靠性激發(fā)出來。與此同時，還可以對系統(tǒng)模糊概率重要度進(jìn)行全面分析和應(yīng)用。而在具體的發(fā)動機(jī)故障排除過程中，應(yīng)該按照具體的重要性對其進(jìn)行檢查，進(jìn)而提升故障排除效果。