淺談故障樹在汽車故障診斷中的應(yīng)用

薛隆海

(太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030051)

0 前言

對于電控發(fā)動機(jī)不能起動的故障診斷，我們在分析時一般分為兩個大的方向：第一種是起動機(jī)在點(diǎn)火鑰匙打到起動檔時無反應(yīng)(電磁線圈不吸合)；第二種是電磁線圈吸合但馬達(dá)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。第一種情況一般是由于檔位開關(guān)、繼電器與保險絲及相關(guān)線路引起的;第二種一般多見于馬達(dá)本身或發(fā)動機(jī)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)阻力過大造成的。本文針對第一種情況運(yùn)用故障樹分析的相關(guān)理論，并進(jìn)行起動機(jī)不轉(zhuǎn)的流程圖設(shè)計，以最短的時間找到故障發(fā)生的部位，為降低維修成本、縮短維修時間提供了依據(jù)。

1 故障樹相關(guān)理論

故障樹分析法是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由總體至部分按樹枝狀逐步細(xì)化的分析方法[1]，該分析方法由于具有易于分析、不易遺漏故障原因的特點(diǎn)，故而多用于汽車的各種故障診斷中。

故障樹分析法分為定量與定性兩種，定量分析主要包括：一是由輸入系統(tǒng)各底層事件的失效概率求出系統(tǒng)的失效概率，求出各底層事件的概率重要度與關(guān)鍵重要度，并由關(guān)鍵重要度推斷出故障診斷與維修的最佳順序。定性分析是指通過所有可能導(dǎo)致故障的事件最小割集[2]。

2 起動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)的故障樹建立

2.1 起動系統(tǒng)電路圖的相關(guān)故障分析

大眾車系起動系統(tǒng)的基本組成有：點(diǎn)火開關(guān)、起動繼電器、檔位開關(guān)(自動擋)、離合器開關(guān)、保險絲及其相關(guān)線路。在建立故障樹之前我們需要對起動系統(tǒng)無法動作的情況進(jìn)行簡單分析，首先要判斷是屬于電磁開關(guān)故障還是發(fā)動機(jī)本身故障，若在起動發(fā)動機(jī)時聽到有電磁開關(guān)吸合的聲音而發(fā)動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)則有可能是起動機(jī)本身故障或者發(fā)動機(jī)本身運(yùn)轉(zhuǎn)阻力過大造成的，那么這兩個故障就屬于在該條件下的兩個方向，其中起動機(jī)本身故障我們就可以認(rèn)為是該故障的最小割集，而發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力故障則要繼續(xù)進(jìn)行分析，因?yàn)閷?dǎo)致該故障的原因還有很多，比如各種附屬部件軸承損壞、曲軸抱死等。所以我們對該點(diǎn)的分析還要繼續(xù)，因?yàn)檫€沒有找到引起該故障的最小割集。其次我們在分析另一個方向時也必須找到故障原因的最小割集，否則在分析故障時就可能會出現(xiàn)遺漏故障原因的可能[3]。接下來我們針對傳統(tǒng)大眾車起動系統(tǒng)對應(yīng)的電路圖來寫出起動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)的故障診斷樹。

傳統(tǒng)汽車起動系統(tǒng)控制電路與現(xiàn)代ECU控制完全不同，它的控制不再是直接開關(guān)式的模式，需要電腦根據(jù)檔位信號、制動信號與起動信號共同作用來完成，三者缺一不可。而且傳統(tǒng)汽車起動系統(tǒng)的點(diǎn)火開關(guān)與檔位信號也只是點(diǎn)觸式開關(guān)的出發(fā)，控制機(jī)理相對簡單，相反現(xiàn)代轎車的控制邏輯不再是某一個信號就能決定整個起動系統(tǒng)的工作與否，它首先需要保證各自信號源的正確無誤，這才是能夠正常起動車輛的前提條件。

圖1 傳統(tǒng)大眾汽車起動系統(tǒng)電路圖

圖2 采用雙繼電器結(jié)合電腦控制的起動系統(tǒng)

2.2 故障分析基礎(chǔ)上建立故障診斷樹

在建立故障診斷樹時，我們要了解在發(fā)動機(jī)起動時需要的條件，蓄電池最低電壓等條件，對于電腦控制起動系統(tǒng)的故障樹及其割集的分析，我們要從多個角度去考慮問題，不能簡單從直觀的角度去分析故障樹的最小割集。

圖3 起動機(jī)無法運(yùn)作的故障診斷樹

上述故障樹是對傳統(tǒng)汽車的故障樹分析圖，由上圖可以看出，分布在故障樹最下端的故障原因即是該故障樹的最小割集，主要割集有：電池、點(diǎn)火開關(guān)、保險絲、繼電器、檔位開關(guān)、軸承等。在分析具體故障時我們一定要結(jié)合故障診斷的基本原則，力求做到先簡單再復(fù)雜的原則，如先看電池、保險絲或相關(guān)繼電器，再看檔位開關(guān)和點(diǎn)火開關(guān)，最后再查軸承類抱死的情況，這樣可以大大縮短維修的時間。

對于采用雙繼電器結(jié)合電腦控制的起動系統(tǒng)其故障樹的最小割集在起動機(jī)本身與各類軸承的原因是基本相同的，不同之處在于多了觸發(fā)雙繼電器的起動信號和制動信號，除此之外，對于這種類型的控制系統(tǒng)，我們要從多個角度去考慮造成發(fā)動機(jī)無法起動的故障原因，對于控制信號的來源，任何微小控制單元的供電或者搭鐵的故障都會對這幾個信號的輸出產(chǎn)生影響，進(jìn)而對起動機(jī)的正常工作造成影響，所以在這里不再單獨(dú)列舉電腦控制起動系統(tǒng)的故障樹及其最小割集。

3 起動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)的故障診斷流程

在檢測無法起動的故障中，我們需要結(jié)合實(shí)踐中的故障檢修原則，比如在打起動機(jī)的瞬間若檢測到50端有8V以上電壓且起動機(jī)無任何反應(yīng)，那么我們在理論教學(xué)中會繼續(xù)對起動機(jī)相關(guān)元器件進(jìn)行下一步的檢測，但是在實(shí)踐中我們不會對其進(jìn)行下一步的檢測，故障點(diǎn)檢測到此為止，直接更換起動機(jī)即可，如果繼續(xù)檢測起動機(jī)相關(guān)零部件，它需要的工費(fèi)及時間可能會比起動機(jī)本身的價格更高，而且有時候起動機(jī)內(nèi)部的零部件也很難購買到。這是我們在理論教學(xué)中與實(shí)踐中的不同。汽車上的很多零部件都是這樣的，包括發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等零部件，這樣不但縮短了維修周期，對故障本身的檢測難度也降低了很多。

如果在點(diǎn)火開關(guān)打到起動檔時起動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有響聲(吸合開關(guān)可以彈出齒圈)，但是發(fā)動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)，其故障診斷流程與前面完全不同，這時我們要考慮的不是起動機(jī)本身的問題，而是發(fā)動機(jī)本身及相關(guān)電器部件軸承卡死的情況，由于此類故障一般很少發(fā)生，我們在這里就沒有列入到起動機(jī)不轉(zhuǎn)的故障分析中，但是實(shí)際維修中如果前面的都已經(jīng)檢查過了，那么這類情況也應(yīng)引起注意。

對于電腦控制的起動系統(tǒng)發(fā)動機(jī)無法起動的診斷，檢修思路是以故障碼優(yōu)先，結(jié)合起動系統(tǒng)電路走向原理與邏輯來進(jìn)行診斷，對于無法讀取故障碼或者無法進(jìn)入發(fā)動機(jī)電腦時，我們要分析其是由于動力總線故障引起的還是由于發(fā)動機(jī)電腦的供電與15電引起的，如果我們發(fā)現(xiàn)由于15電的供電引起發(fā)動機(jī)電腦沒有被激活，那么這個問題的核心就轉(zhuǎn)到進(jìn)入及啟動系統(tǒng)與車載電網(wǎng)控制單元上了，這樣就進(jìn)一步縮短了故障的范圍，這樣就可以對發(fā)動機(jī)供電與激活線進(jìn)行重點(diǎn)查看[4]。

圖4 起動機(jī)無法運(yùn)作的故障診斷流程圖(傳統(tǒng))

在故障樹基礎(chǔ)上建立的故障診斷程序，實(shí)質(zhì)上是一個一個提出假設(shè)和驗(yàn)證假設(shè)的過程，尤其是底端事件的驗(yàn)證，因?yàn)樗旧砭褪且鸸收系淖钚「罴９收蠘渲皇枪收弦鸬脑?，并不能真正解決實(shí)際問題，而故障診斷流程才是實(shí)際解決問題的具體措施，在設(shè)計故障診斷流程時，我們應(yīng)該重點(diǎn)檢查實(shí)際中出現(xiàn)頻率較高的底端事件，這對于解決實(shí)際中遇到的各種維修問題大有幫助。

圖5 起動機(jī)無法運(yùn)作的故障診斷流程圖(電腦控制)

4 總結(jié)

本文以起動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合故障樹的相關(guān)理論知識，系統(tǒng)地分析了傳統(tǒng)汽車起動機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)對應(yīng)的故障樹及其診斷流程，并大體分析了電腦控制起動機(jī)的故障診斷流程，對汽車售后維修人員的故障診斷提供了參考。