基于故障樹分析的電控汽油機(jī)無法起動的故障診斷

韓建國，王海寶

（河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 鄭州 450046）

故障樹分析技術(shù)是美國貝爾電報公司開發(fā)的，常用于系統(tǒng)工程問題的故障分析、預(yù)測和診斷。故障樹分析法在汽車故障診斷中曾得到廣泛應(yīng)用，但隨著車載診斷技術(shù)的興起，這種方法逐漸被忽視。實際上，故障樹分析法對當(dāng)今的汽車故障診斷仍有一定的指導(dǎo)意義和幫助作用。文章以電控汽油機(jī)無法起動故障的故障樹分析為例，展開說明。

1 故障樹和故障樹分析法

故障樹也稱為負(fù)分析樹，是一種邏輯因果關(guān)系圖。以系統(tǒng)故障作為一種事件，將可能造成故障癥狀的各種因素（包括硬件、軟件、環(huán)境、人等）進(jìn)行邏輯分析，形成由總體至部分逐級細(xì)化的樹枝狀圖形，稱為故障樹。

以故障樹的形式來判明基本故障、確定故障原因、故障影響和發(fā)生概率以及分析系統(tǒng)可靠性的方法，稱為故障樹分析法。故障樹分析的方法有定性分析和定量分析兩種。定性分析是找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能的故障模式，即求出故障的所有最小割集。定量分析主要有兩方面的內(nèi)容：一是由輸入系統(tǒng)各單元(底事件)的失效概率求出系統(tǒng)的失效概率；二是求出各單元(底事件)的結(jié)構(gòu)重要度、概率重要度和關(guān)鍵重要度，根據(jù)關(guān)鍵重要度的大小排序出最佳故障診斷和修理順序。

2 電控汽油機(jī)無法起動的故障樹分析

電控汽油機(jī)工作時，由發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)對進(jìn)氣量、噴油量和點火進(jìn)行集中控制，以優(yōu)化發(fā)動機(jī)的運行。一臺汽油機(jī)要能正常工作，須同時滿足四個必要條件：①正確的燃油供應(yīng)；②良好的壓縮；③精確的電火花；④控制系統(tǒng)正常。

汽油機(jī)的起動工況具有一定的特殊性，ECM中往往有專門的控制程序來進(jìn)行起動控制。起動時，ECM首先要根據(jù)點火開關(guān)和曲軸位置等信號識別出起動工況，再結(jié)合冷卻液溫度、曲軸轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置等參數(shù)計算出噴油時間、點火時刻、起動空氣流量等控制值，去驅(qū)動噴油器、點火器和節(jié)氣門機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)順利起動。如果ECM沒能識別出起動狀態(tài)，則發(fā)動機(jī)將不能起動。ECM還是防非法起動系統(tǒng)的執(zhí)行元件，如果防非法起動系統(tǒng)處于鎖止?fàn)顟B(tài)，發(fā)動機(jī)也不能起動。

基于以上的分析，構(gòu)建電控汽油機(jī)無法起動的故障樹，如圖1所示。

對于曲軸的機(jī)械抱死這類導(dǎo)致汽油機(jī)無法啟動的機(jī)械故障，參考文獻(xiàn)中已有詳盡論述，本故障樹中不再展開分析。在故障診斷和排除時，諸如油泵、噴油器和火花塞等零部件采用換件維修法。因此，在本故障樹中不再分析導(dǎo)致其損壞的下一級事件或底事件。本故障樹對于電路斷路和連接不良這類事件，也不再進(jìn)一步分析。

故障樹分析法能夠清晰地列出各種故障原因和故障部位與故障癥狀之間的因果關(guān)系，具有形象直觀、清晰明確的特點，可以作為一個輔助診斷工具使用。

但故障樹分析法也存在對常見故障癥狀和原因列舉過多等缺點，構(gòu)造故障樹的任務(wù)量較大，難度也較大，易發(fā)生錯誤和失察，對分析人員的要求也較高。這些都限制了故障樹分析法的推廣和普及，實際中常使用汽車生產(chǎn)廠家給出的故障診斷流程圖來進(jìn)行故障診斷。

圖1 電控汽油機(jī)無法起動的故障樹

3 電控汽油機(jī)無法起動的故障診斷流程

故障診斷的過程就是“提出假設(shè)和驗證假設(shè)”的過程，或者說是驗證故障樹的中間事件或底端事件的過程。根據(jù)故障癥狀和故障系統(tǒng)的工作原理，來推理假設(shè)可能的故障原因，再經(jīng)過測試驗證假設(shè)是否成立。如果驗證環(huán)節(jié)證明假設(shè)不成立時，應(yīng)返回到前一個環(huán)節(jié)重新進(jìn)行分析、假設(shè)和驗證，直至發(fā)現(xiàn)故障點。

故障樹只是對可能故障原因及其邏輯關(guān)系的列舉，并不能直接用于實際的故障診斷與排除過程。因此，參照電控汽油機(jī)無法起動的故障樹，按一定的規(guī)則將診斷過程進(jìn)行排序，形成故障診斷流程圖。在設(shè)計故障診斷流程時，應(yīng)重點檢查那些出現(xiàn)在故障樹中出現(xiàn)頻度較高的底端事件。但如果同時考慮到工作對象的“接近性”，則應(yīng)先檢查容易接近的元件（即便在故障樹中出現(xiàn)的頻度較低）。

4 結(jié)語

文章以電控汽油機(jī)無法起動的故障診斷為例，通過系統(tǒng)分析，構(gòu)建了電控汽油機(jī)無法起動的故障樹，并將故障樹轉(zhuǎn)化為更具實際指導(dǎo)意義的故障診斷流程。在實際汽車維修工作中，當(dāng)遇到比較復(fù)雜的故障而又缺乏相應(yīng)的技術(shù)指南時，可以運用故障樹分析法構(gòu)建故障樹，再將故障樹轉(zhuǎn)化為故障診斷流程圖來指導(dǎo)診斷。因此，故障樹分析法對當(dāng)今的汽車故障診斷仍有一定的指導(dǎo)意義和幫助作用。

[1]朱軍.汽車故障診斷方法[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]戴冠軍.汽車維修理論[M].北京：人民交通出版社，1991.

[3]陳煥江，任軍.汽車檢測與診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.