轿车故障分析法

                                 (内蒙古大学职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010023)
摘 要：文章通过故障树分析法和汽车快速诊断法，从理论上和实践中常用的两种方法进行对比分析，并阐述了汽车故障的诊断方法。
关键词：故障率；故障树；诊断
中图分类号：U472.42  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)02—0096—02
      随着经济的飞速发展，我国汽车的保有量不断增加，汽车的更新换代也非常快，许多新技术被应用到汽车中，使其结构变得非常复杂。汽车在使用过程中由于人为和环境因素，故障的产生是不可抗拒的。汽车检测诊断技术在汽车技术保障中处于十分关键的地位，这就对汽车故障诊断提出了更高的要求。汽车故障的诊断方法很多，以前一直以修理工的经验判断为主，但随着汽车的发展，单纯凭经验对汽车进行维修已不能适应现代汽车技术要求。对于汽车专业人士，运用故障树分析法，利用数据统计知识从理论上对汽车故障进行分析，是一种非常简捷方便的诊断方法。它不仅可溪维修提供理论分析依据，同时对汽车机件的设计改进提供参考。随着计算机的发展，故障树分析诊断在快速、准确方面得到进一步提高。
1 故障树分析法
      故障树方法创建于70年代，它主要应用于对复杂的工程系统可靠性分析和故障诊断。随着计算机的广泛应用，计算机辅助建树和数据处理，使得故障树方法的应用更加广泛，特别在汽车故障诊断领域，更是一种简单、有效的理论分析方法。
      故障树分析，先指定系统中一个不希望发生的状态，然后在一定的环境与工作条件下对系统进行分析，从而找出不希望发生的确切方式。故障树本身就是一些故障的各种并联和顺序组合的图示模型。但它并不是一个包括所有可能的系统失效原因的模型，故障树分析所关心的只是相应于某特定系统失效模式的顶事件，即分析者认为最可能发生的故障。故障树分析过程大致可分为九个步骤，分析人员可根据需要和人力物力条件选取其中几个步骤。①确定所分析的系统：即确定系统所包含的内容及其边界范围。②熟悉所分析的系统。③调查系统发生的事故：即全面调查过去和现在发生的和将来可能发生的事故。④确定故障树的顶
事件。⑤确定主流程。⑥建立边界条件和建树：即明确初始条件、已知的技术状态选定的顶事件。⑦故障树定性分析。⑧定量分析：求取基本事件的结构重要度和顶事件发生概率。⑨安全性评价(风险评价)。
      本文以桑塔纳2000汽车发动机不能启动和发动机润滑不良微粒进行分析。
1.1 故障分析和建立故障树
      发动机不能启动的主要现象分为：①启动机能带动发动机运转，但不能启动，主要从点火系和润滑系两方面去分析。②启动机带不动发动机运转，主要从发动机内部机械部分去讨论分析。因此，发动机不能启动的直接原因分三部分，点火电路故障(无火花)，燃料不足和压缩不足，分别列于故障树中。因为三种故障现象中，无火花的故障率最高，于是本文把它作为重点分析的内容。通过各种故障原因间的逻辑关系，便建立了发动机不能启动的故障树。同理，对于发动机润滑不良顶事件，它的直接原因有机油变质和机油压力低。两者中把故障率较高的机油变质故障现象作为分析的重点，根据以上分析列出发动机润滑不良故障树。
1.2 故障树的定性分析
      故障树分析的主要目的是寻找故障树的最小割集和最小路集。简单故障树的最小割集可由直接观察得出，亦可用布尔代数运算把结构函数化简求得，对于复杂故障树则需采用下行法或上行法进行确定。本文就以下行法分别列出两故障树全部割集，然
后通过对各基本事件赋值，求出各割集数串赋值后基本事件的乘积，对各数串值以小除大，不能被整除的即为最小割集。求故障树的最小路集直接由故障树求很困难，根据故障树对偶树最小割集即为原故障树的全部最小路集。 分析得出造成无火花事件发生的原因，因点火系统故障出现无火花的概率大，是诊断的重点。
1.3 故障的定量分析
      定量分析包括低事件重要度和顶事件发生的概率，底事件重要度即底事件的发生对顶事件发生的贡献。它是在不考虑其发生概率值的情况下，观察故障树的结构，以决定该事件的位置重要程度。由于底事件xi的状态取值为0或1，列出基本事件与直接事件的状态值表，利用底事件xi的结构重要度函数

求出各底事件重要渎职进行比较，得出点火线路、低压元件，高压元件最重要，其次才是电源电路部分。机油变质故障事件中，机油中混入金属屑太多和汽油、水渗入油中在故障树结构中重要度大最重要，应在诊断中优先考虑。顶事件发的概率是根据故障树的结构函数和底事件出现的概率，应用逻辑“与”、“或”的概率计算公式，定量地评价故障树顶端事件出现的概率值。根据实践中收集到的各底事件概率值求得，无火花的故障率为0.627 9，机油变质的概率值为0.500 5。
      通过前文分析可知，发动机启动涉及的系统较多，因此这种故障现象较常见。其中，点火电路又是故障率最高的。因此在故障诊断中先诊断点火系，查明正常后再检查其他系统。这样可提高工作效率，避免盲目操作。机油变质多是因为油中混入金属、汽油和水，因此，在检查发动机润滑不良故障现象时，应先检查机油品质，定期更换滤芯。同时对于故障率较高的机件，在结构设计上应该进一步改进和完善。
      上面就是故障树分析法在汽车故障诊断中应用的实例。随着计算机的广泛应用，这种方法在汽车故障诊断分中必然会起到更大的作用。
2 汽车故障快速诊断方法
　　  随着汽车电控技术的发展，汽车故障的特征也随之发生了变化。单凭简单的故障码分析故障，已远远不能满足准确判定故障原因的需要，有时甚至导致错误的判断，更换了不该换的零部件，造成不必要的经济损失。严重时造成多次返修，给企业信誉造成损失。
      例：一辆广州本田雅阁7 230轿车，行驶里程3 000km。
2.1 故障现象
      冷车启动后行驶30～35km后发动机故障灯亮，加速无力，怠速不稳，有时熄火。热车启动后，开暖气行驶15～20km后发动机故障灯亮。热车启动后开空调(A／C)，若把出风口调向下方出风，行驶35～40km后发动机故障灯亮。
2.2 修理记录
      发动机故障灯第一次亮后，进厂进行检修，维修技师用发动机检测仪测得故障为：“分电器内信号转子信号不良”，根据维修手册对故障的分析要求，技师进行了线路检查，结果良好；对接地线及分电器输出信号进行检查，也没问题。后来怀疑分电器受热后性能不稳定，技师更换了分电器总成，清除故障码后进行试车，当车辆行驶40km后故障现象再现。此时，技师开始怀疑发动机电脑ECM有故障。理由是开空调向下吹风时冷却了发动机电脑(电脑位于中间位置地板处)，便更换了一台电脑，并进行行车试验，但行车至30km后故障又一次出现。这时技师开始怀疑自己的技术能力，请求技术人员帮忙。
      在技术人员汇同技师一起对此车进行研究后，一致认为故障原因有三个：①分电器不良；②电脑不良；③线路不良。前两项技术已完成，第三项应换发动机线束。技术人员指导技师拆下发动机线束后，逐段检查，没有发现任何破损，各接头良好无腐蚀、松动。各插接件插接到位且连接良好。为准确地确定是否为线束问题，还是更换了一新线束进行试车，可故障依旧。无奈，技术人员将故障上报。本田专业技术人员，行程几千里对车辆进行进一步检测与核实，最终认为是发动机机械部分发生故障，造成分电器信号不良。经检查，机械配合及正时齿带正确后，做出更换新发动机的结论。
2.3 故障排除
      笔者经过严密的检查，更换了一台发电机后，故障消除。
2.4 误区分析
      ①分电器信号不良故障原因的分析不能仅凭故障码而定，应采用波形分析，找出真正的信号波形(最好取自电脑输入端子处)及故障发生时的波形变化。②常常认为信号不良单指传感器好坏，而往往忽略一些与信号同步关系的干扰信号，如高压点火故障及发电机故障。③将电脑故障误判为随温度变化，经冷气直吹后降温，此车故障发生里程加长。④正时齿带故障能造成信号不同步，但不会随电脑温度而变化故障再现时间。
2.5 故障原因分析
      此车发生故障后技师检查过充电电压，怠速时电压为12.8～13.2V，转速在1 500r/min时，电压为13.2～13.8V，在标准范围内。但没有做发电机全负荷试验。即打开车上的所有用电器，如大灯、小灯、除霜器、空调及鼓风机最高转速挡等。由于此发电机整流二极管有一组损坏，发电机输出的波形发生了歧变，造成峰值电压及电流产生严重脉动，使蓄电池两端电压产生脉动干扰，电脑接地(蓄电池负极)电位也随之产生脉动干扰。当这个干扰脉冲幅值大于±0.7V时，电脑误认为分电器信号丢失，点亮故障灯，记忆故障码，进入备用程序工作，从而造成发动机加速不良，怠速不稳的故障。
      上述两种故障诊断方法，在实践中各有利弊。故障树分析法用于对故障的精确统计和分析，为汽车结构的改进，实现计算机辅助诊断创造理论依据，从而实现汽车故障的快速精确诊断，在应用中理论知识要求较高。快速诊断法，用于对常见性简单故障的应急处理，对于解决一些偶发性故障非常有利。
［参考文献］
［1］ 李宪民.桑塔纳2000轿车的结构与维修［M］.北京：机械工业出版社，1999，4.
［2］ 崔选盟.汽车故障诊断技术［M］.北京：人民交通出版社，2005，8.

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