基于汽车故障诊断机理的故障诊断流程设计

袁苗达，黄朝慧

（重庆工业职业技术学院，重庆 401120）

0 引言

汽车故障诊断是指在不解体或者仅拆下个别小件的条件下，确定汽车技术状况，查明故障部位及原因[1]。这就要求技术人员要熟练掌握汽车工作原理及故障诊断的基本流程。目前国内对汽车故障诊断的研究多集中在如何检测和判断故障上[2,3]，而对汽车故障诊断机理和诊断流程的研究较少。这使得在进行故障诊断时往往更倚重于对专业仪器的使用[4,5]，忽略了综合运用汽车故障诊断方法判断故障。在面对一些复杂故障或疑难故障时，技术人员若只借助专业仪器或者依靠经验很难对故障做出正确的判断。通过综合运用汽车故障诊断方法，借助经验和知识，技术人员做适当的假设推理分析可建立一条正确的故障诊断流程，可迅速准确的判断故障部位及原因。

以奇瑞A3汽车发动机无法启动故障现象为例，按照汽车故障诊断的基本流程分析该故障产生的根本原因，并设计该故障的诊断流程图，为汽车故障诊断思路提供参考。

1 汽车故障诊断机理

汽车故障诊断的基本内容包括从故障症状出发，通过验证故障症状、分析结构原理、推理假设、故障诊断流程设计、故障确认与排除几个阶段。在故障诊断中，尤其重要的是通过推理假设设计故障故障树，进而确定故障诊断流程。因为该阶段是确定故障诊断的方向与方法，这需要技术人员数量运用经验知识结合结构原理制定合理的诊断方案。

1.1 因果图分析法

因果分析法以故障现象为结果，以导致该故障的诸多因素为原因用分支分叉的方法绘制而成。通过图形的因果关系可以全面分析导致故障现象发生的各种原因，并从中找出故障的主导原因。图1为因果分析法原理图。图中有条主干，其端部箭头指向表示故障现象的症状，在主干的两侧有分支的枝节，每个枝节表示导致故障的原因。对于一些复杂的故障，枝节上还可以有另外的小分支，表示另外层次的故障原因。

图1 因果分析法原理图

1.2 故障树分析法

故障树分析法是一种图形演绎方法，它以系统故障作为分析对象，通过对可能造成故障症状的各种故障原因进行分析，用图形表示其发生原因之间的逻辑关系，列出故障症状与故障原因的相互关系图，改图形好像一颗倒置的树，被称为故障树。对发生的故障事件从总体到部分、从系统到原件按树枝形状作逐级展开的细化分析，进一步判明基本故障、确定故障原因、故障影响和发生概率以及分析系统可靠性的方法叫故障分析法。图2为故障树分析法原理。故障树中有一个顶端事件，若干中间事件和若干底层事件。顶端事件是汽车表现出最初的故障现象，中间事件是指各层故障原因，因此中间事件有多层。不能再分解的基本事件为底层事件，底层事件不是故障的最终原因，而是最小故障点。

图2 故障树分析法原理图

图3 发动机无法启动因果图

2 奇瑞A3汽车发动机无法启动故障原因分析

故障现象：发动机启动时可以正常旋转，转速有力，但是毫无着火迹象。

2.1 故障推理假设

汽车启动机正常旋转，应急灯无闪烁，喇叭也无鸣响，可排除防盗工作。从该车的发动机系统原理出发，原因可能是喷油器不喷油，没有高压点火，或者由于电源故障导致的发动机电脑控制执行器不动作，亦或是转速传感器信号失常。进一步分析，喷油器不喷油可能是燃油泵不工作或者是喷油器熔断器断路；没有高压点火可能是点火线圈损坏或者电源熔断器断路；发动机电脑控制执行器不动作可能是电脑主继电器损坏或者控制电脑损坏；曲轴位置传感器信号失常可能是传感器本身损坏或者传感器电路断路。按照上述假设推理，奇瑞A3汽车在上述故障现象下无法启动的因果图如图3所示。

2.2 故障树设计

根据假设推理的故障原因因果图建立故障树，是最终设计故障诊断流程表的必要条件。发动机无法启动故障现象为古樟树的顶端事件，而喷油器不喷油、没有高压火等作为中间事件。电源熔断器断路、传感器故障等作为事件的故障树的底层事件，是该故障的最小故障点。故障树设计如图4所示。

2.3 故障诊断流程设计

故障诊断的流程设计是按照故障树从顶端事件开始，依次对各个中间事件进行检测分析，而同一层次的中间事件，检测的顺序则根据各个事件故障发生的概率大小确定，进而确定故障的发生部位，最终确定故障点。首先对顶端事件为发动机无法启动的故障，进行启动确认。启动后，

图4 发动机无法启动故障树

启动机正常运转，却毫无着火迹象，按照汽车故障诊断的基本流程，首先应读取故障码，看是否有故障码存在，或根本无法读取故障码，若无法读取故障码，则应检查电脑的电源或是否自身损坏；若成功读取故障码，根据奇瑞A3汽车发动机工作原理和诊断经验，应读取启动时的发动机转速数据流，确定发动机是否有转速信号产生；进而检查发动机是否可以喷油和点火，确定是否正常；最后检查曲轴位置传感器是否正常。故障诊断流程图设计如图5所示。

2.4 故障的测试与排除

按照所设计的发动机无法启动的故障诊断流程图，对故障车辆进行了测试。连接解码仪至故障车辆，读取故障码。故障码为P0322，读取发动机转速，转速显示为0，而正常情况下应为实际转速200左右，从而判断发动机电脑可以正常工作，可以输出控制指令。根据发动机转速为0的数据，说明发动机转速信号有故障影响控制输出，按照上述流程图，可直接检查曲轴位置传感器，包括曲轴位置传感器本体检查，曲轴位置传感器线路检查，曲轴位置传感器信号检测。使用万用表测量传感器电阻，为990Ω，属于正常值；按照维修手册电路图，测量ES15至电脑15之间的电阻为无穷大，正常值为小于1Ω，传感器线路断路，修复后，重新启动，故障现象依旧，重新读取故障码，显示为P0322。发动机依然不喷油，不点火。按照维修手册检查喷油器和点火的控制电路，电源电压为13v，属于正常值且按照位置符合维修手册规定。按照流程图设计，需对曲轴位置传感器信号进行检测。曲轴位置传感器信号如图6所示，图7为曲轴位置传感器正常波形，比较发现曲轴位置传感器信号衰弱，传感器损坏。更换传感器后，发动机故障排除。

图5 发动机无法启动故障论断流程图

图6 测试的曲轴位置传感器信号

3 结束语

从上述实例可以看出，一套符合诊断逻辑的诊断方案，可迅速而准确的判断排除故障。方案综合运用了因果法、故障树法、推理假设等方法，结合经验与结构原理，从确认故障开始便假设了故障可能产生的原因，通过演绎将假设变成符合逻辑判断的诊断流程，为提高流程设计的科学性，流程的设计需要结合经验按照故障发生的概率设计测试顺序。可以预见，该诊断故障的思路将会成为未来汽车故障诊断的主流。

图7 曲轴位置传感器标准信号

[1] 朱军. 汽车故障诊断方法[M]. 人民交通出版社, 2008.

[2] 李国勇, 杨庆佛. 基于模糊神经网络的车用发动机智能故障诊断系统[J]. 系统仿真学报, 2007, 3.

[3] 兰文奎, 江洪. 基于波形分析法的CAN-BUS系统故障诊断研究[J]. 农业装备与车辆工程, 2010, 7.

[4] 曹红兵, 陈汉生. 尾气分析在汽车故障诊断中的实验研究[J]. 实验室研究与探索, 2007, 4.

[5] 鲍宇, 薛惠娟, 吉淑娥. 数据流分析在捷达汽车发动机故障诊断中的应用[J]. 交通科技与经济, 2007, 1.