基于故障樹(shù)的豐田汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析

1、基于故障樹(shù)的豐田汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析第3卷第11期2011年11月赤峰學(xué)院(科學(xué)教育版)journalofchifenguniversity(science&education)vol_3no.11nov.2011基于故障樹(shù)的豐田汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析陳成春(福建船政交通職業(yè)學(xué)院汽車系,福建福州350007)摘要:汽車是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品,伴隨其日新月異的發(fā)展與更新,故障診斷技術(shù)也在飛速發(fā)展.目前一個(gè)重要的故障診斷方向就是基于故障樹(shù)原理,本文主要針對(duì)豐田汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障樹(shù)的建立進(jìn)行詳細(xì)分析,通過(guò)實(shí)踐證明該故障樹(shù)是合理的,用該故障樹(shù)建立的診斷系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值.關(guān)鍵詞:汽

2、車電控系統(tǒng);故障診斷;故障樹(shù);豐田中圖分類號(hào):u472.43文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a文章編號(hào):16733231(2011)11-016403故障樹(shù)設(shè)計(jì)主要采用按照控制功能不同分成若干子控制系統(tǒng)的方式進(jìn)行一級(jí)(頂事件)故障樹(shù)的設(shè)計(jì),并根據(jù)每個(gè)子控制系統(tǒng)的每個(gè)部件的相互因果聯(lián)系,設(shè)計(jì)中間故障樹(shù).每個(gè)中間故障樹(shù)的底事件實(shí)際上就是發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的組成部件,這些組成部件就是傳感器,執(zhí)行器和相關(guān)開(kāi)關(guān)等裝置.傳感器,執(zhí)行器,開(kāi)關(guān)等部件都跟電控單元ecm通過(guò)導(dǎo)線連接,系統(tǒng)出故障時(shí),診斷到每個(gè)部件,實(shí)際上并沒(méi)有真正的解決問(wèn)題,所以,還需要設(shè)計(jì)每個(gè)部件的子故障樹(shù),才能確定故障是出現(xiàn)在哪個(gè)部件的哪個(gè)準(zhǔn)確部位,以便于進(jìn)行故障排

3、除.一,一級(jí)故障樹(shù)的設(shè)計(jì)為了便于故障樹(shù)的設(shè)計(jì),把汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)分為:電控點(diǎn)火系統(tǒng),噴油量控制系統(tǒng),進(jìn)氣控制系統(tǒng),排放控制系統(tǒng)以及其他控制系統(tǒng)等結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明,采用這種的設(shè)計(jì)方式是比較科學(xué)和合理的.于是,這些就構(gòu)成了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的l級(jí)故障樹(shù)的節(jié)點(diǎn)(如圖1所示).圖1汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常的1級(jí)故障樹(shù)專家都會(huì)在故障樹(shù)的節(jié)點(diǎn)設(shè)置了不同的條件規(guī)則和判斷條件,用戶根據(jù)專家設(shè)置的規(guī)則條件,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)的采集,并輸入系統(tǒng),系統(tǒng)進(jìn)行分析和推理,輸出診斷結(jié)果,這也就是推理164-機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程.例如:通過(guò)跳火實(shí)驗(yàn),如果沒(méi)有火花,專家系統(tǒng)將引導(dǎo)客戶進(jìn)入電控點(diǎn)火系統(tǒng)的診斷,再按照電控點(diǎn)火系

4、統(tǒng)異常的故障樹(shù)進(jìn)行診斷;如果火花跳火正常專家將引導(dǎo)客戶進(jìn)入點(diǎn)火提前角的故障診斷;如果點(diǎn)火提前角也檢測(cè)正常,專家系統(tǒng)將提示該發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制系統(tǒng)無(wú)故障,將引導(dǎo)客戶進(jìn)入噴油量控制系統(tǒng)的診斷;即點(diǎn)火控制系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè)條件規(guī)則,一個(gè)是火花正常條件,一個(gè)是點(diǎn)火提前角正常的條件.二,中間故障樹(shù)的設(shè)計(jì)通過(guò)收集了大量的豐田車系電控發(fā)動(dòng)機(jī)的診斷案例,并通過(guò)多次的模擬試驗(yàn)和采集試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行中間故障樹(shù)的設(shè)計(jì).中間故障樹(shù)一共有五個(gè),分別是針對(duì)電控點(diǎn)火系統(tǒng),噴油量控制系統(tǒng),進(jìn)氣控制系統(tǒng),排放控制系統(tǒng)以及其他控制系統(tǒng)的異常進(jìn)行設(shè)計(jì).而本文主要針對(duì)最為復(fù)雜的噴油量控制系統(tǒng)中間故障樹(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,其它不在此敘述.噴油量

5、控制系統(tǒng)異常主要包括:點(diǎn)火反饋信號(hào)異常,燃油壓力異常,噴油量異常和噴油器及其電路異常(如圖2所示).點(diǎn)火反饋信號(hào)通過(guò)測(cè)量電控單元ecu反饋端子的頻率進(jìn)行有和無(wú)的判斷;燃油壓力通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油表的檢測(cè)的方式進(jìn)行圖2噴油量控制系統(tǒng)異常故障樹(shù)數(shù)據(jù)比對(duì);噴油量通過(guò)檢測(cè)噴油器插頭的噴油脈寬的檢測(cè)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì);噴油器及其電路通過(guò)聽(tīng)診器聽(tīng)各缸噴油器工作的聲音進(jìn)行有和無(wú)的判斷.三,子故障樹(shù)的設(shè)計(jì)子故障樹(shù)的設(shè)計(jì)是系統(tǒng)診斷的關(guān)鍵,它牽涉到系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏診以及診斷準(zhǔn)確率高低的問(wèn)題.一般來(lái)說(shuō),對(duì)于普通診斷技術(shù)員來(lái)說(shuō),診斷出哪個(gè)部件出現(xiàn)故障并不難,而是難在要診斷出某個(gè)故障部件的具體位置,在實(shí)踐中,經(jīng)常出現(xiàn)整個(gè)部件連

6、同線束一同被更換的現(xiàn)象.因此,子故障時(shí)的設(shè)計(jì)又反映了一個(gè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題.為此,在進(jìn)行子故障樹(shù)設(shè)計(jì)前,必須要進(jìn)行大量的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集.這些準(zhǔn)備可為子故障樹(shù)的設(shè)計(jì)以及子故障樹(shù)的條件規(guī)則的設(shè)置提供了試驗(yàn)依據(jù).總體設(shè)計(jì)一共包含了10種子故障樹(shù),包括:曲軸和凸輪軸位置傳感器故障樹(shù),點(diǎn)火控制器故障樹(shù),水溫和進(jìn)氣溫度傳感器故障樹(shù),節(jié)氣門和加速踏板位置傳感器故障樹(shù),電動(dòng)燃油泵及其電路的故障樹(shù),空氣流量計(jì)故障樹(shù),進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器故障樹(shù),氧傳感器故障樹(shù),噴油器故障樹(shù),怠速控制閥故障樹(shù),本文列舉其中的5種詳細(xì)說(shuō)明.(一)曲軸和凸輪軸位置傳感器故障樹(shù)設(shè)計(jì)豐田車系中的所用到的曲軸位置傳感器主要有電磁感應(yīng)式

7、和霍爾效應(yīng)式兩種,其中,電磁感應(yīng)式用的較多.1.電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式曲軸和凸輪軸位置傳感器的故障主要包括有:傳感器故障,電路故障和ecu損壞(如圖3所示).傳感器故障主要通過(guò)電阻檢測(cè)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì);電路故障主要通過(guò)線路電阻檢測(cè)的方式進(jìn)行大小判斷;ecu損壞主要通過(guò)插頭檢查和故障碼結(jié)合的方式進(jìn)行.圖3電磁感應(yīng)式曲軸和凸輪軸位置傳感器故障樹(shù)a一端子ne+與ne一之間的電阻超出范圍;b一端子g與ne一之間的電阻超出范圍;c一端子ne+線束斷路;d一端子g線束斷路;e一端子ne一線束斷路;f一端子ne+與端子ne一短路;g一端子g與ne一短路2.霍爾效應(yīng)式霍爾效應(yīng)式曲軸和凸輪軸位置傳感器的故障主要包

8、括有:傳感器故障,電路故障和ecu損壞(如圖4所示).傳感器故障主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行有和無(wú)的判斷;電路故障主要通過(guò)線路電阻檢測(cè)的方式進(jìn)行大小判斷;ecu損壞主要通過(guò)插頭檢查和故障碼結(jié)合的方式進(jìn)行.曲軸和凸輪軸位置俸臻囂故障國(guó)匡圖4霍爾效應(yīng)式曲軸和凸輪軸位置傳感器故障樹(shù)a一參考電源端子vc線柬斷路;b一端子ne或端子g線束斷路;c一搭鐵e2線束斷路;d一端子ne或端子g與搭鐵e2短路;e一端子ne或端子g與電源vc短路(二)點(diǎn)火控制器故障樹(shù)設(shè)計(jì)點(diǎn)火控制器的故障主要包括有:ecu損壞,電路故障和點(diǎn)火器故障(如圖5所示).ecu損壞主要通過(guò)點(diǎn)火控制指令是否輸出進(jìn)行判斷;電路故障主要通過(guò)線路電阻檢測(cè)的

9、方式進(jìn)行大小判斷;點(diǎn)火器故障主要通過(guò)點(diǎn)火線圈控制端子的頻率測(cè)量的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì).圖5點(diǎn)火控制器故障樹(shù)a一端子+b線束斷路;b一端子igt線束斷路;c一端子igf線束斷路;d一與點(diǎn)火線圈連接線束斷路;e一搭鐵斷路(三)水溫和進(jìn)氣溫度傳感器故障樹(shù)設(shè)計(jì)水溫和進(jìn)氣溫度傳感器的故障主要包括有:傳圖6水溫和進(jìn)氣溫度傳感器故障樹(shù)a一傳感器電阻超出范圍;b一傳感器電阻不會(huì)隨溫度變化;c一端子thw或tha線束斷路;d一搭鐵e2線束斷路;e一端子thw或tha與搭鐵e2短路.165.匝曼麗臣感器故障,電路故障和ecu損壞(如圖6所示).傳感器故障主要通過(guò)電阻測(cè)量的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì);電路故障主要通過(guò)線路電阻檢測(cè)

10、的方式進(jìn)行大小判斷;ecu損壞主要通過(guò)插頭檢查和故障碼結(jié)合的方式進(jìn)行.(四)節(jié)氣門和加速踏板位置傳感器故障樹(shù)設(shè)計(jì)豐田車系電控發(fā)動(dòng)機(jī)有的采用常規(guī)節(jié)氣門和電控節(jié)氣門兩種方式進(jìn)行控制節(jié)氣門開(kāi)度,采用電控節(jié)氣門的控制主要通過(guò)加速踏板位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)踏板位置,控制節(jié)氣門開(kāi)度.節(jié)氣門位置傳感器主要有可變電阻式和霍爾式兩種,加速踏板位置傳感器主要是采用可變電阻式,原理與節(jié)氣門位置傳感器一致.1.變電阻式可變電阻式節(jié)氣門位置傳感器的故障主要包括有:傳感器故障,電路故障和ecu損壞(如圖7所示).傳感器故障主要通過(guò)電阻測(cè)量的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì);電路故障主要通過(guò)線路電阻檢測(cè)的方式進(jìn)行大小判斷;ecu損壞主要通過(guò)插

11、頭檢查和故障碼結(jié)合的方式進(jìn)行.圖7可變電阻式節(jié)氣門和加速踏板位置傳感器故障樹(shù)a一傳感器電阻超出范圍;b一傳感器電阻不會(huì)隨開(kāi)度變化;c一端子vc線束斷路;d一端子vta線束斷路;e一端子vta2線束斷路;f一搭鐵e2線束斷路;g一端子vc與端子vta短路;h一端子vta2與搭鐵e2短路2.霍爾效應(yīng)式霍爾效應(yīng)式節(jié)氣門位置傳感器的故障主要包括有:傳感器故障,電路故障和ecu損壞(如圖8所示).傳感器故障主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行有和無(wú)的判斷;電路故障主要通過(guò)線路電阻檢測(cè)的方式進(jìn)行大小判斷;ecu損壞主要通過(guò)插頭檢查和故障碼結(jié)合的方式進(jìn)行.(五)電動(dòng)燃油泵及其電路的故障樹(shù)設(shè)計(jì)電動(dòng)燃油泵及其電路的故障主要包括

12、有:燃油圖8霍爾效應(yīng)式節(jié)氣門和加速踏板位置傳感器故障樹(shù)a一端子vc線束斷路;b一端子vta線束斷路;c一端子vta2線束斷路;d一搭鐵e2線束斷路;e一端子vc與端子vta短路;f一端子vta2與搭鐵e2短路泵損壞,繼電器及其電路故障和ecu損壞(如圖9所示).燃油泵損壞主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行泵油量判斷;繼電器及其電路故障主要通過(guò)繼電器檢測(cè)和線路電阻檢測(cè)的方式進(jìn)行判斷;ecu損壞主要通過(guò)插頭檢查和故障碼結(jié)合的方式進(jìn)行.囪圈閨圖9電動(dòng)燃油泵及其電路的故障樹(shù)a一燃油泵不轉(zhuǎn);b一泵油量不足;c一端子fc線束斷路;d一油泵繼電器損壞;e一端子fp線束斷路;f一搭鐵斷路四,結(jié)論故障樹(shù)是故障診斷系統(tǒng)的核心技術(shù),本文所設(shè)計(jì)的故障樹(shù)是配套豐田電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)的,是通過(guò)大量實(shí)踐以及長(zhǎng)期一線操作經(jīng)驗(yàn)的積累而研發(fā)出來(lái)的成果.最后采用時(shí)下流行的網(wǎng)頁(yè)