浅谈故障树在汽车故障诊断中的应用

薛隆海

(太原城市职业技术学院，山西 太原 030051)

0 前言

对于电控发动机不能起动的故障诊断，我们在分析时一般分为两个大的方向：第一种是起动机在点火钥匙打到起动档时无反应(电磁线圈不吸合)；第二种是电磁线圈吸合但马达无法运转。第一种情况一般是由于档位开关、继电器与保险丝及相关线路引起的;第二种一般多见于马达本身或发动机内部运转阻力过大造成的。本文针对第一种情况运用故障树分析的相关理论，并进行起动机不转的流程图设计，以最短的时间找到故障发生的部位，为降低维修成本、缩短维修时间提供了依据。

1 故障树相关理论

故障树分析法是一种将系统故障形成的原因由总体至部分按树枝状逐步细化的分析方法[1]，该分析方法由于具有易于分析、不易遗漏故障原因的特点，故而多用于汽车的各种故障诊断中。

故障树分析法分为定量与定性两种，定量分析主要包括：一是由输入系统各底层事件的失效概率求出系统的失效概率，求出各底层事件的概率重要度与关键重要度，并由关键重要度推断出故障诊断与维修的最佳顺序。定性分析是指通过所有可能导致故障的事件最小割集[2]。

2 起动机无法运转的故障树建立

2.1 起动系统电路图的相关故障分析

大众车系起动系统的基本组成有：点火开关、起动继电器、档位开关(自动挡)、离合器开关、保险丝及其相关线路。在建立故障树之前我们需要对起动系统无法动作的情况进行简单分析，首先要判断是属于电磁开关故障还是发动机本身故障，若在起动发动机时听到有电磁开关吸合的声音而发动机无法运转则有可能是起动机本身故障或者发动机本身运转阻力过大造成的，那么这两个故障就属于在该条件下的两个方向，其中起动机本身故障我们就可以认为是该故障的最小割集，而发动机运转阻力故障则要继续进行分析，因为导致该故障的原因还有很多，比如各种附属部件轴承损坏、曲轴抱死等。所以我们对该点的分析还要继续，因为还没有找到引起该故障的最小割集。其次我们在分析另一个方向时也必须找到故障原因的最小割集，否则在分析故障时就可能会出现遗漏故障原因的可能[3]。接下来我们针对传统大众车起动系统对应的电路图来写出起动机无法运转的故障诊断树。

传统汽车起动系统控制电路与现代ECU控制完全不同，它的控制不再是直接开关式的模式，需要电脑根据档位信号、制动信号与起动信号共同作用来完成，三者缺一不可。而且传统汽车起动系统的点火开关与档位信号也只是点触式开关的出发，控制机理相对简单，相反现代轿车的控制逻辑不再是某一个信号就能决定整个起动系统的工作与否，它首先需要保证各自信号源的正确无误，这才是能够正常起动车辆的前提条件。

图1 传统大众汽车起动系统电路图

图2 采用双继电器结合电脑控制的起动系统

2.2 故障分析基础上建立故障诊断树

在建立故障诊断树时，我们要了解在发动机起动时需要的条件，蓄电池最低电压等条件，对于电脑控制起动系统的故障树及其割集的分析，我们要从多个角度去考虑问题，不能简单从直观的角度去分析故障树的最小割集。

图3 起动机无法运作的故障诊断树

上述故障树是对传统汽车的故障树分析图，由上图可以看出，分布在故障树最下端的故障原因即是该故障树的最小割集，主要割集有：电池、点火开关、保险丝、继电器、档位开关、轴承等。在分析具体故障时我们一定要结合故障诊断的基本原则，力求做到先简单再复杂的原则，如先看电池、保险丝或相关继电器，再看档位开关和点火开关，最后再查轴承类抱死的情况，这样可以大大缩短维修的时间。

对于采用双继电器结合电脑控制的起动系统其故障树的最小割集在起动机本身与各类轴承的原因是基本相同的，不同之处在于多了触发双继电器的起动信号和制动信号，除此之外，对于这种类型的控制系统，我们要从多个角度去考虑造成发动机无法起动的故障原因，对于控制信号的来源，任何微小控制单元的供电或者搭铁的故障都会对这几个信号的输出产生影响，进而对起动机的正常工作造成影响，所以在这里不再单独列举电脑控制起动系统的故障树及其最小割集。

3 起动机无法运转的故障诊断流程

在检测无法起动的故障中，我们需要结合实践中的故障检修原则，比如在打起动机的瞬间若检测到50端有8V以上电压且起动机无任何反应，那么我们在理论教学中会继续对起动机相关元器件进行下一步的检测，但是在实践中我们不会对其进行下一步的检测，故障点检测到此为止，直接更换起动机即可，如果继续检测起动机相关零部件，它需要的工费及时间可能会比起动机本身的价格更高，而且有时候起动机内部的零部件也很难购买到。这是我们在理论教学中与实践中的不同。汽车上的很多零部件都是这样的，包括发电机、空调压缩机等零部件，这样不但缩短了维修周期，对故障本身的检测难度也降低了很多。

如果在点火开关打到起动档时起动机运转有响声(吸合开关可以弹出齿圈)，但是发动机无法运转，其故障诊断流程与前面完全不同，这时我们要考虑的不是起动机本身的问题，而是发动机本身及相关电器部件轴承卡死的情况，由于此类故障一般很少发生，我们在这里就没有列入到起动机不转的故障分析中，但是实际维修中如果前面的都已经检查过了，那么这类情况也应引起注意。

对于电脑控制的起动系统发动机无法起动的诊断，检修思路是以故障码优先，结合起动系统电路走向原理与逻辑来进行诊断，对于无法读取故障码或者无法进入发动机电脑时，我们要分析其是由于动力总线故障引起的还是由于发动机电脑的供电与15电引起的，如果我们发现由于15电的供电引起发动机电脑没有被激活，那么这个问题的核心就转到进入及启动系统与车载电网控制单元上了，这样就进一步缩短了故障的范围，这样就可以对发动机供电与激活线进行重点查看[4]。

图4 起动机无法运作的故障诊断流程图(传统)

在故障树基础上建立的故障诊断程序，实质上是一个一个提出假设和验证假设的过程，尤其是底端事件的验证，因为它本身就是引起故障的最小割集。故障树只是故障引起的原因，并不能真正解决实际问题，而故障诊断流程才是实际解决问题的具体措施，在设计故障诊断流程时，我们应该重点检查实际中出现频率较高的底端事件，这对于解决实际中遇到的各种维修问题大有帮助。

图5 起动机无法运作的故障诊断流程图(电脑控制)

4 总结

本文以起动机无法运转的故障现象为出发点，结合故障树的相关理论知识，系统地分析了传统汽车起动机无法运转对应的故障树及其诊断流程，并大体分析了电脑控制起动机的故障诊断流程，对汽车售后维修人员的故障诊断提供了参考。