1 前言

隨著國(guó)六的全面實(shí)施，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)排放故障燈(MIL)點(diǎn)亮問(wèn)題已成為車輛主要故障形式之一，該類型故障都可通過(guò)電子診斷系統(tǒng)讀取相應(yīng)故障碼。汽車生產(chǎn)廠商提供的維修手冊(cè)會(huì)列明相關(guān)故障碼常見(jiàn)的發(fā)生原因，可指導(dǎo)汽車維修人員解決大部分的故障，但車輛使用的工況各不相同，造成故障發(fā)生的原因也紛繁復(fù)雜，維修手冊(cè)提供的排查內(nèi)容顯然無(wú)法涵蓋全部的故障原因。部分MIL點(diǎn)亮問(wèn)題并無(wú)其它明顯的外在表現(xiàn)(如發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、加速無(wú)力等)，當(dāng)維修手冊(cè)提供的排查內(nèi)容無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，由于沒(méi)有明顯的外在表現(xiàn)，維修人員排查起來(lái)往往毫無(wú)頭緒，無(wú)從下手，而消費(fèi)者對(duì)汽車維修的時(shí)效要求越來(lái)越高，這就給汽車維修領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)

。

2.我們應(yīng)鼓勵(lì)未成年人見(jiàn)義勇為，勇于同邪惡勢(shì)力作斗爭(zhēng)，但這并不意味著讓未成年人去見(jiàn)義蠻為、見(jiàn)義妄為，更不是讓未成年人去做出一種勇敢但卻忽略生命價(jià)值的行為，我們必須要教給他們一種方法，而不是單純地、一刀切地否定他們的見(jiàn)義勇為；

2 故障樹分析法

故障樹分析法(Fault Tree Analysis)誕生于美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，它按照樹狀結(jié)構(gòu)對(duì)故障事件(頂事件)進(jìn)行層層分析，直到所有的原因(底事件)都不可再分

。故障樹分析法能夠?qū)?fù)雜故障事件的產(chǎn)生原因做出全面的分析，維修人員如使用得當(dāng)則可快速判別故障原因，提升車輛維修效率，而如果使用不當(dāng)，則可能導(dǎo)致分析不完全甚至無(wú)法分析出故障原因。目前故障樹分析法多應(yīng)用于汽車的可靠性設(shè)計(jì)

及故障診斷系統(tǒng)研究及開發(fā)領(lǐng)域

，在汽車維修領(lǐng)域，故障樹分析法的研究多集中于對(duì)具體故障進(jìn)行按部就班式的樹狀圖分析

，較少有對(duì)故障樹分析法在汽車維修領(lǐng)域的應(yīng)用策略以及如何提升排查效率的研究。

3 故障樹在汽車維修領(lǐng)域應(yīng)用方法

上文所說(shuō)部分MIL點(diǎn)亮問(wèn)題因無(wú)明顯外在表現(xiàn)，排查起來(lái)非常困難，給維修人員帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。本次筆者就以解決某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)空燃比閉環(huán)控制自學(xué)習(xí)值超上限(中負(fù)荷區(qū))問(wèn)題為例，探討FTA在汽車維修領(lǐng)域的應(yīng)用方法及技巧。

3.1 頂事件提取

該車型發(fā)動(dòng)機(jī)為缸內(nèi)直噴機(jī)型，高壓噴油器的噴油時(shí)間主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào)及3個(gè)混合氣自適應(yīng)反饋修正因子計(jì)算得到，如圖1所示。自適應(yīng)反饋控制的主要目的是學(xué)習(xí)來(lái)自燃油控制系統(tǒng)的混合氣偏差，起到及時(shí)修正混合氣的目的

，一方面可及時(shí)修正混合氣的控制偏差，使混合氣當(dāng)量空燃比(lambda)始終維持在1.0附近，另一方面也可得知混合氣lambda的偏差程度，據(jù)此判斷故障。該自學(xué)習(xí)過(guò)程僅在均質(zhì)燃燒模式下，且混合氣閉環(huán)控制(lambda=1)運(yùn)行時(shí)才會(huì)允許進(jìn)行，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷息息相關(guān)。系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，劃分混合氣的自學(xué)習(xí)區(qū)域并進(jìn)行相應(yīng)的修正。怠速工況下，加法自學(xué)習(xí)起主要的燃油修正作用，而在相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷工況下，乘法自學(xué)習(xí)起主要的燃油修正作用。

除故障碼外該問(wèn)題無(wú)其它明顯外在表現(xiàn)，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加速性能表現(xiàn)正常，因此利用FTA對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí)，首先需要將故障碼信息轉(zhuǎn)換為可以定性分析的事件，即頂事件。結(jié)合前述自適應(yīng)反饋控制原理及噴油量的計(jì)算原理，空燃比閉環(huán)控制自學(xué)習(xí)值超上限(中負(fù)荷區(qū))可轉(zhuǎn)換為中負(fù)荷工況下空燃比閉環(huán)控制自學(xué)習(xí)值過(guò)大。經(jīng)過(guò)第一次轉(zhuǎn)換后故障信息依舊停留在軟件控制層面，無(wú)法直接進(jìn)行硬件排查分析，因此還需要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換。乘法自學(xué)習(xí)值過(guò)大，代表發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)在增加噴油量，而自適應(yīng)控制的目的是使混合氣當(dāng)量空燃比(lambda)始終維持在1.0附近，這就說(shuō)明空燃比處于偏稀狀態(tài)，因此故障信息可進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為中負(fù)荷工況下實(shí)際空燃比偏稀。由于空燃比信號(hào)由前氧傳感器測(cè)得，因此須將頂事件定義為中負(fù)荷工況下前氧測(cè)得的空燃比偏稀。

由此看來(lái)，對(duì)B2C電子商務(wù)企業(yè)的成長(zhǎng)能力研究具有一定的前瞻性和前沿性，這是具有非常強(qiáng)的理論意義的。隨著電子商務(wù)的不斷發(fā)展，這方面的研究還可以指導(dǎo)電子商務(wù)企業(yè)不斷發(fā)展，從這方面來(lái)講，本課題的研究還具有非常強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

3.2 建立故障樹

3.2.1 次頂事件分析

對(duì)于X14及X11，由于更換4#進(jìn)氣門油封后混合氣自適應(yīng)反饋的乘法修正因子完全恢復(fù)正常，因此該兩項(xiàng)已被排除。

為快速定位故障原因，在實(shí)際應(yīng)用中可以將正常車輛的相關(guān)零件安裝在對(duì)象車輛上，通過(guò)試車數(shù)據(jù)來(lái)判斷相關(guān)零件是否導(dǎo)致頂事件發(fā)生。因此可以先將方便更換或?qū)φ{(diào)的零件(分總成)作為底事件，當(dāng)確認(rèn)該零件或分總成導(dǎo)致頂事件發(fā)生后再來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析，以提升排查效率。對(duì)于次頂事件B1前氧傳感器信號(hào)異常，前氧傳感器信號(hào)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)線束輸入至ECU。由于前氧傳感器等相關(guān)零件更換起來(lái)較為方便，因此前氧傳感器信號(hào)異常(B1)可分為ECU故障(X1)、線束故障(X2)及前氧故障(X3)共3個(gè)底事件。

對(duì)于進(jìn)氣量相對(duì)較多，ECU主要通過(guò)進(jìn)氣溫度壓力信號(hào)、節(jié)氣門開度、VVT角度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、碳罐氣體量模型等并依據(jù)相關(guān)模型來(lái)計(jì)算進(jìn)入氣缸的進(jìn)氣量

。進(jìn)氣量出現(xiàn)偏差可能由與進(jìn)氣量計(jì)算有關(guān)的傳感器信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤、對(duì)象車輛相關(guān)零件形狀與標(biāo)定的模型存在偏差，以及進(jìn)氣系統(tǒng)泄露等導(dǎo)致。因此進(jìn)氣量相對(duì)較多可能的原因有進(jìn)氣歧管形狀偏差(X12)、進(jìn)氣歧管泄露(X13)、缸蓋進(jìn)氣道形狀偏差(X14)、配氣相位偏差(X15)、進(jìn)氣溫度壓力傳感器故障(X16)、節(jié)氣門故障(X17)、燃油蒸發(fā)管路異常(X18)及碳罐電磁閥故障(X19)共8個(gè)底事件，如圖4。

虛擬裝配仿真技術(shù)在運(yùn)載器裝配中的應(yīng)用…………………… 劉東，屈旋，劉文博，徐振國(guó)，干繼遠(yuǎn)（12-261）

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)輕微失火，缸內(nèi)燃燒過(guò)程非常復(fù)雜，依據(jù)過(guò)往實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該中間事件可分析出點(diǎn)火線圈故障(X4)、火花塞故障(X5)、ECU接地故障(X6)、排氣門早開(X7)、燃燒室漏氣(X8)、油品品質(zhì)異常(X9)、缸內(nèi)局部條件不適合燃燒(X10)及其他(X11)共8個(gè)底事件，如圖3。

3.2.2 中間事件分析

對(duì)于次頂事件B2實(shí)際空燃比偏稀，進(jìn)行分析前首先需要了解空燃比測(cè)量的原理。氧傳感器測(cè)量廢氣中氧分子的濃度并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，ECU對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理后再計(jì)算出空燃比

，可見(jiàn)空燃比偏稀的實(shí)際含義是指廢氣中氧氣含量偏高，并非直接等價(jià)于缸內(nèi)混合氣偏稀。廢氣中出現(xiàn)了富余的氧氣，這部分氧氣有可能是缸內(nèi)混合氣偏稀，汽油完全燃燒后剩余氧氣排出至廢氣中導(dǎo)致，也有可能是缸內(nèi)發(fā)生輕微失火(混合氣濃度正常)，極少部分混合氣未完全燃燒，這部分混合氣內(nèi)的氧氣未被消耗掉因而得以進(jìn)入廢氣中導(dǎo)致。由上文描述可知自適應(yīng)控制的目的是使混合氣當(dāng)量空燃比(lambda)始終維持在1.0附近，所以混合氣偏稀只能由進(jìn)入氣缸的空氣量相對(duì)較多或進(jìn)入氣缸的汽油量相對(duì)較少造成(相對(duì)于ECU控制進(jìn)氣量及噴油量)。綜上所述實(shí)際空燃比偏稀可往下分析出發(fā)動(dòng)機(jī)輕微失火(B3)、氣缸內(nèi)空氣量相對(duì)較多(B4)及噴油量相對(duì)較少(B5)3個(gè)中間事件，如圖2。

由此可見(jiàn)4#進(jìn)氣門滲機(jī)油，機(jī)油沿著氣門滲入氣缸，并在氣門附近結(jié)焦，造成缸內(nèi)發(fā)生輕微失火，最終導(dǎo)致頂事件發(fā)生。

3.3 故障樹的定性及定量分析

從3.2故障樹的建立分析可知，24個(gè)底事件中任意一個(gè)發(fā)生都可能導(dǎo)致頂事件發(fā)生，由此可見(jiàn)這24個(gè)底事件各自單獨(dú)為一個(gè)最小割集。該問(wèn)題故障樹基本事件如表1。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生了的頂事件而言，在實(shí)踐中可通過(guò)對(duì)調(diào)相關(guān)零件或逐一檢查的方式對(duì)各最小割集進(jìn)行定量分析，快速定位故障原因。如對(duì)于X3，將同型號(hào)正常車輛的前氧傳感器裝在故障車上，試車故障依舊，因此排除X3導(dǎo)致頂事件發(fā)生的可能性。該案例中X1、X2、X3、X4、X5、X9、X12、X13、X16、X17、X18、X19、X20、X21最小割集通過(guò)對(duì)調(diào)相關(guān)零件均排除了發(fā)生的可能性。剩下的7個(gè)最小割集難以通過(guò)對(duì)調(diào)零件的方式進(jìn)行確認(rèn)，需要逐個(gè)進(jìn)行檢查。為提升排查效率，實(shí)際操作中可先按難易程度對(duì)需要排查的最小割集進(jìn)行排序，由易到難進(jìn)行排查，因此可將該7個(gè)最小割集排序?yàn)閄6、X8、X7、X15、X10、X14、X11。

同對(duì)照組參照喹諾酮類藥物的說(shuō)明書、《抗菌藥物臨床應(yīng)用指導(dǎo)原則》及相關(guān)的《處方管理辦法》實(shí)施藥學(xué)干預(yù)，具體方法如下：

對(duì)于X10,利用XLLVA6120型視頻內(nèi)窺鏡檢查各缸缸內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)第二缸4#進(jìn)氣門頭部附近積碳特別嚴(yán)重，如圖6。拆下進(jìn)氣歧管，從進(jìn)氣道方向查看發(fā)現(xiàn)4#進(jìn)氣門錐面及桿部布滿結(jié)焦物。

清除4#進(jìn)氣門上的結(jié)焦物后進(jìn)行試車，發(fā)現(xiàn)混合氣自適應(yīng)反饋的乘法修正因子較清洗進(jìn)氣門前有顯著降低，但是行駛30分鐘后又有升高趨勢(shì)，如圖7。

對(duì)于X6，將ECU涉及的接地線重新打磨并擰緊，試車故障依舊，因此X6被排除。對(duì)于X8，用缸壓表對(duì)各缸缸壓進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)各缸缸壓均在標(biāo)準(zhǔn)值內(nèi)，因此X8被排除。對(duì)于X7及X15,首先通過(guò)售后專用工具對(duì)進(jìn)排氣凸輪軸安裝角度進(jìn)行檢查，確認(rèn)安裝位置符合要求，然后再利用ETAS581讀取故障發(fā)生時(shí)的進(jìn)排氣相位角度，確認(rèn)故障車輛進(jìn)排氣凸輪軸實(shí)際角度與目標(biāo)角度的跟隨性非常好，因此X7及X15被排除。

再次拆下進(jìn)氣歧管，發(fā)現(xiàn)4#進(jìn)氣門錐面及桿部表面又有較多機(jī)油，鑒于試車前已清洗氣門，因此判斷4#進(jìn)氣門滲油。更換4#進(jìn)氣門的氣門油封后再進(jìn)行試車，混合氣自適應(yīng)反饋的乘法修正因子始終在1.015至1.03范圍內(nèi)波動(dòng)，因此判定故障解決，車輛完全恢復(fù)正常，如圖8。

對(duì)于噴油量相對(duì)較少，進(jìn)入氣缸中的汽油來(lái)自兩個(gè)方面，一是高壓噴油器噴出的汽油，二是碳罐控制的相對(duì)噴油量。而高壓噴油器噴出的汽油量主要與噴油壓力、噴油脈寬、噴嘴結(jié)構(gòu)相關(guān)，因此噴油量相對(duì)較少

可能的原因有高壓噴油器故障(X20)、軌壓傳感器故障(X21)、高壓油泵故障(X22)、低壓油泵故障(X23)及碳罐控制的相對(duì)噴油量少(X24)共5個(gè)底事件，如圖5。

6) 防腐蝕和耐久性強(qiáng)。復(fù)合材料能夠抵抗化學(xué)介質(zhì)的侵入，耐酸堿、抗水、抗油，因此可以抵抗工程機(jī)械工作環(huán)境中對(duì)再制造修復(fù)結(jié)構(gòu)的腐蝕，增強(qiáng)耐久性。

故障樹建立的過(guò)程是從頂事件開始，從上往下層層分析，直到所有的原因都不可再分。中負(fù)荷工況下前氧測(cè)得的空燃比偏稀可以分為實(shí)際空燃比正常但氧傳感器異常(B1)及實(shí)際空燃比偏稀(B2)，然后采用類似方法對(duì)這兩個(gè)次頂事件再繼續(xù)深入分析。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某機(jī)型空燃比閉環(huán)控制自學(xué)習(xí)值超上限(中負(fù)荷區(qū))問(wèn)題進(jìn)行故障樹分析，可以得出以下結(jié)論：

(1)FTA可有效定位疑難復(fù)雜問(wèn)題的故障部位，極大提升解決問(wèn)題的效率。利用FTA分析復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，首先需將故障信息轉(zhuǎn)換成可以定性分析的頂事件，且最終提取到的頂事件必須要與故障信息完全對(duì)應(yīng)，否則會(huì)造成分析不完全，甚至無(wú)法分析出故障原因。案例在頂事件提取時(shí)，如提取到中負(fù)荷工況下實(shí)際空燃比偏稀后不再繼續(xù)轉(zhuǎn)換，則可能漏掉前氧傳感器信號(hào)異常(B1)這個(gè)中間事件。

2.1 基本情況 396例患者中不符合入組60例，失訪38例，最終例符合條件298例。298例中，男215例，女83例；年齡（59.6±15.6）歲；行急診住院為177例，留院觀察121例；急性肺栓塞2例，主動(dòng)脈夾層13例，重癥心肌炎1例；30 d死亡10例。

(2)利用故障樹從上往下層層分析時(shí)，須將上層事件抽絲剝繭，還原其本來(lái)的物理含義，以避免產(chǎn)生遺漏項(xiàng)。案例在分析實(shí)際空燃比偏稀(B2)時(shí)，還原了空燃比偏稀的實(shí)際含義——廢氣中氧氣含量偏高(廢氣中存在富余的氧氣并不等價(jià)于缸內(nèi)混合氣偏稀)，從而分析出缸內(nèi)輕微失火(B3)這個(gè)重要的中間事件，并最終從B3中分析出真正的故障原因。

控樣校正是分析已知含量的樣品，根據(jù)分析結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)值的偏差進(jìn)行校正的作業(yè)。利用此偏差值即控樣校正系數(shù)進(jìn)行分析值校正，可以大大縮小分析誤差，確保鈦合金中硅含量與標(biāo)準(zhǔn)值接近。在排除了其它影響因素下，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行了含量分析后，分析值與標(biāo)準(zhǔn)值誤差很大，則需要進(jìn)行控樣校正，否則鈦合金中硅含量的測(cè)定結(jié)果不可靠。

(3)利用FTA解決汽車維修領(lǐng)域問(wèn)題時(shí)，可將方便更換的零件或分總成作為底事件，通過(guò)對(duì)調(diào)零件或分總成來(lái)判斷該底事件是否導(dǎo)致頂事件發(fā)生。當(dāng)確認(rèn)該零件或分總成導(dǎo)致頂事件發(fā)生后再來(lái)進(jìn)行詳細(xì)分析，這樣可快速定位故障部件及原因，提升排查效率。

(4)利用FTA分析出各底事件及最小割集后，為提升排查效率，可以按難易程度對(duì)各最小割集進(jìn)行排序，由易到難逐一進(jìn)行檢查確認(rèn)。當(dāng)排查過(guò)程中識(shí)別出故障原因，并且針對(duì)該故障原因做出對(duì)應(yīng)的改善措施后車輛完全恢復(fù)正常的，則可以排除排在該最小割集后的排查難度高的其它最小割集，這樣可極大提升排查效率。

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