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摘 要： 摘要院隨著電控發(fā)動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，為發(fā)動(dòng)機(jī)故障排查提供了很大的便利。通過(guò)故障碼的讀取，可以快速定位故障原因。但在一些特殊情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法報(bào)出故障碼或者報(bào)出的故障碼不準(zhǔn)確時(shí)，需要分析相關(guān)數(shù)據(jù)流，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)外圍件的信號(hào)波形，進(jìn)行故障的排查和定位。 關(guān)鍵
摘要院隨著電控發(fā)動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，為發(fā)動(dòng)機(jī)故障排查提供了很大的便利。通過(guò)故障碼的讀取，可以快速定位故障原因。但在一些特殊情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法報(bào)出故障碼或者報(bào)出的故障碼不準(zhǔn)確時(shí)，需要分析相關(guān)數(shù)據(jù)流，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)外圍件的信號(hào)波形，進(jìn)行故障的排查和定位。
關(guān)鍵詞院數(shù)據(jù)流;波形診斷;發(fā)動(dòng)機(jī)
0 引言
電控技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制中得到了廣泛的應(yīng)用，其在故障診斷方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)[1]，出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)診斷儀等故障診斷工具，可以方便的讀取到發(fā)動(dòng)機(jī)的故障碼，從而指導(dǎo)維修人員判斷故障原因[2]。在實(shí)際應(yīng)用中，并不是所有的故障都會(huì)有故障碼出現(xiàn)，比如傳感器受到電磁干擾導(dǎo)致信號(hào)波動(dòng)或者執(zhí)行器未能按照設(shè)定要求執(zhí)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)很難及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)出故障碼。此時(shí)需要根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合數(shù)據(jù)流分析判斷故障部位，利用示波器查看相關(guān)部位傳感器和執(zhí)行器的原始信號(hào)波形與預(yù)期是否一致，采用數(shù)據(jù)流和波形診斷相結(jié)合的方法可以迅速的排除和定位傳感器和執(zhí)行器等外圍件問(wèn)題，有助于故障的快速定位。
1 案例 1院發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)
1.1 故障背景
有一配套客戶反饋其新開(kāi)發(fā)的設(shè)備，在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的情況，在低轉(zhuǎn)速段和高轉(zhuǎn)速段都會(huì)出現(xiàn)。
通過(guò)監(jiān)測(cè)故障時(shí)的數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，燃油高壓共軌管壓力瞬間有較大波動(dòng)，如圖 1 所示。出現(xiàn)了一個(gè)較低的壓力點(diǎn)，然后在軌壓閉環(huán)的作用下，軌壓又回歸正常，該現(xiàn)象會(huì)不間斷的出現(xiàn)，規(guī)律性不強(qiáng)，突降點(diǎn)的軌壓比正常值低了 100bar 左右，該現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間在 300ms 左右，且沒(méi)有故障碼報(bào)出。
1.2 故障排查
根據(jù)軌壓控制回路可知，低壓燃油經(jīng)過(guò)粗濾器、齒輪泵、精濾器、油量計(jì)量單元進(jìn)入油泵，油泵對(duì)燃油進(jìn)行增壓后進(jìn)入共軌管，共軌管通過(guò)高壓油管與噴油器相連，如圖 2 所示。
該發(fā)動(dòng)機(jī)已匹配多個(gè)整車廠，使用狀況良好，未反饋有轉(zhuǎn)速波動(dòng)大、軌壓波動(dòng)大的現(xiàn)象，只有該客戶反饋出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大的現(xiàn)象。暫時(shí)排除發(fā)動(dòng)機(jī)控制器程序和數(shù)據(jù)問(wèn)題，初步判斷是硬件問(wèn)題。基于上述分析建立故障樹(shù)[3]，如圖 3 所示。
按照故障樹(shù)，對(duì)可能原因逐條分析和排查：
淤噴油器損壞。噴油器損壞存在泄漏時(shí)，會(huì)有軌壓無(wú)法建立或者波動(dòng)的情況出現(xiàn)，但軌壓波動(dòng)會(huì)存在一定的規(guī)律性，伴隨著噴油器的開(kāi)啟和關(guān)閉波動(dòng)，與該故障現(xiàn)象不一致，可能性較小。
于油泵內(nèi)部有泄漏。油泵內(nèi)部柱塞泄漏或者單向閥卡滯，會(huì)有軌壓無(wú)法建立或者波動(dòng)的情況出現(xiàn)，多數(shù)情況是壓力持續(xù)降低或者壓力長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法建立[4]，也不排除會(huì)出現(xiàn)案例中軌壓突降情況，但考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)間并不長(zhǎng)，該原因的可能性較小。
低壓管路進(jìn)氣。如果低壓管路進(jìn)氣或者存在吸空的情況，可能會(huì)出現(xiàn)案例中軌壓突降情況，可能性較高。
高壓管路泄漏。高壓管路泄漏時(shí)，會(huì)出現(xiàn)壓力建立困難的情況，且該情況多數(shù)是持續(xù)的，可能性較小。
泄壓閥損壞。共軌管上的泄壓閥損壞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)壓力建立困難的情況，軌壓會(huì)運(yùn)行在一個(gè)較低值的水平上，且該情況多數(shù)是持續(xù)的，可能性較小。
控制器損壞。控制器損壞，導(dǎo)致油泵驅(qū)動(dòng)異常，可能會(huì)出現(xiàn)案例中軌壓突降情況，可能性較高。
軌壓傳感器故障。軌壓傳感器故障或者電磁干擾，導(dǎo)致采集到的軌壓信號(hào)失真，可能會(huì)出現(xiàn)案例中軌壓突降情況，可能性較高。
按照故障原因的分析，對(duì)容易排查和可能性較高的原 因逐條進(jìn)行確認(rèn)，可以得出以下結(jié)論：
高壓管路密封良好，不存在泄漏;于低壓管路密封良好，不存在泄漏;對(duì)低壓管路進(jìn)行了檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯漏點(diǎn)，且油箱液位正常，不存在吸空的情況。對(duì)粗濾和精濾進(jìn)行了排氣處理，軌壓突降的情況仍然存在，沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)的跡象。盂軌壓傳感器良好，且不存在干擾信號(hào);測(cè)量軌壓傳感器信號(hào)，未發(fā)現(xiàn)有干擾信號(hào)，且更換軌壓傳感器后，軌壓突降的情況仍然存在，沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)的跡象。榆油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)異常，控制器可能損壞。
在測(cè)量油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)發(fā)現(xiàn)，油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)不連續(xù)，有間斷的情況出現(xiàn)，如圖 4 所示，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)，油泵的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是連續(xù)的，沒(méi)有出現(xiàn)間斷現(xiàn)象。懷疑控制器驅(qū)動(dòng)電路可能損壞，但在更換控制器后，圖 4 所示的情況沒(méi)有消失，軌壓突降的情況仍然存在，沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)跡象。
結(jié)合以上故障原因的分析，排除了故障樹(shù)中各原因的可能性，但根據(jù)油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)不連續(xù)，有間斷這一現(xiàn)象，推測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)供電有問(wèn)題，存在電壓過(guò)低的情況，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)控制器沒(méi)有復(fù)位，但過(guò)低的電壓可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電路無(wú)法正常工作，但分析電池電壓數(shù)據(jù)流，并未發(fā)現(xiàn)電池電壓低的問(wèn)題，最低電壓有 9V，如圖 5 所示，滿足工作需求(該控制器為 12V 系統(tǒng))，不存在電壓過(guò)低的情況。
使用示波器采集發(fā)動(dòng)機(jī)控制器端原始電壓信號(hào)，如圖 6 所示。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，控制器原始電壓最低點(diǎn)只有 6V，不滿足控制器工作的正常電壓，與分析一致。ECU 由于采樣頻率和監(jiān)控周期的問(wèn)題，無(wú)法采集到控制器短時(shí)間電壓的突變，而示波器采集頻率較高，可以清晰的捕捉到控制器短時(shí)間電壓的突變。通過(guò)數(shù)據(jù)流分析，結(jié)合示波器的使用，最終定位發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)是由于發(fā)動(dòng)機(jī)供電問(wèn)題導(dǎo)致的。
1.3 故障原因
在檢查供電線路時(shí)發(fā)現(xiàn)，控制室使用的供電電源為 3A 的穩(wěn)壓電源，瞬時(shí)放電能力較弱;控制室到發(fā)動(dòng)機(jī)的線束長(zhǎng)度有 9m，如圖 7 所示，線路偏長(zhǎng)且線徑不符合電器匹配手冊(cè)要求，導(dǎo)致回路阻抗過(guò)大，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)線路壓降過(guò)大的情況。
發(fā)動(dòng)機(jī)的供電通過(guò)控制室的穩(wěn)壓電源供給，9m 的線路分為了兩段，一段 3m，線徑 1mm2，一段 6m，線徑 1.5mm2。
考慮電源觸點(diǎn)阻抗和線束轉(zhuǎn)接頭阻抗后，整個(gè)供電回路的電阻遠(yuǎn)超電氣匹配手冊(cè)要求。
對(duì)控制器供電線路進(jìn)行整改后，并更換大功率穩(wěn)壓電源后，發(fā)動(dòng)機(jī)供電電壓恢復(fù)正常，如圖 8 所示，發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中，控制器原始電壓最低點(diǎn)有 9.8V，滿足工作需求。油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)恢復(fù)正常，軌壓突降的情況消失，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。更換原供電線路和穩(wěn)壓電源后，油泵驅(qū)動(dòng)信號(hào)不連續(xù)和軌壓突降的情況又會(huì)出現(xiàn)，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中軌壓突降的原因是，穩(wěn)壓電源功率偏小、線路偏長(zhǎng)且線徑不符合電器匹配手冊(cè)要求。
2 案例 2院發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)出曲軸信號(hào)不可信故障
2.1 故障背景
整車廠在試車過(guò)程中一臺(tái)車有曲軸信號(hào)不可信故障報(bào)出，其它車輛未出現(xiàn)該現(xiàn)象，對(duì)曲軸的齒盤進(jìn)行外觀檢測(cè)時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的磕碰。
2.2 故障排查
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)流可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以正常采集轉(zhuǎn)速，沒(méi)有明顯的跳變，推測(cè)故障原因是齒盤有磕碰或者傳感器安裝存在問(wèn)題[5]。
2.2.1 傳感器安裝問(wèn)題
查看傳感器與齒盤之間的間隙，符合安裝工藝要求，傳感器也沒(méi)有磨損。
2.2.2 齒盤有磕碰
利用示波器檢查齒盤輸出的原始信號(hào)波形，發(fā)現(xiàn)齒盤有一個(gè)齒的原始信號(hào)有跳變，如圖 9 所示。根據(jù)示波器波形顯示的信號(hào)跳變的齒數(shù)，檢查齒盤時(shí)發(fā)現(xiàn)了輕微磕碰。
2.3 故障原因
更換齒盤后故障消失，確認(rèn)故障是齒盤發(fā)生磕碰導(dǎo)致的。在處理一些復(fù)雜信號(hào)采集故障時(shí)，單純看機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流很難定位問(wèn)題，但借助波形診斷可以快速找到問(wèn)題點(diǎn)。
3 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)偶發(fā)性、間歇性疑難故障，結(jié)合控制原理，通過(guò)數(shù)據(jù)流分析和波形診斷技術(shù)可以快速準(zhǔn)確的找出故障部位和故障原因。波形診斷技術(shù)具有高效性、直觀性、準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，對(duì)電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障維修診斷應(yīng)用有很好的參考價(jià)值。——論文作者：李安迎 LI An-ying曰張振 ZHANG Zhen曰孫國(guó)治 SUN Guo-zhi曰王立超 WANG Li-chao
參考文獻(xiàn)院
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