發布時間：2022-02-21所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要院隨著電控發動機的廣泛應用，為發動機故障排查提供了很大的便利。通過故障碼的讀取，可以快速定位故障原因。但在一些特殊情況下，發動機無法報出故障碼或者報出的故障碼不準確時，需要分析相關數據流，并結合發動機外圍件的信號波形，進行故障的排查和定位。 關鍵
摘要院隨著電控發動機的廣泛應用，為發動機故障排查提供了很大的便利。通過故障碼的讀取，可以快速定位故障原因。但在一些特殊情況下，發動機無法報出故障碼或者報出的故障碼不準確時，需要分析相關數據流，并結合發動機外圍件的信號波形，進行故障的排查和定位。
關鍵詞院數據流;波形診斷;發動機
0 引言
電控技術在發動機控制中得到了廣泛的應用，其在故障診斷方面有著巨大的優勢[1]，出現故障時，通過診斷儀等故障診斷工具，可以方便的讀取到發動機的故障碼，從而指導維修人員判斷故障原因[2]。在實際應用中，并不是所有的故障都會有故障碼出現，比如傳感器受到電磁干擾導致信號波動或者執行器未能按照設定要求執行時，發動機控制器(ECU)很難及時準確的報出故障碼。此時需要根據故障現象結合數據流分析判斷故障部位，利用示波器查看相關部位傳感器和執行器的原始信號波形與預期是否一致，采用數據流和波形診斷相結合的方法可以迅速的排除和定位傳感器和執行器等外圍件問題，有助于故障的快速定位。
1 案例 1院發動機轉速在穩態工況時出現波動
1.1 故障背景
有一配套客戶反饋其新開發的設備，在發動機穩態運行過程中出現轉速不穩的情況，在低轉速段和高轉速段都會出現。
通過監測故障時的數據流發現，轉速不穩定的現象發生時，燃油高壓共軌管壓力瞬間有較大波動，如圖 1 所示。出現了一個較低的壓力點，然后在軌壓閉環的作用下，軌壓又回歸正常，該現象會不間斷的出現，規律性不強，突降點的軌壓比正常值低了 100bar 左右，該現象持續時間在 300ms 左右，且沒有故障碼報出。
1.2 故障排查
根據軌壓控制回路可知，低壓燃油經過粗濾器、齒輪泵、精濾器、油量計量單元進入油泵，油泵對燃油進行增壓后進入共軌管，共軌管通過高壓油管與噴油器相連，如圖 2 所示。
該發動機已匹配多個整車廠，使用狀況良好，未反饋有轉速波動大、軌壓波動大的現象，只有該客戶反饋出現轉速波動大的現象。暫時排除發動機控制器程序和數據問題，初步判斷是硬件問題。基于上述分析建立故障樹[3]，如圖 3 所示。
按照故障樹，對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，會有軌壓無法建立或者波動的情況出現，但軌壓波動會存在一定的規律性，伴隨著噴油器的開啟和關閉波動，與該故障現象不一致，可能性較小。
于油泵內部有泄漏。油泵內部柱塞泄漏或者單向閥卡滯，會有軌壓無法建立或者波動的情況出現，多數情況是壓力持續降低或者壓力長時間無法建立[4]，也不排除會出現案例中軌壓突降情況，但考慮到發動機運行的時間并不長，該原因的可能性較小。
低壓管路進氣。如果低壓管路進氣或者存在吸空的情況，可能會出現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，會出現壓力建立困難的情況，且該情況多數是持續的，可能性較小。
泄壓閥損壞。共軌管上的泄壓閥損壞時，會出現壓力建立困難的情況，軌壓會運行在一個較低值的水平上，且該情況多數是持續的，可能性較小。
控制器損壞�？刂破鲹p壞，導致油泵驅動異常，可能會出現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，導致采集到的軌壓信號失真，可能會出現案例中軌壓突降情況，可能性較高。
按照故障原因的分析，對容易排查和可能性較高的原 因逐條進行確認，可以得出以下結論：
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;對低壓管路進行了檢查沒有發現明顯漏點，且油箱液位正常，不存在吸空的情況。對粗濾和精濾進行了排氣處理，軌壓突降的情況仍然存在，沒有明顯好轉的跡象。盂軌壓傳感器良好，且不存在干擾信號;測量軌壓傳感器信號，未發現有干擾信號，且更換軌壓傳感器后，軌壓突降的情況仍然存在，沒有明顯好轉的跡象。榆油泵驅動信號異常，控制器可能損壞。
在測量油泵驅動信號時發現，油泵驅動信號不連續，有間斷的情況出現，如圖 4 所示，監控數據流發現，油泵的驅動信號是連續的，沒有出現間斷現象。懷疑控制器驅動電路可能損壞，但在更換控制器后，圖 4 所示的情況沒有消失，軌壓突降的情況仍然存在，沒有明顯好轉跡象。
結合以上故障原因的分析，排除了故障樹中各原因的可能性，但根據油泵驅動信號不連續，有間斷這一現象，推測發動機供電有問題，存在電壓過低的情況，雖然發動機控制器沒有復位，但過低的電壓可能會導致驅動電路無法正常工作，但分析電池電壓數據流，并未發現電池電壓低的問題，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)，不存在電壓過低的情況。
使用示波器采集發動機控制器端原始電壓信號，如圖 6 所示。在發動機工作過程中，控制器原始電壓最低點只有 6V，不滿足控制器工作的正常電壓，與分析一致。ECU 由于采樣頻率和監控周期的問題，無法采集到控制器短時間電壓的突變，而示波器采集頻率較高，可以清晰的捕捉到控制器短時間電壓的突變。通過數據流分析，結合示波器的使用，最終定位發動機轉速波動是由于發動機供電問題導致的。
1.3 故障原因
在檢查供電線路時發現，控制室使用的供電電源為 3A 的穩壓電源，瞬時放電能力較弱;控制室到發動機的線束長度有 9m，如圖 7 所示，線路偏長且線徑不符合電器匹配手冊要求，導致回路阻抗過大，從而在發動機工作過程中會出現線路壓降過大的情況。
發動機的供電通過控制室的穩壓電源供給，9m 的線路分為了兩段，一段 3m，線徑 1mm2，一段 6m，線徑 1.5mm2。
考慮電源觸點阻抗和線束轉接頭阻抗后，整個供電回路的電阻遠超電氣匹配手冊要求。
對控制器供電線路進行整改后，并更換大功率穩壓電源后，發動機供電電壓恢復正常，如圖 8 所示，發動機在工作過程中，控制器原始電壓最低點有 9.8V，滿足工作需求。油泵驅動信號恢復正常，軌壓突降的情況消失，轉速平穩。更換原供電線路和穩壓電源后，油泵驅動信號不連續和軌壓突降的情況又會出現，從而確定發動機運行過程中軌壓突降的原因是，穩壓電源功率偏小、線路偏長且線徑不符合電器匹配手冊要求。
2 案例 2院發動機報出曲軸信號不可信故障
2.1 故障背景
整車廠在試車過程中一臺車有曲軸信號不可信故障報出，其它車輛未出現該現象，對曲軸的齒盤進行外觀檢測時，沒有發現明顯的磕碰。
2.2 故障排查
監控數據流可以發現，發動機可以正常采集轉速，沒有明顯的跳變，推測故障原因是齒盤有磕碰或者傳感器安裝存在問題[5]。
2.2.1 傳感器安裝問題
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波形，發現齒盤有一個齒的原始信號有跳變，如圖 9 所示。根據示波器波形顯示的信號跳變的齒數，檢查齒盤時發現了輕微磕碰。
2.3 故障原因
更換齒盤后故障消失，確認故障是齒盤發生磕碰導致的。在處理一些復雜信號采集故障時，單純看機械結構和數據流很難定位問題，但借助波形診斷可以快速找到問題點。
3 結語
針對電控發動機偶發性、間歇性疑難故障，結合控制原理，通過數據流分析和波形診斷技術可以快速準確的找出故障部位和故障原因。波形診斷技術具有高效性、直觀性、準確性的特點，對電控發動機故障維修診斷應用有很好的參考價值。——論文作者：李安迎 LI An-ying曰張振 ZHANG Zhen曰孫國治 SUN Guo-zhi曰王立超 WANG Li-chao
參考文獻院
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