发布时间：2022-02-21所属分类：电工职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要院随着电控发动机的广泛应用，为发动机故障排查提供了很大的便利。通过故障码的读取，可以快速定位故障原因。但在一些特殊情况下，发动机无法报出故障码或者报出的故障码不准确时，需要分析相关数据流，并结合发动机外围件的信号波形，进行故障的排查和定位。 关键
摘要院随着电控发动机的广泛应用，为发动机故障排查提供了很大的便利。通过故障码的读取，可以快速定位故障原因。但在一些特殊情况下，发动机无法报出故障码或者报出的故障码不准确时，需要分析相关数据流，并结合发动机外围件的信号波形，进行故障的排查和定位。
关键词院数据流;波形诊断;发动机
0 引言
电控技术在发动机控制中得到了广泛的应用，其在故障诊断方面有着巨大的优势[1]，出现故障时，通过诊断仪等故障诊断工具，可以方便的读取到发动机的故障码，从而指导维修人员判断故障原因[2]。在实际应用中，并不是所有的故障都会有故障码出现，比如传感器受到电磁干扰导致信号波动或者执行器未能按照设定要求执行时，发动机控制器(ECU)很难及时准确的报出故障码。此时需要根据故障现象结合数据流分析判断故障部位，利用示波器查看相关部位传感器和执行器的原始信号波形与预期是否一致，采用数据流和波形诊断相结合的方法可以迅速的排除和定位传感器和执行器等外围件问题，有助于故障的快速定位。
1 案例 1院发动机转速在稳态工况时出现波动
1.1 故障背景
有一配套客户反馈其新开发的设备，在发动机稳态运行过程中出现转速不稳的情况，在低转速段和高转速段都会出现。
通过监测故障时的数据流发现，转速不稳定的现象发生时，燃油高压共轨管压力瞬间有较大波动，如图 1 所示。出现了一个较低的压力点，然后在轨压闭环的作用下，轨压又回归正常，该现象会不间断的出现，规律性不强，突降点的轨压比正常值低了 100bar 左右，该现象持续时间在 300ms 左右，且没有故障码报出。
1.2 故障排查
根据轨压控制回路可知，低压燃油经过粗滤器、齿轮泵、精滤器、油量计量单元进入油泵，油泵对燃油进行增压后进入共轨管，共轨管通过高压油管与喷油器相连，如图 2 所示。
该发动机已匹配多个整车厂，使用状况良好，未反馈有转速波动大、轨压波动大的现象，只有该客户反馈出现转速波动大的现象。暂时排除发动机控制器程序和数据问题，初步判断是硬件问题。基于上述分析建立故障树[3]，如图 3 所示。
按照故障树，对可能原因逐条分析和排查：
淤喷油器损坏。喷油器损坏存在泄漏时，会有轨压无法建立或者波动的情况出现，但轨压波动会存在一定的规律性，伴随着喷油器的开启和关闭波动，与该故障现象不一致，可能性较小。
于油泵内部有泄漏。油泵内部柱塞泄漏或者单向阀卡滞，会有轨压无法建立或者波动的情况出现，多数情况是压力持续降低或者压力长时间无法建立[4]，也不排除会出现案例中轨压突降情况，但考虑到发动机运行的时间并不长，该原因的可能性较小。
低压管路进气。如果低压管路进气或者存在吸空的情况，可能会出现案例中轨压突降情况，可能性较高。
高压管路泄漏。高压管路泄漏时，会出现压力建立困难的情况，且该情况多数是持续的，可能性较小。
泄压阀损坏。共轨管上的泄压阀损坏时，会出现压力建立困难的情况，轨压会运行在一个较低值的水平上，且该情况多数是持续的，可能性较小。
控制器损坏。控制器损坏，导致油泵驱动异常，可能会出现案例中轨压突降情况，可能性较高。
轨压传感器故障。轨压传感器故障或者电磁干扰，导致采集到的轨压信号失真，可能会出现案例中轨压突降情况，可能性较高。
按照故障原因的分析，对容易排查和可能性较高的原 因逐条进行确认，可以得出以下结论：
高压管路密封良好，不存在泄漏;于低压管路密封良好，不存在泄漏;对低压管路进行了检查没有发现明显漏点，且油箱液位正常，不存在吸空的情况。对粗滤和精滤进行了排气处理，轨压突降的情况仍然存在，没有明显好转的迹象。盂轨压传感器良好，且不存在干扰信号;测量轨压传感器信号，未发现有干扰信号，且更换轨压传感器后，轨压突降的情况仍然存在，没有明显好转的迹象。榆油泵驱动信号异常，控制器可能损坏。
在测量油泵驱动信号时发现，油泵驱动信号不连续，有间断的情况出现，如图 4 所示，监控数据流发现，油泵的驱动信号是连续的，没有出现间断现象。怀疑控制器驱动电路可能损坏，但在更换控制器后，图 4 所示的情况没有消失，轨压突降的情况仍然存在，没有明显好转迹象。
结合以上故障原因的分析，排除了故障树中各原因的可能性，但根据油泵驱动信号不连续，有间断这一现象，推测发动机供电有问题，存在电压过低的情况，虽然发动机控制器没有复位，但过低的电压可能会导致驱动电路无法正常工作，但分析电池电压数据流，并未发现电池电压低的问题，最低电压有 9V，如图 5 所示，满足工作需求(该控制器为 12V 系统)，不存在电压过低的情况。
使用示波器采集发动机控制器端原始电压信号，如图 6 所示。在发动机工作过程中，控制器原始电压最低点只有 6V，不满足控制器工作的正常电压，与分析一致。ECU 由于采样频率和监控周期的问题，无法采集到控制器短时间电压的突变，而示波器采集频率较高，可以清晰的捕捉到控制器短时间电压的突变。通过数据流分析，结合示波器的使用，最终定位发动机转速波动是由于发动机供电问题导致的。
1.3 故障原因
在检查供电线路时发现，控制室使用的供电电源为 3A 的稳压电源，瞬时放电能力较弱;控制室到发动机的线束长度有 9m，如图 7 所示，线路偏长且线径不符合电器匹配手册要求，导致回路阻抗过大，从而在发动机工作过程中会出现线路压降过大的情况。
发动机的供电通过控制室的稳压电源供给，9m 的线路分为了两段，一段 3m，线径 1mm2，一段 6m，线径 1.5mm2。
考虑电源触点阻抗和线束转接头阻抗后，整个供电回路的电阻远超电气匹配手册要求。
对控制器供电线路进行整改后，并更换大功率稳压电源后，发动机供电电压恢复正常，如图 8 所示，发动机在工作过程中，控制器原始电压最低点有 9.8V，满足工作需求。油泵驱动信号恢复正常，轨压突降的情况消失，转速平稳。更换原供电线路和稳压电源后，油泵驱动信号不连续和轨压突降的情况又会出现，从而确定发动机运行过程中轨压突降的原因是，稳压电源功率偏小、线路偏长且线径不符合电器匹配手册要求。
2 案例 2院发动机报出曲轴信号不可信故障
2.1 故障背景
整车厂在试车过程中一台车有曲轴信号不可信故障报出，其它车辆未出现该现象，对曲轴的齿盘进行外观检测时，没有发现明显的磕碰。
2.2 故障排查
监控数据流可以发现，发动机可以正常采集转速，没有明显的跳变，推测故障原因是齿盘有磕碰或者传感器安装存在问题[5]。
2.2.1 传感器安装问题
查看传感器与齿盘之间的间隙，符合安装工艺要求，传感器也没有磨损。
2.2.2 齿盘有磕碰
利用示波器检查齿盘输出的原始信号波形，发现齿盘有一个齿的原始信号有跳变，如图 9 所示。根据示波器波形显示的信号跳变的齿数，检查齿盘时发现了轻微磕碰。
2.3 故障原因
更换齿盘后故障消失，确认故障是齿盘发生磕碰导致的。在处理一些复杂信号采集故障时，单纯看机械结构和数据流很难定位问题，但借助波形诊断可以快速找到问题点。
3 结语
针对电控发动机偶发性、间歇性疑难故障，结合控制原理，通过数据流分析和波形诊断技术可以快速准确的找出故障部位和故障原因。波形诊断技术具有高效性、直观性、准确性的特点，对电控发动机故障维修诊断应用有很好的参考价值。——论文作者：李安迎 LI An-ying曰张振 ZHANG Zhen曰孙国治 SUN Guo-zhi曰王立超 WANG Li-chao
参考文献院
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[4]仝兆景，石秀华，王文斌，程永强.柴油发动机燃油系统故障诊断研究[J].机械与电子，2013(08)：28-31.
[5]肖艳.曲轴位置传感器的性能检测[J].汽车工程师，2009 (3)：56.
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