基于故障树分析的电控共轨发动机故障诊断分析研究
摘要：随着计算机的普及应用和电子技术的迅速发展，电子控制技术在车辆的应用越来越广泛，特别在重工业领域电控高压共轨柴油发动机广泛应用，使传统的车辆故障处理方法不再适用当前车辆维修管理。尤其是柴油发动机故障判断和处理的研究，对提高发动机的运行效益有重要的意义。本文应用故障树分析的方法，结合当前汽车故障处理情况，对柴油共轨发动机故障进行全面梳理分析，利用故障树分析结果，建立发动机故障处理系统软件，为快速处理发动机故障提供了借鉴的经验。
关键词：故障树分析法高压共轨发动机故障
1故障树分析法研究
1.1故障树分析法
故障树分析法（FaultTreeAnalysis，FTA）是倒置式分析方法[1]，从事件的结果开始分析查找原因，它从故障引起的后果和影响程度开始进行分析，按照从整体到局部的原则，采用树状结构对系统故障形成的原因进行细化分解。通过故障树分析系统后，查找出系统易出故障的薄弱环节，采取有效的应对措施提前预测机械设备的故障，或对设备薄弱部件进行改进优化、定期维修避免事故的发生，实现系统的最佳运行状态。特别是对系统进行可靠性与安全性分析以及设备故障的预测有广泛的应用，对于系统设备故障的预防分析和控制有较好的效果。在设备系统故障分析中，大多数首先采用故障树分析方法进行故障诊断技术的研究，通过故障树进行系统可靠性和安全稳定性分析，还可以增加维修、人工等因素，不仅可以进行单个故障原因的分析，还可以对多种原因综合发生时对设备状况的影响进行分析。
伴随着电子信息技术的发展和计算机的广泛应用，实际故障诊断中，用故障树分析进行故障诊断被越来越多的专业人员所使用。直观的Windows图形画面和简单的操作方法，使与计算机技术与故障树分析法结合的步伐加快，应用计算机软件对故障树分析法进行理论研究也逐渐地成熟，失效模式分析、故障树分析法、影响致命度分析法等可靠的软件，应用到专业的研究和教学中，并从单机模式向网络化发展，出现了智能化的故障诊断专家系统。目前，故障树分析法已经在航空航天、化工制造、核能利用、机械设计、电子技术等行业得到广泛应用。
1.2故障树建树分析步骤
故障树分析法（FTA）是把系统故障或需要研究分析的事件作为故障树的顶事件[2]，通常是在设备中最不希望发生的事件，然后逐级向下分析查找原因，直至找到最终的结果。处于过渡状态的事件称为中间事件，处在最底端的事件为基本事件。它一般可分为以下几个阶段。
（1）熟悉系统，确定顶事件。对一个系统进行分析之前，要首先了解系统的基本构造、各部件的功能和工作原理，熟悉整个系统的工作过程和故障现象，确定顶事件，就是要研究和分析的对象。
（2）构造故障树，就是常说的建树，通过收集相关的资料进行整理分析后，逐级找出级事件的全部可能的直接原因，并用故障树的符号表示各类事件的逻辑关系，直至分析到各类底事件为止。
（3）简化故障树，从已经建立的故障树最下一级开始向上分析，写出每一级上级事件与下级事件的逻辑关系式，转化成与门或门的逻辑关系，进行分析运算，然后把多余的事件删除；或者使复杂的分支模块化，成为简单的故障树。如图1，为最简单的三单元系统故障树简图。
（4）定性分析，求出故障树的全部最小割集。
（5）定量分析，包括计算顶事件发生概率，底事件的概率重要度分析和灵敏度分析，及机构重要度等。
2电控高压共轨技术
随着电子技术的发展，在汽车发动机控制上使用的电子元件越来越多，电子控制技术的广泛应用，使车辆的燃烧配比更加合理，大大减少了发动机的废物排放，降低了车辆的油耗，特别是电控喷油技术的发展，使柴油机电控高压共轨燃油系统逐渐应用到一般的柴油发动机车辆上。
传统的汽车柴油机在高速运转时，燃料燃烧做功的过程中，喷射过程的时间十分短暂，在喷油器喷射柴油的整个过程，由于喷油器的开闭，高压油管压力随时间位置的不同也随之发生变化。由于发动机高压油管中柴油的压力波动，造成实际的喷油状况与标准的喷油泵供油规律出现较大的差异。当高压油管压力在主喷射之后仍然上升，达到使喷油器的针阀开启的压力时，就会迫使针阀打开，进行二次喷射，而此时发动机活塞未达到上止点的喷油位置，气缸内的压力未达到最大值，造成柴油在气缸内燃烧不充分，会加大发动机的尾气排放量，增加燃油消耗和空气污染。另外，在发动机低转速时，由于发动机高压油管的残余压力的存在，会产生不稳定的喷射状况，严重的情况下，还可能造成喷油不均匀，出现间歇的缺缸现象，影响发动机正常工作和功率的输出。柴油发动机“共轨”的技术的应用，使高压油管的各处的压力保持一致，避免了油压变化给发动机带来的影响。
共轨技术，实际是利用电子控制，高压泵在共轨管道中产生稳定的高压燃油，随时供应给喷油器[3]。喷油压力的产生，主要是ECU（发动机电子控制单元）通