0 引言

隨著汽車故障診斷技術(shù)日新月異地變革，汽車的整車結(jié)構(gòu)逐漸在向“電子化”、“集成化”以及“復(fù)雜化”等方向發(fā)展，從而導(dǎo)致汽車行業(yè)對(duì)于特定車型的故障診斷與排除越來(lái)越困難。在此背景下，也促使汽車維修售后人員不斷改變方法思路，探索更加高效、創(chuàng)新的汽車檢測(cè)診斷技術(shù)來(lái)保證汽車的安全性與可靠性

。

目前，很多新上市的汽車大多為HEV混合動(dòng)力汽車，“HEV混合動(dòng)力新能源汽車”是指采用新型車載動(dòng)力裝置，使用非常規(guī)車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源的一類汽車，這些汽車作為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多能源環(huán)保車輛，多數(shù)搭載了雙模輸入和單模動(dòng)力分流的復(fù)合分流系統(tǒng)，所以這類車型的動(dòng)力總成故障非常復(fù)雜，通常需要借助dSPACE工具，利用相關(guān)的硬件和配套軟件設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行HIL驗(yàn)證

。本文以本田雅閣2.3 L轎車為例，分別針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器故障、點(diǎn)火系統(tǒng)故障以及排氣壓力波形故障進(jìn)行分析論證，提供了三種故障波形的實(shí)驗(yàn)獲取方法，總結(jié)了此類故障診斷思路和故障分析、排除方法。

1 dSPACE實(shí)驗(yàn)方案

在人類歷史發(fā)展長(zhǎng)河中，交通能源動(dòng)力系統(tǒng)經(jīng)歷了兩次重大變革，每一次變革都給人們的生活、生產(chǎn)帶來(lái)了翻天覆地的變化，而新能源汽車就是以第三次交通能源動(dòng)力系統(tǒng)變革為契機(jī)發(fā)展起來(lái)的一種新的汽車類型。當(dāng)下，新能源汽車的出現(xiàn)充分適應(yīng)了新時(shí)期“綠色”、“環(huán)?！?、“節(jié)能”、“經(jīng)濟(jì)”、“低耗”等發(fā)展要求，也徹底改變了傳統(tǒng)的交通能源動(dòng)力系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的以石油、內(nèi)燃機(jī)為能源動(dòng)力系統(tǒng)為核心的汽車相比，新能源汽車結(jié)合了新的車輛驅(qū)動(dòng)和動(dòng)力控制技術(shù)，應(yīng)用了先進(jìn)的技術(shù)原理，使用新型車載動(dòng)力裝置和非常規(guī)車用燃料，因此它在整車技術(shù)先進(jìn)性、節(jié)能性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性與安全性等方面更具優(yōu)勢(shì)。但新能源汽車在新的環(huán)保時(shí)代對(duì)汽車制造企業(yè)、汽車維修與故障診斷技術(shù)都提出了較高的要求，在科技引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的新能源時(shí)代，企業(yè)必須要與時(shí)俱進(jìn)，采用電子診斷技術(shù)排除新能源汽車故障。

尤其隨著汽車故障診斷技術(shù)的提高，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用到特定車輛的故障診斷與維修實(shí)踐中。對(duì)于目前新上市的汽車而言，很多整車的電子器件在汽車運(yùn)行過(guò)程中，通常都會(huì)產(chǎn)生分別包括串行數(shù)據(jù)、頻率調(diào)制、直流、脈寬以及交流等五種基本信號(hào)在內(nèi)的電子信號(hào)，從本質(zhì)上來(lái)講，它們都是汽車控制系統(tǒng)中各設(shè)備、行車電腦以及傳感器相互之間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的基本語(yǔ)言，更是汽車維修人員在故障診斷決策中的重要參考依據(jù)?；诖耍狙芯吭诠收显\斷時(shí)，主要采用PicoScope示波器，在本田雅閣2.3 L轎車發(fā)動(dòng)機(jī)dSPACE臺(tái)架上進(jìn)行半實(shí)物仿真模擬實(shí)驗(yàn)，總體實(shí)驗(yàn)方案框圖如下：

如圖1所示，dSPACE實(shí)驗(yàn)臺(tái)架將整車系統(tǒng)分為組織層、協(xié)調(diào)層和執(zhí)行層三層結(jié)構(gòu)，這其中還包括PicoScope軟件、示波器模塊金屬探頭以及電腦、連接導(dǎo)線、發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)采集硬件和相關(guān)配套軟件。通過(guò)搭建如上總體實(shí)驗(yàn)方案，針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)模塊的運(yùn)行故障進(jìn)行信號(hào)數(shù)據(jù)采樣，實(shí)驗(yàn)方法大致為：

(1)在dSPACE仿真設(shè)備中下載故障診斷策略；

1.3.1 DNA模板提取 挑取血平板上經(jīng)2代純培養(yǎng)的細(xì)菌菌落3～5個(gè)于200μL滅菌雙蒸水中磨勻，97℃煮沸10 min，快速冰浴冷卻 2 min，13 000 r/min離心10 min，吸取上清即細(xì)菌DNA，作為PCR反應(yīng)模板備用。

本田雅閣2.3 L轎車水溫傳感器內(nèi)部為半導(dǎo)體熱敏電阻，通常情況下，電阻越大，說(shuō)明水溫傳感器溫度越低，根據(jù)這一原理，可對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度進(jìn)行測(cè)量，以此根據(jù)電控單元點(diǎn)火正時(shí)及燃油噴射修正號(hào)，對(duì)水溫傳感器信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

。

通常情況下是將總分離效率當(dāng)作分離器性能衡量指標(biāo)，但是也因?yàn)檫@樣會(huì)受到較大的局限性，總分離效率會(huì)受到多種原因的影響，例如分離器結(jié)構(gòu)、顆粒以及氣體性質(zhì)或者運(yùn)行條件等。

通過(guò)改變PP/PE改性材料的配比，來(lái)考察體系結(jié)晶溫度對(duì)抗氧劑1010析出的影響。由于PP的結(jié)晶溫度較PE的高，因此隨著PP質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，體系中高結(jié)晶溫度的比重也就隨之增加，從而體系的結(jié)晶溫度也得到提高。圖7(b)的表面反射紅外結(jié)果表明，隨著PP質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高，抗氧劑1010在1 740 cm-1處對(duì)應(yīng)的特征吸收峰逐漸下降，且光澤度的下降程度逐漸變小(見(jiàn)表3)，表明抗氧劑1010的析出量明顯減少。其原因是，隨著PP的加入，樣板在注塑冷卻過(guò)程中，得以在較高的溫度下就結(jié)晶固化下來(lái)，從而使抗氧劑1010的主要析出時(shí)間縮短，析出量明顯減少(見(jiàn)圖6(b))。

(3)上位機(jī)采集數(shù)據(jù)，向HIL系統(tǒng)發(fā)送指令；

(5)采集特定信號(hào)再進(jìn)行深度比對(duì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，診斷和排除信號(hào)執(zhí)行器、固定傳感器故障，得出結(jié)論。

(4)對(duì)電機(jī)行為進(jìn)行控制，模擬故障；

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障波形獲取

純電動(dòng)汽車是新能源汽車中的一種類型，它通常以車載電源為動(dòng)力，對(duì)環(huán)境的污染和影響較小，主要結(jié)構(gòu)包括電源系統(tǒng)、電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)等機(jī)械系統(tǒng)，同時(shí)還配備了先進(jìn)的調(diào)速控制、傳動(dòng)、行駛、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)等一系列先進(jìn)的工作裝置。作為未來(lái)新能源汽車主攻發(fā)展方向，純電動(dòng)新能源汽車常見(jiàn)的故障主要表現(xiàn)為發(fā)動(dòng)機(jī)故障。雖然純電動(dòng)汽車在使用年限以及使用安全性等方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)汽車，但是由于在生產(chǎn)過(guò)程中，尚缺乏足夠規(guī)范化檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，所以就使得純電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)容易發(fā)生故障。比如，有些純電動(dòng)汽車在行駛一段時(shí)間之后，由于油電混動(dòng)汽車內(nèi)部的機(jī)械系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)以及電路系統(tǒng)等都會(huì)受到一定的磨損，從而會(huì)使油電混動(dòng)汽車使用壽命大大縮短，特別是在惡劣的環(huán)境下行駛，可能會(huì)導(dǎo)致油電混動(dòng)汽車內(nèi)部各系統(tǒng)模塊之間嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，所以就大大提升了電機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等模塊的故障發(fā)生率，并對(duì)故障診斷與維修提出了較大挑戰(zhàn)，由此也會(huì)使動(dòng)力電池的使用壽命和周期大大縮短。再者，目前市面上很多的純電動(dòng)汽車通常使用的是單片鋰電池，如果充電不規(guī)范，電池充電過(guò)于飽和，就會(huì)對(duì)整車系統(tǒng)安全性產(chǎn)生影響。

2.1 波形分析法原理

重慶地區(qū)大面積推廣水稻插秧機(jī)，需要一種小型輕便化、插秧速度快的插秧機(jī)。其辦法有：一是加大科研投入研究開(kāi)發(fā)小型、輕便化插秧機(jī)，地方政府可以針對(duì)這種機(jī)型，加大科研投入，聯(lián)合科研院所和企業(yè)研究、生產(chǎn)這種插秧機(jī)；二是引進(jìn)這種小型、輕便化的插秧機(jī)，目前市場(chǎng)上已經(jīng)有這種小型、輕便化的插秧機(jī)，其質(zhì)量在17～22kg之間，適合丘陵山區(qū)的機(jī)插秧作業(yè)，具備推廣應(yīng)用的條件，重慶應(yīng)該大力引進(jìn)這種插秧機(jī)，提高水稻機(jī)械化種植水平，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化。因此，要堅(jiān)定不移推進(jìn)水稻機(jī)械化，繼續(xù)加大新機(jī)具新技術(shù)的研究、示范、推廣力度，引進(jìn)小型輕便化插秧機(jī)，提高科技創(chuàng)新能力，大面積推廣先進(jìn)適用的水稻生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)，逐步形成生產(chǎn)力。

2.2 波形分析法優(yōu)點(diǎn)

其次，再在PICO示波器“A”通道中接入TA125藍(lán)色測(cè)試線，該測(cè)試頭一端要經(jīng)過(guò)BNC轉(zhuǎn)4mm，另一端預(yù)留3m的距離，然后將黑色蓄電池夾子與負(fù)極表筆相連接，在本田雅閣2.3 L轎車蓄電池接地端緊緊夾住。

2.3 獲取汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障波形

例如，在獲取汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器信號(hào)波形時(shí)，由于傳感器分別有兩個(gè)接線端子，一個(gè)是接地端，另一個(gè)是5V電源線，所以首先需要在筆記本電腦中接入U(xiǎn)SB電纜一端，另一端與PICO示波器相連接，并確保電腦與示波器電源、信號(hào)連接穩(wěn)定可靠。

相比于傳統(tǒng)故障診斷方法，波形分析法技術(shù)應(yīng)用更加成熟，而且它有非常強(qiáng)大的數(shù)字示波功能，并擁有12～16位高分辨率、400MHz高采樣率的多探頭，通過(guò)與多通道USB接口進(jìn)行高效連接，可基于汽車工作原理及發(fā)動(dòng)機(jī)控制信號(hào)進(jìn)行信號(hào)波測(cè)量與分析，因此技術(shù)人員利用專業(yè)示波器PICO能夠進(jìn)一步佐證發(fā)動(dòng)機(jī)故障，拓寬了這種方法的適用面。

與此同時(shí)，拆下汽車水溫傳感器，并將傳感器線束接頭與通用引出線連接，此外通用引出線接地端要連接紅色正極表筆。

2）由于拆裝設(shè)備的數(shù)量及課程學(xué)時(shí)的限制，不可能做到每人一組，學(xué)生在分組拆裝操作過(guò)程中實(shí)際動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少；

最后，將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)暖車時(shí)，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電壓下降情況進(jìn)行觀察，對(duì)屏幕上波形進(jìn)行定位保存，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障波形獲取工作結(jié)束

：

通常情況下，現(xiàn)代新能源汽車使用的動(dòng)力系統(tǒng)有“電機(jī)控制器”、“電動(dòng)系統(tǒng)”以及“電池系統(tǒng)”等，其中，決定電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航長(zhǎng)短的關(guān)鍵部分就是“發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)”，如果該元件出現(xiàn)故障，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電動(dòng)汽車處于癱瘓狀態(tài)。所以，在維修檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷要求更高，“波形分析法”為了減少傳統(tǒng)故障診斷方法缺陷而提出的一種新型汽車故障診斷技術(shù)。由于波形分析法能夠基于PICO示波器提取和分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)，而且能夠結(jié)合PicoScope 專用操作分析軟件及dSPACE實(shí)驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行汽車故障檢測(cè)與診斷，所以它更適合于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)力來(lái)源多樣的汽車故障診斷。

3 本田雅閣2.3 L轎車發(fā)動(dòng)機(jī)故障案例分析

3.1 水溫傳感器故障

(2)通過(guò)上位機(jī)連接ES581臺(tái)架進(jìn)行HIL仿真；

雖然油電混動(dòng)汽車與純電動(dòng)汽車有所不同，但它依然是新能源汽車中的一種重要類型，這種新能源汽車所使用的動(dòng)力能源為傳統(tǒng)石化能源和清潔電能。與普通汽車相比，油電混動(dòng)汽車在能源損耗方面優(yōu)勢(shì)突出，不僅實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，也為我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略的實(shí)施奠定了良好基礎(chǔ)。以本田雅閣2.3 L轎車為例，在正常工況下，當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，其排氣管穩(wěn)定向外排氣，當(dāng)某缸失火時(shí)，由于該缸做功并沒(méi)有壓力產(chǎn)生，所以當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，排氣門BDC和進(jìn)氣門TDC就會(huì)閉合，并形成一定量的真空。

(1)從圖2中可以看出，水溫傳感器波形持續(xù)下降，當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，其電壓迅速?gòu)?V轉(zhuǎn)為2.5V及更低，經(jīng)過(guò)8min20s后，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)水溫持續(xù)升高，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電壓降到約1.4V以下，這就表明發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行良好。

(2)當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)(見(jiàn)圖3)，其水溫傳感器故障波形變?yōu)橐粭l直線，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，信號(hào)電壓值也降低到“0”。據(jù)分析，出現(xiàn)這種情況的主要原因在于水溫傳感器內(nèi)部線路斷路或負(fù)溫度系數(shù)電阻被損壞，經(jīng)PICO示波器進(jìn)行信號(hào)波形采樣驗(yàn)證，最終發(fā)現(xiàn)水溫傳感器內(nèi)線路被損壞。

由圖1可知，當(dāng)紅棗白蘭地酒精度為20%vol～40%vol和大于52%vol時(shí)，渾濁度較大，酒液出現(xiàn)失光、渾濁現(xiàn)象。這一現(xiàn)象揭示了紅棗白蘭地的致濁物與其溶液極性有關(guān)。結(jié)合紅外光譜法和化學(xué)分析法對(duì)低度（20%vol）酒和高度（72%vol）酒的致濁物分析結(jié)果可知，在低度酒中為一些醇溶蛋白與多酚類化合物相互作用形成的締合物及高級(jí)脂肪酸酯類化合物等所致[29]；而在高度酒中主要是水溶性多酚及多糖等醇溶性差[30]的物質(zhì)所致。

3.2 點(diǎn)火系統(tǒng)故障

將第2缸火花塞從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架中取出，通過(guò)對(duì)其絕緣性與導(dǎo)通性進(jìn)行檢測(cè)，然后調(diào)小火花塞間隙(由1.2mm縮小到0.8mm)，并反接初級(jí)線圈極性

。(1)如圖4和圖5分別所示為故障前后次級(jí)點(diǎn)火正常/異常波形，由圖可知，在故障發(fā)生之前，擊穿電壓、點(diǎn)火閉合角、燃燒線、電壓以及火線圈振蕩線均保持在合理誤差之內(nèi)，由此表明該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)2缸無(wú)異常，工作性能狀態(tài)良好。

(2)當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障之后，根據(jù)圖中情況可知，擊穿電壓擊在故障1處降低，而且燃燒線變寬，初步判斷可能是由于火花塞漏電或間隙太小而導(dǎo)致，這與預(yù)設(shè)間隙調(diào)小故障相一致。

(注：易拉寶上寫(xiě)明兩種參與方式的其中一種，圖書(shū)館方面負(fù)責(zé)易拉寶、宣傳單的打印；圖創(chuàng)微信組及產(chǎn)品組負(fù)責(zé)技術(shù)，依照具體情況而定，酌情考慮圖創(chuàng)市場(chǎng)部負(fù)責(zé)宣傳冊(cè)的內(nèi)容排版設(shè)計(jì))

(3)在故障點(diǎn)2處，次級(jí)點(diǎn)火故障波形逐漸開(kāi)始向下傾斜，而且震蕩頻率也在逐漸上升，由此表明，點(diǎn)火線圈初級(jí)兩端接線發(fā)生錯(cuò)誤，從而引起次級(jí)電壓方向變化，這也符合預(yù)設(shè)初級(jí)線圈極性方向錯(cuò)誤故障。經(jīng)過(guò)三次驗(yàn)證之后，借助PICO示波器順利排除了故障。

4 總結(jié)

本文提供了本田雅閣2.3 L轎車發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器故障以及點(diǎn)火系統(tǒng)故障的診斷思路和異常分析方法，售后維修人員在診斷和排除故障的過(guò)程中，應(yīng)熟悉掌握電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障等，根據(jù)排氣壓力的正常波形與故障波形等PicoScope6軟件部分的PICO示波器工作邏輯及電路走向，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)故障維修經(jīng)驗(yàn)和波形分析法dSPACE理論知識(shí)并抓住故障關(guān)鍵點(diǎn)，從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器、執(zhí)行器信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)際出發(fā)，逐一排除就能將故障解決。電控發(fā)動(dòng)機(jī)汽車使用過(guò)程中，水溫傳感器、點(diǎn)火系統(tǒng)及排氣壓力故障較多，再次提醒廣大汽車售后維修人員一定要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷可靠性與安全性，確保診斷方法高效，為汽車故障診斷提供實(shí)際參考價(jià)值。

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