论汽车维修诊断标准化(上)

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  • 更新时间2015-09-10
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文 上海 谷朝峰

谷朝峰

1995年毕业于山东大学车辆工程专业,工程师,一汽一大众首席专家级技师。1995-2003年,在一线从事汽车技术工作;2004-2014年从事汽车4S店中、高层管理工作和4S店集团管理工作;2015年起转型做汽车行业技术与管理咨询工作。2 01 4年首次提出了CAR-IDB(汽车智库)系统概念,作为4S运营管理的基准平台,在实际应用中取得了良好的反馈效果。

2015年2月11日,国务院办公会议提出,优化标准体系,完善标准管理,着力改变目前存在的标准管理软、标准体系乱和标准水平低的状况。从系统角度分析,制度、流程、SOP(标准作业程序)、运营工具和维修诊断标准化都属于汽车后市场各实体的标准化体系范畴。然而,对于广大从事汽车技术岗位的服务人员而言,最为重要的标准就是维修诊断的标准化。

值得遗憾的是,目前,维修诊断的标准化还未真正在汽车后市场的各个领域落地生根,无论是专业化程度高的4S店还是独立维修实体,大部分技师大都采用试件维修法作为排除故障的法宝。究其原因,主要还在于技师们对维修诊断标准化的认知程度不够,在此,笔者试着提炼出一个具有普适性质的“纲”,希望可以揭开汽车标准化维修流程的神秘面纱,以求对标准化在汽车维修行业内落地生根起到一些推动作用。

一、维修诊断方法的选择

维修诊断标准化,简单讲,就是根据故障现象,采取正确的维修诊断方法策略,利用检测工具和智库支持,分析出与此故障相关联的各种原因,再综合考虑解决方案的可操作性,从而设计出最优化的诊断维修方案流程,并根据所拟定的方案流程完成对故障的排除,最后要对维修案例进行总结,进而完善故障解决方案智库。

正确理解维修诊断标准化,可以把握以下原则:以故障现象为依据;以控制单元为中心:以系统构成为框架:以逻辑理论推演为方法;以仪器测量为手段。

所谓维修诊断方法策略,如图1所示,包括人工经验诊断法、仪器设备诊断法、自诊断分析法和症状诊断分析法四种类型。其中人工经验诊断法是指单纯靠维修技师个人维修经验进行故障诊断与维修;仪器设备诊断法是指维修技师主要利用各种检测仪器设备进行辅助诊断维修的方法;自诊断分析法是利用专门的故障引导性排除软件进行故障排除的一种方法;而症状诊断分析法是运用系统的角度思考故障现象,然后基于加工后的“故障症状”展开针对性诊断维修的方法。

伴随着汽车工业技术的飞速发展,解决汽车技术问题的难度也日趋加大,继传统意义上的人工经验诊断法早早退出江湖后,仪器设备诊断法和自诊断分析法也因受限于系统故障的复杂关联性而很难大有作为了(这也是一些车间老师傅感叹长江后浪推前浪的原因)。反而,我们看到了症状诊断分析法所具备的良好匹配性——在总结一些疑难故障解决方案的过程中,我们更容易找到故障的根本原因,症状诊断的特点是先整体分析后具体维修,这与时下电控网络系统性控制的特点如出一辙。而且症状诊断分析法的故障解决模式完全兼容其他三种诊断方法,从而可以发挥四种诊断分析法的协同作用。

二、维修诊断方法的实施

有了正确的维修诊断方法策略,接下来的工作是三步走。第一步为分析原因并设计出维修方案流程,即“借助于维修工具和智库支持,分析出与此故障相关联的各种原因,综合考虑解决方案的操作性,从而设计出最优化诊断维修流程”;这里所说的智库支持,指的是充分体现互联网思维的故障解决方案智库,常见的故障智库包括以故障码为导向的解决方案库和以症状现象为导向的解决方案库,它们通常是海量维修案例的分类组合集成,并存储在可以共享的“数据云”中。第二步为排除故障,即“根据所拟定的方案流程完成对故障的排除”;第三步为故障总结,即“对维修案例进行总结,进而完善故障解决方案智库”。当然,从另一个角度来讲,这个智库会在很大程度上影响我们在以后进行类似维修诊断时分析故障原因的效率。

其中第一、二步是维修诊断标准化的核心内容,或者说是维修诊断过程中最为“费时费力”的环节。如图2所示,这个环节的教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 为诊断仪检测,线路与插脚检查,数据流/编码分析,波形检测与分析。以上几项操作需要不断重复进行,有些故障之所以难查,很大程度上取决于这些工作的缺失和分析的程度不够。

需要说明的是,由于目前车辆的智能化控制无处不在,即使纯机械的故障也往往会通过系统的相互作用,被相关联的控制单元感知到异常状态或通过数据流监控到,因此,我们所提出的维修诊断标准化策略的适用范围其实并不仅限于电控系统故障的维修与诊断。

为了更形象地说明维修诊断标准化策略,我们不妨引入一个直观的诊断标准化修车公式。

①车辆问诊(症状/现象确认)→②诊断仪检测(确认故障码)→③电控单元系统功能分析→④数据流读取分析→⑤编码分析一⑥引导型诊断分析→⑦辅助仪器设备诊断→⑧推理假设(维修方案设计)→⑨检测验证(线路测量和插脚测量,波形分析,模拟试验,对比试验)→⑩排除故障,修复验证→(11)根本原因总结分析→(12)完善智能维修信息库,必要时生成维修案例。

维修诊断标准化公式中,其实包含了十项标准化的设定,它们分别为:①9种症状/现象识别标准化;②故障码分析标准化;③电控单元系统功能解读标准化;④数据流解读标准化;⑤编码分析标准化;⑥引导型诊断标准化;⑦辅助仪器设备诊断标准化;⑧线路(插脚)分析标准化;⑨波形分析标准化;⑩9种故障原因分析标准化。

1.9种症状/现象识别标准化

(1)9种症状/现象

①工况异常:如怠速工况、匀速工况、加速工况、换挡状态工况、制动状态工况、转向状态等所表现出的非正常状态。

②仪表信息异常:如仪表显示、仪表报警系统、灯光警示等所表现出的非正常状态。

③声响异常:如发动机、变速器、底盘、电器、车身部件所产生的非正常声音。

④工作温度异常:各系统总成及部件工作温度,各类油液所表现出的非正常状态。

⑤机械振动:如车身、方向盘、零部件、总成部件所表现出的振动、摆动、跳动、抖动等。

⑥色昧异常:如涉及气液体冷却需求的汽车部件油液、排气所表现出的非正常色味状态。

⑦消耗异常:如汽车油液系统消耗所表现出的非正常状态。

⑧外观异常:如车身部件的外观变形、渗漏与老化、破损。

⑨数据报告异常:如涉及温度、压力、电压、位移等量化检测指标的不正常表现。

(2)症状/现象识别标准化的实施

症状/现象识别标准化是在车辆维修前针对客户所反映的车辆“故障”状态进行的确认。如针对换挡发抖这一现象可以继续进行确认:是在什么工况下抖动?抖动的程度如何?是换挡时正常抖动还是匹配失调性故障性抖动?抖动是否伴有其他声音?再如出风口温度不够,需要确认温度计测量的具体数值,并确认是否达到空调正常致冷的温度。有些故障之所以多次重复维修,很多时候是因为在第一步故障现象识别上出了问题,维修人员往往找到一个故障现象就开始下手了,其实一个故障可能存在若干个不同的故障表现,而只有获知全部的故障现象,才有可能精准地分析出故障原因。而且,对于同一个故障现象,细化程度越高,故障识别的精准性也越强,如加速无力现象,一定要细分为何种工况下的加速无力,症状最明显状态出现的频率和临界转换环境是什么,因为微机控制机理已经开始支持非常细化的功能区隔属性。

2.故障码分析标准化

根据设计与标定的程序,当车辆出现故障时会在车载ECU内部产生相应的故障码。然而,诊断仪所读取到的故障码,所表达的含义并不一定明确,有时甚至会出现软件翻译错误的情况。因此,我们要建立起故障码分析的标准,具体而言包括以下四个方面。

①故障码的代码组成及含义。如图3所示的故障码为08482 P2,122 000,它的组成分别为大众集团规定的故障码、OBD规范中规定的故障码、故障类型。

②主故障码和次故障码区分(根据环境参数分析)。

③故障码产生的机理(在何种数值上超出了设计的阈值)。

④故障码产生与清除的系统影响。

运用故障码分析的标准,在大量案例的实操过程中,我们不难理解以下观点。

①故障码含义只能监视电控系统电路,一般只能监视信号的范围,不能监视传感器特性的变化。

②监视的往往是某一电路,而非某一元件。

③有故障码并不一定有相应电路故障。

④需将故障码与故障现象相结合进行分析。

⑤盲目清除故障码后,可能会导致车辆长时间的工作不良。

3.电控单元系统功能解读标准化

随着汽车电子工业的高速发展,现在车辆的各种新技术也层出不穷地乘虚而入,电控单元数量以几何级的速度增长。如表1所示,2012年新上市的新一代奥迪A6L(C7)较上一代A6L(C6)电控单元数量从49部增长到113部,总线系统种类又扩充了FLE×RAY总线。如此发展,很难想象下一步的汽车将会是如何高智能化。从图4所示也可看出,目前车辆系统管理复杂性已经在形似程度上非常接近人体的系统。当前的修车观念其实已经变得一体化了——需要系统化综合考虑与分析,这就要求我们实行一体化的电控单元系统功能解读标准化。

智能化的汽车电控网络系统包括:发动机电控系统、自动变速器电控系统、中央电器电控系统、舒适单元电控系统、车载网络电控系统、转向柱电控系统、安全气囊电控系统、防盗电控系统、组合仪表电控系统、空调电控系统、传动电控系统、悬挂电控系统、转向电控系统、制动电控系统等。

基于网络系统,这些电控系统是相互影响和作用的,所谓标准化解读,就是全面了解车辆控制单元的拓扑图,了解各电控单元借助网关平台进行信息交流的机制,了解各电控单元工作或失效所产生的系统性影响。只有如此,在故障分析时,才能总结出一个电控系统或若干电控单元系统的故障之所以产生的所有原因及可能性,这是进行排除验证故障的前提。

具体到某一个电控单元控制系统,笔者认为应从系统认知、系统模式、电路图三个层面展开对系统功能的解读。以自动变速器电控单元控制系统为例,如图5所示,系统认知包括传动属性、传动质量和功能集成三部分。每个部分,我们又可以继续分成子系统认知,如传动属性可分为正向传动、负向传动和中断动力传动,其中正向传动又可分为齿轮机构实现的传动比、行星轮结构实现的传动比和无级机械机构实现的传动比。由此,基于最基本的三个认知,我们可以自主地扩展理解系统的全部工作机理,进而认知每个机理的功能要素和元件组成。

在系统认知的基础上,我们进一步提出系统模式的概念,所谓系统模式,就是从繁杂的系统认知点中提取出反映系统整体机理的模式图,用于协助我们进行全面快速地故障分析与诊断。如图6所示,自动变速器电控系统模式图包括了传动系统、油路系统和电控系统三张图。从自动变速器传动系统示意图中,我们可全面了解到自动变速器各挡位传动的路线和每个挡位与离合器制动器组件的关联关系。从自动变速器油路图中,我们可以全面了解到自动变速器各电磁阀与各挡位油路流向的关联关系。从自动变速器电控系统图中,我们可以了解到自动变速器中离合器的油压控制、换挡特性控制和油温控制的线路走向等。总之,系统模式图的作用如同作战地图,故障点无非存在模式图中的某个位置,经过系统地分析或头脑风暴,很快故障点就会被发现了。经过长时间的运用,这些工作模式图,就可以固化在维修技师的思维中,从而使排除故障的效率大大提高。电路图的功能认知这里就不过多评说了,它更具体地反映了ECU和全部传感器及执行器电控元件的连接关系,也是精确电路测量的前提。

基于电控系统功能的解读,我们可以自信地分析故障现象,请注意这里提到的是“现象”而非“故障码”,因为有些电控单元控制系统出现的故障,往往检查时无故障码或故障码含义不明确,这时只能从系统功能的角度进行分析了。

在锁定单一电控单元功能性故障时,往往需要根据系统性功能联系,快速地分析出此电控单元所有的控制点(传感信号反馈点和执行元件输出点)。如速腾1.8T轿车刮水器开关不工作,用VAS5051查询故障码:风窗玻璃喷水电机无信号/通信。根据中央电器控制单元J519子系统——刮水器系统功能原理控制图(图7),可说明刮水器系统的上下游控制策略关系。有了解读标准化,可以分析出刮水器工作失效,常见的故障点为:①机盖开关F266(F266短路机盖处于非闭合状态);②刮水器开关;③转向柱控制单元J527;④中央电器控制单元J519;⑤J519至刮水器电机LIN线(对于LIN线即使加载有一定附加电阻也不工作)。在功能控制标准化分析的基础上,我们可进行验证式检测,如在09地址中执行自诊断喷水电机工作与否等,最终发现J 519至刮水器电机LIN线断路,修复线路,故障排除。

4.数据流解读标准化

数据流是电控单元诊断数据的状态反映,表现形式为:①电控单元的传感器(包括内置在执行元件中的传感器)采集到的数据经过滤波,经A/D转换及相应处理,反映到诊断仪上;②ECU控制过程中的指令数据,如喷油脉宽、点火提前脚、占空比电磁阀控制脉冲信号等;③控制单元根据设定程序自行定义的标准所做出得分析数据。由此,如果我们获取了在不同的状态/工况下系统的数据流的标准值,就会更精准地识别故障。表2中列出了捷达BJG型发动机怠速状态的数据流。

数据流分为静态数据流和动态数据流,静态数据流反映的是某特定检测时间电控单元系统的运行状态,如图8所示;而动态数据流,是反映若干个连续的特定检测时间的电控单元系统运行状态。从解决实际故障的角度出发,动态数据流更有利于故障的查找。

下面给出一个宝来1.8T轿车启动困难故障的简要说明,该车冷车第一次启动熄火,第二次能打着车,但发动机抖动较大。该车在其他修理厂已更换过燃油泵、点火线圈,清理过喷油器和进气歧管积炭,皆未解决问题。连接诊断仪对发动机电控单元进行监控,开始着车,实测发现启动后运行3s,节气门开度从5.9%降为0.4%,0.6s后转速降为240r/min,发动机近似熄火状态,如图9所示。此时节气门经过自行调整又恢复正常(注意此时是发动机电控单元根据发动机转速进行的应急调整),使发动机运转维持。由此确定故障点为冷车节气门机械调节卡滞故障或电控单元电控故障,对节流阀体清洗并匹配,试车,故障仍然出现。更换发动机电控单元,故障排除。

事实上,很多时候故障排除时间过长,就是因为我们没有实行数据流分析的标准化。出于技术版权的某些需要,主机厂往往不能提供所有电控单元的数据流含义和标准值,这就需要技术负责人组织相关人员,参考诊断仪的部分显示资料,经过实车实测,自行总结出一套全系列车型的数据流攻略,而对于动态的数据流标准,则只能靠进行大量的实车模拟监测丁,图10所示为迈腾TFSI发动机相位调整动态控制在发动机不同工况下的动态数据流标准参考图,图11所示为DSG换挡挡位监测动态数据流标准参考图,图12为09G手自一体变速器1-6挡的挡位控制动态数据流标准参考图。为培训需要,可在数据流标准参考图下作简要的功能元件说明。

(未完待续)