運用模糊理論排除汽車空調故障的方法研究

何寧芝

（肇慶市第二技工學校廣東肇慶526060）

運用模糊理論排除汽車空調故障的方法研究

何寧芝

（肇慶市第二技工學校廣東肇慶526060）

通過建立模糊故障診斷系統模型并對汽車空調系統故障征兆與引起原因的不確定性進行診斷，能夠準確而迅速地找到故障產生的原因，從而為汽車空調系統提供一種新的、可行的故障診斷方法。

模糊理論；汽車空調故障；診斷方法

《汽車空調原理與維修》是技工學校制冷與空調專業的一門專業課程，在這門專業課中，關于汽車空調維修技術方面的知識，教材中只介紹了傳統的故障分析與診斷方法。但是，隨著科學發展的日新月異，學生期待著吸收更多新理論、新知識。汽車空調系統是一個相對獨立且封閉的系統，但同時它又在很大程度上受發動機的影響和制約，因此，在實際工作過程中會發生多種故障。由于汽車空調系統的封閉性和復雜性，導致許多故障征兆與原因之間的關系錯綜復雜，因此，汽車空調系統故障非常適合采用模糊診斷技術進行診斷。筆者根據多年的教學實踐，發現采用模糊診斷技術不但行之有效，而且得到了學生的接受與歡迎，為學生學習并掌握使用計算機輔助汽車空調故障診斷奠定了良好的基礎。

汽車空調系統故障診斷的不確定因素分析

一般來說，汽車空調系統故障診斷不確定的主要原因有以下幾點：

一是汽車空調系統故障現象與故障原因并非一一對應，一個故障現象有可能由幾個不同的原因引起，而一個部位有可能產生幾種不同的故障。

二是汽車空調故障診斷過程具有模糊性，維修人員通過看、聽、摸、測等手段，形成諸如“低壓壓力過低”、“高壓系統溫度過高”、“制冷不足”等非定量性診斷概念，這些概念本身具有模糊性。

三是汽車空調系統技術狀況的好壞沒有明確的界限，在使用過程中，空調零部件的技術狀況在連續不斷地變化，冷凍潤滑油和制冷劑的質量也在逐漸變化，從無故障到產生故障是一個漸變的過程。因此，汽車空調系統在使用的大部分時間里既不是完全的“完好”，也不是完全的“故障”，而是處于“完好”與“故障”的中間狀態。

為了解決以上問題，可借助模糊數學知識，建立數學模型，將汽車空調故障現象與故障原因之間的關系用數學式進行描述，然后綜合計算與推理，從而推導出最可能產生故障的原因。

模糊矩陣原理的診斷方法

在實際工作過程中，汽車空調故障現象與故障原因之間的關系錯綜復雜，同一種故障現象可能對應多種故障原因，而同一種故障原因又可能引起多種故障征兆。為了從故障征兆中診斷出故障原因，就必須預先確定故障征兆與故障原因之間的權系數（權系數的確定是建立在維修人員豐富的故障診斷經驗基礎之上的），然后，才能建立模糊關系矩陣，最后通過計算得出結論。

模糊診斷的方法步驟可歸納如下：第一步，廣泛搜集實際故障診斷的第一手資料；第二步，分析、歸納、總結、提煉出典型故障并進行分類；第三步，建立故障征兆與故障原因集；第四步，依據經驗或統計方法確定出故障征兆與故障原因之間的權系數；第五步，建立模糊關系矩陣并進行計算，得出結論。

將模糊診斷的結果與實際情況進行驗證對比，可用來對權系數進行修正，有助于模糊診斷方法精度的提高。

模糊矩陣診斷的計算方法如下：

設：故障征兆集為X={x1，x2，…，xi}，故障原因集為Y={y1，y2，…，yi}

模糊關系矩陣為:

則Y=X·R

式中，rij稱為隸屬度或權系數，它表示第i個故障征兆是由第j個故障原因引起的可能性的大小，可能性越大則其值就越大(在0~1之間)；確定權系數rij時，應多請幾位專業維修技術人員，針對每一具體征兆給出評分，或根據積累的大量典型故障資料進行統計分析，給出rij的具體分值；權系數的確定是根據表1所示的A、B兩方面因素綜合衡量完成的。

表1 征兆量詞及其對應的權系數表

故障診斷實例

故障基本情況某汽車空調系統出現制冷不足現象，經進一步檢測發現高壓系統壓力過高，低壓系統壓力過低，從干燥過濾器觀察孔觀察到制冷劑流動緩慢。

制冷不足故障征兆及原因分析故障征兆有5個，并表示為：出風口不涼（x1），制冷劑循環量少（x2），壓縮機不能正常運轉（x3），高壓系統壓力過高（x4），低壓系統壓力過低（x5）。故障原因有6個，并表示為：制冷劑過少（y1），制冷劑過多（y2），溫控器調整不當（y3），電磁離合器打滑（y4），冷凝器散熱片臟污（y5），膨脹閥堵塞（y6）。

建立模糊關系矩陣通過對搜集到的汽車維修企業關于汽車空調制冷不足的大量故障診斷案例資料進行統計分析，確定一故障征兆xi是由某一故障原因yj引起的可能性大小的具體百分比數值(即隸屬度或權系數)，可得到模糊關系矩陣，如表2所示。

計算根據對故障征兆的進一步檢測可知，在制冷不足故障的5個征兆中，本次故障只有高壓系統壓力過高、低壓系統壓力過低及制冷劑循環量少3個征兆。根據故障征兆出現取1，不出現則取0的原則，其故障征兆集為X={x1，x2，x3，x4，x5}={0，1，0，1，1}。

根據表2，模糊關系矩陣為：

表2 汽車空調制冷不足故障征兆與故障原因集表

因此，故障原因為：

=（1.2，0.3，0，0.7，0，2.7）

其中，第6項2.7為最大，即y6所對應的各種有關征兆的隸屬度的總值為最大，據此可認定故障原因為y6，即膨脹閥堵塞。經檢修查實，的確是膨脹閥堵塞。

運用模糊理論排除汽車空調故障的方法具有可靠性強、準確性高等優點。運用模糊理論排除汽車空調故障的關鍵就是程序設計，這也是模糊診斷技術中最難掌握的重點。掌握好整套編程方法，全面了解汽車空調系統的典型故障類型，就容易解決難題。隨著大規模計算機技術的飛速發展及智能化技術的不斷應用，利用模糊理論來實現對空調器故障診斷的發展前景越來越廣闊。作為制冷與空調專業的教師，在教學過程中，要善于將有關知識進行聯系，努力培養學生對計算機知識和空調維修知識的理解能力、感悟能力、跨越式思維能力以及靈活解決問題的能力，使教學能適應社會發展和科技進步的需要。

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[3]趙志群.職業教育與培訓學習新概念[M].北京：科學出版社，2003.

G712

A

1672-5727（2010）03-0085-02

何寧芝（1975—），女，廣東肇慶人，肇慶市第二技工學校副校長，講師，研究方向為制冷與空調。