故障樹分析法在汽車空調系統控制電路中的應用分析

陳昊 趙玲娜

摘 要：現代化汽車生產技術不斷發展，人們對汽車的舒適性與功能性有了新的要求，汽車內部空調系統功能日漸完善，車載裝備有所提高。基于此，本文以汽車空調系統作為研究對象，根據故障樹分析法的特點，對汽車空調系統控制回路存在的故障加以分析，從而實現故障樹分析法在汽車空調系統中的有效實踐應用。

關鍵詞：故障樹分析法；汽車空調系統；控制電路

汽車在日常維護過程中，空調系統屬于故障率較高的部分，系統有著封閉性特點，內部設置復雜，很多故障原因與癥狀關系不明確，導致維修人員無法對空調系統的故障做出準確判斷。為了快速診斷故障，人們在大量統計故障數據的基礎上，采用故障樹分析法為汽車空調系統的設計與維修提供數據參考，也為系統監測與排除故障提供有效指導。

1 故障樹分析法

故障樹分析法是對復雜系統進行分析的工具，該方法可以將系統故障從總體到細節進行逐層細化分析，方便維修人員找出故障原因。故障樹分析法診斷故障的步驟具體如下：1）搜集與汽車空調系統故障有關的資料，分析并總結有效內容，提煉出最經典的故障部分，為系統建立故障原因和癥狀集。2）頂事件選擇。應用故障樹分析法選擇頂事件可以讓系統在故障分析時，將各個部門緊密相連，選擇對空調系統影響最大的故障模式作為該故障樹的頂事件，該事件必須可以劃分為多個獨立事件，以供維修人員進行故障分析。3）建立故障樹。找到系統故障癥狀與原因之間的層級關系，確定各事件之間的邏輯結構，構件結構圖，即故障樹。將空調系統最不希望出現故障的事件作為分析目標，找出與之相關的所有原因作為中間事件。4）對故障樹加以分析。通過對頂事件與中間事件的有效分析，尋找導致頂事件產生的原因，找出所有可能存在的故障模式，進而找到潛在的系統故障，以此作為系統故障診斷與維修的依據[1]。

2 汽車空調系統主要部件組成

2.1 主要部件

分析汽車空調系統的主要部件，具體如下：首先，空調壓縮機。壓縮機也被稱為空調泵，可以將氣體形態的制冷劑，以高壓的方式壓縮成液體。空調壓縮機吸入氣態制冷劑，將制冷劑壓縮以后，使其溫度與壓力上升，并由發動機經電磁離合器驅動。以本田雅閣汽車為案例，該汽車空調系統中，使用的制冷劑是R134a制冷劑，空調系統壓縮比有所提高，這種制冷劑滲透性較強，可以使用日本企業生產的10缸型壓縮機。壓縮機主軸旋轉的時候，壓縮機活塞往復運動，無論是吸氣還是排氣，壓力與轉矩受到的波動都比較小，壓縮機能耗較低，運行時不會輕易結霜。

其次，電磁離合器。空調系統內部發動機帶動壓縮機運行，電磁離合器可以控制壓縮機的啟停，電磁線圈、壓盤以及轉子構成了電磁離合器，部分汽車空調系統使用的離合器是固定線圈離合器，皮帶輪與發動機相連，只要發動機運行，線圈產生電流吸引壓盤，在摩擦片的作用下電磁離合器開始工作。

最后，冷凝器。它可以將壓縮機高溫制冷劑產生的氣體冷凝為液體，將吸收到的熱量排放到車外。雅閣汽車使用的制冷劑是R134a制冷劑，空調系統壓力不斷升高，冷凝效果更加顯著，使用全鋁多層管道，可以提高散熱的速度。將冷凝器安裝在散熱器前方，可以在汽車行駛作用下和冷凝器工作狀態下完成風扇送風功能，提高制冷劑的冷卻速度。

2.2 空調制冷系統

制冷劑在封閉環境中運行，并產生循環流動的工作狀態，可以按照汽車空調系統的實際要求變化工作狀態，對空氣加以冷卻。液體汽化需要吸收相應的熱量，氣體液化時會散發熱量，改變壓力可以促使氣體發生液化，汽車空調制冷系統就是巧妙的應用了該原理，使制冷劑在系統中發生循環性流動，并在蒸發器中變為氣態，以此吸收車廂內的熱量，推動空氣降溫。制冷劑在密封管道中可以循環使用，要求空調壓縮機將汽化的制冷劑進行加壓處理，使其發生液化，再經過冷凝器完成散熱后，讓它回到蒸發之前的狀態。由于汽車空調制冷系統是密封狀態的，而系統內控制電路又經常出現故障，維修人員在短時間內無法準確確定故障產生位置和故障發生的原因，只能通過故障樹分析法將所有可能性進行預測，根據頂事件的實際情況分析系統各個細節問題。

3 故障樹分析法在汽車空調系統控制電路中的應用分析

3.1 汽車空調系統控制電路故障分析

汽車空調系統控制回路應用故障樹分析法需要做好頂事件的選擇。不同的汽車制造商會有著不同的空調系統設計，但是系統基本結構十分相近，一般情況下汽車空調常見故障可以分為電氣故障、機械故障、制冷劑故障。具體表現為空調系統不制冷，或者制冷時程度不足。對于汽車空調系統控制電路部分，具體存在以下三種故障：1）系統電器各部分都不工作，這是熔斷絲與電路繼電器故障問題。2）只有電磁離合器正常工作，其故障與電動機和風機速度控制器有關。3）只有鼓風機工作，故障產生于電磁離合器或電路。空調系統在使用的時候，控制電路故障經常由1個或2個故障點構成，在診斷空調系統控制電路故障的時候，需要從主要技術入手，分析故障存在的原因。為了對整個系統故障加以分析，人們需要使用故障樹分析法進行，通過故障樹掌握與系統故障相關的信息，為維修工作提供更加詳細、具體的參考。

3.2 故障樹建立

為汽車空調系統建立故障樹的目的是幫助維修人員透徹了解整個系統，尋找系統薄弱部位，以便進行改進設計，從而提高空調系統的安全性與穩定性。引起空調系統風量不足的原因與空調系統制冷問題有關。當風量正常的時候，壓縮機可以正常運行，空調系統高低壓側壓力不正常或者壓縮機不正常，也會導致系統制冷不足。

故障樹分析法是為了尋找頂事件發生的原因，在對汽車空調系統控制電路進行維修的時候，空調壓縮機電磁離合器經常發生故障。以本田雅閣2.0為案例進行分析，使用故障樹分析法分析雅閣空調壓縮機電磁離合器故障情況，并繪制出故障樹結構圖，可以從其中分析頂事件形成過程，有利于為整個汽車空調系統控制電路故障的預防提供有效幫助。以本田雅閣汽車空調系統壓縮機電磁離合器故障樹為依據，能夠降低故障分析的難度，提高故障分析的準確程度。具體來說，在本次故障樹分析法研究中，將“啟動發動機，空調調至最冷，打開鼓風機，按下AC開關，汽車空調壓縮機電磁離合器不吸合”作為頂事件，并依次分為“只有一個風扇轉動，觀察哪一個風扇不轉”和“兩只風扇均不運轉”，將故障樹分析法與實際維修操作相結合，進而找出具體的故障原因。

應用故障樹分析法分析空調壓縮機故障的時候，加深分析的系統組成部分只有兩種運行狀態。一種是工作狀態，一種是故障狀態，由于各個部分故障事件時獨立存在的，可以手工繪制故障樹對故障加以分析，可以根據故障樹寫出汽車空調系統故障診斷流程，并將其作為實際維修中的參考數據，有利于幫助維修人員快速判斷系統故障部位。通過以上分析，基本可以確定，本次空調系統故障發生原因是空調制冷不足，空調系統制冷管道制冷循環流量存在問題。為了防止汽車空調制冷不足再次發生故障，建議加強對系統的日常維護與定期保養，確保空調系統管道不會出現破損或臟堵現象，重視對貯液器的正確使用，從而延長汽車空調系統的使用壽命[3]。

4 總結

總而言之，應用故障樹分析法對汽車空調系統進行故障診斷，需要根據故障樹的理論，科學建立故障樹，進而分析空調系統控制電路故障產生原因。維修人員在繪制故障樹的時候，要準確把握頂事件的實際情況，從而實現空調系統控制電路故障的高效診斷，使故障樹分析法的診斷效果達到預期理想。

參考文獻

[1]程麗群.基于故障樹分析的汽車空調系統故障診斷研究[J].制冷與空調，2015，15（03）：18-21.

[2]任春暉.基于故障樹分析的汽車空調系統故障診斷研究[J].中國農機化學報，2013，34（05）：182-184+174.

[3]吳書龍，譚婷.故障樹分析法在汽車空調系統控制電路中的應用[J].汽車電器，2018（05）：47-51.