運用模糊理論排除汽車空調(diào)故障的方法研究

何寧芝

（肇慶市第二技工學(xué)校廣東肇慶526060）

運用模糊理論排除汽車空調(diào)故障的方法研究

何寧芝

（肇慶市第二技工學(xué)校廣東肇慶526060）

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

模糊理論；汽車空調(diào)故障；診斷方法

《汽車空調(diào)原理與維修》是技工學(xué)校制冷與空調(diào)專業(yè)的一門專業(yè)課程，在這門專業(yè)課中，關(guān)于汽車空調(diào)維修技術(shù)方面的知識，教材中只介紹了傳統(tǒng)的故障分析與診斷方法。但是，隨著科學(xué)發(fā)展的日新月異，學(xué)生期待著吸收更多新理論、新知識。汽車空調(diào)系統(tǒng)是一個相對獨立且封閉的系統(tǒng)，但同時它又在很大程度上受發(fā)動機的影響和制約，因此，在實際工作過程中會發(fā)生多種故障。由于汽車空調(diào)系統(tǒng)的封閉性和復(fù)雜性，導(dǎo)致許多故障征兆與原因之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，因此，汽車空調(diào)系統(tǒng)故障非常適合采用模糊診斷技術(shù)進(jìn)行診斷。筆者根據(jù)多年的教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)采用模糊診斷技術(shù)不但行之有效，而且得到了學(xué)生的接受與歡迎，為學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握使用計算機輔助汽車空調(diào)故障診斷奠定了良好的基礎(chǔ)。

汽車空調(diào)系統(tǒng)故障診斷的不確定因素分析

一般來說，汽車空調(diào)系統(tǒng)故障診斷不確定的主要原因有以下幾點：

一是汽車空調(diào)系統(tǒng)故障現(xiàn)象與故障原因并非一一對應(yīng)，一個故障現(xiàn)象有可能由幾個不同的原因引起，而一個部位有可能產(chǎn)生幾種不同的故障。

二是汽車空調(diào)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(tǒng)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(diào)系統(tǒng)技術(shù)狀況的好壞沒有明確的界限，在使用過程中，空調(diào)零部件的技術(shù)狀況在連續(xù)不斷地變化，冷凍潤滑油和制冷劑的質(zhì)量也在逐漸變化，從無故障到產(chǎn)生故障是一個漸變的過程。因此，汽車空調(diào)系統(tǒng)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(tài)。

為了解決以上問題，可借助模糊數(shù)學(xué)知識，建立數(shù)學(xué)模型，將汽車空調(diào)故障現(xiàn)象與故障原因之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)式進(jìn)行描述，然后綜合計算與推理，從而推導(dǎo)出最可能產(chǎn)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(diào)故障現(xiàn)象與故障原因之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，同一種故障現(xiàn)象可能對應(yīng)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(yù)先確定故障征兆與故障原因之間的權(quán)系數(shù)（權(quán)系數(shù)的確定是建立在維修人員豐富的故障診斷經(jīng)驗基礎(chǔ)之上的），然后，才能建立模糊關(guān)系矩陣，最后通過計算得出結(jié)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(jié)、提煉出典型故障并進(jìn)行分類；第三步，建立故障征兆與故障原因集；第四步，依據(jù)經(jīng)驗或統(tǒng)計方法確定出故障征兆與故障原因之間的權(quán)系數(shù)；第五步，建立模糊關(guān)系矩陣并進(jìn)行計算，得出結(jié)論。

將模糊診斷的結(jié)果與實際情況進(jìn)行驗證對比，可用來對權(quán)系數(shù)進(jìn)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(shè)：故障征兆集為X={x1，x2，…，xi}，故障原因集為Y={y1，y2，…，yi}

模糊關(guān)系矩陣為:

則Y=X·R

式中，rij稱為隸屬度或權(quán)系數(shù)，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(quán)系數(shù)rij時，應(yīng)多請幾位專業(yè)維修技術(shù)人員，針對每一具體征兆給出評分，或根據(jù)積累的大量典型故障資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，給出rij的具體分值；權(quán)系數(shù)的確定是根據(jù)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(yīng)的權(quán)系數(shù)表

故障診斷實例

故障基本情況某汽車空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)制冷不足現(xiàn)象，經(jīng)進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn)高壓系統(tǒng)壓力過高，低壓系統(tǒng)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(fēng)口不涼（x1），制冷劑循環(huán)量少（x2），壓縮機不能正常運轉(zhuǎn)（x3），高壓系統(tǒng)壓力過高（x4），低壓系統(tǒng)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(diào)整不當(dāng)（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(guān)系矩陣通過對搜集到的汽車維修企業(yè)關(guān)于汽車空調(diào)制冷不足的大量故障診斷案例資料進(jìn)行統(tǒng)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(shù)值(即隸屬度或權(quán)系數(shù))，可得到模糊關(guān)系矩陣，如表2所示。

計算根據(jù)對故障征兆的進(jìn)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(tǒng)壓力過高、低壓系統(tǒng)壓力過低及制冷劑循環(huán)量少3個征兆。根據(jù)故障征兆出現(xiàn)取1，不出現(xiàn)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(jù)表2，模糊關(guān)系矩陣為：

表2 汽車空調(diào)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(yīng)的各種有關(guān)征兆的隸屬度的總值為最大，據(jù)此可認(rèn)定故障原因為y6，即膨脹閥堵塞。經(jīng)檢修查實，的確是膨脹閥堵塞。

運用模糊理論排除汽車空調(diào)故障的方法具有可靠性強、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點。運用模糊理論排除汽車空調(diào)故障的關(guān)鍵就是程序設(shè)計，這也是模糊診斷技術(shù)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(diào)系統(tǒng)的典型故障類型，就容易解決難題。隨著大規(guī)模計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及智能化技術(shù)的不斷應(yīng)用，利用模糊理論來實現(xiàn)對空調(diào)器故障診斷的發(fā)展前景越來越廣闊。作為制冷與空調(diào)專業(yè)的教師，在教學(xué)過程中，要善于將有關(guān)知識進(jìn)行聯(lián)系，努力培養(yǎng)學(xué)生對計算機知識和空調(diào)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(xué)能適應(yīng)社會發(fā)展和科技進(jìn)步的需要。

[1]周志英.模糊數(shù)學(xué)在汽車故障診斷中的應(yīng)用[J].長沙大學(xué)學(xué)報，2005，19(2)：19-21.

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[3]趙志群.職業(yè)教育與培訓(xùn)學(xué)習(xí)新概念[M].北京：科學(xué)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(xué)校副校長，講師，研究方向為制冷與空調(diào)。