【正文】 例的專家系統(tǒng)基于案例推理(Case Based Reasoning, CBR)是近年來人工智能領(lǐng)域興起的一種診斷推理技術(shù)。1978年，日產(chǎn)公司研制隨車和離車的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)。80年代初，出現(xiàn)了隨車診斷系統(tǒng)，即第一代隨車診斷系統(tǒng)OBD—1(On Board Diagnosis)。這種早期的診斷方法雖然準(zhǔn)確性差、速度慢，但是由于不需要專門儀器設(shè)備，投資小，現(xiàn)代汽車上某些故障的診斷仍然采用該方法。首先，突破了傳統(tǒng)汽車診斷技術(shù)信息傳遞在空間、時(shí)間上的局限性，各維修企業(yè)間實(shí)現(xiàn)了資源共享。 汽車故障檢測(cè)診斷技術(shù)的特征隨著汽車電子化程度的提高，汽車的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，因此現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)具有以下幾個(gè)特征：（1）故障分析手段的多樣化故障分析是提高故障診斷水平的關(guān)鍵因素，是將多種理論應(yīng)用于故障診斷實(shí)踐，從而發(fā)展成多種故障分析的有效方法。因此，汽車診斷技術(shù)是檢查、鑒定車輛狀況和維修質(zhì)量的重要手段，也是促進(jìn)維修技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)視情修理的重要保證。而主要性能檢測(cè)是在不解體的情況下，定期或不定期的對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性及乘坐舒適性等進(jìn)行檢測(cè)。按汽車檢測(cè)的目的可分為安全環(huán)保檢測(cè)和綜合性能檢測(cè)。在醫(yī)學(xué)診斷中，采用的是由現(xiàn)象判斷本質(zhì)，由當(dāng)前推斷未來的方法。對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)而言，電控發(fā)動(dòng)機(jī)是一種更為復(fù)雜設(shè)備,其從無故障運(yùn)行到帶故障運(yùn)行是一個(gè)漸變的過程，在此過程中它既不是完全的正常工作，也不是完全的故障狀態(tài)，而是處于一個(gè)中間狀態(tài)。 automobile fault diagnosis technology。因此，本文在收集整理汽車專家的維修知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開發(fā)針對(duì)奧迪A6轎車電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)。要快速的診斷出汽車的故障，需要極其豐富的維修經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)的維修知識(shí)，并要同先進(jìn)的診斷設(shè)備相配合。s power supply plays an important role in the automobile. Especially with the widespread application of the electronic control technology, it makes the automobiles enter the new electronic age. At the same time, these is no double that it makes the repair work plicated. In order to diagnose vehicle faults quickly, that need for extremely rich experience and professional knowledge of diagnostician with advanced diagnostic equipments. Therefore, on the basis of experts’ knowledge and experiences, fault diagnosis system of Audi A6 sedan was developed in this paper. To begin with, this paper talks about the fault diagnosis system characters and methods of the automobile. Then it discusses the development of the expert system. Moreover, based on the study of the electronic fuel injection and the expert system, I determine to use the diagnostic module’s inference method which is in line with the pros and cons fuzzy and mixed inference of professional conventional thinking. And the system achieves rapid and accurate diagnosis. The membership of fuzzy diagnosis matrix is the key in the whole reasoning. The paper uses dual contrast rank order method to determine the membership of the fault reason. At the same time it uses fuzzy production rules to pute the system credibility. Through the friendly manmachine interaction, it helps the user to make the fault diagnosis and to search the information. This system is useful for all level of the experts.Key words: electronically controlled petrol engine。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，依靠傳統(tǒng)的維修方法把發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行拆卸，逐步檢查，不僅造成人力、物力的浪費(fèi)，而且可能因某些精密零件的加工、裝配工藝要求很高，在重新裝配時(shí)受到設(shè)備、工藝和維修水平的限制而無法達(dá)到原有技術(shù)要求，使汽車的性能降低。2 緒論 汽車故障檢測(cè)診斷技術(shù) 汽車診斷與診斷學(xué)“診斷”一詞是根據(jù)醫(yī)學(xué)名詞沿引而來。汽車檢測(cè)——確定汽車技術(shù)狀況和工作能力的檢查。汽車安全環(huán)保檢測(cè)指的是在不解體的情況下定期或不定期的對(duì)汽車進(jìn)行外觀、制動(dòng)與轉(zhuǎn)向性能、排放與噪聲、前照燈及車速表等進(jìn)行檢測(cè)，從而建立安全和公害監(jiān)控體系，確保運(yùn)行車輛具有符合要求的外觀容貌、良好的安全性能，并控制其對(duì)環(huán)境的污染，使車輛在安全高效的情況下運(yùn)行。可以想象，如果沒有汽車檢測(cè)診斷技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)視情維修則是一句空話。因此發(fā)展汽車檢測(cè)診斷技術(shù)對(duì)汽車的安全有著重要的意義。（3）故障診斷信息的網(wǎng)絡(luò)化汽車故障診斷信息網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。（1）人工經(jīng)驗(yàn)診斷法維修人員依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，借助簡(jiǎn)單工具，憑耳聽、眼看、手摸等直接的進(jìn)行檢查分析，確定故障原因和故障部位。在汽車上采用的故障診斷技術(shù)可分為兩大類隨車診斷系統(tǒng)（車內(nèi)診斷系統(tǒng)）與車外診斷系統(tǒng)[6]。日本NISSAN汽車公司于1986年研制了用于該公司發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的診斷專家系統(tǒng)，它是典型的產(chǎn)生式系統(tǒng)，用PROLOG語言實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)采用寬度優(yōu)先的正向推理策略。這些系統(tǒng)普遍存在的問題是實(shí)用性差，知識(shí)庫不完善，推理效率低，沒有商業(yè)推廣。傳統(tǒng)的基于案例的方法難以表示案例間的聯(lián)系，對(duì)于大型案例庫案例檢索十分費(fèi)時(shí)，并且難以決定應(yīng)選擇哪些特征數(shù)據(jù)及它們的權(quán)重。模糊理論擅長(zhǎng)改善其它人工智能方法的容錯(cuò)性能，但在模糊故障診斷中，構(gòu)造隸屬函數(shù)是實(shí)現(xiàn)模糊故障診斷的前提，由于隸屬函數(shù)是人為構(gòu)造的，含有一定的主觀因素。特別是對(duì)于實(shí)際中難以建立數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更顯示出其獨(dú)特的功效。但是故障樹分析法仍存在以下不足：應(yīng)用故障樹分析方法診斷時(shí)，對(duì)多因多果事件的鑒別性差，造成自頂事件向下搜索故障起因遇到邏輯門時(shí)，并不明確應(yīng)該優(yōu)先沿哪條路徑搜索下去，往往造成多次回溯，影響了診斷效率；應(yīng)用該方法尋因搜索過程中，采取寬度優(yōu)先搜索，沒有利用啟發(fā)信息故屬于盲目搜索，并在安排搜索順序時(shí)沒有考慮各中間事件或底事件檢測(cè)代價(jià)的大小和發(fā)生概率的高低，此種低效搜索過程需要優(yōu)化，其邏輯門形式不能適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的快速故障診斷的需要。② 推理方法的研究。 奧迪A6（ANQ型）發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的組成四缸ANQ型發(fā)動(dòng)機(jī)采用舉世無雙的五氣門技術(shù)，頂置凸輪布置，進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換閥，德國(guó)Bosch公司Motronic電控多點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)和氧傳感器閉環(huán)控制系統(tǒng)等世界先進(jìn)技術(shù)。氣缸各缸進(jìn)氣歧管總管節(jié)氣門體空氣流量計(jì)空氣濾清器空氣閥圖1 進(jìn)氣系統(tǒng)2）燃油系統(tǒng)燃油系統(tǒng)的功能是向進(jìn)氣管噴射燃燒時(shí)所需的燃油量。由于電控發(fā)動(dòng)機(jī)的故障特點(diǎn)的復(fù)雜性，汽車電控系統(tǒng)故障可以分為常見故障和疑難故障。它的癥狀表現(xiàn)為電控系統(tǒng)故障特征極不穩(wěn)定，通常為汽車電控系統(tǒng)故障的斷續(xù)性狀態(tài)。當(dāng)車輛進(jìn)入維修車間后，維修技師首先使用問診法對(duì)車主進(jìn)行調(diào)查，接下來采用直接觀察法中的人工檢查法來進(jìn)一步縮小故障范圍。② 癥狀確認(rèn)。當(dāng)故障癥狀明顯顯示為某一部件有故障時(shí)，應(yīng)按部件檢查方法進(jìn)行檢查。表2 電噴系統(tǒng)常見綜合故障的現(xiàn)象、原因和排除方法故障現(xiàn)象故障原因排除方法發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)困難（發(fā)動(dòng)機(jī)在冷態(tài)下起動(dòng)困難，或在冷態(tài)下起動(dòng)后轉(zhuǎn)速遲緩）冷氣起動(dòng)閥故障修復(fù)或更換冷起動(dòng)閥冷態(tài)可控制壓力不正確調(diào)整冷態(tài)控制壓力燃油系統(tǒng)油路滲漏排除燃油系統(tǒng)油路滲漏氣流感知板靜止位置不正確調(diào)整氣流感知板靜止位置氣流感知板或控制柱塞卡滯清洗氣流感知板或控制柱塞熱控限開關(guān)未關(guān)關(guān)閉熱控限開關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)熱起動(dòng)困難（發(fā)動(dòng)機(jī)在熱態(tài)下難以啟動(dòng)，或在熱態(tài)下起動(dòng)后轉(zhuǎn)速遲緩），若是更換元件，應(yīng)對(duì)新元件進(jìn)行檢查測(cè)試，以確保新元件正常。② 現(xiàn)有診斷系統(tǒng)不能自動(dòng)完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析解釋，也不能準(zhǔn)確地確定出故障的具體部位和原因，還需由維修人員做進(jìn)一步的逐項(xiàng)檢查。4 基于模糊推理的故障診斷系統(tǒng)的概述 系統(tǒng)的基本原理故障診斷總的來說就是識(shí)別對(duì)象系統(tǒng)的各種狀態(tài)是否正常，發(fā)現(xiàn)并確定故障的部位和性質(zhì)，尋找故障的起因，預(yù)報(bào)故障的趨勢(shì)，得出相應(yīng)的診斷結(jié)論并給出維修建議。其任務(wù)是模擬維修專家的思維過程對(duì)問題進(jìn)行求解。5）系統(tǒng)維護(hù)向用戶提供本系統(tǒng)的使用和幫助信息。系統(tǒng)診斷功能是通過友好的人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)的，其診斷流程如圖7所示。而該系統(tǒng)的維護(hù)幫助功能可以對(duì)系統(tǒng)的使用方法、注意問題作出解答。② 人們對(duì)故障癥狀的觀察其本身也是不明確的,感覺成分較多。 原因集設(shè)用一個(gè)集合來定義一個(gè)系統(tǒng)(汽車發(fā)動(dòng)機(jī)或某個(gè)子系統(tǒng))中所有可能發(fā)生的各種故障原因。 模糊診斷矩陣的建立及隸屬函數(shù)的確定 模糊矩陣的建立發(fā)動(dòng)機(jī)故障征兆與故障原因之間存在著復(fù)雜的模糊關(guān)系。如模糊統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)法、二元對(duì)比排序法等。在汽車故障診斷中常有各種不同的故障原因?qū)е孪嗤髡椎某霈F(xiàn)，要確定哪一個(gè)故障原因的可信度最大，就要運(yùn)用下述二元對(duì)比排序方法，求解“模糊次序”的問題。其中發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)此故障的原因有：進(jìn)氣歧管泄漏、燃油系統(tǒng)滲漏、燃油壓力調(diào)節(jié)器故障、噴油器阻塞、火花塞松動(dòng)或高壓線連接故障、點(diǎn)火正時(shí)不正確、節(jié)氣門電位計(jì)故障。表4 專家評(píng)價(jià)表一等二等三等四等五等六等評(píng)議組給的總分?jǐn)?shù)優(yōu)先選擇比分?jǐn)?shù)1086431343801531722521766211863142704312781432684211117022321635212803231171234153231225622123411232254231431112333411233361212134612313401222343根據(jù)表4給出的優(yōu)先選擇比及其所滿足的條件（，取=1）得對(duì)應(yīng)優(yōu)先先選擇比如表5所示。 模糊診斷的原則經(jīng)過模糊運(yùn)算后，假設(shè)得到故障原因模糊向量，對(duì)這個(gè)結(jié)果的處理方法很多，在診斷過程中用得最多的方法有兩個(gè)：元素值的大小反應(yīng)了故障現(xiàn)象與原因之間的密切程度，其具體數(shù)值可根據(jù)維修專家的經(jīng)驗(yàn)和概率統(tǒng)計(jì)等方法綜合評(píng)定[21]，如表6所示。電控發(fā)動(dòng)機(jī)除具有一般機(jī)械裝置外，其電控系統(tǒng)包括燃油噴射控制系統(tǒng)、點(diǎn)火控制系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)、及排放控制系統(tǒng)等，主要由傳感器、ECU、執(zhí)行器和基本電路組成。而且其推理過程不符合診斷專家思維習(xí)慣，具有比較大的盲目性和風(fēng)險(xiǎn)性。若計(jì)算值大于閥限就初步診斷有此故障，形成初診故障集。6 系統(tǒng)開發(fā)基于模糊推理的奧迪A6轎車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)主要由故障診斷模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊、知識(shí)庫管理模塊、學(xué)習(xí)咨詢模塊、幫助系統(tǒng)模塊等組成。檢修建議也分為系統(tǒng)級(jí)別檢修建議和部件級(jí)別檢修建議，被錄入知識(shí)庫[22,23]。7,。圖12 選擇故障征兆步驟3：推理并診斷系統(tǒng)故障點(diǎn)擊“診斷”按鈕。如圖14所示，用戶可按可信度從大到小的順序檢修，也可根據(jù)汽車故障診斷的基本原則，即先簡(jiǎn)后繁、先易后難、先熟后生、先上后下、先外后里、先備后用、代碼優(yōu)先，選擇可能發(fā)生故障的較易檢查的部位。根據(jù)各故障原因與故障癥狀之間的不同程度的因果關(guān)系，在綜合考慮所有癥狀的基礎(chǔ)上，診斷確定汽車發(fā)生故障的可能