【正文】 利用通用或?qū)Ｓ脙x器對汽車電控系統(tǒng)進(jìn)行檢測和診斷，并通過儀表或顯示器顯示檢測結(jié)果。不久，美國通用電器公司研制成功了內(nèi)燃—電力機(jī)車故障排除和修理咨詢系統(tǒng)DETA，1985年研制了發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)噪聲識別與診斷專家系統(tǒng)，系統(tǒng)的作用是利用領(lǐng)域?qū)＜液途S修人員的經(jīng)驗，用于識別和診斷出發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)中的主要噪聲，系統(tǒng)具有近200條規(guī)則，是一個簡單的咨詢系統(tǒng)。日本NISSAN汽車公司于1986年研制了用于該公司發(fā)動機(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語言實現(xiàn)，該系統(tǒng)采用寬度優(yōu)先的正向推理策略。使系統(tǒng)適應(yīng)面較廣，商用化程度提高。國內(nèi)在基于知識的發(fā)動機(jī)故障診斷系統(tǒng)方面的研究較晚。1990年華中理工大學(xué)在PC機(jī)上用IQLISP語言和匯編語言開發(fā)了發(fā)動機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)，約200條規(guī)則，90多個框架和100多個過程，能對十多個故障做出比較完整的診斷。這些系統(tǒng)普遍存在的問題是實用性差，知識庫不完善，推理效率低，沒有商業(yè)推廣。它是通過搜索曾經(jīng)成功解決過的類似問題，比較新、舊問題之間的特征、發(fā)生背景等差異，重新使用或參考以前的知識和信息，達(dá)到最終解決新問題的方法。首先，系統(tǒng)無須對知識進(jìn)行規(guī)則提取，降低了知識獲取的難度。該方法主要用于分析不確定性故障，適用于診斷領(lǐng)域源知識難以表示成規(guī)則而易于表達(dá)成案例的情況。傳統(tǒng)的基于案例的方法難以表示案例間的聯(lián)系，對于大型案例庫案例檢索十分費時，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。（2）基于模糊推理的專家系統(tǒng)模糊理論(Fuzzy Theory,簡稱Fr)的概念由美國加利福尼亞大學(xué)教授扎德在其《Fuzzy Sets》和《Fuzzy Algorithm》等論著中首先提出。模糊性是指客觀事物在狀態(tài)及其屬性方面的不分明性，其根源是在類似事物間存在一系列過渡狀態(tài)，它們互相滲透、互相貫通，使得彼此之間沒有明顯的分界線[7]。② 能進(jìn)行有效的推理，具有啟發(fā)性，能夠運用人類專家的經(jīng)驗和知識進(jìn)行啟發(fā)性的搜索、試探性的推理，容易被理解。模糊理論擅長改善其它人工智能方法的容錯性能，但在模糊故障診斷中，構(gòu)造隸屬函數(shù)是實現(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。這種診斷方法的知識獲取相對較困難，特別是故障與征兆的模糊關(guān)系不易確定，且系統(tǒng)的診斷能力依賴于模糊知識庫，學(xué)習(xí)能力差、易發(fā)生漏診和誤診，而且，由于模糊語言變量是用隸屬函數(shù)表示的，實現(xiàn)語言變量與隸屬函數(shù)之間的轉(zhuǎn)換是一個難點[9]。它是從微觀上模擬人腦功能,是一種分布式的微觀數(shù)值模型，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)通過大量經(jīng)驗樣本學(xué)習(xí)知識。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還具有冗余性，即使某個神經(jīng)元失效，也不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的功能。特別是對于實際中難以建立數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜系統(tǒng)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更顯示出其獨特的功效。（4）基于故障樹的專家系統(tǒng)故障樹分析法簡稱FTA法，是一種將系統(tǒng)故障形成的原因由總體至部分按樹枝狀逐漸細(xì)化的分析方法。故障樹分析法就是把所研究系統(tǒng)的最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(biāo)，然后尋找直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素，再找出造成下一級事件發(fā)生的全部直接因素，以致追查到那些原始的、勿須再深究的因素為止。以故障樹為工具，分析系統(tǒng)發(fā)生故障的各種途徑，計算各個可靠性特征量，對系統(tǒng)的安全性或可靠性進(jìn)行評價的方法稱為故障樹分析法[10]。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，對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，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沒有考慮各中間事件或底事件檢測代價的大小和發(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。依靠單一方法往往難以滿足汽車發(fā)動機(jī)較為復(fù)雜的故障診斷要求。 本文的主要研究內(nèi)容本文的主要研究對象是奧迪A6電控發(fā)動機(jī)，采用基于模糊推理分析的方法，通過收集資料和與專家交流的形式獲得奧迪A6電控發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)故障診斷知識，建立模糊規(guī)則，然后對所建立的模糊規(guī)則進(jìn)行定性分析，生成診斷系統(tǒng)的知識庫，并最終實現(xiàn)奧迪A6電控發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)故障的診斷。在混合模糊推理的過程中，隸屬度（可信度）大小的確定非常關(guān)鍵，它決定了診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而決定了能否快速確定故障所在。② 推理方法的研究。③ 對專家系統(tǒng)知識表示進(jìn)行研究。3 奧迪A6電控發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù) 奧迪A6發(fā)動機(jī)概述奧迪A6轎車發(fā)動機(jī)基本有三種型號：，直列四缸。所有的發(fā)動機(jī)都為五氣門，帶有凸輪軸調(diào)整器、進(jìn)氣歧管切換閥、機(jī)油冷卻器，有的發(fā)動機(jī)帶有二次進(jìn)氣系統(tǒng)。 奧迪A6（ANQ型）發(fā)動機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的組成四缸ANQ型發(fā)動機(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Bosch公司Motronic電控多點汽油噴射系統(tǒng)和氧傳感器閉環(huán)控制系統(tǒng)等世界先進(jìn)技術(shù)。轎車加速性好，整車速度快，排放低等優(yōu)點成為世界范圍內(nèi)的先進(jìn)的發(fā)動機(jī)。電控燃油噴射系統(tǒng)由三個系統(tǒng)組成：燃油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和電控系統(tǒng)[12]?？諝饨?jīng)空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門體、進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸。氣缸各缸進(jìn)氣歧管總管節(jié)氣門體空氣流量計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)氣管噴射燃燒時所需的燃油量。油箱電動汽油泵汽油濾清器壓力調(diào)節(jié)器噴油器冷啟動噴油器回油管圖2 燃油系統(tǒng)3）電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)是電控單元根據(jù)傳感器檢測到的汽車運行工況和發(fā)動機(jī)運行工況來確定噴油量及點火提前角，從而控制發(fā)動機(jī)在最佳工況下運轉(zhuǎn)。進(jìn)氣量空氣流量計轉(zhuǎn)速信號其他傳感器基本噴油量補(bǔ)充噴油量噴射信號噴油器圖3 電控系統(tǒng) 四缸ANQ型發(fā)動機(jī)以一個電子控制裝置(ECU)為控制中心，利用安裝在發(fā)動機(jī)不同部位上的各種傳感器（空氣量計、冷卻液溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等），測得發(fā)動機(jī)各種工作參數(shù)，按照ECU中設(shè)定好的控制程序，通過控制噴油器，進(jìn)而精確地控制噴油量，使發(fā)動機(jī)在各種工作情況下都能獲得最佳濃度的混合氣。滿足發(fā)動機(jī)在特殊工況下對混合氣的要求，使發(fā)動機(jī)獲得良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性，同時也提高了汽車的使用性能[11]。由于電控發(fā)動機(jī)的故障特點的復(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。電控系統(tǒng)的疑難故障是指利用儀器檢測未能發(fā)現(xiàn)，使用車載自診斷仍不能確定以及依靠維修經(jīng)驗還不能診斷的故障。歸納實際維修工作中疑難故障出現(xiàn)的概率，總結(jié)疑難故障存在的性質(zhì)，大體可分為以下幾種情況[13]。它的癥狀表現(xiàn)為電控系統(tǒng)故障特征不明顯，通常表現(xiàn)為汽車電控系統(tǒng)故障的隱蔽性狀態(tài)。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)。如果一個元件，一個插接件、一個傳感器或是一個執(zhí)行器接觸不良都會引起電控系統(tǒng)出現(xiàn)間斷性故障。4）虛假性故障虛假性故障是指發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)出現(xiàn)單一故障后，由于汽車處于運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，使的故障損壞程度進(jìn)一步延伸惡化，將電控系統(tǒng)的故障以非電控系統(tǒng)故障的癥狀顯示，故障原因難以查明。 奧迪A6（ANQ型）電控發(fā)動機(jī)的故障診斷方法系統(tǒng)分析法是一種綜合分析解決問題的方法，它把診斷維修過程從故障車進(jìn)入維修車間到排除故障試車合格出廠看成一個整體來加以考慮。當(dāng)車輛進(jìn)入維修車間后，維修技師首先使用問診法對車主進(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。如果沒有故障碼就寫下無故障代碼。部件檢查、電路檢查和故障部件辨認(rèn)就是檢查其電特性和機(jī)械特性，如符合規(guī)則則說明部件或電路正常，反之則有問題。為了準(zhǔn)確地判斷故障，必須按表1所示的步驟進(jìn)行檢查。② 癥狀確認(rèn)。③ 癥狀模擬在故障診斷時，有時需要對車輛故障情況進(jìn)行模擬，常用的方法有振動法、加熱法、水淋法、電器全部接通法和冷卻法。在動態(tài)模式讀取故障碼時，若顯示故障代碼，應(yīng)按故障代碼進(jìn)行故障診斷與排除；若無故障代碼顯示，則按其他系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。通過檢查電路，可以判斷傳感器、執(zhí)行器、線束、連接器和ECU是否正常工作。當(dāng)故障癥狀明顯顯示為某一部件有故障時，應(yīng)按部件檢查方法進(jìn)行檢查。⑦ 調(diào)整或維修。⑧ 試車檢驗。正常碼故障存在在故障碼故障不出現(xiàn)部件檢查不合格電路檢查瞬時斷電檢查故障部件辨認(rèn)癥狀模擬癥狀確認(rèn)專家調(diào)查法經(jīng)驗法故障車進(jìn)入維修車間問診法人工檢測法讀取和清除故障代碼碼故障癥狀關(guān)聯(lián)表故障代碼檢查基本檢查故障代碼表調(diào)整或維修試車檢驗出廠圖4 故障診斷流程圖表1 故障代碼檢查步驟表故障碼檢查及清除癥狀確認(rèn)故障碼再次檢查癥狀狀況顯示故障碼癥狀存在顯示同一故障碼故障碼所指電路故障依然存在顯示正常碼故障不在故障碼所指電路，在另一故障點癥狀消失顯示正常碼第一次顯示故障碼是歷史記錄顯示正常碼癥狀存在顯示正常碼故障不在診斷電路中，但存在癥狀消失顯示正常碼故障不在診斷電路中，已清除 奧迪A6（ANQ型）電控發(fā)動機(jī)的常見故障診斷及其修理奧迪轎車電噴系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以通過自診斷系統(tǒng)提供的故障碼找出故障，也可以根據(jù)綜合故障表現(xiàn)進(jìn)行診斷，結(jié)合故障碼按照系統(tǒng)分析法的相關(guān)原理進(jìn)行綜合診斷。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)動機(jī)冷起動困難（發(fā)動機(jī)在冷態(tài)下起動困難，或在冷態(tài)下起動后轉(zhuǎn)速遲緩）冷氣起動閥故障修復(fù)或更換冷起動閥冷態(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)動機(jī)熱起動困難（發(fā)動機(jī)在熱態(tài)下難以啟動，或在熱態(tài)下起動后轉(zhuǎn)速遲緩），若是更換元件，應(yīng)對新元件進(jìn)行檢查測試，以確保新元件正常。因此在開始作業(yè)前，一定要先確認(rèn)故障現(xiàn)象，然后確定出故障部位及原因,再進(jìn)行修理。 電控發(fā)動機(jī)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢電控技術(shù)在發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用，極大地提高了發(fā)動機(jī)的性能，減少了燃油消耗，改善了排放。但從上述分析的診斷方法來看，現(xiàn)有診斷系統(tǒng)還存在如下一些方面的不足:① 現(xiàn)有的電控系統(tǒng)能進(jìn)行故障自診斷，但也僅僅是在系統(tǒng)發(fā)生故障后報警，并把相應(yīng)故障碼存貯起來，然后需由維修人員通過自診斷系統(tǒng)或解碼器讀取故障碼。② 現(xiàn)有診斷系統(tǒng)不能自動完成對測試結(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)一步的逐項檢查。如燃油壓力、氣缸密封性等。當(dāng)車輛在途中發(fā)生故障時，就必須送回修理廠進(jìn)行修理，遇到疑難問題時，也不能立即進(jìn)行專家會診。① 智能化 系統(tǒng)既能報警,即在被監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障時報警，也能對設(shè)備運行的具體狀態(tài)、過程等進(jìn)行監(jiān)控和隨時顯示，并能對各種參數(shù)及測試結(jié)果進(jìn)行分析解釋，并提出專家建議，為設(shè)備的使用、維護(hù)等提供依據(jù)，在故障發(fā)生前把隱患消除，延長設(shè)備的使用壽命，使設(shè)備始終在良好技術(shù)狀態(tài)下運行。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別對象系統(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)報故障的趨勢，得出相應(yīng)的診斷結(jié)論并給出維修建議。 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)是將模糊推理技術(shù)、汽車故障診斷技術(shù)并結(jié)合專家系統(tǒng)的基本原理，在Windows環(huán)境下，利用VB語言開發(fā)電控汽油發(fā)動機(jī)故障診斷系統(tǒng)。系統(tǒng)總體框圖如圖5所示。一方面，用戶通過這個界面向系統(tǒng)提出或回答問題，或向系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)和事實等；另一方面，系統(tǒng)通過這個界面向用戶提出或回答問題、輸出結(jié)果以及對系統(tǒng)的行為和最終結(jié)果做出適當(dāng)解釋。其任務(wù)是模擬維修專家的思維過程對問題進(jìn)行求解。通過對可信度值的計算與推理，實現(xiàn)對各種典型故障的快捷、專家級的診斷。知識庫的知識來源于知識獲取機(jī)構(gòu)，同時又為推理機(jī)求解問題提供了所需的知識。其功能包括知識庫的建立、刪除、重組；知識的獲取、維護(hù)、查詢、更新；以及對知識的檢查，包括一致性、冗余性和完整性檢查等。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)的主界面本系統(tǒng)模擬專家的實踐經(jīng)驗和思維方式，通過人機(jī)對話的方式查找故障信息、推理并給出解決方案。分別完成故障診斷功能；瀏覽、修改、添加知識庫功能；查詢知識功能；輔助維修管理功能；幫助功能；退出系統(tǒng)功能。圖6 主菜單窗口 系統(tǒng)的功能 系統(tǒng)的診斷功能基于模糊推理故障診斷系統(tǒng)通過對可信度值的計算與推理，結(jié)合專家診斷的正反向混合推理策略，可以實現(xiàn)對復(fù)雜故障的快速的診斷。系統(tǒng)診斷功能是通過友好的人機(jī)交互界面實現(xiàn)的，其診斷流程如圖7所示。系統(tǒng)的輔助知識庫管理功能包括對知識庫的添加、修改，對知識庫的瀏覽以及對知識庫或診斷表的刪除。通過添加新的知識庫可以使系統(tǒng)不斷適應(yīng)新的車型或新的故障。故障診斷系統(tǒng)設(shè)有學(xué)習(xí)咨詢模塊，通過它能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)不同車型的故障原理、故障診斷知識，查找維修保養(yǎng)手冊，便于維修人員學(xué)習(xí)提高自己的專業(yè)知識，并且在診斷排除故障時能夠參考相關(guān)內(nèi)容。而該系統(tǒng)的維護(hù)幫助功能可以對系統(tǒng)的使用方法、注意問題作出解答。5 基于模糊推理的奧迪A6發(fā)動機(jī)故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)研究 發(fā)動機(jī)故障診斷的模糊性汽車在運行過程中,由于設(shè)計或制造中的缺陷、使用