简论基于故障树分析的汽车空调系统故障诊断研究

　　0引言
　　随着现代汽车技术的不断发展和对汽车舒适性能要求的不断提高，汽车空调系统功能也日趋完善系统，车载装备率也越来越高。在汽车维护过程中，特别是夏季，汽车空调系统属于高发故障。由于其结构的封闭性与复杂性，使许多故障症状与原因之间的关系极不明朗且错综复杂，导致维修人员不能及时对故障原因做出科学的判断。为了快速、准确地对汽车空调故障进行诊断，在对既往故障进行大量统计的基础上，引入故障树分析法，为空调系统的设计与维修提供了科学依据，为检测、隔离及排除故障提供指导。
　　1故障树分析法
　　故障树分析法(FTA)是对复杂系统进行可靠性分析的有效工具，它将系统故障发生的故障事件从总体到部分、从系统到元件按树状进行逐级细化分析，以进一步判明基本故障，确定故障原因，确定各故障原因事件对故障症状发生的影响程度及结构重要度。
　　故障树分析法故障诊断步骤如下：
　　第一步，广泛搜集实际故障诊断的第一手资料，分析、归纳并提炼出典型故障，建立故障症状与故障原因集。
　　第二步，顶事件选择。选好顶事件有利于使整个系统故障分析相互联系起来。确定顶事件时应找出所有故障模式，选择对系统影响最大的故障模式作为顶事件，该事件必须能分解为若干独立事件以供分析。
　　第三步，故障树的构建。找出故障症状、故障原因的层级关系，确定构建连接事件与事件的逻辑结构图，即故障树。把系统最不希望发生的故障事件作为故障分析的目标，即顶事件;然后找出直接导致这一故障事件发生的全部原因(包括硬件、软件、环境、人为因素等)即中间事件;一级一级地找寻，一直追查到毋需再深究的基本事件，即底事件为止。建造故障树的目的是通过建立故障树透彻了解系统，找出系统中的薄弱环节，以便改进设计，提高系统可靠性、安全性和可维修性。
　　第四步，对故障树进行分析。通过分析在于寻找导致顶事件发生的所有可能的故障模式集合，帮助分析人员发现潜在的故障，可用于指导故障诊断，改进使用和维修方案。
　　2汽车空调故障诊断研究
　　2.1顶事件的选择
　　对于在用汽车空调，不同汽车制造商都有着不同的设计，但基本结构及故障类型基本相同。汽车空调常见故障一般分为：电气故障、机械故障、制冷剂和冷冻机油引起的故障。其表现为系统不制冷、制冷不足或产生异响，其中制冷不足是空调使用中最为典型的故障现象。
　　下面结合一辆2007款丰田凯美瑞轿车，应用故障树理论，以汽车空调制冷不足为顶事件进行故障诊断研究。
　　2.2故障树的构建
　　凡是引起风量不足的一切因素，均可以导致系统制冷不足。当风量正常时，压缩机运转正常而系统高低压侧压力不正常及压缩机运转不正常的所有因素也会引起制冷不足。
　　2.3对故障树进行分析
　　故障树分析是寻找导致顶事件发生的原因或原因组合，识别导致顶事件的所有故障模式，即所有最小割集。最小割集指示了要消除顶事件(故障症状)最少应该注意到哪些底事件(故障原因)。现采用下行法求解汽车空调制冷不足故障树的最小割集(x)，逐步自上而下写出。
　　故该故障树有35个最小割集，分别为{X1}、{X2}、{X3}、{X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14}、{X15}、{X16}、{X17}、{X18}、{X19}、{X20}、{X21}、{X22}、{X23}、{X24}、{X25}、{X26}、{X27}、{X28}、{X29}、{X30}、{X31}、{X32}、{X33}、{X34}、{X35}。
　　2.4故障树的排查与故障诊断
　　在实际空调制冷故障排除中，为迅速准确地确定故障源，提高排故效率，需综合考虑实际维修经验、空调系统历史故障数据、各个部件的可靠性、空调电脑中故障代码(自动空调中电脑有故障自诊断功能)和部件的维修方便性等信息。
　　在故障分析中，一般是由简到繁、由易到难。
　　首先检查电源、保险丝、开关、热敏电阻和外部接线，经检查发现电源工作正常，保险丝、开关、热敏电阻和外部接线良好，即底事件{X8，X9，X10，X11，X12，X13，X15，X16，X21}可排除。
　　接着，利用观察法缩小诊断范围：先检查车厢密封是否良好，送气管、吸气口滤芯和冷凝器是否脏污或堵塞，蒸发器有无结霜;再察看感温包安装是否合适，压缩机衬垫与阀门是否有损坏，压缩机与电磁离合器运转是否正常，有无松旷等。经检查，一切正常。故障原因{X1，X2，X3，X4，X6，X7，X14，X22，X25，X28，X33，X34}可排除。
　　至此，故障原因缩小在{X5，X14，X17，X18，X19，X20，X23，X24，X26，X27，X29，X30，X31，X32，X35}中。
　　通过以上分析，可初步确定汽车空调制冷不足主要与制冷管道制冷循环流量的量有关，与贮液器、膨胀阀的性能有关。因此，为防止汽车空调制冷不足故障，应加强对空调制冷系统的维护与保养，管道不能出现破损、脏堵等现象，尤其要特别重视贮液器、膨胀阀的设计、维护与使用。
　　3总结
　　本文运用故障树分析法研究了2007款丰田凯美瑞轿车空调制冷系统。结果表明，故障树分析法能够形象、直观地反映故障症状与故障原因间的因果关系，为在设计、维护和维修汽车空调制冷系统提供了良好的依据，有利于进一步提高汽车空调制冷系统工作的可靠性与安全性水平。故障树分析理论可以进一步将常规的故障诊断方法和计算机技术有机地结合起来，形成专家系统，为空调系统进行更有效的故障诊断。