4004521783汽車發(fā)動機故障檢測論文

1、沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要汽油發(fā)動機，是以汽油作為燃料的發(fā)動機。其特點是轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，造價低廉， 運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用維修方便。因此，從1886年第一輛汽車開始，汽油機就在汽車上，特別是小型汽車上大量使用，至今不衰。近年來，汽油發(fā)動機技術(shù)不斷升級，對汽車維修人員提出了更高的要求，因此，汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的研究變得尤為重要。本文針對國內(nèi)幾款主流車型的常見故障進行了闡述與分析，結(jié)合汽車故障診斷理論和技術(shù)、傳統(tǒng)診斷系統(tǒng)的原理和優(yōu)點，提出了汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的研究方案、建立了故障樹、設(shè)計了基于故障樹的汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)。汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)以windows xp為操作平臺，vi

2、sual basic、access為編程工具進行開發(fā)，具有簡明、易操作的人機界面，實現(xiàn)了故障診斷，數(shù)據(jù)庫管理等模塊功能，具有較強的實用性。關(guān)鍵詞：汽油發(fā)動機；故障；診斷系統(tǒng)abstractgasoline engine, gasoline is used as fuel engine. it features high speed, simple structure, light weight, low cost, stable operation, convenient repair. therefore, the first in 1886 to start a car, gasoline

3、 engine in the car, especially a large number of small car use, has not changed. in recent years, escalating gasoline engine technology, vehicle maintenance staff to a higher demand, the gasoline engine fault diagnosis system has become particularly important.in this paper, several mainstream domest

4、ic common fault models are described and analysis, combining theory and fault diagnosis of automobile technology, the principles of the traditional diagnostic system and the advantages of a gasoline engine fault diagnosis system for research programs, the establishment of a fault tree, the design of

5、 fault-tree based on the gasoline engine fault diagnosis system.in this paper, several mainstream domestic common fault models are described and analysis, combining theory and fault diagnosis of automobile technology, the principles of the traditional diagnostic system and the advantages of a gasoli

6、ne engine fault diagnosis system for research programs, the establishment of a fault tree, the design of fault-tree based on the gasoline engine fault diagnosis system.key word：gasoline engine；fault；diagnosis system目 錄1 緒 論11.1發(fā)展汽車檢測診斷技術(shù)的意義11.2 汽車診斷與診斷學(xué)21.3 汽車故障診斷系統(tǒng)概況21.3.1 國外汽車診斷系統(tǒng)的發(fā)展概況21.3.2 國內(nèi)汽車檢

7、測診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展31.3.3 故障診斷面臨的困難31.3.4 故障診斷的未來展望41.4 本文主要研究內(nèi)容42 汽油發(fā)動機的工作原理及常見故障分類62.1 汽油發(fā)動機的工作原理62.1.1 汽油發(fā)動機的組成62.1.2 汽油發(fā)動機的工作原理72.2 汽油發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)92.3 汽油發(fā)動機常見故障的分類112.4 本章小結(jié)113 汽油發(fā)動機故障樹的建立123.1 故障樹分析法的介紹123.2 故障樹建立方法123.3 故障樹的建立步驟133.4 故障樹構(gòu)造舉例133.5 本章小結(jié)144 汽油發(fā)動機常見故障診斷系統(tǒng)知識庫設(shè)計154.1 知識的獲取154.2 專家系統(tǒng)的知識的表示164.2.

8、1 產(chǎn)生式表示系統(tǒng)164.2.2 領(lǐng)域?qū)＜业闹R表示174.3 汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)推理模型的建立184.4專家系統(tǒng)的推理機制194.4.1 故障碼診斷模式的設(shè)計204.4.2 基于故障征兆的推理模型設(shè)計214.5 本章小結(jié)225 汽油發(fā)動機常見故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)235.1 系統(tǒng)模塊235.1.1 用戶登陸部分的實現(xiàn)235.1.2 用戶管理部分的實現(xiàn)255.2 故障查詢模塊285.2.1 車型選擇285.2.2 故障查詢305.3 本章小結(jié)37結(jié) 論38致 謝39參考文獻40附錄a41附錄b49651 緒 論1.1 發(fā)展汽車檢測診斷技術(shù)的意義汽車是一個復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)，它由數(shù)千種零部件所

9、構(gòu)成，而發(fā)動機是汽車的動力源，是汽車的心臟，汽車的一些基本技術(shù)性能都直接或間接地與發(fā)動機的性能相聯(lián)系，因此保證發(fā)動機正常工作顯得尤為重要。但是由于發(fā)動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件惡劣，在長期的使用過程中處于各種環(huán)境下，承受著各種壓力，因此，其故障率較高。因此研究汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)有著非常重要的意義。汽車檢測診斷技術(shù)是改革汽車維修制度、實行視情維修的一種必要手段。早期的汽車維修方式采用“事后維修”和定期強制保養(yǎng)，帶來了一系列問題。事后維修，不壞不修，維修只是在汽車出現(xiàn)了故障后進行的修理，這種方式隱含著對人身安全的威脅和造成財產(chǎn)重大損失的危機。目前廣泛采用了“視情維修”制度它能最大限度地發(fā)揮零件的使

10、用潛力，減少了不必要的拆卸，大大地提高了機器的可靠性和使用經(jīng)濟效益。 發(fā)展診斷汽車技術(shù)是提高維修效率、監(jiān)督維修質(zhì)量的一種迫切需要，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車保有量迅速增長，維修任務(wù)量相應(yīng)加大。另外，汽車結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，專家預(yù)估未來5年內(nèi)，一輛汽車的電子裝置成本將占整車成本的25%以上。由此產(chǎn)生的后果是熟練汽車維修工嚴重短缺，單純憑經(jīng)驗進行汽車維修已不能適合現(xiàn)代汽車技術(shù)要求。在車輛技術(shù)保障中，資料統(tǒng)計，查找故障的時間為70%左右，而排除與維修的時間占30%。車輛結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，使故障診斷的地位越來越重要?？梢赃@樣說，在車輛技術(shù)保障中，離不開汽車診斷技術(shù)。沒有檢測診斷技術(shù)，汽車技術(shù)保障系統(tǒng)中缺少一個重要

11、的環(huán)節(jié)；沒有檢測診斷技術(shù)，車輛的技術(shù)狀況就不能迅速地恢復(fù)；沒有檢測診斷技術(shù)，車輛維修保障體制就只會停留在事后維修和定期維修方式上。所以，汽車檢測診斷技術(shù)在汽車技術(shù)保障中處于十分關(guān)鍵性的地位。 加強汽車安全技術(shù)檢測，是保證行車安全的有效手段。隨著機動車保有量的逐年增加，公路交通事故和對環(huán)境的污染成為越來越不可忽視的社會問題。世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計顯示:全球每天約有十四萬人受到交通事故傷害，造成三千人以上死亡，一萬五千人殘疾。據(jù)不完全統(tǒng)計，二零零八年，全球交通事故造成約二千至五千萬人受到傷害，約五百萬人殘疾，一百一十八萬人死亡。面對著日益嚴峻的交通形勢，“中華人民共和國道路交通管理條例”規(guī)定:機動車安

12、全性能的檢測，一般應(yīng)在公安部門委托的機動車輛安全技術(shù)檢測站上進行。采用先進的儀器對機動車輛的技術(shù)狀況做出準確的判斷，發(fā)現(xiàn)問題及時維修，是確保交通安全的有效措施。1.2 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。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。這一邏輯思維方法推廣到工程技術(shù)領(lǐng)域，逐步形成了機器故障診斷這一門學(xué)科。國標(biāo)gb5624-85“汽車維修術(shù)語”中對汽車診斷的常用術(shù)語作了如下規(guī)定:汽車診斷在不解體(或僅卸下個別小件)的條件下，確定汽車技術(shù)狀況，查明故障部位及原囚的檢查。汽車檢測確定汽車技術(shù)狀況和工作能力的檢查。汽車故障汽車部分或完全喪失工作能力的現(xiàn)象。汽

13、車技術(shù)狀況定量測得表征某一時刻汽車外觀和性能參數(shù)值得總和1.3 汽車故障診斷系統(tǒng)概況1.3.1 國外汽車診斷系統(tǒng)的發(fā)展概況國外隨車診斷系統(tǒng)出現(xiàn)于80年代，即第一代隨車診斷系統(tǒng)obd-1 (on boarddiagnosis )。為了擴充隨車診斷的功能，80年代中后期開始研究多功能車外診斷系統(tǒng)。它提出利用通用或?qū)Ｓ脙x器對汽車電控系統(tǒng)進行檢測和診斷，并通過儀表或顯示器顯示檢測結(jié)果。車外診斷具有如下優(yōu)點:通用性強;診斷功能可以及時擴充，提高診斷的效率和精度;擴大了診斷范圍;可以對電控系統(tǒng)做主動干擾和控制，增強診斷能力;縮短了診斷設(shè)備和車輛的開發(fā)周期。缺點是:沒有隨車診斷那樣診斷及時、方便。只有把二者

14、結(jié)合起來，互相補充，才能達到好的效果。1978年，日本日產(chǎn)公司研制隨車和離車的汽車發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)。1982年，意大利米蘭汽車工業(yè)大學(xué)首先成功研制了汽車電系故障診斷專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)類似于傳統(tǒng)的mycin,采用反向推理，知識庫有100多種規(guī)則組成，主要來自修理工人的經(jīng)驗和維修手冊，此系統(tǒng)的實際目的是為了教學(xué)。不久，美國通用電器公司研制成功了內(nèi)燃電力機車故障排除和修理咨詢系統(tǒng)deta, 1985年研制了發(fā)動機冷卻系統(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)。日本豐田中央研究所開發(fā)了汽

15、車故障診斷專家系統(tǒng)aterx，它根據(jù)司機日常注意到現(xiàn)象，推斷引起發(fā)動機故障的原因及維修方法，該系統(tǒng)是一個產(chǎn)生式系統(tǒng)，知識結(jié)構(gòu)中約120條規(guī)則，采用正向推理，把可能的故障原因全部輸出。日本nis san汽車公司于1986年研制了用于該公司發(fā)動機電控系統(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。1998年hipar l.gellele等人研制的發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)軟件適應(yīng)面較廣，商用化程度高。這些系統(tǒng)實用性強，結(jié)構(gòu)簡單，但知識水平不高，所用知識類型和推理控制策略過于單一。1.3.2 國內(nèi)汽車檢測診斷系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展國內(nèi)在基于知識的發(fā)動機故障診斷系

16、統(tǒng)方面的研究較晚。1988年天津工程學(xué)院在pc機上用dbase語言開發(fā)，以turbe-prolog語言改寫的汽車故障診斷專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)以老解放汽油車為主要研究對象。1990年華中理工大學(xué)在pc機上用iqlisp語言和匯編語言開發(fā)了發(fā)動機故障診斷專家系統(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。南京大學(xué)在1998年開發(fā)的汽車故障維修專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)abdes，運用基于case的推理模式，采用可視化編程手段，提供了一個可視化的知識獲取工具，可以完成基本的發(fā)動機故障診斷。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。1.3.3 故障

17、診斷面臨的困難汽車故障參數(shù)與診斷信息獲取在理論上大體分兩大分支，其汽車電器故障診斷和機械故障診斷。1).汽車電器故障診斷分數(shù)字電路故障診斷和模擬電路故障診斷數(shù)字電路僅有兩種狀態(tài)，即0和1。模擬電路故障診斷具有多樣性。信號的連續(xù)性、非線性、容差和噪聲以及檢測點的有限性，使診斷問題變得十分復(fù)雜。難度大、精度低、穩(wěn)定性差。從而導(dǎo)致檢測診斷的效益低。2).汽車機械故障診斷汽車機械系統(tǒng)的故障具有如下特點:機械運行過程是動態(tài)過程，就其本質(zhì)而言是隨機過程。機械系統(tǒng)不同時刻觀察的數(shù)據(jù)通常是不重復(fù)的，用檢測數(shù)據(jù)直接判斷運行過程故障是不可靠的，不同時刻觀察值不一致，只能從統(tǒng)計意義上比較它們的差異。從系統(tǒng)特性上看，

18、汽車機械系統(tǒng)故障除了如連續(xù)性、離散性、間歇性、緩變性、突發(fā)性、隨機性、趨勢性和模糊性等一般特性外，汽車各總成都是有成百上千個零件裝配而成，零部件間互相禍合，決定了汽車各總成故障的多層次性，一種故障由多層次故障原因所構(gòu)成。1.3.4 故障診斷的未來展望在社會潛在的應(yīng)用驅(qū)動下，故障診斷理論和技術(shù)得到飛速發(fā)展。但由于故障診斷的復(fù)雜性和其包含的信號的不確定性，它也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，然而人類的探索能力是永無止境的。在未來幾十年中，故障診斷技術(shù)將充分應(yīng)用到各個方面。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，故障診斷技術(shù)達到了較高的水平?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)、信息科學(xué)強大的滲透力，計算機技術(shù)、電子技術(shù)、人工智能技術(shù)更廣泛、更深入的應(yīng)用，推動了

19、機器診斷技術(shù)向以下幾方面發(fā)展:1).微型計算機、單片機將成為診斷儀器的一個組成部分，診斷技術(shù)的自動化、智能化水平將進一步提高。2).信息科學(xué)中的時一頻分析技術(shù)、機械系統(tǒng)中的磨屑光譜分析技術(shù)、紅外熱成像技術(shù)、機械振動和噪聲分析技術(shù)會越來越成熟，形成具有特色的工程診斷技術(shù)分支。3).模糊集理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌理論相結(jié)合，為故障分析開辟了新的途徑，故障診斷將向多參數(shù)綜合發(fā)展。近似推理、模糊識別得到更廣泛的應(yīng)用，故障診斷的速度更快，診斷的準確度將進一步提高。4).網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的異軍突起給機器故障診斷注入了新的活力。互聯(lián)網(wǎng)將為故障診斷提供源源不斷的信息。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以將傳感器檢測到的數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)接嬎阒?/p>

20、心處理。同時計算中心將分析結(jié)果反饋回現(xiàn)場指導(dǎo)故障診斷。不久的將來，可視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將投入實用，遠在千里之外的專家能像在現(xiàn)場一樣，一步一步地知道檢測人員診斷和排除故障。1.4 本文主要研究內(nèi)容針對目前我國汽油發(fā)動機檢測與維修行業(yè)現(xiàn)狀，在充分分析國內(nèi)外汽車故障診斷系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，本課題通過對三款主流車型汽油發(fā)動機常見故障的分析和故障樹的構(gòu)建，設(shè)計了汽車汽油發(fā)動機常見故障診斷系統(tǒng)。具體的研究內(nèi)容如下：1).對發(fā)動機結(jié)構(gòu)及故障類型進行全面分析，提出了汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。 2).建立基于故障現(xiàn)象的診斷模型3).建立基于故障碼的診斷模型4).運用visual basic6.0 開發(fā)wind

21、owsxp環(huán)境下的汽車汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)程序。5).對本故障診斷系統(tǒng)做出測試和評價。2 汽油發(fā)動機的工作原理及常見故障分類現(xiàn)代汽車發(fā)動機多采用四缸汽油發(fā)動機，本文所涉及的三個車型也均采用四缸汽油發(fā)動機，因此本文選用四缸汽油發(fā)動機來進行汽油發(fā)動機構(gòu)造及工作原理的介紹。2.1 汽油發(fā)動機的工作原理2.1.1 汽油發(fā)動機的組成現(xiàn)代汽車汽油發(fā)動機的構(gòu)造如圖2.1所示。圖2.1汽油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)1-曲軸同步齒形帶輪 2-定時同步齒形帶張緊輪3-定時同步齒形帶 4-凸輪軸同步齒形帶輪5-凸輪軸 6-搖臂 7-液壓挺柱 8-進氣門 9-排氣門 10-活塞 11-連桿 12-曲軸 13-機油泵 14-機油集

22、濾器2.1.2 汽油發(fā)動機的工作原理四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)包括四個活塞行程，即進氣行程、壓縮行程、膨脹行程（作功行程）和排氣行程，如圖2.2所示。由于在此期間汽缸中氣體的壓力隨汽缸容積的改變而不斷地變化，因此采用氣體壓力隨汽缸容積變化的示功圖來表示，如圖2.3所示。（1）進氣行程（圖2.2a） 汽油機將空氣與燃料先在汽缸外部的化油器中（化油器式）、節(jié)氣門體處（單點噴射）或進氣到內(nèi)（進氣道多點噴射）進行混合，形成可燃混合氣后被吸入汽缸。在示功圖上，進氣行程用曲線ra表示。曲線ra的大部分位于大氣壓力線下面，這部分與大氣壓力線縱坐標(biāo)之差即表示汽缸內(nèi)的真空度。（2）壓縮行程（圖2.2b） 為使吸入汽

23、缸的可燃混合氣能迅速燃燒，以產(chǎn)生較大的壓力，從而使發(fā)動機發(fā)出較大功率，必須為燃燒前將可燃混合氣壓縮，使其容積縮小，密度加大，溫度升高，故需要有壓縮過程。在這個過程中，進、排氣門全部關(guān)閉，曲軸推動活塞有下止點向上止點移動一個行程，稱為壓縮行程。在示功圖上，壓縮行程用曲線ac表示?；钊竭_上止點時壓縮終了，此時，混合氣被壓縮到活塞上方很小的空間，即燃燒室中。（3）作功行程（圖2.2c） 在這個行程中，進、排氣們?nèi)耘f關(guān)閉。當(dāng)活塞接近上止點時，裝在汽缸體（或汽缸蓋）上的火花塞即發(fā)出電火花，點燃被壓縮的可燃混合氣?？扇蓟旌蠚馊紵?，放出大量的熱能，其壓力和溫度迅速增加，所能達到的最高壓力pz約為35mp

24、a,相應(yīng)溫度則為22002800k。高溫、高壓燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，通過連桿使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出機械能。它除了用于維持發(fā)動機本身繼續(xù)運轉(zhuǎn)而外，其余即用于對外作功。示功圖上曲線zb表示活塞向下移動時，汽缸內(nèi)容積增加，氣體壓力和溫度都降低，在作功行程終了的b點，壓力降至0.30.5mpa，溫度則將為13001600k。（4）排氣行程（圖2.2d） 可燃混很氣燃燒后生成的廢氣，必須從汽缸中排除，以便進行下一個工作循環(huán)。當(dāng)膨脹接近終了時，排氣門開啟，靠廢氣的壓力進行自由排氣，活塞到達下止點后再向上止點移動時，繼續(xù)將廢氣強制排到大氣中?；钊缴现裹c附近時，排氣行程結(jié)束。這一行程在示功圖上用曲線b

25、r表示。在排氣行程中，汽缸內(nèi)壓力稍高于大氣壓力，約為0.1050.115mpa。排氣終了時，廢氣溫度約為9001200k。由于燃燒室占有一定的容積，因此在排氣終了時，不可能將廢氣排盡，這一部分留下的廢氣稱為殘余廢氣。綜上所述，四沖程汽油機經(jīng)過進氣、壓縮、燃燒作功、排氣四個行程，完成一個工作循環(huán)。這期間活塞在上、下止點間往復(fù)移動了四個行程，曲軸旋轉(zhuǎn)了兩周。 a） b） c） d）圖2.2 四沖程發(fā)動機工作原理示意圖a） 進氣行程 b）壓縮行程c）膨脹行程（作功行程） d）排氣行程 a） b） c) d)圖2.3 四沖程汽油機的示功圖a） 進氣行程 b）壓縮行程c）膨脹行程（作功行程） d）排氣行

26、程2.2 汽油發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu) 發(fā)動機是一部由許多機構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機器?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)形式很多，即使是同一類型的發(fā)動機，其具體構(gòu)造也是各種各樣的。我們可以通過一些典型汽車發(fā)動機的結(jié)構(gòu)實例來分析發(fā)動機的總體構(gòu)造。 下面以ca1040系列輕型火車用的ca488q型汽油發(fā)動機為例，介紹四沖程汽油機的一般構(gòu)造（圖2.4）。（1）機體組 ca488q型發(fā)動機的機體組包括汽缸蓋、汽缸體及油底殼。作用是作為發(fā)動機各結(jié)構(gòu)、各系統(tǒng)的裝配基體，而且其本身的許多部分又分別是曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。汽缸蓋和汽缸體的內(nèi)壁共同組成燃燒室的一部分。是承受高溫高壓的機件。在進

27、行結(jié)構(gòu)分析時，常把機體組列入曲柄連桿機構(gòu)。（2）曲柄連桿機構(gòu) 曲柄連桿機構(gòu)包括活塞、連桿、帶有飛輪的曲軸等。它是將活塞的直線往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動并輸出動力的機構(gòu)。（3）配氣機構(gòu) 配氣機構(gòu)包括進氣門、排氣門、搖臂、氣門間隙調(diào)節(jié)器、凸輪軸以及凸輪軸定時帶輪等。其作用是使可燃混合氣及時充入汽缸并及時從汽缸排除廢氣。（4）供給系統(tǒng) 供給系統(tǒng)包括汽油箱、汽油泵、汽油濾清器、化油器、空氣濾清器、進氣管、排氣管、排期消聲器等。其作用是把汽油和空氣混合為成分合適的可燃混合氣供入汽缸，以供燃燒，并將燃燒生成的廢氣排出發(fā)動機。（5）點火系統(tǒng) 點火系統(tǒng)的功用是保證按規(guī)定時刻及時點燃汽缸中被壓縮的混合氣，其中包

28、括供給低壓電流的蓄電池和發(fā)電機以及分電器、點火線圈與火花塞等。（6）冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)主要包括水泵、散熱器、風(fēng)扇、分水管以及汽缸體和汽缸蓋里鑄出的空腔水套等。其功用是把受熱機件的熱量三道大氣中去，以保證發(fā)動機正常工作。（7）潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)包括機油泵、機油集濾器、限壓閥、潤滑通道、機油濾清器等，其功用是將潤滑油供給作相對運動的零件，以減少它們之間的摩擦阻力，減輕機件的磨損，并部分地冷卻摩擦零件，清洗摩擦表面。（8）起動系統(tǒng) 包括起動機及其附屬裝置，用以使靜止的發(fā)動機起動并轉(zhuǎn)入自行運轉(zhuǎn)。圖2.4 解放ca488q型汽油機的構(gòu)造2.3 汽油發(fā)動機常見故障的分類汽油發(fā)動機的故障按工程上的通用分為：

29、機械故障、電氣故障及外來干擾故障等汽油發(fā)動機的結(jié)構(gòu)分類可分為：機體組故障、曲柄連桿機構(gòu)故障、配氣機構(gòu)故障、供給系統(tǒng)故障、點火系統(tǒng)故障、冷卻系統(tǒng)故障、潤滑系統(tǒng)故障、起動系統(tǒng)故障及外來干擾故障等。2.4 本章小結(jié)通過本章對汽油發(fā)動機工作原理和總體結(jié)構(gòu)的介紹，我們已經(jīng)大致了解了汽油發(fā)動機的基本知識。通過這樣的了解，我們不但可以更好的掌握修理汽油發(fā)動機的方法，還可以了解汽油發(fā)動機的故障特點。在下一章會根據(jù)本章介紹的發(fā)動機各組成部分的不同故障特點建立故障樹。3 汽油發(fā)動機故障樹的建立通過前面一章的介紹，我們已經(jīng)對汽油發(fā)動機有了基本的了解，下面我們就根據(jù)汽油發(fā)動機的一些常見故障，來進行故障樹的建立。3.1

30、 故障樹分析法的介紹故障樹分析（fta）技術(shù)是美國貝爾電報公司的電話實驗室于1962年開發(fā)的，它采用邏輯的方法，形象地進行危險的分析工作，特點是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強，可以做定性分析，也可以做定量分析。體現(xiàn)了以系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性。故障樹分析法就是把所研究系統(tǒng)得最不希望發(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。通常把最不希望發(fā)生的事件稱為頂端事件，勿須再深究的事件稱為底端事件，介于頂端事件或底端事件的一切事件為中間事件。用相應(yīng)的符號代表這些事件

31、，再用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T把頂端事件、中間事件和底端事件連成樹形圖。這樣的樹形圖稱為故障樹，用以表示系統(tǒng)或設(shè)備的特定事件與它的各個子系統(tǒng)或各個部件故障事件之間的邏輯關(guān)系。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行評價的方法稱為故障樹分析法。3.2 故障樹建立方法應(yīng)用故障樹分析故障時，其過程如下： 1）給系統(tǒng)明確的定義，選定可能發(fā)生的不希望事件作為頂端事件；2）對系統(tǒng)的故障進行定義，分析故障形成的原因；3）做出故障樹邏輯圖；4）對故障樹進行定性分析，確定各事件結(jié)構(gòu)的重要度，應(yīng)用布爾代數(shù)對故障樹進行簡化，尋找故障樹的最小割集，判明系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)；5）對故

32、障樹結(jié)構(gòu)作定量分析。根據(jù)各組件、各部件的故障概率數(shù)據(jù)，應(yīng)用邏輯的方法，對系統(tǒng)故障作定量分析。3.3 故障樹的建立步驟故障樹分析的過程是一個對系統(tǒng)更深人認識的過程，它要求分析人員把握系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對故障發(fā)生影響的途徑和程度，以便在分析過程中發(fā)現(xiàn)問題，找出零、部件故障與系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，以確定系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)12。建樹的步驟如圖3.1所示。圖 3.1 故障樹的建立步驟3.4 故障樹構(gòu)造舉例 通常的故障樹結(jié)構(gòu)為：故障樹分析把系統(tǒng)最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為邏輯分析的目標(biāo)，在故障樹中稱為頂端事件（即是本文中的故障現(xiàn)象），繼而找出導(dǎo)致這一故障狀態(tài)發(fā)生的所有可能直接原因，在故障樹中稱為中間事件

33、（即是本文中的故障原因）。再跟蹤找出導(dǎo)致這些中間故障事件發(fā)生的所有可能直接原因。直追尋到引起中間事件發(fā)生的全部部件狀態(tài)，在故障樹中稱為底端事件（即是本文中的故障排除方法）。用相應(yīng)的代表符號及邏輯門把頂端事件、中間事件、底端事件連接成樹形邏輯圖，此樹形邏輯圖即為故障樹。故障樹是一種特殊的倒立樹狀邏輯因果關(guān)系圖，它用事件符號、邏輯門符號和轉(zhuǎn)移符號描述系統(tǒng)中各種事件之間的因果關(guān)系。故障樹的一般形式如圖3.2所示圖3.2 故障樹的一般形式 以別克君威發(fā)動機活塞銷響故障為例建立故障樹。該故障樹頂端事件為故障現(xiàn)象（活塞銷響）。底端事件為與中間事件相對應(yīng)的故障結(jié)果（活塞銷與襯套配合間隙過大、活塞銷損壞、潤滑

34、油不良），故障樹其余部分即為中間事件（故障原因與診斷過程），其故障樹如圖3.3所示： 活塞銷響響聲最大轉(zhuǎn)速下進行汽缸斷火實驗檢查響聲是否更加雜亂活塞銷與襯套配合間隙過大急加速下進行汽缸斷火實驗檢查響聲是否減輕或消失是檢查活塞銷潤滑油是否潤滑不良活塞銷潤滑油不良急加速下進行汽缸斷火實驗后響聲減輕或消失否是是否調(diào)整活塞銷與襯套配合間隙更換活塞銷更換潤滑油圖3.3 別克君威活塞銷響故障的故障樹3.5 本章小結(jié)本章闡述了故障樹分析法的基本內(nèi)容和故障樹的建立方法、步驟，并以富康汽車發(fā)動機汽缸體變形故障為例，繪制了故障樹。4 汽油發(fā)動機常見故障診斷系統(tǒng)知識庫設(shè)計4.1 知識的獲取知識獲取也叫機器學(xué)習(xí)，早期

35、的專家系統(tǒng)完全依賴領(lǐng)域?qū)＜液椭R工程師共同合作把領(lǐng)域內(nèi)的知識總結(jié)歸納出來，然后將它們規(guī)范化后輸入知識庫，往往要付出艱巨的勞動。目前，一些專家系統(tǒng)已經(jīng)初步具有了自動知識獲取功能。自動知識獲取包括兩方面的內(nèi)容：1）外部知識獲取即系統(tǒng)通過向?qū)＜以儐?，以接受教?dǎo)的方式獲取專家的知識，然后自動地把它轉(zhuǎn)換成內(nèi)部表示形式存入知識庫。2）內(nèi)部知識獲取即系統(tǒng)在運行過程中不斷地從錯誤和失敗中歸納總結(jié)經(jīng)驗，并修改和擴充自己的知識庫。知識庫是系統(tǒng)進行開發(fā)的依托，知識庫中知識的準確可靠直接影響到系統(tǒng)可信度。本系統(tǒng)知識采用外部知識獲取和知識輸入相結(jié)合的方式，將所需的各類知識存儲到知識庫中，待進行系統(tǒng)推理時調(diào)用。其獲取模型

36、如圖4.1所示。外部知識獲取知識編譯知識庫執(zhí)行結(jié)果檢驗結(jié)果正確么？ny結(jié)束圖4.1知識獲取模型4.2 專家系統(tǒng)的知識的表示專家系統(tǒng)的工作過程是一個獲得知識并運用知識的過程，是一個知識處理系統(tǒng)。為了對知識進行處理，就要在計算機中用合適的形式對系統(tǒng)所需的知識進行組織。知識獲取、知識表示和知識利用是專家系統(tǒng)的三個基本問題。專家系統(tǒng)的知識表示有幾種，本系統(tǒng)采用產(chǎn)生式表示系統(tǒng)。4.2.1 產(chǎn)生式表示系統(tǒng)產(chǎn)生式表示法也叫規(guī)則表示法。這是專家系統(tǒng)中使用最多的一種知識表示法。產(chǎn)生式通常用于表示具有因果關(guān)系的知識，其基本形式是“if p then q”其中p是產(chǎn)生式的前提，用于指出該產(chǎn)生式規(guī)則的條件；q是一組結(jié)

37、論或操作，用于指出當(dāng)前提條件滿足時應(yīng)該得出什么樣的結(jié)論或應(yīng)該進行的操作。它的推理機制是以演繹推理為基礎(chǔ)，推理系統(tǒng)也稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。產(chǎn)生式系統(tǒng)最初是由美國數(shù)學(xué)家e.post于1943年提出的一種計算機制，1965年由simon和necuell引入到基于知識的專家系統(tǒng)中。一個產(chǎn)生式系統(tǒng)包括三個基本要素：規(guī)則庫、綜合數(shù)據(jù)庫、控制系統(tǒng)。如圖4.2所示。圖4.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1）規(guī)則庫 是產(chǎn)生式規(guī)則的集合，它包含關(guān)于問題的一般性知識。規(guī)則庫反映了領(lǐng)域知識，其內(nèi)容是否完整、一致將直接影響到系統(tǒng)的功能和性能。規(guī)則庫中的每一條規(guī)則都會有一個編號，系統(tǒng)運行時通過編號標(biāo)識每一條規(guī)則。2）綜合數(shù)據(jù)庫 又稱為事

38、實庫、上下文、黑板等。它是一個非常類似于緩沖器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存放問題求解過程中的各種當(dāng)前信息。當(dāng)規(guī)則庫中某條產(chǎn)生式的前提可與綜合數(shù)據(jù)庫中的某些事實匹配時，該產(chǎn)生式就被激活，并把其結(jié)論放入綜合數(shù)據(jù)庫中，所以綜合數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容是不斷變化的、動態(tài)的。本系統(tǒng)中采用數(shù)組與表結(jié)構(gòu)，以便和規(guī)則的條件部分相匹配。3）控制系統(tǒng) 又稱為規(guī)則解釋程序，是一組程序，負責(zé)整個產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行，它的任務(wù)就是確定下一步哪些規(guī)則是可用的。它確定所選定規(guī)則的條件部分如何與數(shù)據(jù)庫中的事實匹配并監(jiān)控問題求解過程。當(dāng)數(shù)據(jù)庫中沒有所需的事實時，它還將向用戶提問以獲取相應(yīng)的事實信息?？刂葡到y(tǒng)是產(chǎn)生式系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵部分。在本系統(tǒng)實際

39、應(yīng)用時，對于某一故障征兆進行問題求解時，被激活的規(guī)則可能不止一條，這時，規(guī)則解釋程序就需要按著一定的控制策略，確定用哪條規(guī)則，這一過程稱為沖突消解。本系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機故障診斷的特點，采用優(yōu)先原則，即選用先被激活的規(guī)則為原則。根據(jù)前面所需知識的分類，對每一類知識分別進行表示和存儲4.2.2 領(lǐng)域?qū)＜业闹R表示此類知識是系統(tǒng)進行故障診斷時的核心知識部分。在本系統(tǒng)中主要用到的專家領(lǐng)域的知識有汽車類型知識、故障大類知識、故障樹知識。汽車類型知識的表示 當(dāng)用戶在使用故障診斷系統(tǒng)過程中，選擇車型時，將用到此類知識。此類知識是以數(shù)據(jù)庫表格的形式存儲在access數(shù)據(jù)庫中的。該表格的每個記錄中應(yīng)有序號與車型。一

40、個序號對應(yīng)一個車型。其設(shè)計與實現(xiàn)如圖4.3：圖4.3汽車類型表故障大類知識的表示 當(dāng)用戶進入故障查詢系統(tǒng)選擇車型后，將根據(jù)此類知識進行故障碼或故障現(xiàn)象的選擇。故障大類知識是以數(shù)據(jù)庫表格的形式存儲在access數(shù)據(jù)庫中的。該表格的每個記錄中應(yīng)有車型、故障代碼與步驟提示。下面以奧迪車為例，其設(shè)計與實現(xiàn)如圖4.4所示。本表格中，一個車型對應(yīng)所有故障代碼，每一個故障代碼對應(yīng)唯一的步驟提示。圖4.4故障大類表故障樹知識的表示 這部分知識的表示是系統(tǒng)的核心內(nèi)容，它關(guān)系到后面的推理機制的建立和推理策略的確定。故障樹知識的獲取和推理是以故障樹分析技術(shù)為基礎(chǔ)的。其中要有診斷流程的診斷提示(步驟提示)，判斷故障樹

41、走向的標(biāo)志(方向)，診斷分支的內(nèi)容(故障分支)，診斷分支的狀態(tài)(診斷狀態(tài))。當(dāng)診斷分支處于診斷結(jié)束狀態(tài)時，診斷分支對應(yīng)的是故障原因。每個故障原因要有故障編號，此編號是為了查找相應(yīng)故障維修方法所設(shè)置的，與故障碼不同。在表中每一個故障現(xiàn)象對應(yīng)其所有的診斷流程，每一步的診斷提示以自小到大的序號排列，當(dāng)系統(tǒng)進行診斷時就會按編號順序進行提示。例如，別克車型汽缸拉缸故障，其故障現(xiàn)象為汽缸拉缸，故障編號為102。那么，此故障現(xiàn)象編號對應(yīng)其所有診斷流程編號，每個診斷流程編號對應(yīng)唯一的故障診斷內(nèi)容。當(dāng)進行某一故障診斷流程時，通過與編碼對應(yīng)的診斷內(nèi)容，用戶進行二值性判斷（是/否），根據(jù)選擇的判斷項得到所對應(yīng)的故障

42、編號。根據(jù)此故障編號所對應(yīng)的內(nèi)容，用戶將得到故障診斷結(jié)果或者繼續(xù)向下診斷。其設(shè)計如圖4.5：圖圖4.5故障樹表4.3 汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)推理模型的建立系統(tǒng)的知識庫建立之后，就要利用知識庫中的知識進行診斷，即要建立汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)的推理機制，使得系統(tǒng)能夠按照一定的規(guī)則從已有的故障現(xiàn)象推理出故障原因。其內(nèi)容包括：故障碼診斷模型的設(shè)計、基于故障征兆的診斷模型設(shè)計。4.4專家系統(tǒng)的推理機制推理是按某種策略由已知判斷推出另一判斷的思維過程。在智能系統(tǒng)中，推理是由程序?qū)崿F(xiàn)的，這一組程序叫推理機。推理機是專家系統(tǒng)的“思維”機構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。推理機的性能和構(gòu)造與知識的表示形式及組織方式

43、有關(guān)，但與知識內(nèi)容無關(guān)，這有利于保證推理機與知識庫的相對獨立，因此推理機的設(shè)計總是與知識庫的設(shè)計同時進行。根據(jù)知識表示方法及組織方式選擇合適的推理方法；同時，根據(jù)方便推理、有利于提高推理效率的原則，設(shè)計合適的知識表示方式及組織方法。(1) 推理方向推理方向用于確定推理的驅(qū)動方式，分為正向推理、逆向推理、混合推理和雙向推理四種。本系統(tǒng)采用正向推理。正向推理的基本思想是：系統(tǒng)根據(jù)用戶提供的原始信息，在知識庫中尋找能與之匹配的規(guī)則，若找到，則將推出的新事實加入到數(shù)據(jù)庫中作為下一步推理的已知事實，在此之后再在知識庫中選取適用的知識進行推理，如此反復(fù)進行這一過程，直到得出最終結(jié)果。本系統(tǒng)是讓用戶選擇信息

44、。(2) 診斷過程的搜索策略高校的推理機，它的搜索策略是與具體的領(lǐng)域問題有關(guān)的。因為完全與領(lǐng)域問題無關(guān)的搜索策略將是十分低效的。因此，設(shè)計推理機時應(yīng)根據(jù)領(lǐng)域問題選擇高效的搜索策略。搜索是一類重要的知識運用。搜索的對象可以是一個狀態(tài)空間，也可以是一個知識或數(shù)據(jù)的集合。搜索的優(yōu)點在于它能夠?qū)⒅R分解，采用逐次的方法逼近目標(biāo)，使得搜索的結(jié)果能夠非常地接近真實原因。最基本的搜索算法有：深度優(yōu)先搜索法和廣度優(yōu)先搜索法。1.深度優(yōu)先搜索法該方法是從樹根開始，逐步往下搜索的方法，它遵循兩個原則：在當(dāng)前節(jié)點還有未搜索的子節(jié)點時，總是按某種約定的順序搜索一個子節(jié)點，這種方法只要可能總是先往樹的深一層搜索，一直搜

45、索到子節(jié)點下再也沒有節(jié)點了為止；2.廣度優(yōu)先搜索法它與深度優(yōu)先搜索法正相反，它是一層一層地搜索狀態(tài)節(jié)點，只有某一層的狀態(tài)被全部搜索完畢，它才轉(zhuǎn)入下一層搜索。圖4.6 兩種搜索方法本系統(tǒng)實現(xiàn)的正向推理算法采用的是深度優(yōu)先搜索策略。從最不希望發(fā)生的頂事件一直搜索到底事件。4.4.1 故障碼診斷模式的設(shè)計當(dāng)汽車發(fā)動機出現(xiàn)故障時，應(yīng)首先確認有無故障碼存在，這樣可避免走不必要的彎路。因此，本系統(tǒng)在進行總體設(shè)計時，將故障碼診斷方式作為系統(tǒng)的一個基本功能考慮進來，來診斷故障發(fā)生部位。本系統(tǒng)先讓用戶選擇要進行診斷的車型，系統(tǒng)自動列出汽車車型對應(yīng)的故障碼。然后系統(tǒng)將故障碼對應(yīng)的故障內(nèi)容列出。其診斷推理模型如圖4

46、.7所示：圖4.7 故障碼診斷模型4.4.2 基于故障征兆的推理模型設(shè)計在基于故障征兆的診斷推理中，系統(tǒng)將列出用戶所選車型對應(yīng)的故障現(xiàn)象供用戶選擇。系統(tǒng)在根據(jù)用戶的選擇，進行診斷。診斷過程理論基于故障原因與征兆間具有確定性邏輯關(guān)系。本系統(tǒng)征兆的推理是通過系統(tǒng)建立的二值性故障樹診斷模型來實現(xiàn)的。采用二值性故障樹診斷模型是由以下幾個方面決定的：第一，故障征兆與故障原因間具有確定性的邏輯關(guān)系，二值性判斷易于實現(xiàn)；其次，診斷知識的表示是基于規(guī)則的。因此，建立二值性故障樹診斷模型對故障征兆進行診斷推理，其可行性是顯而易見的。在故障樹定性分析的基礎(chǔ)上，本文建立了基于規(guī)則的二值性故障樹診斷推理模型，即在二值

47、性判斷(yes/no)的控制下進行診斷規(guī)則的匹配，將故障樹展開并得到診斷結(jié)果。二值性故障診斷推理模型如圖4.8所示： 圖4.8 二值性故障樹診斷推理模型4.5 本章小結(jié)本章主要進行了汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)知識庫的設(shè)計，其中包括知識庫知識的表述、汽油發(fā)動機故障診斷系統(tǒng)知識庫的建立、推理模型的建立和推理機制的設(shè)計。5 汽油發(fā)動機常見故障診斷系統(tǒng)的實現(xiàn)通過前幾章的了解與討論，系統(tǒng)的原理部分已經(jīng)確定。下面，由本章來完成對程序的設(shè)計，圖5.1為程序主界面圖。圖5.1 程序主界面由于篇幅所限，本章只給出每個模塊中，具有代表性的程序部分的實現(xiàn)。5.1 系統(tǒng)模塊系統(tǒng)模塊在程序上的體現(xiàn)為用戶登陸和用戶管理兩部分

48、。5.1.1 用戶登陸部分的實現(xiàn) 用戶登陸截面入圖5.2所示圖5.2 用戶登陸界面用戶登陸界面實現(xiàn)方式是先通過對數(shù)據(jù)庫已有的，關(guān)于用戶資料的數(shù)據(jù)的驗證，來判斷是否允許使用者登陸到程序。 (1) 核心算法表達式： 數(shù)據(jù)庫查詢語句select：select * from 表名 where 列名= & 關(guān)鍵字 & 此語句的功能是從已有表的某一列中選擇去關(guān)鍵字相同的那一條信息，這里用此語句來尋找登陸時，所輸入的用戶名以及與之相匹配的密碼。 if條件語句：if then else end if if語句的功能是當(dāng)查詢語句查詢到數(shù)據(jù)庫的存儲的用戶名及相配的密碼后，來判斷登陸者使用的密碼是否正確。程序?qū)崿F(xiàn)的

49、代碼：private sub command1_click()dim a as stringdim aa as stringaa = ucase(combo1.text)bb = text2.textif sst1.state = 1 then sst1.closeend ifwith sst1 .cursorlocation = aduseclient .cursortype = adopenstatic .locktype = adlockpessimistic .open select * from 用戶 where 用戶名= & aa & , str1, , , adcmdtexten

50、d withif not sst1.eof then if bb = trim(sst1.fields(2) then if trim(sst1.fields(1) = 一般用戶 then mdiform1.用戶管理.enabled = false end if unload form12 mdiform1.show else msgbox 密碼錯誤請重新輸入！, vbokonly + vbexclamation, end ifelse msgbox 此用戶不存在請重新輸入！, vbokonly + vbexclamation, end ifend sub注意：此代碼運行后，包含了輸入3次密碼

51、錯誤，則程序自動退出的功能。5.1.2 用戶管理部分的實現(xiàn) 1、添加用戶 用戶添加部分的系統(tǒng)界面如圖5.3所示圖5.3 用戶添加界面添加用戶功能的實現(xiàn)方式是通過對數(shù)據(jù)庫添加數(shù)據(jù)來勢用戶信息的存儲。 (1) 核心算法表達式：數(shù)據(jù)庫查詢語句select：select * from 表名 where 列名= & 關(guān)鍵字 & 此語句可以將數(shù)據(jù)添加到指定的數(shù)據(jù)庫中。(2) 程序?qū)崿F(xiàn)的代碼：private sub command3_click()dim sst1 as new adodb.recordsetdim sst3 as new adodb.recordsetdim k as integerk =

52、 0if a = 1 then if text1.text = and combo1.text = and text2.text = and text3.text = then msgbox 請把必要的數(shù)據(jù)填上！, vbokonly + vbexclamation, k = 1 else if text2.text = text3.text then with sst3 .cursorlocation = aduseclient .cursortype = adopenstatic .locktype = adlockpessimistic .open select * from 用戶 where 用戶名= & text1.text & , str1, , , adcmdtext end with if sst3.eof then with sst1 .cursorlocation = adusecl