电喷发动机故障诊断专家系统推理机的开发

２ 系统 推 理 机 的 开 发
推 理 机是专 家 系统 的核 心 。针对 电喷发 动机 故 障 的复杂 性 ， 系 统设 计 了基 于 故 障树 的模 型推 理 该
机制 ， 采用 确定 性 推理 和不 确 定 性 推 理相 结 合 的方
２ ）先 检查 故 障概 率高 的子系统 、 部件 。 零
因果 逻辑 关 系简 单 ， 系统 采用正 向推 理 ， 系 统可 该 使 以较 快地 回答用 户 的问题 ， 再利用 友好 的人 机接 口 ，
能性故障 ， 则为异响故障； 如果异响时伴有严重功能
性 故 障 ， 该 异 响 为 功 能 性 故 障 的一 种 异 常 现 象 。 则 这 样 ， 动机故 障 中存 在 确 定 性 知 识 和不 确 定 性 知 发 识， 即功 能性 故 障用 确定 性 理论描 述 ， 而异 响等用 不
［］ Ｊ ／ ２ ， ８ Ｔ Ｔ３ ５ 营运 客 车 类 型 划 分 及 等 级 评 定 ［ ］ Ｓ．
参考 文献 ：
［］ Ｇ ／ ３ ３ ． —２０ ， １ Ｂ Ｔ ７ ０ １ ０ １ 汽车 和挂 车类 型 的术语 和定 义 ［］ ｓ． ［］ Ｇ ／ ３ ３ ． —１８ ， ２ Ｂ Ｔ ７０ １ ９ ８ 汽车 和半挂 车 的术 语和 定义 车
［－ Ｇ １２ ５ ０ ５ 点燃 式发 动机汽 车排气 污染 物排放 ３１ Ｂ ８ ８ —２ ０ ，
限值及测量方法（ 双怠速法及简易工况法）ｓ ． ［］
［ ］ Ｇ １ ７ ３ ０ ５ 装用 点燃 式发动 机重 型汽 车燃油 蒸 ４ Ｂ ４ ６ —２ ０ ， 发污染物排放 限值及测量方法［ ］ ｓ． ［ ］ ＧＢ ＴＩ ５ ５ ２ ２ ０ ， 用车辆燃 料消耗量 试验方 法 ５ ／ ２４．－ ０１商 ［］ Ｓ．
权 。因此 ， 系统 推理 主要 以确定性 推 理为 主 ， 顾 该 兼 不确 定性 推理 。
２ ３ 正 向推 理 ．
结构模 型 、 表示 各部 件功 能 的模 型 、 示各部 件 间 因 表
果 关 系的 因果模 型及 表示 几 何关 系 的几何模 型 等 。 故 障 既可 作 为 知 识 模 型 ， 可 作 为 诊 断模 型 。 又 考虑 到该 系 统 的使 用 对 象 包 括 技 术 水 平 不 高 的 工
图 １ 电喷 发 动 机故 障诊 断 专 家 系 统 结 构
被激 活 。
诊 断 发动 机 确 定性 故 障 时 ， 故理机 实施 对整 个 问题求 解过 程 的控制 ， 推 它根
据 动态 数据库 中的 当前 事 实 ， 规 则 库 中的规 则 进 将 行 匹配 ， 然后 应用 适 当的控 制 策略推 断 出结论 ； 动态
本 合 理 的结论 。
法及正 向推理 、 深度 优先 搜 索和 冲突 消除策 略 。
２ １ 诊 断 模 型 ．
在 进 行 模 型推 理 时 ， 建 立 一个 合 适 的诊 断模 需
型 。常用 诊断模 型 有表 示系 统各 部件 与总成 关 系 的
从故 障树分析法可 以得到， 以故障树 为诊断模 型 ， 户 属 于 非完 全 介 入 ， 户 对 系 统 无 最 终 决 策 用 用
２ ２ ２ 不 确 定 性 推 理 ．．
在使 用 诊 断参 数 诊 断发 动 机 工况 时 ， 在 的不 存
确 定 性现 象可 以用 “ 、否 ” 不 确定 ” 是” “ 或“ 来表 示 ， 通
过领 域专 家 的经验 ， 虑知 识 的 置信 度 和 概 念 的模 考 糊性 ， 进行 不 确定 性推理 ， 最终 推断 出近 似合 理或 基
准备， 同时 也避 免 了 一些 不 必 要 的搜 索 。它 以优 先 检 查为 诊 断原则 ， ：）先系 统 ， 子 系统 、 部件 ； 即 １ 后 零
数 据库 主要存 放 原始 事实 、 过程 特征 信息 、 点信息 测
等 诊断 过程信 息 ； 释 系 统 对 故 障诊 断 的全 过 程作 解 出合理 的解 释 ； 机 接 口是诊 断专 家 系 统 和 用 户 之 人 间通过 窗 ｒ 菜单 进行 信 息交互 的媒 介 ， ３、 它把 用户输 入 的信 息转换 成 系 统 的 内部 表 达 形 式 ， 后 通 过程 然 序 去处 理 ， 系统 的内部 信息 反馈 给用户 。 把
功能 上的 失 效 或 不 完 善 ， 发 动 机 无 力 、 速 不 良 如 怠
等 。这 类 故 障的特 点是 经常 由 ２个或 ２个 以上 故 障 现象决 定 一个故 障部 位 ， 而且 这 类 故 障 的 现象 容易 被汽 车维 修人员 发 现 。如果 发动 异响 时没 有严 重功
另外 ， 由于该 系统 采用 故障树 分析 法 ， 障树 中 故
（ 如图 １所示 ） 。
系统 中 ， 障树模块 存放故 障树 知识 ， 而 可 以 故 从 获取规 则 ， 入 知 识 库 中； 识 库 用 于存 放 诊 断 规 存 知 则 、 障原 因 、 测提 示 和 故 障对 策 ， 些 知识 都 来 故 检 这 自于领 域专 家和有 经 验 的 维修 人 员 ， 识 库集 中 了 知 多个 专家 的知识 ， 并可 以在运行 中不断修 正 ， 除 了 排 解 决 问题 时 的个 人 主观 意识 ， 诊断 结果 更 加趋 近 使
［ ］ Ｊ ７ １ ２Ｏ ， 客车 燃料 消耗 量限值 及测 量方 法［ ］ ６ Ｔ １－ Ｏ８营运 Ｓ．
［ ３ 方茂东． １］ 道路行驶阻力的滑行法测量及其 在底盘测 功
机上的设定［］ 汽车技术，９ ６ ２ ． Ｊ． １９（） ［４ 张富兴 ， 瑞， １］ 吴 高海 洋 ， 重型 汽车 滑行试 验方法 的 等． 研究［］ 北京汽车 ，０ ０ ３ ． Ｊ． ２ １ （） ［ ５ 郝剑 虹 ， １］ 高海 洋 ， 张富兴． ｍａｔ ｙ燃料效 率测试 草 Ｓ ｒ ｗａ 案 及其参考价值８－ 汽车工程师 ，００ １ ． １ ． ２ １ （）
出发 ， 据确 定 的树又及 知识 库 中的对应 规 则 匹配 ， 根 从根 节 点 到 叶节 点 的 控 制 策 略 来 提 示 用 户 进行 操 作 。此 时 ， 户可 以简 单 回答“ 或“ ， 用 是” 否” 系统将 用 户 回答 的结果 存 放在 动态数 据库 中 。 当某一 条规 则 匹配成 功时 ， 系统就 不再 回溯 ， 直 接 显示 结果 。这 样 的推理 方法 即使 在 知识库 中规则 数 目较 多 时也可 以 有效 控 制 ， 为知 识 库 的 维 护作 好
电喷发动 机运 行 的动力 性 、 经济 性 和 安全 性 有 着 极
其重 要 的意义 。
１ 系统 结构
电喷发动 机故 障诊 断专家 系统是 基于故 障树 分
析 法 和基于 规 则 的专 家 系统 ， 要 由知 识 库 、 理 主 推 机 、 障树 、 态数 据 库 、 释 系统 和 人 机接 口组 成 故 动 解
正 向 推理 是 从 已知 的事实 出发 ， 向结论 方 向推
导 ， 到 推 出正确 的结论 。 直
人， 同时 系统 主要 用 于提 高 企业维 修效 率 和质量 、 降
低 成本 ， 系统 以故 障树 为 知识模 型 和诊 断模 型 。 该
根据 电喷 发 动机 的故 障模 式 ， 障 现象 常 常是 故 显式 地呈 现 给用 户 ， 由此 通 过 故 障诊 断推 理 出故 障
辆类型［］ Ｓ．
［ ］ ＧＢ ８ ６ —２ ０ ， ９ １ ５ ５ ０ １ 营运 车辆综 合性 能要 求和 检验 方法
Ｉ］ ｓ．
［ Ｏ Ｇ ／ ４ ５ － ２０ ， １］ Ｂ Ｔ ３ ２ ０ ７ 载货汽车运行燃料 消耗 量Ｉ ］ ｓ． ［ １ Ｇ ／ ４ ５ －２ ０ ， １］ Ｂ Ｔ ３ ３ ０ ７ 载客汽车运行燃料消耗量［ ］ Ｓ． ［ ２ 中国汽车技术 研究 中心． １］ 中重 型商用车辆燃 料消耗量 测量方法Ｉ ］ ｓ．
２ ２ 确 定 性和 不确 定性 推 理 ．
发 动 机 故 障 有功 能性 故 障 和发 动 机异 响两 类 。
功能性 故 障是 指 当某 一 故 障 出现 时 ， 常伴 有 某 些 经
原 因和故 障部位 ， 在确 认故 障原 因的 同时 ， 给用 户提
出排 除故 障的对 策 。符合这 种诊 断过 程思维 方 式 的 推理 方 向采 用正 向推 理 。
２ ８
Ｈ ｉｈ ｙ ｇ ｗａ ｓ
公 黪 与 汽 运
Ａｕ ｏ ｔｖ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ｔ ｍｏ ｉｅＡｐ ｉａ ｉｎ
２ １ 年 ７月 ０。 １
第４ 期
电喷发 动 机故 障诊 断专 家 系统 推 理 机 的 开发
蒋 红枫
（ 无锡 汽 车 工程 学校 ，江 苏 无 锡 ２ ４ ５ ） １ １３
理机的应用前景。
关 键 词 ： 车 ；电喷 发 动 机 ； 障诊 断 ；专 家 系统 ；故 障树 ；推 理 机 汽 故
中 图分 类 号 ： ７ ． Ｕ４ ２ ９
文献标志码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ １ ６８ ２ １ ）４ Ｏ８ ０ １ ７ —２ ６ （０ １Ｏ 一Ｏ ２ — ４
专家 系统实 质上是 利用 储存在 计算机 内的某 一 领域人 类 专家 的知 识 ， 拟人 类 专 家解 决 该 领域 问 模 题 的计 算 机程序 系统 。电喷发动机 故 障诊 断专 家系 统将 电喷 发动机 故 障诊 断 领域专 家们 的大量 维修经 验进 行汇 总和提 炼 ， 计算 机 根 据 用 户提 供 的故 障线 索及 存储 在计算 机 内的经 验 规 则数 据 ， 过 人机 接 通 口， 引导用 户逐步 深入 诊断 ， 准确判 定发 动机故 障部 位 ， 出解 决 问题 的决 策和 合理 的诊 断程 序 ， 提 实现汽 车故障 诊 断 专 家 级 的 诊 断 。发 动 机 是 汽 车 的 “ 心