故障树分析法在汽车空调系统控制电路中的应用分析

陈昊 赵玲娜

摘 要：现代化汽车生产技术不断发展，人们对汽车的舒适性与功能性有了新的要求，汽车内部空调系统功能日渐完善，车载装备有所提高。基于此，本文以汽车空调系统作为研究对象，根据故障树分析法的特点，对汽车空调系统控制回路存在的故障加以分析，从而实现故障树分析法在汽车空调系统中的有效实践应用。

关键词：故障树分析法；汽车空调系统；控制电路

汽车在日常维护过程中，空调系统属于故障率较高的部分，系统有着封闭性特点，内部设置复杂，很多故障原因与症状关系不明确，导致维修人员无法对空调系统的故障做出准确判断。为了快速诊断故障，人们在大量统计故障数据的基础上，采用故障树分析法为汽车空调系统的设计与维修提供数据参考，也为系统监测与排除故障提供有效指导。

1 故障树分析法

故障树分析法是对复杂系统进行分析的工具，该方法可以将系统故障从总体到细节进行逐层细化分析，方便维修人员找出故障原因。故障树分析法诊断故障的步骤具体如下：1）搜集与汽车空调系统故障有关的资料，分析并总结有效内容，提炼出最经典的故障部分，为系统建立故障原因和症状集。2）顶事件选择。应用故障树分析法选择顶事件可以让系统在故障分析时，将各个部门紧密相连，选择对空调系统影响最大的故障模式作为该故障树的顶事件，该事件必须可以划分为多个独立事件，以供维修人员进行故障分析。3）建立故障树。找到系统故障症状与原因之间的层级关系，确定各事件之间的逻辑结构，构件结构图，即故障树。将空调系统最不希望出现故障的事件作为分析目标，找出与之相关的所有原因作为中间事件。4）对故障树加以分析。通过对顶事件与中间事件的有效分析，寻找导致顶事件产生的原因，找出所有可能存在的故障模式，进而找到潜在的系统故障，以此作为系统故障诊断与维修的依据[1]。

2 汽车空调系统主要部件组成

2.1 主要部件

分析汽车空调系统的主要部件，具体如下：首先，空调压缩机。压缩机也被称为空调泵，可以将气体形态的制冷剂，以高压的方式压缩成液体。空调压缩机吸入气态制冷剂，将制冷剂压缩以后，使其温度与压力上升，并由发动机经电磁离合器驱动。以本田雅阁汽车为案例，该汽车空调系统中，使用的制冷剂是R134a制冷剂，空调系统压缩比有所提高，这种制冷剂渗透性较强，可以使用日本企业生产的10缸型压缩机。压缩机主轴旋转的时候，压缩机活塞往复运动，无论是吸气还是排气，压力与转矩受到的波动都比较小，压缩机能耗较低，运行时不会轻易结霜。

其次，电磁离合器。空调系统内部发动机带动压缩机运行，电磁离合器可以控制压缩机的启停，电磁线圈、压盘以及转子构成了电磁离合器，部分汽车空调系统使用的离合器是固定线圈离合器，皮带轮与发动机相连，只要发动机运行，线圈产生电流吸引压盘，在摩擦片的作用下电磁离合器开始工作。

最后，冷凝器。它可以将压缩机高温制冷剂产生的气体冷凝为液体，将吸收到的热量排放到车外。雅阁汽车使用的制冷剂是R134a制冷剂，空调系统压力不断升高，冷凝效果更加显著，使用全铝多层管道，可以提高散热的速度。将冷凝器安装在散热器前方，可以在汽车行驶作用下和冷凝器工作状态下完成风扇送风功能，提高制冷剂的冷却速度。

2.2 空调制冷系统

制冷剂在封闭环境中运行，并产生循环流动的工作状态，可以按照汽车空调系统的实际要求变化工作状态，对空气加以冷却。液体汽化需要吸收相应的热量，气体液化时会散发热量，改变压力可以促使气体发生液化，汽车空调制冷系统就是巧妙的应用了该原理，使制冷剂在系统中发生循环性流动，并在蒸发器中变为气态，以此吸收车厢内的热量，推动空气降温。制冷剂在密封管道中可以循环使用，要求空调压缩机将汽化的制冷剂进行加压处理，使其发生液化，再经过冷凝器完成散热后，让它回到蒸发之前的状态。由于汽车空调制冷系统是密封状态的，而系统内控制电路又经常出现故障，维修人员在短时间内无法准确确定故障产生位置和故障发生的原因，只能通过故障树分析法将所有可能性进行预测，根据顶事件的实际情况分析系统各个细节问题。

3 故障树分析法在汽车空调系统控制电路中的应用分析

3.1 汽车空调系统控制电路故障分析

汽车空调系统控制回路应用故障树分析法需要做好顶事件的选择。不同的汽车制造商会有着不同的空调系统设计，但是系统基本结构十分相近，一般情况下汽车空调常见故障可以分为电气故障、机械故障、制冷剂故障。具体表现为空调系统不制冷，或者制冷时程度不足。对于汽车空调系统控制电路部分，具体存在以下三种故障：1）系统电器各部分都不工作，这是熔断丝与电路继电器故障问题。2）只有电磁离合器正常工作，其故障与电动机和风机速度控制器有关。3）只有鼓风机工作，故障产生于电磁离合器或电路。空调系统在使用的时候，控制电路故障经常由1个或2个故障点构成，在诊断空调系统控制电路故障的时候，需要从主要技术入手，分析故障存在的原因。为了对整个系统故障加以分析，人们需要使用故障树分析法进行，通过故障树掌握与系统故障相关的信息，为维修工作提供更加详细、具体的参考。

3.2 故障树建立

为汽车空调系统建立故障树的目的是帮助维修人员透彻了解整个系统，寻找系统薄弱部位，以便进行改进设计，从而提高空调系统的安全性与稳定性。引起空调系统风量不足的原因与空调系统制冷问题有关。当风量正常的时候，压缩机可以正常运行，空调系统高低压侧压力不正常或者压缩机不正常，也会导致系统制冷不足。

故障树分析法是为了寻找顶事件发生的原因，在对汽车空调系统控制电路进行维修的时候，空调压缩机电磁离合器经常发生故障。以本田雅阁2.0为案例进行分析，使用故障树分析法分析雅阁空调压缩机电磁离合器故障情况，并绘制出故障树结构图，可以从其中分析顶事件形成过程，有利于为整个汽车空调系统控制电路故障的预防提供有效帮助。以本田雅阁汽车空调系统压缩机电磁离合器故障树为依据，能够降低故障分析的難度，提高故障分析的准确程度。具体来说，在本次故障树分析法研究中，将“启动发动机，空调调至最冷，打开鼓风机，按下AC开关，汽车空调压缩机电磁离合器不吸合”作为顶事件，并依次分为“只有一个风扇转动，观察哪一个风扇不转”和“两只风扇均不运转”，将故障树分析法与实际维修操作相结合，进而找出具体的故障原因。

应用故障树分析法分析空调压缩机故障的时候，加深分析的系统组成部分只有两种运行状态。一种是工作状态，一种是故障状态，由于各个部分故障事件时独立存在的，可以手工绘制故障树对故障加以分析，可以根据故障树写出汽车空调系统故障诊断流程，并将其作为实际维修中的参考数据，有利于帮助维修人员快速判断系统故障部位。通过以上分析，基本可以确定，本次空调系统故障发生原因是空调制冷不足，空调系统制冷管道制冷循环流量存在问题。为了防止汽车空调制冷不足再次发生故障，建议加强对系统的日常维护与定期保养，确保空调系统管道不会出现破损或脏堵现象，重视对贮液器的正确使用，从而延长汽车空调系统的使用寿命[3]。

4 总结

总而言之，应用故障树分析法对汽车空调系统进行故障诊断，需要根据故障树的理论，科学建立故障树，进而分析空调系统控制电路故障产生原因。维修人员在绘制故障树的时候，要准确把握顶事件的实际情况，从而实现空调系统控制电路故障的高效诊断，使故障树分析法的诊断效果达到预期理想。

参考文献

[1]程丽群.基于故障树分析的汽车空调系统故障诊断研究[J].制冷与空调，2015，15（03）：18-21.

[2]任春晖.基于故障树分析的汽车空调系统故障诊断研究[J].中国农机化学报，2013，34（05）：182-184+174.

[3]吴书龙，谭婷.故障树分析法在汽车空调系统控制电路中的应用[J].汽车电器，2018（05）：47-51.