汽車故障診斷技術的應用以及發展

邢忠義

(云南交通職業技術學院,云南昆明 650101)

汽車故障診斷技術的應用以及發展

邢忠義

(云南交通職業技術學院,云南昆明 650101)

汽車故障診斷技術是汽車電子控制技術的重要組成部分,在汽車維修工作中有十分重要的地位。本文對汽車診斷技術的應用現狀以及發展趨勢進行探討,為汽車診斷技術的縱深化發展提供理論依據。

汽車診斷技術 應用現狀 發展

隨著各種新材料、新技術以及工藝在汽車生產制造過程中應用越來越廣泛，汽車的技術性能越來越好。但是汽車的結構也越來越復雜，導致汽車的故障診斷難度逐漸增加。傳統的診斷方法以及診斷設備已經不能滿足現代汽車的診斷維修要求。為了不斷提高汽車的故障診斷技術，需要借助數學以及計算機技術、模式識別、人工智能、電子技術等多種學科，從而不斷提高汽車故障診斷水平，促進汽車行業的快速發展。

1 汽車故障診斷技術的發展現狀

在過去的幾十年中，汽車診斷技術取得了迅速的發展，經過了四個階段，即人工檢驗階段、利用簡單的儀器儀表進行測量的階段、采用專門設備進行綜合診斷階段、人工智能診斷階段。汽車故障診斷技術的應用變得越來越廣泛。隨著汽車電子技術的應用逐漸加深，汽車電子控制系統變得越來越復雜，傳統的診斷方法以及設備在一定程度上不能滿足汽車診斷的需求，當前汽車故障診斷過程中使用較多的是自診斷功能，這種功能在使用過程中也存在一定的局限性，隨著各種新技術、新工藝的應用，汽車診斷技術也不斷深入發展，朝著智能化、及時化等多種方向發展。

圖1 發動機分析儀信號采集系統構成示意圖

圖2 專家系統的基本結構

2 現代汽車故障診斷技術分析

2.1 ECU故障自診斷

現代汽車設計中，大多集成了ECU故障自診斷，汽車上如果裝有ECU控制系統，則都具有自診斷功能。該系統可以在日常運行過程中對汽車內的各個部分的工作狀態進行檢查以及監測。當汽車出現故障時，儀表盤上的故障顯示燈會點亮，發出警報。同時，汽車系統的控制單元中的自診斷模塊檢測到相應的故障之后，會將故障的相關信息存儲在模塊內部的專業區域，汽車維修人員對汽車故障進行診斷時就可以參考這些信息以及數據，從而盡快找到汽車的故障所在。

圖3 專家系統的整體功能模塊

圖4 故障診斷專家系統整體流程圖

2.2 油液監測以及信號采集技術

在汽車故障診斷過程中，對汽車潤滑油中的磨屑情況進行分析，是一種不解體的檢驗方法，主要是通過對潤滑油中機械磨損碎屑以及其他的顆粒進行測量以及分析，從而獲得汽車系統的污染程度、工作狀態等方面的信息，實現對汽車的運行狀態、系統狀況等方面的監控。

圖5 實際應用結果

2.3 汽車故障診斷專家系統

專家系統診斷技術在汽車故障診斷中的應用時間很長，是比較傳統的一種故障診斷方式。利用專家系統進行故障診斷是基于人類專家的各種知識以及經驗，在計算機上建立信息系統，并且利用專業領域的技術，對汽車故障進行診斷的一種重要方法。專家系統是一個智能計算機程序系統，其中包括知識庫、數據庫、解釋過程等部分，專家系統可以分為兩種，第一，以規則為基礎的系統，這種系統的使用比較廣泛，推理包括正向推理以及反向推理兩種。第二，以框架為基礎的系統。汽車故障診斷是一項十分復雜的任務，因此所需的專業知識較多，傳統的專家診斷技術在應用過程中已經初步實現成功，但是還是存在一些瓶頸，比如獲取知識比較困難、知識面比較窄、各種控制策略不靈活等。

3 汽車故障先進技術應用實例

3.1 信號采集技術在故障診斷中的應用實例

汽車發動機分析儀計算機信號采集系統的構成包括幾個部分，即傳感器、信號預處理電路、單片機和微型計算機等，如圖1所示，該圖表示了發動機分析儀信號采集系統構成系統。

在信號采集過程中，為了保證信號的真實性，在發動機分析儀中設計了高速信號采集系統，在該系統中使用的信號采集板是BH5105。經過信號采集與分析，得出汽車初級點火波形。

初次級點火信號的變化頻率較高，由于點火線圈之間的互感以及自感，其電壓的變化范圍在300V到30kV之間，因此在測量的過程中采用了高速的A/D技術，確保經過轉換之后的信號不失真。

3.2 汽車故障診斷專家系統應用實例

一個專家系統一般包括六個部分，即人機接口、知識庫、數據庫、推理機、知識獲取系統等。在進行汽車故障診斷專家系統的設計過程中，其整體功能模塊如圖3所示。

在專家系統的設計過程中，最重要的部分就是故障的診斷及設計模塊。如圖4所示。故障推理是以推理機為中心的推理過程，在具體的工作過程中，需要建立臨時的數據庫，初始化臨時數據庫等，對各種故障推理過程進行存儲。在具體的系統設計過程中，采用Windows操作系統，并且以C#作為開發平臺，使用SQL2000作為專家系統中知識庫、實例數據庫的服務器，通過對某車輛進行診斷測試可以得到下列診斷結果。（如圖5所示）

通過汽車專家系統的設計，實現了預期的效果，提供一定的測試數據就可以得到正確的診斷結果，作為用戶排除故障的依據，同時結合各種反饋而來的維修建議，可以最終排除汽車故障，實現專家系統的功能。

4 汽車故障診斷技術的發展趨勢

汽車診斷技術經過多年的發展，已經形成了一定的體系，隨著近年來科學技術的快速發展，新的科學分支在汽車設備的故障診斷中的應用變得越來越多，汽車故障診斷技術也要不斷進行改革，以適應科學技術的發展，當前汽車故障診斷技術應該朝著智能化和信息化方向發展，主要有以下幾個方面。

4.1 故障檢測設備實現智能化

汽車故障診斷檢測設備智能化是汽車診斷技術的一個重要發展趨勢，智能化的特點是虛擬儀器與信號處理技術之間的有機結合。虛擬儀器指的是通過計算機平臺上的軟件定義以及設計儀器的功能，使得用戶使用的計算機成為一臺專用的電子儀器。虛擬儀器的核心就是計算機，因此在實現檢測設備智能化的過程中需要充分利用計算機的功能，對測量的數據進行分析，從而找到汽車的故障所在。虛擬儀器的軟件和硬件都具有開放性、模塊化等特點，可以重復使用，也可以互相交換，在使用過程中，用戶可以根據自己的需要對虛擬儀器的軟件以及硬件模塊進行更改，實現特定的功能。對于各種分析結果，需要實現從人工分析向計算機自動分析發展。

4.2 故障檢測資料數據實現在線化管理

對于故障檢測過程中的各種數據資料，實現在線化管理的一個重要特點就是使用交互式電子技術手冊。各種資料數據的在線化管理，需要將技術資料以數字格式進行存儲，便于故障診斷以及維修人員進行查詢，從而找到汽車故障所在，對癥下藥，提高汽車故障診斷以及維修的效率。對各種資料數據進行在線化管理是信息化的一個部分，可以有效地解決各種紙質資料不易保存的難題，通過網絡在線訪問，可以對資料數據庫進行維護，從而確保資料數據庫的安全性、穩定性。

4.3 故障診斷實現信息網絡化

對于汽車故障診斷，需要借助計算機系統，計算機發展過程中的信息網絡技術的應用，對汽車故障診斷效率的提升也有很大的作用。故障診斷實現信息網絡化發展，主要表現為以下幾個方面。

(1)實現遠程支持和遠程控制。遠程控制指的是汽車售后支持中心通過網絡對汽車故障診斷過程以及維修軟件進行控制的過程，通過遠程控制可以實現對維修站現場的車輛診斷，遠程診斷所用的計算機與需要檢查的車輛的計算機系統是相連的，通過啟動遠程控制系統，售后支持中心可以及時了解到汽車的使用狀況，售后支持相關人員不用到現場就能夠對車輛的故障進行分析，并且采取正確的措施對問題進行解決。遠程控制過程中的另一個重要的內容就是對各種診斷的信息進行及時的傳輸以及反饋，對維修站的各種故障診斷信息進行搜集，使得廠家能夠對汽車的使用性能、安全狀況等內容進行詳細的了解，最大程度地提高汽車的安全性能，同時還能為企業的發展節約成本。

(2)對現場診斷信息進行收集。在診斷信息搜集過程中所搜集的資料主要是診斷軟件在使用過程中生成的各種后臺數據，這些數據被搜集之后要進行分類整理，從而存儲在不同的數據庫中，便于汽車的各個部門，如售后服務部門、質量部門、工程部門等可以查詢自己所需的資料數據。

(3)實現信息數據的反饋實時化。傳統的故障診斷工具對汽車故障進行診斷時往往會存在一定的延時，因此導致一些具體問題的追蹤存在問題。新的故障診斷系統需要將診斷過程中產生的各種數據文件及時地傳輸到汽車生產商指定的數據庫，從而便于汽車生產企業的各個部門從數據庫中了解到汽車的故障率、故障原因等多種信息，使得汽車生產廠家可以有針對性地改善汽車的生產環境，應用更多新技術、新工藝進行汽車生產制造，提高汽車的性能。

5 結語

汽車是人們生活過程中必不可少的交通工具，隨著人們的生活水平逐漸提升，汽車的使用頻率變得越來越高，汽車生產技術以及工藝也越來越復雜。對汽車的故障進行診斷以及維修是汽車行業發展過程中的一個重要內容。經過幾十年的發展，汽車故障診斷技術已經取得了一定的成就，但是還是存在一些不足，不能完全應對汽車診斷過程中的一些實際問題。對此，在未來的發展過程中需要對汽車診斷技術進行革新，逐漸實現汽車診斷技術的智能化發展。主要從汽車故障診斷設備、軟件系統、硬件等多個方面著手，實現汽車故障診斷的智能化操作，以提高故障診斷的效率，積極采取相應的措施進行問題解決，促進汽車行業的可持續發展。

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