淺談汽車故障診斷技術現狀與發展趨勢＊

袁 菲

（廈門工學院，福建 廈門 361000）

前言

汽車故障診斷技術是源于汽車故障診斷學等等學科基礎，結合汽車結構原理、計算機控制技術、汽車運用性能等內容進行分析，通過試驗與檢測的方式進行故障診斷。為滿足公眾日益多元化的汽車使用需求，汽車結構日趨復雜，運用的新工藝、新材料也越來越多，汽車性能也越來越好。與此同時，汽車故障診斷的難度也隨之增加，使得汽車故障診斷更為困難。為此，有必要對當前汽車故障診斷技術進行研究探討，以期盡快排除故障，確保行駛安全性。

1 傳統的汽車故障診斷技術

1.1 使用萬用表檢測診斷

汽車故障主要包括持續性故障與間隙性故障兩類。萬用表通常用于持續性故障的診斷，常見的此類故障有電子元件損壞、汽車電路短路等問題。萬用表有兩種，分為數字式與指針式。實踐中通常會選用數字式萬用表來診斷汽車故障，因為這種萬用表對汽車故障診斷的輸入阻抗較高，但極少影響到汽車電子元件，即使瞬間過電也不易被燒壞[1]。運用萬用表檢測汽車時可參考已知資料迅速找準汽車的故障。這也是萬用表檢測汽車參數的主要優勢。

1.2 汽車示波器

通過汽車示波器，汽車維修技術人員可以快速準確找到汽車的電子故障。借助普通示波器檢測電子設備時遇到的主要困難是如何設定好示波器的分析波形。有了示波器，汽車電子設備測試更加簡單，只需確定好測試內容便可通過觀察波形進行判斷。

1.3 專業綜合診斷

這是指把單項的與分散的檢測設備聯結起來，借助相關設備與儀表來檢測汽車，獲取準確數據，并與標準數據進行比對分析，以評估汽車有無故障出現。專業綜合診斷的優點在于無需拆卸零部件，不用對汽車進行解體就能進行故障排查。

2 現代汽車故障診斷技術

2.1 通過故障代碼診斷

“ECU”為汽車電控系統的英文縮寫，帶有故障診斷功能，汽車維修人員可獲得汽車故障診斷代碼。汽車上的蓄電池在，那么ECU會一直保存持續性故障信息，而維修師只需提取出相應的故障代碼。關于ECU故障代碼的提取，一種是人工讀碼，一種是專業儀器讀碼。前者需要等汽車發動機熄火后由維修人員連接好故障檢測插座內存在的兩個特殊插腳（品牌不同略有差異），再看一看汽車儀表板上面故障指示燈，根據指示燈的閃爍頻率與次數進行讀碼[2]。隨著電控汽車的增多目前大多選用專業儀器讀碼方式，因為人工讀碼效率不高，易出錯。根據車型選取合適的軟件測試卡，將其插入專業檢測設備上，確保每個插頭都連接好，同時，將它與汽車上專業的故障檢測插座連接好。按故障檢測儀說明書開始操作，便可讀取相關故障代碼。近年來很多汽車生產商都為自己的汽車設計了自己的故障代碼解碼設備。

2.2 專家系統

“EP”為汽車故障診斷專家系統的英文縮寫，依托于某個領域專家的從業經驗與專業理論體系，將其作為理論基礎，在電腦里面構建起與之對應的相關信息系統。通過這個信息系統就能借助專家的能力去解決專業問題[3]。就汽車故障來說，絕大多數發生在發動機、底盤、電器電路三處，而上述三部分中出現的一種故障均帶有多層次結構。因此，需構建底盤、發動機、電器電路三類故障診斷數據庫。每個數據庫內會有大量相互聯系的數據表，將不同類型汽車的故障癥狀、故障發生原因及故障發生機理、故障具體位置、故障排除與維修方法均記載到數據表內。不同數據表之間，不同數據字段之間都會形成相應的層次結構，從而使汽車維修數據庫成為一個有機的整體。

2.3 在線與離線故障診斷技術

車載計算機根據在線故障檢測系統的指令會自行對汽車電控系統進行故障診斷，并完成記錄。同時，在線故障檢測系統具有下列功能，包括警報顯示、應急模式轉化等，即時性較強。離線故障診斷模式又稱為車外診斷模式，借助汽車專用診斷設備通過有關信號手段對電控系統進行檢測，并以代碼的形式記錄故障信息，加以保存。一旦發現存在故障車載系統就會自行給予警報，提醒司機汽車有故障盡快維修，以確保故障能及時得到解決。這通常用于檢測電控系統方面的故障，診斷范圍較窄，且無法診斷機械系統，診斷精度較低。因此，遇到復雜的故障時應將兩種診斷方式相結合。離線診斷可看作是在技術層面對在線診斷延伸與拓展，優點在于效率快，診斷準確性好，適用范圍廣，適應性良好。不過實效性不足是其局限性，必須被動使用才能發揮出檢測故障的作用[4]。在現實當中通常是將兩種診斷配合應用，在線診斷系統通常用于提示故障，而離線診斷系統重點用于分析相關故障信息，明確故障的具體原因及具體部位。

2.4 CAN與非CAN網絡故障診斷技術

上位機（PC終端）如果是一個智能節點掛在CAN總線上，可以實時監聽總線節點上的相關數據，并采集相關數據。而基于非 CAN的故障診斷技術是指所需信息沒有與整車CAN網絡存在數據交互，但這些信息會由外部信號處理模塊，數據采集卡等模塊進行采集、分析、處理后傳輸至上位機。兩種故障診斷技術相比，CAN故障診斷方法更具優勢，不僅成本低廉，所用硬件少，而且數據采集簡便。因此，在有CAN網絡時建議選擇CAN故障診斷技術。當然，若沒有CAN網絡的汽車則應選擇非CAN網絡故障診斷技術。

3 今后汽車故障診斷技術的發展前景

3.1 故障診斷智能化

在科技快速發展的今天，高新技術成為各個技術行業發展的重點方向，汽車故障診斷行業也不例外。隨著人工神經網絡技術的出現，彌補了傳統專家系統的不足。該技術屬于一種經驗模型，是基于生物神經網絡功能原理建立的。具體來講，參考生物神經網絡的構造，神經網絡采用類似的方式對輸入數據進行分析處理，同時將大量簡單元件及其層次組織進行大規模并聯形成的網絡。該技術在處理輸入信號時功能強大，而且也有良好的功能反應，避免傳統專家系統的不足。它是將技術人員的操作經驗與理論知識相結合，通過系統分析后再加以利用，并能結合現狀對狀況可能性作適當的拓展分析。針對日益復雜的汽車故障，運用神經網絡技術可明顯提高診斷準確率與診斷效率。以豐田汽車為例，發動機發生故障時需先查閱豐田企業過去發動機發生故障的原因，搜集相關資料并加以整理分類，再結合維修經驗及分類標準來研判故障原因。根據上述三個步驟來搭建層次型網絡，包括輸入、中間、輸出等層次，從而構成高效快捷的自檢系統[5]。

3.2 采用分形幾何技術

在數學學科中分形幾何主要采用函數的形式來解決形狀不規則的物體，或者比較粗糙的物體。將這一數學原理運用到汽車故障診斷領域中可獲得很好的效果。當汽車發生故障后可借助分形幾何來處理不規則的故障信號，然后獲得這些信號結構特征，即分維數。以豐田汽車為例，分形幾何通常用于了解汽車運行狀態中的整體情況，以判斷是否存在故障。同時，可將汽車有關參數做好記錄，研判汽車是否處于正常地工作狀態，若覺得有異常會及時警示。當汽車有故障發生時由分形幾何對故障類型進行判斷，同時，根據實際狀況進行分析。

3.3 故障診斷遠程化

隨著信息技術的發展，利用互聯網及信息技術開展遠程作業已比較常見。在未來的發展中汽車故障診斷技術也會運用遠程控制設施實現對汽車的檢查。汽車售后服務中心可借助該技術幫助維修站人員解決其不能處理的復雜問題。將售后服務中心的電腦與維修站的電腦相連，如此，維修站可將汽車故障數據及時傳輸給售后服務中心，售后服務人員可根據計算機顯示進行遠程作業。另外，遠程控制還可以實時反饋相關信息，將同一類汽車在一段時間中發生的各種故障進行梳理，最后把信息匯總后提交給公司的生產部門，以優化生產工藝，提高汽車生產質量[6]。

4 總結

綜上所述，隨著我國汽車需求量的日益增加，我國汽車行業得到了快速發展。與此同時，公眾對汽車的舒適度、安全性、功能性提出了更高的要求。這使得汽車生產工藝更加復雜先進，而汽車故障診斷難度也日益增大。為此，有必要加強對現行汽車故障診斷技術進行研究，并積極加以改進，不斷推動汽車故障診斷技術的完善，使其朝著智能化、網絡化、高效化的方向發展。