汽車故障診斷技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展研究

吉興祥 楊閃輝

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的汽車業(yè)也獲得了很大的發(fā)展，汽車診斷技術(shù)也得到了一定的提升。在汽車電子控制技術(shù)中，汽車故障診斷技術(shù)是最重要的組成部分，在汽車維修中發(fā)揮著重要的作用。本文在分析傳統(tǒng)的汽車故障診斷技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)階段的汽車故障診斷技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：汽車；故障；診斷技術(shù)

隨著新材料、新技術(shù)、新工藝在汽車生產(chǎn)、制造中的不斷運(yùn)用，現(xiàn)代汽車的技術(shù)性能越來(lái)越好，但在其結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜的同時(shí)，故障診斷難度也越來(lái)越大，傳統(tǒng)的診斷方法和診斷設(shè)備無(wú)論是其精度和使用方便性，還是對(duì)汽車技術(shù)發(fā)展的適應(yīng)性均不能滿足用戶的需要，為了提高故障診斷技術(shù)，需不斷完善診斷理論和方法，必須廣泛應(yīng)用各學(xué)科的最新成果，借助數(shù)學(xué)工具和計(jì)算機(jī)，發(fā)展適用于診斷的邊緣技術(shù)，因此，汽車故障診斷技術(shù)得到迅猛發(fā)展，已成為當(dāng)今科技研究的熱點(diǎn)之一。

1 汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程

人工檢驗(yàn)階段。早期的汽車診斷，主要依靠有—定技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的工人，憑耳聽(tīng)、手摸的方法來(lái)了解汽車的技術(shù)狀況，再根據(jù)已掌握的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障診斷，方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但是準(zhǔn)確性差，很大程度上依賴于操作者的感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)。

運(yùn)用簡(jiǎn)單的儀器、儀表進(jìn)行測(cè)量階段。由于汽車結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜，因此一些簡(jiǎn)單的測(cè)試儀器，如萬(wàn)用表、真空儀、油壓表等應(yīng)用于故障診斷中，從而使診斷技術(shù)從耳聽(tīng)手摸的定性階段，發(fā)展到儀器、儀表的定量測(cè)量階段。該方法為汽車故障診斷提供了客觀依據(jù)，不足之處是儀器分散，對(duì)故障缺乏綜合的分析和判斷。

利用專門設(shè)備進(jìn)行綜合診斷階段。在汽車總成不解體的情況下。用先進(jìn)的儀器和設(shè)備對(duì)汽車各工作系統(tǒng)進(jìn)行精密監(jiān)測(cè)，測(cè)出汽車有關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)的處理，就能顯示汽車的技術(shù)狀況或?qū)ふ页龉收系脑颉?/p>

人工智能診斷階段。進(jìn)入九十年代，隨著專家系統(tǒng)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)智能化的提高，用計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存專家知識(shí)，建立汽車故障診斷專家系統(tǒng)。把汽車故障診斷推向了更加智能化的階段。

2 傳統(tǒng)汽車故障診斷技術(shù)

2.1 汽車示波器故障診斷

汽車示波器對(duì)于汽修人員來(lái)說(shuō)是一種最為有力的工具，利用它汽修人員能夠?qū)ζ嚬收线M(jìn)行迅速地判斷，在使用示波器對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)試時(shí)，最大的困難就是如何設(shè)定示波器，如何對(duì)產(chǎn)生的波形進(jìn)行分析。在示波器的作用下，汽車電子設(shè)備測(cè)試日益簡(jiǎn)單化，只要選

擇好需要測(cè)試的內(nèi)容，就可以對(duì)波形進(jìn)行直接觀察，使汽車維修變得非常簡(jiǎn)單便捷。

2.2萬(wàn)用表故障診斷

一般來(lái)說(shuō)，汽車故障的類型主要有2種，其一是汽車的持續(xù)性故障，其二是汽車的間歇性故障。在汽車持續(xù)性故障診斷方面，最常使用的儀器就是萬(wàn)用表。一般來(lái)說(shuō)，萬(wàn)用表的類型有2種：一種是指針式萬(wàn)用表；一種是數(shù)字式萬(wàn)用表，汽車故障診斷常用最多的是數(shù)字

式萬(wàn)用表，這種儀表的功能強(qiáng)大，能夠輸入較高的阻抗高，并且在使用的過(guò)程中對(duì)電子元件產(chǎn)生的影響較小，且在使用的過(guò)程中能夠抵抗瞬間高壓，防止設(shè)備被燒壞，為汽車維修提供了極大的方便。

2.3 專業(yè)綜合診斷

專業(yè)綜合診斷將單項(xiàng)的和分散的檢測(cè)設(shè)備聯(lián)結(jié)在一起，依靠?jī)x表與設(shè)備，在不拆卸零件，不對(duì)汽車進(jìn)行解體的情況下，得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，將其與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，從而確定汽車零部件能夠繼續(xù)使用。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)綜合診斷技術(shù)需要繼續(xù)深入研究。

3 汽車故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

3.1 故障代碼自診斷

在現(xiàn)代汽車的電控系統(tǒng)中，ECU 具有自診斷功能。ECU 以故障代碼為途徑將故障信息提供給維修人員，維修人員只要不切斷汽車的電源，ECU 就能夠?qū)⑵嚠a(chǎn)生的持續(xù)性故障存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，維修人員在特定方法的輔助下就能夠提取故障代碼。這種特定的方法有2種：一種是通過(guò)人工讀碼的方法提取故障代碼，首先熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，將兩個(gè)故障檢測(cè)插座使用導(dǎo)線進(jìn)行短接，對(duì)儀表板上的指示燈進(jìn)行觀察，記錄閃爍次數(shù)和頻率，獲取故障代碼。但是，這種人工讀取代碼的方法有一個(gè)嚴(yán)重的缺陷，就是讀取的正確率不能得到有效地保證；第二種方法是專業(yè)檢測(cè)儀讀碼法。首先，以車型為依據(jù)選擇合適的軟件測(cè)試卡，將軟件測(cè)試卡插到檢測(cè)儀器上，連接插頭，讀取故障代碼。近年來(lái)，為了方便故障代碼的讀取，各汽車制造長(zhǎng)都制作了專門的解碼儀，極大的方便了故障的代碼讀取。同時(shí)，汽車制造廠普遍使用了統(tǒng)一的診斷接口和模式，讀碼時(shí)只要使用通用的解碼儀即可。

3.2 專家系統(tǒng)進(jìn)行診斷

專家系統(tǒng)EP是以某一領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部建立的一個(gè)信息系統(tǒng)，以完成特定任務(wù)。一般來(lái)說(shuō)，汽車系統(tǒng)中發(fā)生故障的位置主要有3個(gè)：一是發(fā)動(dòng)機(jī)；二是電器電路；三是底盤機(jī)械傳動(dòng)。而每個(gè)位置的故障又具備多層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，因此需要針對(duì)每個(gè)位置建立一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置數(shù)據(jù)表，在數(shù)據(jù)表中存儲(chǔ)汽車故障發(fā)生、診斷和維修的相關(guān)信息。數(shù)據(jù)表之間、數(shù)據(jù)字段之間需要建立層次樹(shù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)的特性將維修知識(shí)庫(kù)聯(lián)結(jié)成一個(gè)有機(jī)整體。目前，不僅在國(guó)內(nèi)有很多利用專家系統(tǒng)技術(shù)診斷汽車故障的案例，在國(guó)外也有很多經(jīng)典案例。比如 ESET 系統(tǒng)，這種專家系統(tǒng)的主要功能是診斷汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)故障，根據(jù)其系統(tǒng)操作流程可以獲得9種功能。該系統(tǒng)是一種實(shí)用性系統(tǒng)，除了能夠有效地對(duì)故障進(jìn)行診斷之外，還可以用來(lái)對(duì)修理工進(jìn)行培訓(xùn)。再比如美國(guó)軍方開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)集合了諸多汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的相關(guān)信息，是一個(gè)集診斷和維修于一體的專家系統(tǒng)，它在故障樹(shù)診斷方法的支持下，對(duì)野戰(zhàn)軍用車輛故障進(jìn)行診斷和修改，能夠?qū)⑵湫侍嵘?2%。因此，就目前來(lái)說(shuō)，使用專家系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷是最有效的汽車故障診斷途徑。

4 汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 汽車診斷智能化

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有力地彌補(bǔ)了專家系統(tǒng)的診斷缺陷——由于知識(shí)的串行而使得假設(shè)選擇困難，能夠?qū)θ祟惖慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)進(jìn)行更為有效地組織和使用。特別是在汽車領(lǐng)域，因?yàn)楦呖萍及l(fā)展越來(lái)越迅速，在汽車結(jié)構(gòu)方面使用的高科技越來(lái)越多，使得現(xiàn)代的汽車結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，使得其故障狀態(tài)越來(lái)越多樣，其故障診斷難度也越來(lái)越大。在這樣的情況下，在汽車故障診斷中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠使其診斷精度和速度得以有效提升。由此可見(jiàn)，在汽車故障診斷技術(shù)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)程中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有很大的應(yīng)用空間。例如，在診斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的過(guò)程中，第一步：從相關(guān)廠子收集各種發(fā)動(dòng)機(jī)故障的發(fā)生原因，將其作為輸入層；第二步：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的發(fā)生原因進(jìn)行分類，將其作為中間層；第三步：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的維修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因進(jìn)行推斷，將其作為輸出層。通過(guò)上述3個(gè)層次的構(gòu)建形成一個(gè)層次型網(wǎng)絡(luò)，輸入故障，得出故障發(fā)生原因，以此構(gòu)成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，以提升故障診斷效率。

4.2 小波分析用于汽車故障診斷

小波分析是一種信號(hào)處理的新方法，在未來(lái)的發(fā)展中，它將代替 FFT 分析在汽車故障診斷中得以廣泛應(yīng)用。小波分析是一種非穩(wěn)態(tài)信號(hào)時(shí)間域，無(wú)論是在時(shí)域上還是在頻域上，都具有非常好的局部化特征，能夠無(wú)限接近任意函數(shù)，廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)辨識(shí)中。比如利用小波技術(shù)辨識(shí)非線性對(duì)象。如果非線性對(duì)象沒(méi)有發(fā)生突變，那么兩者之間的輸出差就會(huì)比較小；如果非線性對(duì)象出現(xiàn)突變，那么兩者之間的輸出差就比較大，通過(guò)這種原理能夠很快的識(shí)別系統(tǒng)故障。

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