現(xiàn)代汽車故障診斷方法及其應(yīng)用研究

陳成

摘要：社會發(fā)展、時代進(jìn)步的今天，大量現(xiàn)代技術(shù)已廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域，且呈現(xiàn)出明顯的應(yīng)用優(yōu)勢?，F(xiàn)如今，汽車結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，在運行過程中產(chǎn)生的故障也更加多樣，若是仍舊以傳統(tǒng)的方式為主，必然難以有效診斷出故障問題，留下更多的安全隱患。本文對現(xiàn)代汽車故障診斷方法加以分析，探究了應(yīng)用現(xiàn)狀，并討論了未來的發(fā)展趨勢，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽車;故障診斷;方法;發(fā)展

中圖分類號：U472.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0165-02

0? 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)不斷更新與升級，現(xiàn)代汽車故障診斷方法也呈現(xiàn)出多元化的特點。新形勢下，我國汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，已然成為主要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在未來汽車故障診斷方法必然會更加智能化，可準(zhǔn)確定位所發(fā)生的故障，并從根本上降低汽車故障問題帶來的負(fù)面影響。以下則是筆者就此的分析與論述。

1? 現(xiàn)代汽車故障診斷方法及其應(yīng)用

1.1 人工直觀經(jīng)驗法

這一故障診斷方法主要指的是對汽車整體構(gòu)造以及原理都有充分了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合個人經(jīng)驗，展開細(xì)致分析，完成相應(yīng)的實驗，主要以觀察與感覺來實現(xiàn)故障部分的放大，進(jìn)而對有效判斷故障問題[2]。在這一過程中，相關(guān)人員往往會以試驗、觀察、替換等為主，具體的診斷步驟為“問、看、聞、聽、試、摸”。通過問，可掌握汽車的基本情況，以及發(fā)生故障時的實際現(xiàn)象，如活塞環(huán)響、發(fā)動機升溫等等，此時需要汽車使用者的詳細(xì)描述;通過看，可將汽車具體型號與專業(yè)技術(shù)手冊對應(yīng)，觀察是否漏油、是否斷線、銜接處是否松動等;通過聞，確定油的品質(zhì)，排放氣體是否正常，分析發(fā)動機的工作情況;通過聽，分析相聲的特點，如悶響、脆響、有無規(guī)律等，根據(jù)個人經(jīng)驗，做出判斷;通過試，模擬故障發(fā)生時的情境，確定之前的判斷是否正確，進(jìn)一步利用排除法;通過摸，感知汽車溫度，檢查是否存在停滯的問題，剎車是否正常，了解相應(yīng)的磨損情況。

一般情況下，人工直觀經(jīng)驗法對設(shè)備、工作條件等要求不是很高，相比較而言具有成本低、靈活性高的特點，可大大減少汽車維修的資金。但因本身技術(shù)受限，只適用于較為簡單，可直接看出的故障，如故障較為復(fù)雜，對相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)能力以及實踐經(jīng)驗要求很高。但通過調(diào)查可發(fā)現(xiàn)，目前我國高級維修技術(shù)人才少之又少，從另一層面來說培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)人才需要投入大量的成本和較長的時間，這必然會“得不償失”。

1.2 儀表設(shè)備診斷法

這一診斷方法主要指的是以各種儀器設(shè)備為主，對汽車的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、壓力等加以測定，結(jié)合所顯示的動態(tài)波形，來分析出可能會出現(xiàn)的故障。通常情況下，常用的設(shè)備有萬用表、示波器等等[2]。目前，受到汽車維修界歡迎的設(shè)備大多來自日本MITSUBISHI、德國大眾等。新時代背景下，現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)更加完善，相應(yīng)的診斷技術(shù)不斷升級，可用的故障診斷方法也越來越多，如今可實現(xiàn)一體化檢測的設(shè)備已經(jīng)研發(fā)了出來，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效診斷，還能對復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

儀表設(shè)備診斷法的優(yōu)勢在于復(fù)雜程度不高，主體為儀器設(shè)備，可大大節(jié)省故障診斷的時間，同時可盡快確定故障的源頭所在?，F(xiàn)代常用的診斷工具為汽車解碼器，該設(shè)備便于攜帶，若是發(fā)生故障，用戶可直接使用，在顯示屏上讀取數(shù)據(jù)，了解故障發(fā)生部分以及主要的因素。汽車解碼器具有多元診斷、快速測量、自動升級的優(yōu)勢，可為汽車維修帶來更大的便利。儀表設(shè)備診斷法的診斷效果與相關(guān)技術(shù)人員專業(yè)素養(yǎng)有著一定的關(guān)聯(lián)，其在較為落后、汽車保有量小的國家，使用率并不廣泛。

1.3 汽車自診斷方法

這一診斷方法也叫車上診斷法，主要指的是在充分利用并發(fā)揮自診斷系統(tǒng)優(yōu)勢以及作用的前提下，準(zhǔn)確定位所發(fā)生的故障，從具體應(yīng)用分析，其具有實時監(jiān)控、交互式的特點。

1.3.1 主要應(yīng)用技術(shù)

在1985年，第一代車載診斷系統(tǒng)出現(xiàn)，但因當(dāng)時在設(shè)計的過程中有一定的不足，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并未掀起大的浪花。1994年，第二代車載診斷系統(tǒng)出現(xiàn)，經(jīng)過長時間的研究與完善，其功能逐漸強大，取得良好的應(yīng)用效果。近幾年，我國也參照OBD-II展開了相應(yīng)的工作，但實施中面臨著不小困境。OBD-II的工作原理為：汽車運行過程中，電流、電壓等都會有所變化，當(dāng)出現(xiàn)故障問題，這些信號會有明顯的異常，超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，不能在規(guī)定的時間內(nèi)恢復(fù)正常，此時系統(tǒng)就會確定故障部位，發(fā)出具體的信號，指示燈亮起。之后，檢測器接受故障信號，將其傳送到RAM，利用OBD-Ⅱ掃描儀實現(xiàn)準(zhǔn)確讀取。若是故障消失，指示燈熄滅，發(fā)動機繼續(xù)動作，故障代碼也會直接被消除。新形勢下，OBD-Ⅱ能夠在企業(yè)、個人、4S店正常應(yīng)用，方便車輛管理，提供優(yōu)質(zhì)的遠(yuǎn)程服務(wù)，確保可在最短的時間內(nèi)解決故障。

1.3.2 應(yīng)用與完善

盡管新形勢下，這一診斷方式已然受到不同領(lǐng)域的認(rèn)可與歡迎，但通過研究可發(fā)現(xiàn)其仍舊存在一定的局限性，主要體現(xiàn)為不能獲得排放物的準(zhǔn)確數(shù)值、診斷的精確度受到環(huán)境的直接影響、不具備指示維修方式的功能、只能將80%的故障診斷出來。要想進(jìn)一步適應(yīng)未來的發(fā)展趨勢，應(yīng)從以下幾點來改進(jìn)與完善：①拓展并優(yōu)化系統(tǒng)功能，如準(zhǔn)確定位、預(yù)警、駕駛員知情等等，滿足一系列實際需求;②展開更加標(biāo)準(zhǔn)化的診斷工作，結(jié)合市場需求以及發(fā)展動向，延伸自診斷系統(tǒng)的廣泛性以及應(yīng)用性;③對新的技術(shù)進(jìn)行深度研究，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等與OBD有機整合，形成更加完整的的網(wǎng)絡(luò)體系，同時加大理論研究力度，為故障診斷的可靠性提供切實保障[3]。

1.4 專家系統(tǒng)診斷法

1.4.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代左右，人工智能技術(shù)應(yīng)用在故障診斷中，意大利研制出了相應(yīng)的故障診斷專家系統(tǒng)。到了90年代后期，融入更多先進(jìn)的技術(shù)與理論，如模糊理論，研制專家系統(tǒng)，但受到一定的限制作用。直至今日，這一診斷方法側(cè)重于實用化發(fā)展，研制出一種專家系統(tǒng)構(gòu)筑工具。新時代背景下，我國始終跟隨著國際步伐，對專家系統(tǒng)診斷法加以重點研究，強調(diào)新理論、新技術(shù)的有效融入，并把握發(fā)展趨勢，已經(jīng)取得了相應(yīng)的成果。例如，利用LISP、PROLOG等，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、信息技術(shù)等與專家系統(tǒng)向相結(jié)合，不斷改進(jìn)傳統(tǒng)的方法，逐漸可實現(xiàn)準(zhǔn)確診斷電氣系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)等，推動專家系統(tǒng)的進(jìn)一步完善與應(yīng)用。

1.4.2 改進(jìn)與應(yīng)用

雖然，現(xiàn)階段專家系統(tǒng)在現(xiàn)代汽車故障診斷方面有著明顯的成就，但其仍舊難以真正地取代更加復(fù)雜的思維過程，經(jīng)過持續(xù)深入的研究與開發(fā)，必然會朝著智能化、集約化的方向發(fā)展。第一，針對性地擴展知識獲取渠道，增強獲取能力，不斷探索與學(xué)習(xí)，形成更加全面的體系，將多元化的方法整合起來，提取相應(yīng)的專業(yè)技巧;第二，獲得準(zhǔn)確性更高、直觀性更強的方式，強調(diào)知識庫的整體性與安全性;第三，提高故障診斷的精準(zhǔn)度，呈現(xiàn)出推理過程，確保故障問題的高效解決。

1.5 基于數(shù)值特征識別的診斷法

這一診斷方法適用性較強，可對機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷。具體的診斷步驟為：首先，利用拾振器來獲取信號，得到一定的診斷信息;其次，重點處理與認(rèn)知剖析診斷信息，從中體現(xiàn)出可用的數(shù)據(jù);最后，有效識別整個系統(tǒng)的狀態(tài)。通常情況下，最常用的識別方法包括邏輯推理法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別法等等。對目前具體的研究文獻(xiàn)進(jìn)行整理與分析，可知一直以來基于數(shù)值特征識別的診斷法受到人們的重點關(guān)注，隨著新理論、新技術(shù)的出現(xiàn)，此診斷方法也有了明顯的發(fā)展[4]。

1.5.1 特征分析

應(yīng)用AR模型法分析信號，適用于較為平穩(wěn)的信號以及線性系統(tǒng)，主要以數(shù)學(xué)模型來進(jìn)描述，現(xiàn)可用于變速器傳動軸的故障診斷。應(yīng)用小波分析，適用于不太平穩(wěn)的信號，這一分析方法有著“變焦”的功能，現(xiàn)可用于機械振動方面的故障診斷。應(yīng)用傅里葉變換分析穩(wěn)態(tài)信號，對信號進(jìn)行分解與轉(zhuǎn)化，現(xiàn)在汽車故障診斷方面的應(yīng)用優(yōu)勢并不突出。

1.5.2 模式識別

模式識別主要指的是對不同形式的信息進(jìn)行整理、分析，用此來識別并描述一個事物。模式識別是新時代背景下智能化領(lǐng)域的主要組成，現(xiàn)已經(jīng)在指紋識別、工業(yè)檢測等多個方面取得一定成就。在汽車領(lǐng)域，診斷故障使所用的方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別、混沌識別等等，第一種方法模擬人腦神經(jīng)元，以數(shù)學(xué)模型為主，有著非程序性、適應(yīng)性的特點，多用于離合器故障診斷，第二種方法要將混沌特量值計算出來，對系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行識別，多用于發(fā)動機故障診斷。

具體的故障診斷過程中，不同的特征分析、模式識別并不是單一存在的，他們可結(jié)合使用，將優(yōu)勢提煉出來，彌補不足，達(dá)到全局最佳，盡可能提高故障診斷進(jìn)度，并有效降低復(fù)雜程度。

1.5.3 應(yīng)用研究

現(xiàn)如今，基于數(shù)值特征識別的診斷法在提取信號、消除干擾等方面還存在一定的問題，要想改進(jìn)這一診斷方法，必須展開深度的研究與思考，首先，立足于根本，對現(xiàn)存的問題加以分析，針對性地完成實驗。其次，強調(diào)非線性數(shù)學(xué)工具的有效應(yīng)用，科學(xué)融入新理論、新技術(shù)，增強故障分析的有效性以及多樣性。最后，實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時監(jiān)測，從根本上降低誤報的幾率，提高診斷精度，不斷地修正并完善，在實踐中積累更多經(jīng)驗。除此以外，依托新興技術(shù)，簡化故障檢測流程，實現(xiàn)智能化。

2? 現(xiàn)代汽車故障診斷方法的發(fā)展趨勢

通過分析目前科學(xué)技術(shù)的更新速度與特定，可大膽地對診斷方法的發(fā)展趨勢進(jìn)預(yù)測，其必然會朝著智能化、全能化、集成化的方向不斷更新與優(yōu)化。以往汽車維修技術(shù)人員雖說經(jīng)驗充分，但對科學(xué)技術(shù)的認(rèn)知較為薄弱，未來他們不再以經(jīng)驗為主，而是充分運用人工智能來實現(xiàn)高效地檢測與維修，成為新型人才。同時，未來維修技術(shù)人員的技術(shù)經(jīng)驗會以不同的形式進(jìn)入到智能化系統(tǒng)當(dāng)中，這樣其他人就可通過觀看學(xué)習(xí)，提升個人能力[5]。未來汽車維修診斷技術(shù)，也會將新理論、新信息、新技術(shù)整合到一起，逐漸形成一個功能更加完善的系統(tǒng)，剖析整個汽車結(jié)構(gòu)，進(jìn)行針對性的診斷，在短時間內(nèi)就可準(zhǔn)確定位故障部分，并及時采取相應(yīng)的維修措施。經(jīng)過進(jìn)一步的研究，未來汽車制造水平必然會持續(xù)提升，這種情況下發(fā)生故障的幾率也會越來越小。即使出現(xiàn)故障，將人工智能的應(yīng)用優(yōu)勢發(fā)揮出來，也能高效診斷與處理，并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的診斷系統(tǒng)。

3? 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代汽車診斷方法多種多樣，不同診斷方法的適用范圍各不相同。隨著現(xiàn)代技術(shù)的更新與升級，故障診斷方法也會發(fā)生一定的變化。通過本文的分析與研究，可知不同故障診斷方法既有優(yōu)勢也有缺陷，因此為了有效處理汽車故障，應(yīng)根據(jù)實際情況來選擇最為適宜的診斷方法，滿足各項實際需求，從而進(jìn)一步推動汽車行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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