汽车故障诊断技术的应用以及发展

邢忠义

(云南交通职业技术学院,云南昆明 650101)

汽车故障诊断技术的应用以及发展

邢忠义

(云南交通职业技术学院,云南昆明 650101)

汽车故障诊断技术是汽车电子控制技术的重要组成部分,在汽车维修工作中有十分重要的地位。本文对汽车诊断技术的应用现状以及发展趋势进行探讨,为汽车诊断技术的纵深化发展提供理论依据。

汽车诊断技术 应用现状 发展

随着各种新材料、新技术以及工艺在汽车生产制造过程中应用越来越广泛，汽车的技术性能越来越好。但是汽车的结构也越来越复杂，导致汽车的故障诊断难度逐渐增加。传统的诊断方法以及诊断设备已经不能满足现代汽车的诊断维修要求。为了不断提高汽车的故障诊断技术，需要借助数学以及计算机技术、模式识别、人工智能、电子技术等多种学科，从而不断提高汽车故障诊断水平，促进汽车行业的快速发展。

1 汽车故障诊断技术的发展现状

在过去的几十年中，汽车诊断技术取得了迅速的发展，经过了四个阶段，即人工检验阶段、利用简单的仪器仪表进行测量的阶段、采用专门设备进行综合诊断阶段、人工智能诊断阶段。汽车故障诊断技术的应用变得越来越广泛。随着汽车电子技术的应用逐渐加深，汽车电子控制系统变得越来越复杂，传统的诊断方法以及设备在一定程度上不能满足汽车诊断的需求，当前汽车故障诊断过程中使用较多的是自诊断功能，这种功能在使用过程中也存在一定的局限性，随着各种新技术、新工艺的应用，汽车诊断技术也不断深入发展，朝着智能化、及时化等多种方向发展。

图1 发动机分析仪信号采集系统构成示意图

图2 专家系统的基本结构

2 现代汽车故障诊断技术分析

2.1 ECU故障自诊断

现代汽车设计中，大多集成了ECU故障自诊断，汽车上如果装有ECU控制系统，则都具有自诊断功能。该系统可以在日常运行过程中对汽车内的各个部分的工作状态进行检查以及监测。当汽车出现故障时，仪表盘上的故障显示灯会点亮，发出警报。同时，汽车系统的控制单元中的自诊断模块检测到相应的故障之后，会将故障的相关信息存储在模块内部的专业区域，汽车维修人员对汽车故障进行诊断时就可以参考这些信息以及数据，从而尽快找到汽车的故障所在。

图3 专家系统的整体功能模块

图4 故障诊断专家系统整体流程图

2.2 油液监测以及信号采集技术

在汽车故障诊断过程中，对汽车润滑油中的磨屑情况进行分析，是一种不解体的检验方法，主要是通过对润滑油中机械磨损碎屑以及其他的颗粒进行测量以及分析，从而获得汽车系统的污染程度、工作状态等方面的信息，实现对汽车的运行状态、系统状况等方面的监控。

图5 实际应用结果

2.3 汽车故障诊断专家系统

专家系统诊断技术在汽车故障诊断中的应用时间很长，是比较传统的一种故障诊断方式。利用专家系统进行故障诊断是基于人类专家的各种知识以及经验，在计算机上建立信息系统，并且利用专业领域的技术，对汽车故障进行诊断的一种重要方法。专家系统是一个智能计算机程序系统，其中包括知识库、数据库、解释过程等部分，专家系统可以分为两种，第一，以规则为基础的系统，这种系统的使用比较广泛，推理包括正向推理以及反向推理两种。第二，以框架为基础的系统。汽车故障诊断是一项十分复杂的任务，因此所需的专业知识较多，传统的专家诊断技术在应用过程中已经初步实现成功，但是还是存在一些瓶颈，比如获取知识比较困难、知识面比较窄、各种控制策略不灵活等。

3 汽车故障先进技术应用实例

3.1 信号采集技术在故障诊断中的应用实例

汽车发动机分析仪计算机信号采集系统的构成包括几个部分，即传感器、信号预处理电路、单片机和微型计算机等，如图1所示，该图表示了发动机分析仪信号采集系统构成系统。

在信号采集过程中，为了保证信号的真实性，在发动机分析仪中设计了高速信号采集系统，在该系统中使用的信号采集板是BH5105。经过信号采集与分析，得出汽车初级点火波形。

初次级点火信号的变化频率较高，由于点火线圈之间的互感以及自感，其电压的变化范围在300V到30kV之间，因此在测量的过程中采用了高速的A/D技术，确保经过转换之后的信号不失真。

3.2 汽车故障诊断专家系统应用实例

一个专家系统一般包括六个部分，即人机接口、知识库、数据库、推理机、知识获取系统等。在进行汽车故障诊断专家系统的设计过程中，其整体功能模块如图3所示。

在专家系统的设计过程中，最重要的部分就是故障的诊断及设计模块。如图4所示。故障推理是以推理机为中心的推理过程，在具体的工作过程中，需要建立临时的数据库，初始化临时数据库等，对各种故障推理过程进行存储。在具体的系统设计过程中，采用Windows操作系统，并且以C#作为开发平台，使用SQL2000作为专家系统中知识库、实例数据库的服务器，通过对某车辆进行诊断测试可以得到下列诊断结果。（如图5所示）

通过汽车专家系统的设计，实现了预期的效果，提供一定的测试数据就可以得到正确的诊断结果，作为用户排除故障的依据，同时结合各种反馈而来的维修建议，可以最终排除汽车故障，实现专家系统的功能。

4 汽车故障诊断技术的发展趋势

汽车诊断技术经过多年的发展，已经形成了一定的体系，随着近年来科学技术的快速发展，新的科学分支在汽车设备的故障诊断中的应用变得越来越多，汽车故障诊断技术也要不断进行改革，以适应科学技术的发展，当前汽车故障诊断技术应该朝着智能化和信息化方向发展，主要有以下几个方面。

4.1 故障检测设备实现智能化

汽车故障诊断检测设备智能化是汽车诊断技术的一个重要发展趋势，智能化的特点是虚拟仪器与信号处理技术之间的有机结合。虚拟仪器指的是通过计算机平台上的软件定义以及设计仪器的功能，使得用户使用的计算机成为一台专用的电子仪器。虚拟仪器的核心就是计算机，因此在实现检测设备智能化的过程中需要充分利用计算机的功能，对测量的数据进行分析，从而找到汽车的故障所在。虚拟仪器的软件和硬件都具有开放性、模块化等特点，可以重复使用，也可以互相交换，在使用过程中，用户可以根据自己的需要对虚拟仪器的软件以及硬件模块进行更改，实现特定的功能。对于各种分析结果，需要实现从人工分析向计算机自动分析发展。

4.2 故障检测资料数据实现在线化管理

对于故障检测过程中的各种数据资料，实现在线化管理的一个重要特点就是使用交互式电子技术手册。各种资料数据的在线化管理，需要将技术资料以数字格式进行存储，便于故障诊断以及维修人员进行查询，从而找到汽车故障所在，对症下药，提高汽车故障诊断以及维修的效率。对各种资料数据进行在线化管理是信息化的一个部分，可以有效地解决各种纸质资料不易保存的难题，通过网络在线访问，可以对资料数据库进行维护，从而确保资料数据库的安全性、稳定性。

4.3 故障诊断实现信息网络化

对于汽车故障诊断，需要借助计算机系统，计算机发展过程中的信息网络技术的应用，对汽车故障诊断效率的提升也有很大的作用。故障诊断实现信息网络化发展，主要表现为以下几个方面。

(1)实现远程支持和远程控制。远程控制指的是汽车售后支持中心通过网络对汽车故障诊断过程以及维修软件进行控制的过程，通过远程控制可以实现对维修站现场的车辆诊断，远程诊断所用的计算机与需要检查的车辆的计算机系统是相连的，通过启动远程控制系统，售后支持中心可以及时了解到汽车的使用状况，售后支持相关人员不用到现场就能够对车辆的故障进行分析，并且采取正确的措施对问题进行解决。远程控制过程中的另一个重要的内容就是对各种诊断的信息进行及时的传输以及反馈，对维修站的各种故障诊断信息进行搜集，使得厂家能够对汽车的使用性能、安全状况等内容进行详细的了解，最大程度地提高汽车的安全性能，同时还能为企业的发展节约成本。

(2)对现场诊断信息进行收集。在诊断信息搜集过程中所搜集的资料主要是诊断软件在使用过程中生成的各种后台数据，这些数据被搜集之后要进行分类整理，从而存储在不同的数据库中，便于汽车的各个部门，如售后服务部门、质量部门、工程部门等可以查询自己所需的资料数据。

(3)实现信息数据的反馈实时化。传统的故障诊断工具对汽车故障进行诊断时往往会存在一定的延时，因此导致一些具体问题的追踪存在问题。新的故障诊断系统需要将诊断过程中产生的各种数据文件及时地传输到汽车生产商指定的数据库，从而便于汽车生产企业的各个部门从数据库中了解到汽车的故障率、故障原因等多种信息，使得汽车生产厂家可以有针对性地改善汽车的生产环境，应用更多新技术、新工艺进行汽车生产制造，提高汽车的性能。

5 结语

汽车是人们生活过程中必不可少的交通工具，随着人们的生活水平逐渐提升，汽车的使用频率变得越来越高，汽车生产技术以及工艺也越来越复杂。对汽车的故障进行诊断以及维修是汽车行业发展过程中的一个重要内容。经过几十年的发展，汽车故障诊断技术已经取得了一定的成就，但是还是存在一些不足，不能完全应对汽车诊断过程中的一些实际问题。对此，在未来的发展过程中需要对汽车诊断技术进行革新，逐渐实现汽车诊断技术的智能化发展。主要从汽车故障诊断设备、软件系统、硬件等多个方面着手，实现汽车故障诊断的智能化操作，以提高故障诊断的效率，积极采取相应的措施进行问题解决，促进汽车行业的可持续发展。

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