汽车测试与故障诊断技术研究

郑冰松

摘要：目前，在人们生活水平不断提高的过程中，汽车已经成为人们在生活过程中尤为重要的角色，人们的日常生活已经和汽车紧密相连，但是如果汽车处于长时间工作状态，就会出现多种故障，那么就要对汽车进行测试及故障診断。基于此，分析汽车测试及故障诊断的条件，之后对汽车的测试及故障诊断技术进行全面的研究。

关键词：汽车测试;故障诊断;故障诊断技术

中图分类号：U472.9 文献标示码：A

在现代信息技术及网络技术不断发展的过程中，现代汽车故障诊断及测试的方法在逐渐朝着自动化、智能化及多样化的方向发展，其属于社会不断发展及汽车产业不断发展的主要趋势，此方面能够使现代汽车故障问题得到降低，基于此，本文就阐述现代汽车故障诊断的方法，全面分析现代汽车故障诊断技术的使用，以此使现代汽车故障诊断结果的可靠性及精准性能够得到有效的提高。

1汽车测试与故障诊断的条件

1.1描述情况

技术人员要对汽车发生故障时候的情况进行仔细的询问尤为重要，比如天气情况、时间、加速、冷车热车、减速及温度等，此方面与修理过程具有密切的联系。

1.2初步判断

在客户描述实际情况之后，就要对汽车进行初步的诊断，此方面使根据测试人员多年的工作经验、知识及大脑思维实现初步判断，比如发生故障部位和其他系统的联系，之后通过认真的思考进行检测及验证。检测初步判断的内容，使用最合适的仪器设备得到精准的结果。由于现代科技发展较快，促进了汽车的更新速度，那么就要多多收集相应的技术资料，从而方便在技术中满足时代发展的需求。

1.3替换实验

在进行替换的过程中要选择良好的元件，保证在同种车中能够正常工作的性能良好，另外就是要求单一的进行替换，从而能够寻找故障发生的部位。在替换之后，要保证此车辆和问题车相同，要不然就没有意义^[1]。

1.4实现路试

试车员要熟悉路况及车况，在实现路试的过程中，要对汽车全部功能进行操作，对车辆是否完好进行确定，不管是修的那种系统，其中的全部功能都要进行实验。

1.5后续的跟踪观察

在交车之后要能够观察汽车，保证其维修正确及完好，此方面是维修人员的基本素养。另外，作为合格且专业的技术人员，要熟练掌握汽车测试过程每个设备及仪器的使用方法，并且还要全面掌握仪器的型号、选择及使用等。并且要求修理人员能够了解电路图，熟悉测量器件位置，以此能够保证故障利用现象能够通过电路图中寻找，其中的测量位置也能够利用线路图进行分析。在测量并且记录数据的过程中要细心，在对数据进行分析的过程中也要仔细，避免出现问题，得到错误结论，只要正确的对其进行分析，其中的理论才能够被人所信服^[2]。

2汽车测试与故障诊断的技术

2.1人工直观经验法

一般，人工直观经验法是指全面掌握检修汽车构造及工作原理，以自身实际工作经验实现道路试验及原地检视，通过简单测试观察汽车的故障，以此在放大或者隐藏某部位状态，判断汽车的故障。人工直观经验方法的方式主要包括触觉法、分段排查、结构分析等方法。合理使用人工直观经验法，不需要使用任何的专用设备及制定条件，随时随地诊断汽车故障，其具有一定的灵活性及适应性，能够使汽车维修成本的得到有效的降低^[3]。

2.2仪表设备诊断法法

此种诊断方法指的是使用检测仪器、设备及工具对汽车结构参数、技能状态、波形及曲线进行检测，以此实现汽车故障诊断的主要方法。其中较为典型的诊断设备主要包括示波器、万用表及专用诊断仪器。在汽车电控系统诊断设备不断发展的过程中，与分析及诊断设备结合的测试设备不断发展，其不仅能够实现分析仪并行在线测试内容，还能够实现诊断仪串行通讯测试内容。

其中综合测试系统指的是使用多种现代化的检测技术、设备仪器结合，为了完成某种特定测试任务进行创建的综合故障测试系统，其属于汽车故障检测及诊断过程中实施现代化的主要标志。目前大部分车辆都是较为复杂的系统，其与电、气、机具有密切的联系，故障原因也各有不同，有可能是因为多种故障原因导致现象，也有可能是因为一个故障原因导致多种现象。有时候不能够只是根据一个手段确定，要综合使用，从不同角度进行综合诊断分析，从而得到针对性的结论，以下就对故障判断进行分析。

其一，故障码分析。故障码属于人为设计，设计人员考虑可能会出现的影响因素与故障状态所设置的代码;重视故障码相关性;重视虚假故障码;重视故障码在不同网络节点中的影响。

其二，数据分析。在数据分析的过程中，数据流中的内容并不是常宽，其中故障码属于数据。所有数据是电脑与电脑之间的通信，数据流并不只是局限于你所看到的数据。其主要包括物理量、测量量及电脑确认值，此三者为一致性，物理量不可能出错，要分析其他两个值是否出错。

其三，分析点火波形。点火形式较多，不同形式的能量也不同，在瞬间加速的时候会发生突突的声音，点火器电压与负荷、缸压具有密切的联系，在点火器缺乏足够负荷的时候，就会出现突突的声音。

其四，分析真空压力。分析燃油压力、液压系统压力，判断故障^[4]。

2.3汽车自诊断法

此种方法虽然属于现代电控汽车诊断过程中的主要故障诊断方式，但是还具有一定的局限性，比如无法对车辆排放物的具体数值进行检测，只能够对排放物进行检测;工作可靠性受到车辆运行环境的影响;无法对车辆维修进行指示等。所以就要使诊断信息输出标准化工作进行加强，以此扩大车载自诊断系统的使用范围。此种检测方法的主要技术包括：

（1）与汽车自诊断法相关的通讯网络协议。网络通讯协议主要在解决通讯数据共享、优先权、故障诊断标准及数据传输带宽等问题中使用，具有汽车自诊断系统的汽车的电控系统都是在B类数据网络通讯协议中所创建的，详见图1。其中应用层使网络数据从一个节点朝着另外一个节点进行发送，数据链路层能够使位及标志朝着无差错及有效数据帧进行转化。物理层和线路能够创建数据链路层实现信息传递的路径^[5]。

（2）与汽车自诊断法相关的车下诊断设备通讯。在汽车自诊断系统和车下检测设备进行通讯的过程中，要遵守相应的约定，比如应答信号最大值、最小间隔约定等，以此能够使通讯正常的工作，并且还不会受到系统内部通讯的干扰，图2为系统和车下诊断设备使用的统一诊断信息接口，诊断信息通过相应故障码形式进行初始化，故障码含义能够根据相关汽车故障诊断代码手册。其中的诊断信息可以使用故障码的方式进行读取，比如扫描仪读取及故障指示灯指示。还可以使用数据流读取，因为不同车系及厂牌的汽车数据流参数名称及内容不同，所以要以维修手册进行确认^[6]。

2.4基于专家系统的故障诊断

专家系统属于基于指定领域中大量知识及经验的智能程序系统，使用人工智能技术对人类专家求解问题思维过进行模拟，从而对汽车故障诊断中的问题进行有效解决，此主要和行为知识库，推理机，知识获取及解释。

（1）基于规则。第一代汽车故障诊断专家系统是结合计算机和专家知识，利用人机接口及启发式方法通过诊断人员回答系统的问题，使系统推理，并且最终得到专家级诊断结论。此种系统的知识表达较为直观，并且容易理解。但是其中的症状及诊断复杂联系使利用归纳专家经验得到规则具备一定的难度，并且无法保证一致性。所以其无法在系统复杂及经验不足的故障诊断中实现，并且速度较慢，搜索空间较大，无法满足实时在线诊断需求^[7]。

（2）基于案例。其是利用之前求解失败或者成功经历，使计算机实现推导从而对问题进行解决，利用深入挖掘历史案例知识，得到其中的丰富知识及经验，从而对基于产生式规则系统的缺陷进行有效解决，包括部分知识及经验无法使用规则描述。基于案例的关键就是创建有效检索机制和实例组织方式，其中的关键技术就是案例表示、检索及学习。案例表示就是利用数据结构对案例、功能及结构的特征进行描述，以不同的故障及诊断的难易程度为基础进行。案例检索就是对全新案例及系统索引树根节点相似程度进行计算，以相似程度的原则对相应故障索引树进行定位，以全新案例中的其他特点信息到此节点子节点实现相似度的计算，对相似度较大的节点进行匹配和重复，最后寻找故障原因。案例学习就是在对案例进行推理的过程中，在故障索引树中节点无法寻找匹配子节点的时候，那么此阶段就会增加全新节点。在产生全新案例之后，用户就能够利用父节点的故障原因及排除方法诊断全新的案例，假如成功，就会在此案例节点故障原因及解决方法中保存。假如失败，就要使用其他方法，如果找到方法，就在此节点、父节点中存储故障原因及解决方法^[8]。

（3）基于行为。在缺少诊断知识背景下，就不要给出故障类型，利用和诊断对象系统行为的相互交互作用逐渐的学习进化，从而创建完善诊断系统。一般都是利用NN模块化单元，此属于独立并且还能够实现故障诊断单元动态创建的单元，此种方法和汽车电控单元实现数据交换，从而有效实现在线的实时监控诊断。

2.5基于数值特征识别诊断

在现代网络技术和信息技术不断发展的过程中，基于特征状态识别方法不仅能够应用到机械系统故障诊断过程中，还能够应用到电器、电子及控制系统等诊断中，能够使诊断结果精准性、可靠性得到有效的提高。在实际使用过程中，使用数据特征识别汽车故障诊断，要先得到汽车故障信息，也就是利用拾振器获得机械系统振动信号，之后基于预处理、诊断信息的分析，实现系统的全面诊断及识别。目前，一般使用的状态识别方法主要包括逻辑推理、灰色模型关联度分析、频域识别及距离函数分类等，属于现代汽车故障诊断效率提高的基础及需求，能够使汽车故障诊断的时间得到有效的降低^[9]。

2.6基于免疫机理的故障诊断

因为汽车在被检测的过程中运行状态较为复杂，其中的振动信号属于非平稳信号。使用小波分析方法能够对非平稳振动信号进行分析。小波分析技术在信号时频分析过程中具备尺度伸缩及移位的功能，以此能够将分析中心及范围定位到感兴趣的地方实现分析。具体就是在对汽车振动信号进行分析的过程中，使时域信号能够逐层的进行分解，在每层分解层中，将上一层信号实现高频及低频的分解。以此就能够对汽车诊断信号实现有效分析，对非正常信号进行检测，寻找汽车振动本质特征，对故障信号进行精准的定位^[10]。

本文将差速器故障检测为例对此方法的正确性进行分析，在实现在线检测之前，要求具有大量无故障差速器实现检测，对系统实现训练学习，以此使系统得到足够振动信号特征量，之后实现此种特征量的编码，从而形成自身空间S，另外还能够产生检测器集R。在实现差速器在线监测的过程中，实现检测振动信号的编码，利用检测器实现振动信号匹配，图3为流程图。

本文中的被測差速器是457驱动桥中使用的差速器，在改进反面选择算法过程中的数据编码使用n=14位二进制编码^[11]，表1为检测的结果。

3结束语

目前我国汽车数量不断提高，人们生活及汽车具有密切的联系，汽车如果出现故障，就会对人们工作造成影响，所以对汽车测试及故障诊断尤为重要。总体来说，在汽车产业不断发展的过程中，充分使用传统故障诊断方法，重视先进技术及设备的合理使用，对汽车故障检测及安全检测进行重视，此方面为现代汽车故障诊断过程中的主要工作内容，其能够使现代汽车故障诊断结果精准性、可靠性得到有效的提高。

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