现代汽车故障诊断方法及其应用研究

陈成

摘要：社会发展、时代进步的今天，大量现代技术已广泛应用在多个领域，且呈现出明显的应用优势。现如今，汽车结构越来越复杂，在运行过程中产生的故障也更加多样，若是仍旧以传统的方式为主，必然难以有效诊断出故障问题，留下更多的安全隐患。本文对现代汽车故障诊断方法加以分析，探究了应用现状，并讨论了未来的发展趋势，以供参考。

关键词：汽车;故障诊断;方法;发展

中图分类号：U472.4                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）22-0165-02

0  引言

随着社会经济的飞速发展，信息技术不断更新与升级，现代汽车故障诊断方法也呈现出多元化的特点。新形势下，我国汽车产业蓬勃发展，已然成为主要的支柱产业之一，在未来汽车故障诊断方法必然会更加智能化，可准确定位所发生的故障，并从根本上降低汽车故障问题带来的负面影响。以下则是笔者就此的分析与论述。

1  现代汽车故障诊断方法及其应用

1.1 人工直观经验法

这一故障诊断方法主要指的是对汽车整体构造以及原理都有充分了解的基础上，结合个人经验，展开细致分析，完成相应的实验，主要以观察与感觉来实现故障部分的放大，进而对有效判断故障问题[2]。在这一过程中，相关人员往往会以试验、观察、替换等为主，具体的诊断步骤为“问、看、闻、听、试、摸”。通过问，可掌握汽车的基本情况，以及发生故障时的实际现象，如活塞环响、发动机升温等等，此时需要汽车使用者的详细描述;通过看，可将汽车具体型号与专业技术手册对应，观察是否漏油、是否断线、衔接处是否松动等;通过闻，确定油的品质，排放气体是否正常，分析发动机的工作情况;通过听，分析相声的特点，如闷响、脆响、有无规律等，根据个人经验，做出判断;通过试，模拟故障发生时的情境，确定之前的判断是否正确，进一步利用排除法;通过摸，感知汽车温度，检查是否存在停滞的问题，刹车是否正常，了解相应的磨损情况。

一般情况下，人工直观经验法对设备、工作条件等要求不是很高，相比较而言具有成本低、灵活性高的特点，可大大减少汽车维修的资金。但因本身技术受限，只适用于较为简单，可直接看出的故障，如故障较为复杂，对相关技术人员的专业能力以及实践经验要求很高。但通过调查可发现，目前我国高级维修技术人才少之又少，从另一层面来说培养优质人才需要投入大量的成本和较长的时间，这必然会“得不偿失”。

1.2 仪表设备诊断法

这一诊断方法主要指的是以各种仪器设备为主，对汽车的结构、状态、压力等加以测定，结合所显示的动态波形，来分析出可能会出现的故障。通常情况下，常用的设备有万用表、示波器等等[2]。目前，受到汽车维修界欢迎的设备大多来自日本MITSUBISHI、德国大众等。新时代背景下，现代汽车结构更加完善，相应的诊断技术不断升级，可用的故障诊断方法也越来越多，如今可实现一体化检测的设备已经研发了出来，其不仅能够实现高效诊断，还能对复杂的数据进行分析。

仪表设备诊断法的优势在于复杂程度不高，主体为仪器设备，可大大节省故障诊断的时间，同时可尽快确定故障的源头所在。现代常用的诊断工具为汽车解码器，该设备便于携带，若是发生故障，用户可直接使用，在显示屏上读取数据，了解故障发生部分以及主要的因素。汽车解码器具有多元诊断、快速测量、自动升级的优势，可为汽车维修带来更大的便利。仪表设备诊断法的诊断效果与相关技术人员专业素养有着一定的关联，其在较为落后、汽车保有量小的国家，使用率并不广泛。

1.3 汽车自诊断方法

这一诊断方法也叫车上诊断法，主要指的是在充分利用并发挥自诊断系统优势以及作用的前提下，准确定位所发生的故障，从具体应用分析，其具有实时监控、交互式的特点。

1.3.1 主要应用技术

在1985年，第一代车载诊断系统出现，但因当时在设计的过程中有一定的不足，没有统一的标准，并未掀起大的浪花。1994年，第二代车载诊断系统出现，经过长时间的研究与完善，其功能逐渐强大，取得良好的应用效果。近几年，我国也参照OBD-II展开了相应的工作，但实施中面临着不小困境。OBD-II的工作原理为：汽车运行过程中，电流、电压等都会有所变化，当出现故障问题，这些信号会有明显的异常，超出标准范围，不能在规定的时间内恢复正常，此时系统就会确定故障部位，发出具体的信号，指示灯亮起。之后，检测器接受故障信号，将其传送到RAM，利用OBD-Ⅱ掃描仪实现准确读取。若是故障消失，指示灯熄灭，发动机继续动作，故障代码也会直接被消除。新形势下，OBD-Ⅱ能够在企业、个人、4S店正常应用，方便车辆管理，提供优质的远程服务，确保可在最短的时间内解决故障。

1.3.2 应用与完善

尽管新形势下，这一诊断方式已然受到不同领域的认可与欢迎，但通过研究可发现其仍旧存在一定的局限性，主要体现为不能获得排放物的准确数值、诊断的精确度受到环境的直接影响、不具备指示维修方式的功能、只能将80%的故障诊断出来。要想进一步适应未来的发展趋势，应从以下几点来改进与完善：①拓展并优化系统功能，如准确定位、预警、驾驶员知情等等，满足一系列实际需求;②展开更加标准化的诊断工作，结合市场需求以及发展动向，延伸自诊断系统的广泛性以及应用性;③对新的技术进行深度研究，将神经网络技术等与OBD有机整合，形成更加完整的的网络体系，同时加大理论研究力度，为故障诊断的可靠性提供切实保障[3]。

1.4 专家系统诊断法

1.4.1 国内外研究现状

20世纪80年代左右，人工智能技术应用在故障诊断中，意大利研制出了相应的故障诊断专家系统。到了90年代后期，融入更多先进的技术与理论，如模糊理论，研制专家系统，但受到一定的限制作用。直至今日，这一诊断方法侧重于实用化发展，研制出一种专家系统构筑工具。新时代背景下，我国始终跟随着国际步伐，对专家系统诊断法加以重点研究，强调新理论、新技术的有效融入，并把握发展趋势，已经取得了相应的成果。例如，利用LISP、PROLOG等，将BP神经网络、模糊理论、信息技术等与专家系统向相结合，不断改进传统的方法，逐渐可实现准确诊断电气系统、空调系统、行驶系统等，推动专家系统的进一步完善与应用。

1.4.2 改进与应用

虽然，现阶段专家系统在现代汽车故障诊断方面有着明显的成就，但其仍旧难以真正地取代更加复杂的思维过程，经过持续深入的研究与开发，必然会朝着智能化、集约化的方向发展。第一，针对性地扩展知识获取渠道，增强获取能力，不断探索与学习，形成更加全面的体系，将多元化的方法整合起来，提取相应的专业技巧;第二，获得准确性更高、直观性更强的方式，强调知识库的整体性与安全性;第三，提高故障诊断的精准度，呈现出推理过程，确保故障问题的高效解决。

1.5 基于数值特征识别的诊断法

这一诊断方法适用性较强，可对机械系统、电气系统等出现的故障进行诊断。具体的诊断步骤为：首先，利用拾振器来获取信号，得到一定的诊断信息;其次，重点处理与认知剖析诊断信息，从中体现出可用的数据;最后，有效识别整个系统的状态。通常情况下，最常用的识别方法包括逻辑推理法、神经网络识别法等等。对目前具体的研究文献进行整理与分析，可知一直以来基于数值特征识别的诊断法受到人们的重点关注，随着新理论、新技术的出现，此诊断方法也有了明显的发展[4]。

1.5.1 特征分析

应用AR模型法分析信号，适用于较为平稳的信号以及线性系统，主要以数学模型来进描述，现可用于变速器传动轴的故障诊断。应用小波分析，适用于不太平稳的信号，这一分析方法有着“变焦”的功能，现可用于机械振动方面的故障诊断。应用傅里叶变换分析稳态信号，对信号进行分解与转化，现在汽车故障诊断方面的应用优势并不突出。

1.5.2 模式识别

模式识别主要指的是对不同形式的信息进行整理、分析，用此来识别并描述一个事物。模式识别是新时代背景下智能化领域的主要组成，现已经在指纹识别、工业检测等多个方面取得一定成就。在汽车领域，诊断故障使所用的方法有神经网络识别、混沌识别等等，第一种方法模拟人脑神经元，以数学模型为主，有着非程序性、适应性的特点，多用于离合器故障诊断，第二种方法要将混沌特量值计算出来，对系统的状态进行识别，多用于发动机故障诊断。

具体的故障诊断过程中，不同的特征分析、模式识别并不是单一存在的，他们可结合使用，将优势提炼出来，弥补不足，达到全局最佳，尽可能提高故障诊断进度，并有效降低复杂程度。

1.5.3 应用研究

现如今，基于数值特征识别的诊断法在提取信号、消除干扰等方面还存在一定的问题，要想改进这一诊断方法，必须展开深度的研究与思考，首先，立足于根本，对现存的问题加以分析，针对性地完成实验。其次，强调非线性数学工具的有效应用，科学融入新理论、新技术，增强故障分析的有效性以及多样性。最后，实现远程实时监测，从根本上降低误报的几率，提高诊断精度，不断地修正并完善，在实践中积累更多经验。除此以外，依托新兴技术，简化故障检测流程，实现智能化。

2  现代汽车故障诊断方法的发展趋势

通过分析目前科学技术的更新速度与特定，可大胆地对诊断方法的发展趋势进预测，其必然会朝着智能化、全能化、集成化的方向不断更新与优化。以往汽车维修技术人员虽说经验充分，但对科学技术的认知较为薄弱，未来他们不再以经验为主，而是充分运用人工智能来实现高效地检测与维修，成为新型人才。同时，未来维修技术人员的技术经验会以不同的形式进入到智能化系统当中，这样其他人就可通过观看学习，提升个人能力[5]。未来汽车维修诊断技术，也会将新理论、新信息、新技术整合到一起，逐渐形成一个功能更加完善的系统，剖析整个汽车结构，进行针对性的诊断，在短时间内就可准确定位故障部分，并及时采取相应的维修措施。经过进一步的研究，未来汽车制造水平必然会持续提升，这种情况下发生故障的几率也会越来越小。即使出现故障，将人工智能的应用优势发挥出来，也能高效诊断与处理，并构建网络化的诊断系统。

3  结语

综上所述，现代汽车诊断方法多种多样，不同诊断方法的适用范围各不相同。随着现代技术的更新与升级，故障诊断方法也会发生一定的变化。通过本文的分析与研究，可知不同故障诊断方法既有优势也有缺陷，因此為了有效处理汽车故障，应根据实际情况来选择最为适宜的诊断方法，满足各项实际需求，从而进一步推动汽车行业的长远发展。

参考文献：

[1]颜伏伍，曹恺，胡杰，杨辰.基于Internet和3G的汽车远程诊断数据采集技术的研究[J].汽车工程，2013，35（05）：467-471，466.

[2]韦壮.现代汽车故障诊断方法发展趋势及应用研究[J].科技创新与应用，2013（36）：97.

[3]李海龙.汽车维修故障诊断技术的通用性思路及方法研究[J].内燃机与配件，2019（04）：153-156.

[4]刘少兵，柴永春，范正伟.汽车故障诊断方法的探讨[J].科技视界，2015（14）：81，296.

[5]赵明，王英资，侯珏，刘贺喜，邓程鹏.改进的遗传算法在汽车故障诊断中的应用[J].计算机测量与控制，2020，28（01）：35-40.