汽車(chē)故障診斷技術(shù)現狀與前景

汽車(chē)故障診斷技術(shù)是以汽車(chē)及內燃機理論、汽車(chē)故障診斷學(xué)為理論指導，以汽車(chē)及內燃機結構原理、計算機控制技術(shù)以及

汽車(chē)運用性能為分析依據，以汽車(chē)檢測及試驗技術(shù)為測試手段的綜合技術(shù)。隨著(zhù)汽車(chē)電子和汽車(chē)傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展和應

用，不僅提高了汽車(chē)的性能和舒適性，也使整個(gè)汽車(chē)控制系統變得越來(lái)越復雜。所以當用戶(hù)的汽車(chē)發(fā)生故障時(shí)，維修技師能否

快速定位故障部位以及能否快速排除故障，成為一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。同時(shí)隨著(zhù)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展，競爭也越來(lái)越激烈，其中售

后服務(wù)的方便與否逐漸成為競爭的焦點(diǎn)。

各汽車(chē)廠(chǎng)商在不斷提高汽車(chē)舒適型的基礎上，也不斷想方設法提高車(chē)輛故障檢測和維修能力。因此在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，汽車(chē)

故障診斷技術(shù)和故障診斷設備得到了極大的發(fā)展，汽車(chē)診斷也作為一門(mén)專(zhuān)門(mén)技術(shù)發(fā)展起來(lái)。

1 汽車(chē)故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程

汽車(chē)診斷技術(shù)在過(guò)去的幾十年中取得了迅速的發(fā)展，其發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。

1 . 1 人工檢驗階段

在此階段主要依靠工人的經(jīng)驗來(lái)判斷汽車(chē)故障，進(jìn)行維修，優(yōu)點(diǎn)是方便，經(jīng)濟。缺點(diǎn)是不同維修人員間的經(jīng)驗差異很大，故

障判斷準確性不高。

1 . 2 簡(jiǎn)單的儀器、儀表進(jìn)行測量階段

隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子控制單元不斷增加，因此使得汽車(chē)構造越來(lái)越復雜，為了更好的分析故障，維修故障，人

們開(kāi)始采用一些儀器來(lái)測量一些相關(guān)的參數值。萬(wàn)用表、示波器等被廣泛的用在汽車(chē)故障診斷中。雖然儀器的使用，使得人們對故障的判斷有了客觀(guān)依據，但是由于儀器本省的局限性，所以對故障判斷任然存在故障判斷不準確性，定位故障困難等缺點(diǎn)。

1 . 3 專(zhuān)門(mén)設備進(jìn)行綜合診斷階段

20世紀80年代，隨著(zhù)OBD標準的推出，使得汽車(chē)診斷發(fā)展進(jìn)入了新的階段，各汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家陸續推出了自己的汽車(chē)故障診

斷儀器，的故障診斷儀器可以通過(guò)特定的通訊協(xié)議與車(chē)載的電子控制單元之間進(jìn)行通訊，將存儲在ECU中的故障讀取出

來(lái)，提供給汽車(chē)維修技師，這樣大大提高了故障診斷的準確性，提升了維修速度。

1 . 4 人工智能診斷階段

20世紀90年代，人工智能技術(shù)的發(fā)展使得專(zhuān)家系統的建立成為可能，同時(shí)計算機技術(shù)的快速發(fā)展使得大量數據處理成為可

能，因此在此基礎上汽車(chē)故障診斷發(fā)展出了智能診斷專(zhuān)家系統。

2 汽車(chē)故障診斷技術(shù)的現狀

隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的應用和發(fā)展,汽車(chē)電控系統日趨復雜。傳統的診斷方法和診斷設備無(wú)論是度和使用方便性,還是對汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的適應性,均不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。為了滿(mǎn)足需求，現代汽車(chē)電子控制系統加入了自診斷功能。目前自診斷的主要方法有以下幾點(diǎn)。

2.1 ECU 故障自診斷

現代汽車(chē)中的ECU(Electronic ControlUnit)集成了故障自診斷系統，裝有ECU控制系統的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機，都具有故障自診斷系統?？梢杂盟鼇?lái)對汽車(chē)內傳動(dòng)系統、控制系統各個(gè)部分工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)檢查和監測。當汽車(chē)出現故障時(shí)，裝在儀表板上的故障指示燈就會(huì )自動(dòng)點(diǎn)亮以警告車(chē)主汽車(chē)可能出問(wèn)題了。同時(shí)系統控制單元的自診斷模塊檢測到系統部件故障后，將故障的信息以數字代碼的形式存儲在模塊內部的專(zhuān)門(mén)區域如隨機存儲器RAM中。當汽車(chē)維修技術(shù)人員在診斷車(chē)輛故障時(shí)，可以通過(guò)人工調取或使用診斷儀器的方式從存儲器中調取出這些數字代碼。通過(guò)對這些存儲的代碼所對應的故障信息而對癥下藥，可以很快解決汽車(chē)故障。

2 . 2 油液監測及信號采集技術(shù)

對汽車(chē)潤滑油中的磨屑進(jìn)行分析是一種不解體檢驗方法，其作用不僅是要評定潤滑油的理化性能，更是要通過(guò)對機械磨損碎屑及其他顆粒的定性與定量測量、分析獲得相關(guān)零部件磨損、系統污染程度及工作狀態(tài)等方面的重要信息，從而實(shí)現對車(chē)輛運行狀態(tài)的監測。

2 . 3 汽車(chē)故障診斷的傳統專(zhuān)家系統

專(zhuān)家系統是基于人類(lèi)專(zhuān)家的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗，在計算機上建立以經(jīng)驗為基礎的信息系統，它可以利用專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)家的知識水平，完成所需的任務(wù)。專(zhuān)家系統實(shí)際上是一個(gè)智能計算機程序系統?；?/span>本結構包括：知識庫，推理機，數據庫，解釋的過(guò)程和知識五個(gè)部分組成。專(zhuān)家系統，可分為以規則為基礎的系統和以框架為基礎的系統。前者使用，它的推理包含

正向推理，反向推理和混合控制等控制策略。專(zhuān)家系統適用于需要很多的專(zhuān)業(yè)知識才能解決問(wèn)題的問(wèn)題。由于汽車(chē)故障診斷

是一個(gè)非常復雜和艱巨的任務(wù)，需要許多專(zhuān)業(yè)知識，所以將專(zhuān)家系統應用于故障診斷的研究越來(lái)越多。雖然傳統的診斷專(zhuān)家

系統的初步成功，但存在知識獲取困難、知識臺階窄以及控制策略不靈活等缺點(diǎn)。

對于大型的規則庫，容易發(fā)生規則沖突，如組合爆炸問(wèn)題，并且缺乏自我學(xué)習能力，不適用于復雜的系統的故障診斷。

3 現代汽車(chē)故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

近年來(lái),一些新的科學(xué)分支的出現和發(fā)展及其在設備故障診斷中的成功應用,為汽車(chē)故障診斷技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了新的途徑。故障診斷技術(shù)向智能化和信息化方向發(fā)展。如基于信號處理的小波分析法，基于人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )法等。主要有以下幾個(gè)方面。

3 . 1 檢測設備智能化

汽車(chē)故障診斷檢測設備智能化的特點(diǎn)是：虛擬儀器與信號處理技術(shù)的廣泛使用。所謂虛擬儀器[4]，就是在通用計算機平臺上

用軟件定義和設計儀器的功能，它使用戶(hù)所操作和使用的計算機成為一臺的電子儀器。虛擬儀器是以計算機為核心，充分利用計算機的圖形界面和強大的數據處理能力，提供測量數據進(jìn)行分析和顯示。虛擬儀器的軟件和硬件具有開(kāi)放的，模塊化的，可重復使用和可互換的特點(diǎn)，根據實(shí)際需要，用戶(hù)可以輕松地更改或修改的軟件，硬件模塊，以實(shí)現特定的功能。虛擬儀器的數據采集器和計算機，使用統一的數據采集模塊，可以測量各種參數，用戶(hù)可以?xún)H專(zhuān)注于信號處理和分析上。同時(shí)，分析測試結果的從人工向計算機自動(dòng)分析發(fā)展（即逐漸向智能自動(dòng)分析儀器的發(fā)展）。

3 . 2 資料數據在線(xiàn)化

汽車(chē)故障診斷資料數據在線(xiàn)化的特點(diǎn)是：交互式電子技術(shù)手冊（InteractiveElectronic Technical Manual，IETM）的使

用。它將技術(shù)資料以數字格式存儲，可以方便的進(jìn)行查詢(xún)，維修人員可以非常方便的查看、瀏覽其想要獲取的信息。大大提高了汽車(chē)故障維修的效率，智能化水平較高。同時(shí)解決了傳統紙質(zhì)手冊不易保管，查詢(xún)不便得缺點(diǎn)。用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)維修資料數據庫，實(shí)時(shí)查詢(xún)相關(guān)資料。測試設備從僅有測試功能向除測試外還能夠提供在線(xiàn)資料數據庫支持發(fā)展。即從單一測試儀器逐步向儀器資料一體化設備發(fā)展。

3 . 3 故障診斷信息的網(wǎng)絡(luò )化汽車(chē)故障診斷信息網(wǎng)絡(luò )化的特點(diǎn)如下。

3.3.1 遠程支持和遠程控制

遠程控制是指售后支持中心可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )控制維修站的診斷軟件，通過(guò)遠程控制實(shí)現對維修站現場(chǎng)的車(chē)輛診斷，遠程診斷所用的計算機與維修站現場(chǎng)與車(chē)輛相連的計算機可以看到相同的信息，診斷信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到售后支持中心的計算機上，使售后支持相關(guān)人員不用到現場(chǎng)就可以協(xié)助維修站對車(chē)輛的故障的分析及問(wèn)題的解決。這樣就可以實(shí)現工程師在辦公室內通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)對維修站進(jìn)行車(chē)輛故障分析援助，實(shí)現遠程故障排除。見(jiàn)圖1。

圖1 網(wǎng)絡(luò )架構圖

遠程控制的另一個(gè)重要方面是實(shí)現診斷數據的實(shí)時(shí)反饋，收集維修站發(fā)生的一些診斷故障信息，通過(guò)對所獲得的售后故障的統計分析，為汽車(chē)廠(chǎng)商設計和質(zhì)檢部門(mén)不斷改進(jìn)提供相應的依據。從而zui大程度地提高顧客對汽車(chē)廠(chǎng)商售后服務(wù)滿(mǎn)意程度，充分提升品牌的美譽(yù)度，同時(shí)也降低公司現場(chǎng)服務(wù)的費用。

3.3.2 現場(chǎng)診斷信息收集

現場(chǎng)診斷信息的收集系統主要作用為收集各個(gè)維修站在使用診斷軟件的過(guò)程中生成的后臺數據，這些數據將會(huì )被收集系統進(jìn)行分析和整理，然后存放到數據庫中。見(jiàn)圖1。汽車(chē)廠(chǎng)商的售后服務(wù)部門(mén)、質(zhì)量部門(mén)和工程部門(mén)可以利用收集系統查看這些數據并生成多種數據報表。這些數據報表包括以下的種類(lèi)：(1)使用診斷軟件維修zui頻繁的車(chē)型;(2)每種車(chē)型發(fā)生的DTC統計;

(3)診斷軟件中各功能使用次數統計;(4)每種車(chē)型出現故障ECU統計等等。

3 . 4 數據反饋實(shí)時(shí)化

傳統的診斷工具很難追蹤發(fā)生在維修站的具體問(wèn)題，比如說(shuō)哪些DTC發(fā)生的幾率高，哪些問(wèn)題客戶(hù)反應比較強烈等，而新一代診斷系統可以把診斷過(guò)程產(chǎn)生的數據文件回傳到汽車(chē)生產(chǎn)商的數據庫，汽車(chē)生產(chǎn)商的設計、生產(chǎn)、售后等相關(guān)部門(mén)可以從數據庫上及時(shí)清楚的了解車(chē)輛的故障率的統計分析結果，哪些故障發(fā)生的概率高，哪些供應商的零部件可靠性差等問(wèn)題，可以盡快的給出相應的對策，方便汽車(chē)生產(chǎn)商在生產(chǎn)過(guò)程中有針對性的改善生產(chǎn)環(huán)境，控制生產(chǎn)過(guò)程，提高供應商的零部件質(zhì)量，從而改善出廠(chǎng)車(chē)輛的質(zhì)量，提高客戶(hù)的滿(mǎn)意度。

3 . 5 專(zhuān)家系統的智能化智能故障診斷專(zhuān)家系統

汽車(chē)故障診斷專(zhuān)家系統的研究是人工智能應用研究的一個(gè)分支,故障診斷專(zhuān)家系統的特點(diǎn)就是在必要時(shí)呼出存儲在計算

機中專(zhuān)家們的知識,使初學(xué)者也能得出接近專(zhuān)家們的判斷。目前已研究的汽車(chē)故障診斷專(zhuān)家系統模型有基于規則的診斷專(zhuān)家

系統、基于實(shí)例的診斷專(zhuān)家系統、基于行為的診斷專(zhuān)家系統、基于模糊邏輯的診斷專(zhuān)家系統和基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的診斷專(zhuān)家系

統。其各有優(yōu)缺點(diǎn)，但發(fā)展趨勢都是智能化。