汽車故障診斷分析系統(tǒng)的開發(fā)研究

交通部西部交通建設科技項目 交通編號： 合同號 :2001 398 365 76 單位編號： 密級 :內(nèi)部 分類號： U47 U48 汽車故障診斷分析系統(tǒng)的開發(fā) 研究報告簡本 承擔單位：中國汽車維修行業(yè)協(xié)會 項目負責人：康文仲 起止年限： 2001 年 10 月至 2003 年 8 月 二 三年八月 第 1 頁 目 錄 第一章 緒論 2 第二章 課題的研制進程 3 2-1 硬件課題的研制進程 .3 2-2 軟件課題的研制進程 10 第三章 結論與建議 . .14 致 謝 .14 參考文獻 .15 第 2 頁 第一章 緒 論 一、課題背景及必要性 汽車安全、節(jié)能及污染控制已成為我國汽車工業(yè)發(fā)展的三大主題，國家積極推薦汽車生產(chǎn)企業(yè)使用汽車電子技術、新工藝、新材料，一批新技術已 在汽車上廣泛采用：如，電控燃油噴射裝置（ EFI）、自動變速器（ A/T）、防抱死裝置（ ABS）、安全氣囊系統(tǒng)（ SRS）、車輪差速控制系統(tǒng)（ ATA）、空調系統(tǒng)（ A/C）、電子巡航導向控制系統(tǒng)（ CCS）等；傳統(tǒng)的檢測、診斷技術和設備就已不能滿足現(xiàn)代光 機 電一體化的汽車檢測、維護及診斷修理的需要。 為了適應現(xiàn)代汽車的檢測、診斷和維修技術的發(fā)展，解決在用汽車安全、節(jié)能和污染控制等問題，就需要開發(fā)一套適合中國國情的適用于汽車檢查 /維護（ I/M）制度的檢測、診斷設備。與此同時，相應的軟件建設，諸如現(xiàn)代化的管理軟件、與時 俱進的行業(yè)政策和提高行業(yè)從業(yè)人員素質的培訓體系等也是我們亟待研究解決的問題。 二、課題研究意義 本課題的立項研究的意義在于通過汽車檢測、診斷維修設備的研究，可以提高我國西部汽車維修行業(yè)的技術水平、推進汽車維修質量、防治汽車排放污染；通過建立西部地區(qū)道路運輸車輛技術管理指標系統(tǒng)可構筑全國統(tǒng)一的道路運輸車輛技術管理的技術規(guī)范；通過改進維修管理工作模式，正確引導我國汽車維修業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展；通過建立汽車維修業(yè)職業(yè)培訓體系可以提高行業(yè)從業(yè)人員的整體素質，從而推動行業(yè)的整體進步。 第 3 頁 第二章 課 題 的 研 制 進 程 2-1 硬 件 課 題 的 研 制 進 程 一、汽車電控系統(tǒng)故障綜合分析診斷儀和故障診斷模塊的濃縮化的開發(fā)研究 汽車電控系統(tǒng)診斷儀在國際市場已被廣泛的使用，國外性能先進的幾類產(chǎn)品有美國 OTC 公司的 IMPORT2000， TECH-II；美國 Snap-on的 ScannerMi-2500；德國的 Audi/vw1553；瑞典 Sweden Autodiagons ltd 的 Multi-Tester Pro等，在國內(nèi)也有幾家公司生產(chǎn)的幾十種品牌。但國外產(chǎn)品有未漢化的障礙，即便是漢化了的其性價比也比較差，而國內(nèi)的 產(chǎn)品在性能上有待提高，并存在著儲存資料少（特別是進口車型）的問題。因此研制一種既能滿足我國進口轎車多、品牌多、車型復雜的現(xiàn)狀，又能有著良好性價比的電控系統(tǒng)診斷儀就顯得十分必要。 廣西梧州三原高新技術有限公司研發(fā)的汽車電控系統(tǒng)診斷儀結合我國汽車發(fā)展的現(xiàn)狀，實現(xiàn)了對歐洲、美國、亞洲（日、韓）、和國產(chǎn)的四大車系的 ENG 引擎系統(tǒng)，自動變速箱（ A/T）系統(tǒng)，防抱剎車（ ABS）系統(tǒng)及安全氣囊（ SRS）系統(tǒng)的檢測。建立了四大車系的技術數(shù)據(jù)庫，解決了各種車 ECU 不同電腦版本的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、數(shù)據(jù)格式定義、傳輸速率、故障定義、 信號調制與解調、幀格式定義及各項數(shù)據(jù)流值函數(shù)定義及相關性等問題。 通過研究分析四大車系的故障信息、格式定義、數(shù)據(jù)傳輸方式、調試方法、傳輸速率，完成在一塊主機系統(tǒng)線路平臺上，建立不同車型電控系統(tǒng)診斷需求的各自獨立的物理層線路設計及相關接口協(xié)議的第 4 頁 論定；通過分析、研究不同車型、電控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流（數(shù)值分析），建立不同電控系統(tǒng) ECU 的各項數(shù)據(jù)流值的表達式，為軟件程序設計提供運算依據(jù)；同時完成了數(shù)十種不同車系、不同車型診斷電纜線路設計，診斷插頭結構設計，模具制造加工等。 最后按照合同的要求，用 5 臺樣機，通過實驗驗證其技術性能，不斷的完善其功能，主要進行了如下試驗項目的測試：使用性能檢測、環(huán)境適應性檢測、傾斜跌落試驗、運輸條件測試試驗、外觀和結構檢測試驗、電源實驗性試驗等。 該儀器的成功研制，大大提高了操作人員的工作效率和維修診斷的準確率。在發(fā)動機不解體、不拆卸條件下，檢測人員通過它能夠清楚、直觀獲得各缸次級高壓點火波形和動態(tài)數(shù)據(jù)。這無疑對于汽車維修業(yè)的技術進步提供了有力的技術保障。 二、 ASM 汽車底盤綜合性能測功機及控制系統(tǒng)的開發(fā)研究 底盤測功機在國外被大量用于汽車環(huán)保檢測站和 I/M 站，如美國Clayton 公司生產(chǎn)的 ASM2000 或 EIS400 型汽車排放物檢測系統(tǒng)，除汽車底測功機外，還有高精度排氣分析儀和車間排煙用的配套設備等，PCPC628 汽車故障檢測診斷系統(tǒng) 628 汽車故障檢測診斷系統(tǒng) PC628 汽車電控系統(tǒng)故障檢測診斷儀 第 5 頁 按簡易工況法測試的汽車排氣檢測數(shù)據(jù)直接傳送到州環(huán)保局。而國內(nèi)生產(chǎn)的汽車底盤測功機功能有限，不能同時兼容動力、經(jīng)濟、排放檢測要求，不具有完善的車型數(shù)據(jù)庫、檢測結果數(shù)據(jù)庫、車輛技術狀況的分析和判斷功能。特別是在一臺底盤測功機上尚不能同時符合GB18285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法， GB18276-2000汽車動力性臺架試驗方法和評價指標和 JT/T445-2001汽車底盤測功機通用技術條件等國家標準的要求，也無法滿足用戶對車輛技術狀況評定、環(huán)保檢測、維修質量檢查、故障分析等不同的使用需求。因此盡快開發(fā)我國自行生產(chǎn)的適合本國國情的汽車底盤測功機是當務之急。 深圳市大雷實業(yè)有限公司研制開發(fā)的 ASM汽車底盤綜合性能測功機及其控制系統(tǒng)主要解決了上述問題，它實現(xiàn)了在一臺測功機上進行動力、經(jīng)濟、排放檢測的功能，可同時滿足汽車檢測站、修理廠和 I/M站的要求。 ASM 用汽車底盤綜合性能測功機 第 6 頁 該課題一個重要的目標是解決好上述幾個標準下的兼容性設計。其要點是：針對滾筒直徑、前后滾 筒間距的兼容，采用數(shù)學修正的方法規(guī)定滾筒直徑以及安置角的范圍，很好的解決了問題；對轉動慣量的模擬，采用配置機械式轉動慣量裝置（即飛輪）的方法模擬出汽車在道路上非穩(wěn)定工況行駛時能量的貯存和釋放；采用自行研制出的可變量程傳感器很好的解決了測量對象量程范圍大和對低端量程精度要求高的矛盾?？刂葡到y(tǒng)為了兼容動力、經(jīng)濟、排放檢測的多功能要求，在同一個控制柜上實現(xiàn)了自動控制和手動控制。這樣，在特殊測量場合，手動測量可以對任意點進行精密測量，從而更好滿足測量要求。 該設備的研制對 全面提高汽車維修質量、控制車輛排汽污染、全面 評價汽車性能都將起到很大的推進作用。 三、高精度汽車排氣分析儀的開發(fā)研究 環(huán)境污染影響經(jīng)濟建設的持續(xù)發(fā)展，大氣污染作為污染家族的四大金剛之一早 已引起我國政府高度關注和重視。 汽車 排放污染物對大氣環(huán)境的污染隨之成為一個必須要解決的問題。 目前我國生產(chǎn)的汽車排氣分析儀，按歐洲 OIML 標準衡量，大部分屬于 2 級標準精度，從發(fā)展的趨勢而言，為滿足低排放車輛檢測的需要，特別是汽車排氣工況法檢測的要求，提高分析儀的精度等級，逐步向美國標準靠攏已成定局。 由南海市南華儀器有限公司開發(fā)研制的 NHA-503 型高精度汽車排氣分析 儀按照國際上最高的美國 BAR-97 標準的要求進行研發(fā)。在充分考慮 ASM 工況法的特殊要求的前提下，一方面在氣路系統(tǒng)結構上作了較大改進，一方面采用美國安德羅斯公司的產(chǎn)品作為氣體分析平臺，第 7 頁 并對軟件模塊結構進行開發(fā)。為了實現(xiàn)氣體分析平臺的溫度穩(wěn)定性，采用高穩(wěn)定性的紅外檢測器及紅外光源，利用溫度補償?shù)霓k法，由計算機對溫度進行監(jiān)控并根據(jù)其變化對氣體分析平臺的特性進行適當?shù)难a償；采用自適應手段，自動檢測并記錄氣體分析平臺的溫度特性，以消除不同氣體分析平臺間微小差異，進一步提高穩(wěn)定性。為了提高分析儀的準確性，以高精度氣體分 配器為基本手段，測量氣體分析平臺的輸出曲線，并由計算機控制進行線性修正，以獲得較好的輸出精度；通過不同溫度下的輸出特性試驗，采用自適應技術，自動記錄并修正不同溫度條件下輸出特性曲線的微小變異情況。 該設備的研制成功為 ASM 工況法 應用提供了精度高、功能全、穩(wěn)定可靠的測試設備，具有良好的推廣應用前景。 四、 CCD 圖像測量系統(tǒng)汽車四輪定位儀的開發(fā)研究 隨著汽車技術的發(fā)展和公路運行條件的改善，汽車行駛速度有了極大的提高，從而對汽車行駛的安全性能要求越來越高。汽車的操縱穩(wěn)定性對汽車行駛安全性的影響 越來越重要，現(xiàn)代汽車尤其是高級轎車，不僅具有前輪定位參數(shù)，而且還具有后輪定位參數(shù)，這些定位參NHA-503 汽車廢氣分析儀 第 8 頁 數(shù)的正確與否對汽車的操縱穩(wěn)定性非常重要。通過四輪定位儀對車輪定位參數(shù)的檢測，使車輪的定位參數(shù)經(jīng)常保持在正確的范圍內(nèi)，可增加車輛行使安全性和操縱穩(wěn)定性，同時減少輪胎磨損、懸架系統(tǒng)磨損和降低油耗等； 因此，需要開發(fā)相關的檢測診斷設備為它服務。 煙臺麥特集團奔騰汽車維修檢測設備有限公司開發(fā)的 CCD 圖像測量系統(tǒng)汽車四輪定位儀采用當今世界上最先進的 8束 CCD電荷藕合傳感器測量技術，實現(xiàn)了無線測量、紅外數(shù)據(jù)傳輸、全方位測量以及所 有定位數(shù)據(jù)一次測量成等功能。 3D 動畫圖形調整，效果逼真。配備了詳盡的維修幫助，建立了包含近萬種車型標準數(shù)據(jù)和調整指導圖，并可隨時進行升級。 研發(fā)過程中通過解決數(shù)學模型、確定光學測量系統(tǒng)、設計 CCD 驅動及輸出信號處理電路、排除自然光干擾、數(shù)據(jù)無線傳輸電路設計等一系列關鍵技術，并建立各種車型標準四輪定位數(shù)據(jù)庫，使該成果具BMW8000CCD 圖像測量四輪定位儀 第 9 頁 有較高的科技含量。 五、轎車車體激光測量系統(tǒng)的開發(fā)研究 隨著我國汽車保有量的不斷增加，在運行中碰撞事故不斷發(fā)生；因此，對汽車碰撞后的維修也變得很重要，修復后的事故車精度直接影響汽車行駛的安全性。傳統(tǒng)的機械式車體測量系統(tǒng)在碰撞事故車的維修過程中，測量精度得不到保證，而且生產(chǎn)效率低下，已不能適應現(xiàn)代汽車制造技術發(fā)展，滿足不了人們?nèi)找鎸ζ嚢踩阅艿囊螅凰裕瑐鹘y(tǒng)式機械測量系統(tǒng)必須被測量精度高并且使用簡單的新型測量系統(tǒng) 車體激光數(shù)字式測量系統(tǒng)所代替。 煙臺麥特集團奔騰汽車維修檢測設備有限公司研發(fā)的轎車車體激光測量儀實現(xiàn)了激光的三維測量和車身底盤測量的有效統(tǒng)一，它以國際一流的美國 CHIEF AUTOMOTIVE SYSTEM INC 公司配備的 GENESIS VELICITY 測量系統(tǒng)為基礎，在達到該系統(tǒng)的各項技術指標的同時，增加在線幫助功能，實現(xiàn)遠程診斷、維修專家答疑、提供新車型數(shù)據(jù)、技術援助等，真正為客戶提供全方位的技術服務。 產(chǎn)品在研發(fā)過程中通過解決測量系統(tǒng)的算法模型、傳感器設計、BML4000 型激光車體測量儀 第 10 頁 儀器標定、數(shù)據(jù)采集、誤差補償?shù)纫幌盗嘘P鍵技術，最后建立了各種車型的數(shù)據(jù)庫，保證了測量的精度。 這一產(chǎn)品的研制成功填補了國內(nèi)在車身底盤激光數(shù)字式測量領域的空白。 2-2 軟 件 課 題 的 研 制 進 程 一、道路運輸車輛技術管理信息系統(tǒng)開發(fā)研究 道路運輸車輛技術管理的計算機應用在 國外已很普遍，進入 90 年代以來我國也有部分省市行業(yè)管理部門開發(fā)了一些車輛技術管理系統(tǒng)，但是由于沒有統(tǒng)一的技術規(guī)范，大家在開發(fā)時各自為政，致使各類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口復雜繁多，不能實現(xiàn)信息資源在全國范圍內(nèi)的共享，無形中造成很大的浪費。 由安徽省淮北市信捷科貿(mào)有限公司開發(fā)的道路運輸車輛技術管理信息系統(tǒng)，旨在實現(xiàn)道路運輸車輛各種技術指標名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)長度的統(tǒng)一，使該系統(tǒng)實現(xiàn)信息結構標準化，并以此為基礎，構筑全國統(tǒng)一的道路運輸車輛技術計算機管理的技術規(guī)范。實現(xiàn)道路運輸車輛的各類技術相關信息進行收集、儲存、加工，建立 道路運輸車輛技術數(shù)據(jù)庫，及時地反映道路運輸車輛技術變化趨勢和道路運輸市場的發(fā)展動態(tài)，為道路運輸車輛技術管理部門決策和制訂行業(yè)規(guī)劃提供可靠的依據(jù)；加強各職能部門間的業(yè)務和信息溝通，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)各類道路運輸國輛技術信息資源共享；從而提高管理者的工作效率和服務質量。 第 11 頁 該系統(tǒng)研發(fā)過程中實現(xiàn)了業(yè)戶管理、車輛檔案管理、車輛技術管理、從業(yè)人員管理、證照管理等功能，軟件具有易用性、安全性及可擴展性，很方便的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送處理與交換等功能。 該系統(tǒng)開發(fā)有利于車輛管理實現(xiàn)部、省、市、縣（區(qū)）四級聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)交 換。 二、汽車維修業(yè)結構調整政策的研究 隨著我國汽車保有量的增加和汽車電子技術的普及，汽車維修行業(yè)的變化和發(fā)展迅速，維修市場主體多元化、經(jīng)營多樣化、維修專業(yè)化日趨明顯，品牌經(jīng)營、連鎖經(jīng)營、專業(yè)維修、全時維修、擴充服務、網(wǎng)絡服務方興未艾。這些發(fā)展變化要求汽車維修的行業(yè)管理工作必須有新的思路和新的舉措與之相適應，才能開創(chuàng)我國汽車維修管理工作的新局面。 為此由吉林大學交通學院承擔并完成了汽車維修行業(yè)結構調整政策的研究課題。課題通過調研國內(nèi)外汽車維修業(yè)的現(xiàn)狀，科學地分析道路運輸車輛技術管理 信息系統(tǒng) 第 12 頁 了汽車維修企業(yè)結構現(xiàn)狀、資質管理現(xiàn)狀和從業(yè)人 員結構狀況及其存在的主要問題，確定了汽車維修業(yè)結構調整的方向、目標和維修業(yè)開業(yè)條件修訂的原則和內(nèi)容，提出了適合國情的機動車維修企業(yè)經(jīng)營資質管理辦法（試行）建議稿。前者從設施、設備和人員的技術條件等角度規(guī)定了汽車維修市場準入的基本條件；后者從資歷、人員素質、資產(chǎn)規(guī)模、設施條件、經(jīng)營能力、管理水平、維修質量和經(jīng)營行為等角度對維修企業(yè)的經(jīng)營資質進行了合理的分級，并對經(jīng)營資質等級的申請和評定、經(jīng)營活動等內(nèi)容進行了規(guī)范，制定了對各級維修企業(yè)進行監(jiān)督管理的具體辦法。 汽車維修業(yè)開業(yè)條件是維修企業(yè) 進入市場的門檻，機動車維修企業(yè)經(jīng)營資質管理辦法（試行）則強化以信譽為核心的動態(tài)管理，從而有效的提高企業(yè)素質，推動維修市場良性運轉、健康發(fā)展。 三、汽車維修行業(yè)職業(yè)培訓體系研究報告 人才是最寶貴的資源。經(jīng)濟的發(fā)展靠人才，人才培養(yǎng)靠教育和培訓，職業(yè)教育同經(jīng)濟發(fā)展的關系最為密切和直接。隨著時代的發(fā)展，汽車的高新技術含量越來越高，從而對汽車維修行業(yè)的從業(yè)人員的素生機盎然的汽修連鎖企業(yè) 第 13 頁 質就有了更高的要求。面對我國汽車維修行業(yè)職業(yè)培訓機構缺乏統(tǒng)一的管理和規(guī)范、收費高、走形式等不合理的狀況，建立一套完整的行業(yè)職業(yè)培訓體系勢在必行。 為此，中國汽車維修行業(yè)協(xié)會承擔并完成了汽車維修行業(yè)職業(yè)培訓體系的研究課題。該課題通過調研國內(nèi)外汽車維修行業(yè)職業(yè)培訓領域的現(xiàn)狀，基本掌握了本行業(yè)從業(yè)人員素質結構，企業(yè)崗位設置和職業(yè)培訓狀況存在的主要問題。探討了產(chǎn)生這些問題的主要原因。借鑒國內(nèi)外的成功經(jīng)驗，提出和論證了我國汽車維修行業(yè)職業(yè)培訓體系方案。主要是： 1、汽車維修職業(yè)培訓體系實行“法律規(guī)范，政府主導，行業(yè)主管，多元化辦學”的管理體制。 2、行業(yè)培訓實施“對在職人員實行崗位培訓”的基本方向，以及以崗位素能為導向的培訓目標，課程設置，教 學內(nèi)容，師資和教學資源配置。 3、行業(yè)培訓體系實行崗位資格證書制度和社會化的考試制度。 蓬勃發(fā)展的汽車培訓市場 第 14 頁 第三章 結 論 與 建 議 由中國汽車維修行業(yè)協(xié)會承擔的汽車故障診斷分析系統(tǒng)的開發(fā)課題歷經(jīng)兩年的時間，在各協(xié)作單位的密切配合下，很好的完成了合同規(guī)定的要求，其中五個硬件課題的開發(fā)成功必將為推動我國汽車維修行業(yè)的技術進步奠定堅實的物質基礎，而三個軟件課題的研究成果也將為推動行業(yè)的管理水平、提高人才素質水平鋪出一條嶄新的道路來。作為西部開發(fā)的課題，同時它也會對加快西部的經(jīng)濟建設步伐，尤其是汽車故障診斷、檢測技術的發(fā)展起到很大的促進作 用。 當然，課題的研發(fā)雖然已經(jīng)取得了成功，如何能夠盡快的將該成果在全國范圍內(nèi)加以推廣；以及在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，不斷的完善該成果的功能，都將是我們在今后的工作中需要做的工作。總之，擺在我們面前的將是一條光明而曲折的道路。 致 謝 在這里，我們衷心感謝交通部科教司西部交通建設科技項目領導小組及西部交通建設科技項目管理中心、交通部公路司車輛管理處的領導所給予的大力支持和熱情指導；我們衷心感謝為按時完成本課題任務而辛勤的勞動的各課題組成員，同時我們對為本課題進行調研、測試期間給予我們大力幫助和積極支持的地方汽車維 修管理部門的領導以及那些在幕后為課題做出貢獻的人們表示誠摯的謝意。 第 15 頁 參 考 文 獻 1、 國際標準 OBD II SAE J1850、 J2201、 J1962、 J2178、 J1979、J2012、 J1930、 J1978、 J2037 技術資料 2、 ISO 9141.2.國際標準； 3、 ISO/FDIS 14230-1, 14230-2, 14230-3, 14230-4 國際標準 4、 Delphi Automotive Systems； 5、 GB 8566 計算機軟件開發(fā)規(guī)范 6、 GB/T 12504 計算機軟件質量保證計劃 規(guī)范 7、 GB/T 2260 1999 中華人民共和國行政區(qū)劃代碼 8、 GB/T 4754 1994 國民經(jīng)濟行業(yè)分類代碼 9、 JT/T 415 2000 道路運政管理信息系統(tǒng) 編目編碼規(guī)則 10、 JT/T 198 汽車技術等級評定標準 11、 汽車維修行業(yè)管理暫行辦法，