汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢北京交通大學 蔣鳴雷摘要：汽車故障診斷技術(shù)不斷發(fā)展。20世紀60年代出現(xiàn)了車外診斷設(shè)備、70年代出現(xiàn)了車 載診斷系統(tǒng)，80年代末診斷技術(shù)向信息化和智能化方向不斷前進，專家系統(tǒng)開始應用于汽 車故障診斷。90年代末，具有診斷復雜故障能力的專家系統(tǒng)和汽車自身診斷功能密切相連, 構(gòu)成新的車外診斷系統(tǒng)。目前，汽車故障的診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在故障診斷系統(tǒng)智 能化、診斷推理方法多樣化、故障診斷信息網(wǎng)絡化等方面。關(guān)鍵字：汽車故障診斷趨勢中圖分類號:u279文獻標識碼：a1. 前言自20世紀70年代以來，由于傳感器技術(shù)、微機技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)在汽車屮 的大量應用，使得汽車結(jié)構(gòu)口益

2、復雜，功能趨先進，但診斷、維修難度也大大 增加，診斷中需獲取的信息量迅速膨脹。有資料表明，現(xiàn)代汽車維修需要40%的 精力查閱資料、30%的精力分析故障，拆裝零件的時間由過去的70%降至燦以下。 面對如此錯綜復雜的信息種類和龐大的信息量，如何迅速做出分析并加以綜合利 用，是當前及今后汽車故障診斷中急待解決的問題，同時也對汽車的故障診斷維 修技術(shù)提出了更高的要求。2. 汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程現(xiàn)代汽車故障診斷技術(shù)起始于60年代的西方發(fā)達國家，隨著汽車結(jié)構(gòu)的口益 復雜，必然要求有相應的診斷手段來滿足其維護的需求，因此，汽車診斷技術(shù)在 過去的幾十年中取得了迅速的發(fā)展。綜合來看，汽車診斷技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷

3、了四個 階段。2. 1人工檢驗階段早期的汽車診斷，主要依靠有一定技術(shù)和經(jīng)驗的工人，憑耳聽、手摸的方法 來了解汽車的技術(shù)狀況，再根據(jù)已掌握的實踐經(jīng)驗進行汽車故障的診斷。該診斷 方式完全靠檢查者的感覺和經(jīng)驗進行。這種診斷方法總結(jié)起來主要是：問、看、 嗅、聽、摸、試、斷。這種方法簡單、經(jīng)濟，但是準確性差，很大程度上依賴于 操作者的經(jīng)驗。2.2運用簡單的儀器、儀表進行測量階段由于汽車結(jié)構(gòu)的口趨復雜，因此一些簡單的測試儀器，如萬用表、真空儀、 油壓表等應用于汽車的故障診斷中，從而使診斷技術(shù)從耳聽手摸的定性階段，逐 漸發(fā)展到儀器、儀表的定量測量階段。這種方法為汽車故障診斷提供了客觀依據(jù), 不足之處是儀器分

4、散，對故障缺乏綜合的分析和判斷。2.3利用專門設(shè)備進行綜合診斷階段在汽車總成不解體的情況下，用先進的儀器和設(shè)備對汽車各工作系統(tǒng)進行精 密監(jiān)測，測出汽車有關(guān)數(shù)據(jù)，通過電子計算機的處理，就能顯示汽車的技術(shù)狀況 或?qū)ふ覍绻收系脑颉?.4人工智能診斷階段進入九十年代，隨著專家系統(tǒng)的發(fā)展和電子計算機智能化的提高，用計算機 儲存專家知識，建立汽車故障診斷專家系統(tǒng)，把汽車故障診斷推向了更加智能化 的階段。3. 國內(nèi)外汽車故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀20世紀60年代發(fā)達國家就相繼研制開發(fā)了各種獨立于車倆的車外診斷設(shè) 備。1972年德國大眾汽車公司率先推出了他們研制的國民牌車外診斷裝置。隨 后，美國和日本也開發(fā)出了類

5、似裝置，但因為當時技術(shù)水平有限，這些車外診斷 裝置的診斷效果并不理想。為了克服車外診斷裝置的局限性，1979年，美國通 用公司在其所生產(chǎn)汽車的電控汽油噴射系統(tǒng)中，止式采用了車載診斷系統(tǒng)，也稱 隨車診斷系統(tǒng)。在隨后的幾年中，歐、美、日等國的汽車生產(chǎn)廠商陸續(xù)在各自生 產(chǎn)的汽車上配備了車載診斷系統(tǒng)。到了 20世紀80年代末期，隨著人工智能技術(shù) 的迅速發(fā)展，特別是專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡在故障診斷領(lǐng)域的進一步應用，故 障診斷技術(shù)向信息化和智能化方向不斷前進。1989年美國venkat等首次將神經(jīng) 網(wǎng)絡用于故障診斷中，并與基于知識的專家系統(tǒng)進行了比較，克服了傳統(tǒng)診斷推 理速度慢、不適應在線診斷的缺陷，獲得

6、了理想的結(jié)果。此后，marko等把神經(jīng) 網(wǎng)絡引入到柴油發(fā)動機的故障診斷中，利用神經(jīng)網(wǎng)絡的學習功能和強大的非線性 映射特性和很強的容錯性能，實現(xiàn)故障的快速分類。sharky等在對柴油發(fā)動機 的故障推理進一步研究的基礎(chǔ)上，提出了多神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷策略，與單一策略專 家診斷系統(tǒng)相比，多神經(jīng)網(wǎng)絡診斷系統(tǒng)體現(xiàn)出了強大的診斷功能。到了 20世紀90年代末期，具有診斷復雜故障能力的專家系統(tǒng)和汽車自身診 斷功能密切相連，構(gòu)成新的車外診斷系統(tǒng)。這些車外診斷系統(tǒng)采用了微電子技術(shù)、 計算機技術(shù)、先進的傳感器技術(shù)并結(jié)合人工智能技術(shù)，將汽車自身的診斷結(jié)果， 汽車的運行狀態(tài)參數(shù)輸出到車外診斷系統(tǒng)中進而綜合分析做出相應的判斷

7、和處 理。維修中心的主機通過串行通訊與在維修點的終端機相連，相互之間可以交換 信息，維修人員在專家故障診斷系統(tǒng)上，可以方便地查詢所需的資料，得到檢測 故障的步驟和排除故障的方法。我國的汽車故障診斷技術(shù)的研究起始于70年代后期，1977年國家為了改變汽 車維修技術(shù)落后的局面，下達了 “汽車不解體檢驗研究”的課題，它標志著我國 汽車故障診斷技術(shù)研究的開始。80年代初，一汽奧迪與北京切諾基汽車率先在其 電噴發(fā)動機中采用了隨車診斷系統(tǒng)，開始了隨車診斷系統(tǒng)在我國的推廣，現(xiàn)在， 在我國生產(chǎn)的各類轎車中，都已配備了隨車診斷系統(tǒng)。自20世紀90年代以來，我 國出現(xiàn)了企業(yè)自行研制開發(fā)的車外診斷系統(tǒng)，例如深圳元征

8、計算機公司生產(chǎn)的“電眼睛”汽車電控系統(tǒng)檢測儀，適用于亞、歐、美各大車系2000多種車型的發(fā) 動機、變速箱、防抱剎車、防撞氣囊等系統(tǒng)的故障檢測，可進行數(shù)據(jù)流、故障碼 及發(fā)動機動態(tài)測試，并具備直接打印以及與pc機聯(lián)機打印等功能。此外述有深圳 金徳、北京金奔騰等企業(yè)。20世紀80年代末，國內(nèi)部分高校和科研機構(gòu)對汽車故 障診斷專家系統(tǒng)進行研究，并相繼發(fā)表了一些研究文獻。如1988年解放軍運輸工 程學院在pc機上用dbase語言開發(fā)，以turbe-prolog語言改寫的汽車故障診斷專 家系統(tǒng)，該系統(tǒng)以ca141汽油車為研究對象；1990年華中理工大學在pc機上用 iqlisp語言和匯編語言開發(fā)的汽油發(fā)動

9、機故障診斷專家系統(tǒng)，約有200條規(guī)則， 90多個框架和100多個過程，能對十多個故障做出比較完整的判斷。20世紀90年 代中期后，國內(nèi)的研究進入快速發(fā)展期，南京大學在1998年開發(fā)的汽車故障維修 專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)abdes上，運用基于case的推理模式，采用可視化編程手段，提 供了一個可視化的知識獲取工具，可以完成基本的發(fā)動機故障診斷。進入21世紀 后，國內(nèi)的研究進入快速發(fā)展期，許多高等院校做了大量的研究工作，部分研究 已達到國外同等水平。4. 汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢隨車診斷的優(yōu)點是：可以減少專業(yè)儀器的使用，降低維修費用；查找故障及 時，可以有效地避免二次故障的產(chǎn)生；應用廣泛。其缺點是：診斷

10、范圍有限，診 斷精度不高，對較復雜故障如傳感器特性變化及ecu故障不能診斷；適應性差， 車型不同或控制系統(tǒng)作相應的改動需要重新設(shè)計新的診斷系統(tǒng)。而車外診斷的優(yōu) 點是：診斷功能可以及時擴充，提高診斷的效率和精度；擴大了診斷范圍；增強 了適應性，縮短了診斷設(shè)備和車輛的開發(fā)周期。其缺點是：沒有隨車診斷系統(tǒng)那 樣及時、方便?？梢?，只有把隨車診斷和車外診斷結(jié)合起來，互相滲透、補充， 才能達到既實用、又方便的診斷效果。因此，隨車診斷和車外診斷相結(jié)合的診斷策略是汽車故障診斷發(fā)展的一個重 要方向，這樣可以充分利用在線運行時積累的故障信息為離線故障確認和檢修提 供方便。國內(nèi)外的研究表明，汽車故障的診斷方式已由隨

11、車診斷與車外診斷的相互獨 立走向相互結(jié)合。將電控系統(tǒng)檢測儀完善的數(shù)據(jù)通信功能與專家系統(tǒng)強大的分析 判斷功能相結(jié)合，并充分運用現(xiàn)代計算機技術(shù)在人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊診斷 以及基于決策的數(shù)據(jù)倉庫的最新成果，將是新一代汽車診斷技術(shù)的發(fā)展方向。概括來說，主要有以下兒個方面：4. 1故障診斷系統(tǒng)智能化車載診斷或使用故障診斷設(shè)備的診斷，主要診斷電子控制系統(tǒng)的故障，而且 述有局限性，不能對ecu存儲的數(shù)據(jù)進行分析。開發(fā)既用于電控系統(tǒng)又適用于機 械系統(tǒng)故障的診斷技術(shù)，是現(xiàn)代汽車診斷技術(shù)的關(guān)鍵。隨著人工智能技術(shù)的迅速 發(fā)展，新的故障診斷系統(tǒng)，即專家系統(tǒng)被開發(fā)并逐步推向應用。4. 2診斷推理方法多樣化診斷推理是

12、以診斷特征參數(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)學方法處理信號，找出故障的內(nèi) 在聯(lián)系，對系統(tǒng)的故障做定量分析?；谛盘柕奶幚?，由傳統(tǒng)的傅立葉變換轉(zhuǎn)換 為小波分析，為故障信號的預處理提供了有效途徑；基于知識的處理，由傳統(tǒng)的 基于邏輯的專家系統(tǒng)發(fā)展成為集成模糊集理論和案例的專家系統(tǒng)，解決了故障癥 狀不確定性，極大地提高了診斷速度和精度。4.3故障診斷信息網(wǎng)絡化汽車是機電一體化的高科技產(chǎn)甜，新車型和新功能層出不窮。在汽車故障診 斷時，專業(yè)人員對各種車型的技術(shù)資料掌握有限。而通過汽車檢測維修專業(yè)網(wǎng)絡, 可以傳遞診斷維修信息，徹底打破信息傳遞在時空上的限制性，實現(xiàn)資源共享， 而且能在線得到診斷專家系統(tǒng)的指導。參考文獻：1 肖云魁.汽車故障診斷學.第2版m.北京:北京理工大學出版社，20062 蝕秉林，黃仁.機械故障診斷學(第2版)m.北京:機械l業(yè)出版社，20023 王秀貞.汽車故障診斷與檢測技術(shù)m.北京:人民郵電出版社20034 陳朝陽，張代勝，任佩紅.汽車故障診斷專家系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢j.機械工程學 報,2003, (11)： 1-35 蔣紅楓，賈民平.汽車發(fā)動機故障診斷專家系統(tǒng)的研究j.公路與汽運,2005, (5):15 -176 許心遠.淺談汽車發(fā)動機智能故障診斷技術(shù)j.機械研究與應用,2009,(3)：