汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)北京交通大學(xué) 蔣鳴雷摘要：汽車故障診斷技術(shù)不斷發(fā)展。20世紀(jì)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(jìn)，專家系統(tǒng)開始應(yīng)用于汽 車故障診斷。90年代末，具有診斷復(fù)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(shì)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(luò)化等方面。關(guān)鍵字：汽車故障診斷趨勢(shì)中圖分類號(hào):u279文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a1. 前言自20世紀(jì)70年代以來，由于傳感器技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)在汽車屮 的大量應(yīng)用，使得汽車結(jié)構(gòu)口益

2、復(fù)雜，功能趨先進(jìn)，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(shí)間由過去的70%降至燦以下。 面對(duì)如此錯(cuò)綜復(fù)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(dāng)前及今后汽車故障診斷中急待解決的問題，同時(shí)也對(duì)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(dá)國家，隨著汽車結(jié)構(gòu)的口益 復(fù)雜，必然要求有相應(yīng)的診斷手段來滿足其維護(hù)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(gè) 階段。2. 1人工檢驗(yàn)階段早期的汽車診斷，主要依靠有一定技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(yàn)進(jìn)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(jì)，但是準(zhǔn)確性差，很大程度上依賴于 操作者的經(jīng)驗(yàn)。2.2運(yùn)用簡單的儀器、儀表進(jìn)行測(cè)量階段由于汽車結(jié)構(gòu)的口趨復(fù)雜，因此一些簡單的測(cè)試儀器，如萬用表、真空儀、 油壓表等應(yīng)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(cè)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(duì)故障缺乏綜合的分析和判斷。2.3利用專門設(shè)備進(jìn)行綜合診斷階段在汽車總成不解體的情況下，用先進(jìn)的儀器和設(shè)備對(duì)汽車各工作系統(tǒng)進(jìn)行精 密監(jiān)測(cè)，測(cè)出汽車有關(guān)數(shù)據(jù)，通過電子計(jì)算機(jī)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(jìn)入九十年代，隨著專家系統(tǒng)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)智能化的提高，用計(jì)算機(jī) 儲(chǔ)存專家知識(shí)，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(jì)60年代發(fā)達(dá)國家就相繼研制開發(fā)了各種獨(dú)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?yàn)楫?dāng)時(shí)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(jì)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(luò)在故障診斷領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，故 障診斷技術(shù)向信息化和智能化方向不斷前進(jìn)。1989年美國venkat等首次將神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)用于故障診斷中，并與基于知識(shí)的專家系統(tǒng)進(jìn)行了比較，克服了傳統(tǒng)診斷推 理速度慢、不適應(yīng)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(luò)引入到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷中，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能和強(qiáng)大的非線性 映射特性和很強(qiáng)的容錯(cuò)性能，實(shí)現(xiàn)故障的快速分類。sharky等在對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 的故障推理進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上，提出了多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(luò)診斷系統(tǒng)體現(xiàn)出了強(qiáng)大的診斷功能。到了 20世紀(jì)90年代末期，具有診斷復(fù)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(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)參數(shù)輸出到車外診斷系統(tǒng)中進(jìn)而綜合分析做出相應(yīng)的判斷

7、和處 理。維修中心的主機(jī)通過串行通訊與在維修點(diǎn)的終端機(jī)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(cè) 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(dá)了 “汽車不解體檢驗(yàn)研究”的課題，它標(biāo)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(dòng)機(jī)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(jì)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(jì)算機(jī)公司生產(chǎn)的“電眼睛”汽車電控系統(tǒng)檢測(cè)儀，適用于亞、歐、美各大車系2000多種車型的發(fā) 動(dòng)機(jī)、變速箱、防抱剎車、防撞氣囊等系統(tǒng)的故障檢測(cè)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)流、故障碼 及發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)試，并具備直接打印以及與pc機(jī)聯(lián)機(jī)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(jì)80年代末，國內(nèi)部分高校和科研機(jī)構(gòu)對(duì)汽車故 障診斷專家系統(tǒng)進(jìn)行研究，并相繼發(fā)表了一些研究文獻(xiàn)。如1988年解放軍運(yùn)輸工 程學(xué)院在pc機(jī)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(duì)象；1990年華中理工大學(xué)在pc機(jī)上用 iqlisp語言和匯編語言開發(fā)的汽油發(fā)動(dòng)

9、機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)，約有200條規(guī)則， 90多個(gè)框架和100多個(gè)過程，能對(duì)十多個(gè)故障做出比較完整的判斷。20世紀(jì)90年 代中期后，國內(nèi)的研究進(jìn)入快速發(fā)展期，南京大學(xué)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(yùn)用基于case的推理模式，采用可視化編程手段，提 供了一個(gè)可視化的知識(shí)獲取工具，可以完成基本的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷。進(jìn)入21世紀(jì) 后，國內(nèi)的研究進(jìn)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(dá)到國外同等水平。4. 汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)隨車診斷的優(yōu)點(diǎn)是：可以減少專業(yè)儀器的使用，降低維修費(fèi)用；查找故障及 時(shí)，可以有效地避免二次故障的產(chǎn)生；應(yīng)用廣泛。其缺點(diǎn)是：診斷

10、范圍有限，診 斷精度不高，對(duì)較復(fù)雜故障如傳感器特性變化及ecu故障不能診斷；適應(yīng)性差， 車型不同或控制系統(tǒng)作相應(yīng)的改動(dòng)需要重新設(shè)計(jì)新的診斷系統(tǒng)。而車外診斷的優(yōu) 點(diǎn)是：診斷功能可以及時(shí)擴(kuò)充，提高診斷的效率和精度；擴(kuò)大了診斷范圍；增強(qiáng) 了適應(yīng)性，縮短了診斷設(shè)備和車輛的開發(fā)周期。其缺點(diǎn)是：沒有隨車診斷系統(tǒng)那 樣及時(shí)、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(bǔ)充， 才能達(dá)到既實(shí)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(gè)重 要方向，這樣可以充分利用在線運(yùn)行時(shí)積累的故障信息為離線故障確認(rèn)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(dú) 立走向相互結(jié)合。將電控系統(tǒng)檢測(cè)儀完善的數(shù)據(jù)通信功能與專家系統(tǒng)強(qiáng)大的分析 判斷功能相結(jié)合，并充分運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)在人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、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(gè)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(duì)ecu存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。開發(fā)既用于電控系統(tǒng)又適用于機(jī) 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(yīng)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(xué)方法處理信號(hào)，找出故障的內(nèi) 在聯(lián)系，對(duì)系統(tǒng)的故障做定量分析。基于信號(hào)的處理，由傳統(tǒng)的傅立葉變換轉(zhuǎn)換 為小波分析，為故障信號(hào)的預(yù)處理提供了有效途徑；基于知識(shí)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(luò)化汽車是機(jī)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(shí)，專業(yè)人員對(duì)各種車型的技術(shù)資料掌握有限。而通過汽車檢測(cè)維修專業(yè)網(wǎng)絡(luò), 可以傳遞診斷維修信息，徹底打破信息傳遞在時(shí)空上的限制性，實(shí)現(xiàn)資源共享， 而且能在線得到診斷專家系統(tǒng)的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)：1 肖云魁.汽車故障診斷學(xué).第2版m.北京:北京理工大學(xué)出版社，20062 蝕秉林，黃仁.機(jī)械故障診斷學(xué)(第2版)m.北京:機(jī)械l業(yè)出版社，20023 王秀貞.汽車故障診斷與檢測(cè)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(shì)j.機(jī)械工程學(xué) 報(bào),2003, (11)： 1-35 蔣紅楓，賈民平.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷專家系統(tǒng)的研究j.公路與汽運(yùn),2005, (5):15 -176 許心遠(yuǎn).淺談汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能故障診斷技術(shù)j.機(jī)械研究與應(yīng)用,2009,(3)：