浅谈汽车故障诊断技术现状与发展趋势＊

袁 菲

（厦门工学院，福建 厦门 361000）

前言

汽车故障诊断技术是源于汽车故障诊断学等等学科基础，结合汽车结构原理、计算机控制技术、汽车运用性能等内容进行分析，通过试验与检测的方式进行故障诊断。为满足公众日益多元化的汽车使用需求，汽车结构日趋复杂，运用的新工艺、新材料也越来越多，汽车性能也越来越好。与此同时，汽车故障诊断的难度也随之增加，使得汽车故障诊断更为困难。为此，有必要对当前汽车故障诊断技术进行研究探讨，以期尽快排除故障，确保行驶安全性。

1 传统的汽车故障诊断技术

1.1 使用万用表检测诊断

汽车故障主要包括持续性故障与间隙性故障两类。万用表通常用于持续性故障的诊断，常见的此类故障有电子元件损坏、汽车电路短路等问题。万用表有两种，分为数字式与指针式。实践中通常会选用数字式万用表来诊断汽车故障，因为这种万用表对汽车故障诊断的输入阻抗较高，但极少影响到汽车电子元件，即使瞬间过电也不易被烧坏[1]。运用万用表检测汽车时可参考已知资料迅速找准汽车的故障。这也是万用表检测汽车参数的主要优势。

1.2 汽车示波器

通过汽车示波器，汽车维修技术人员可以快速准确找到汽车的电子故障。借助普通示波器检测电子设备时遇到的主要困难是如何设定好示波器的分析波形。有了示波器，汽车电子设备测试更加简单，只需确定好测试内容便可通过观察波形进行判断。

1.3 专业综合诊断

这是指把单项的与分散的检测设备联结起来，借助相关设备与仪表来检测汽车，获取准确数据，并与标准数据进行比对分析，以评估汽车有无故障出现。专业综合诊断的优点在于无需拆卸零部件，不用对汽车进行解体就能进行故障排查。

2 现代汽车故障诊断技术

2.1 通过故障代码诊断

“ECU”为汽车电控系统的英文缩写，带有故障诊断功能，汽车维修人员可获得汽车故障诊断代码。汽车上的蓄电池在，那么ECU会一直保存持续性故障信息，而维修师只需提取出相应的故障代码。关于ECU故障代码的提取，一种是人工读码，一种是专业仪器读码。前者需要等汽车发动机熄火后由维修人员连接好故障检测插座内存在的两个特殊插脚（品牌不同略有差异），再看一看汽车仪表板上面故障指示灯，根据指示灯的闪烁频率与次数进行读码[2]。随着电控汽车的增多目前大多选用专业仪器读码方式，因为人工读码效率不高，易出错。根据车型选取合适的软件测试卡，将其插入专业检测设备上，确保每个插头都连接好，同时，将它与汽车上专业的故障检测插座连接好。按故障检测仪说明书开始操作，便可读取相关故障代码。近年来很多汽车生产商都为自己的汽车设计了自己的故障代码解码设备。

2.2 专家系统

“EP”为汽车故障诊断专家系统的英文缩写，依托于某个领域专家的从业经验与专业理论体系，将其作为理论基础，在电脑里面构建起与之对应的相关信息系统。通过这个信息系统就能借助专家的能力去解决专业问题[3]。就汽车故障来说，绝大多数发生在发动机、底盘、电器电路三处，而上述三部分中出现的一种故障均带有多层次结构。因此，需构建底盘、发动机、电器电路三类故障诊断数据库。每个数据库内会有大量相互联系的数据表，将不同类型汽车的故障症状、故障发生原因及故障发生机理、故障具体位置、故障排除与维修方法均记载到数据表内。不同数据表之间，不同数据字段之间都会形成相应的层次结构，从而使汽车维修数据库成为一个有机的整体。

2.3 在线与离线故障诊断技术

车载计算机根据在线故障检测系统的指令会自行对汽车电控系统进行故障诊断，并完成记录。同时，在线故障检测系统具有下列功能，包括警报显示、应急模式转化等，即时性较强。离线故障诊断模式又称为车外诊断模式，借助汽车专用诊断设备通过有关信号手段对电控系统进行检测，并以代码的形式记录故障信息，加以保存。一旦发现存在故障车载系统就会自行给予警报，提醒司机汽车有故障尽快维修，以确保故障能及时得到解决。这通常用于检测电控系统方面的故障，诊断范围较窄，且无法诊断机械系统，诊断精度较低。因此，遇到复杂的故障时应将两种诊断方式相结合。离线诊断可看作是在技术层面对在线诊断延伸与拓展，优点在于效率快，诊断准确性好，适用范围广，适应性良好。不过实效性不足是其局限性，必须被动使用才能发挥出检测故障的作用[4]。在现实当中通常是将两种诊断配合应用，在线诊断系统通常用于提示故障，而离线诊断系统重点用于分析相关故障信息，明确故障的具体原因及具体部位。

2.4 CAN与非CAN网络故障诊断技术

上位机（PC终端）如果是一个智能节点挂在CAN总线上，可以实时监听总线节点上的相关数据，并采集相关数据。而基于非 CAN的故障诊断技术是指所需信息没有与整车CAN网络存在数据交互，但这些信息会由外部信号处理模块，数据采集卡等模块进行采集、分析、处理后传输至上位机。两种故障诊断技术相比，CAN故障诊断方法更具优势，不仅成本低廉，所用硬件少，而且数据采集简便。因此，在有CAN网络时建议选择CAN故障诊断技术。当然，若没有CAN网络的汽车则应选择非CAN网络故障诊断技术。

3 今后汽车故障诊断技术的发展前景

3.1 故障诊断智能化

在科技快速发展的今天，高新技术成为各个技术行业发展的重点方向，汽车故障诊断行业也不例外。随着人工神经网络技术的出现，弥补了传统专家系统的不足。该技术属于一种经验模型，是基于生物神经网络功能原理建立的。具体来讲，参考生物神经网络的构造，神经网络采用类似的方式对输入数据进行分析处理，同时将大量简单元件及其层次组织进行大规模并联形成的网络。该技术在处理输入信号时功能强大，而且也有良好的功能反应，避免传统专家系统的不足。它是将技术人员的操作经验与理论知识相结合，通过系统分析后再加以利用，并能结合现状对状况可能性作适当的拓展分析。针对日益复杂的汽车故障，运用神经网络技术可明显提高诊断准确率与诊断效率。以丰田汽车为例，发动机发生故障时需先查阅丰田企业过去发动机发生故障的原因，搜集相关资料并加以整理分类，再结合维修经验及分类标准来研判故障原因。根据上述三个步骤来搭建层次型网络，包括输入、中间、输出等层次，从而构成高效快捷的自检系统[5]。

3.2 采用分形几何技术

在数学学科中分形几何主要采用函数的形式来解决形状不规则的物体，或者比较粗糙的物体。将这一数学原理运用到汽车故障诊断领域中可获得很好的效果。当汽车发生故障后可借助分形几何来处理不规则的故障信号，然后获得这些信号结构特征，即分维数。以丰田汽车为例，分形几何通常用于了解汽车运行状态中的整体情况，以判断是否存在故障。同时，可将汽车有关参数做好记录，研判汽车是否处于正常地工作状态，若觉得有异常会及时警示。当汽车有故障发生时由分形几何对故障类型进行判断，同时，根据实际状况进行分析。

3.3 故障诊断远程化

随着信息技术的发展，利用互联网及信息技术开展远程作业已比较常见。在未来的发展中汽车故障诊断技术也会运用远程控制设施实现对汽车的检查。汽车售后服务中心可借助该技术帮助维修站人员解决其不能处理的复杂问题。将售后服务中心的电脑与维修站的电脑相连，如此，维修站可将汽车故障数据及时传输给售后服务中心，售后服务人员可根据计算机显示进行远程作业。另外，远程控制还可以实时反馈相关信息，将同一类汽车在一段时间中发生的各种故障进行梳理，最后把信息汇总后提交给公司的生产部门，以优化生产工艺，提高汽车生产质量[6]。

4 总结

综上所述，随着我国汽车需求量的日益增加，我国汽车行业得到了快速发展。与此同时，公众对汽车的舒适度、安全性、功能性提出了更高的要求。这使得汽车生产工艺更加复杂先进，而汽车故障诊断难度也日益增大。为此，有必要加强对现行汽车故障诊断技术进行研究，并积极加以改进，不断推动汽车故障诊断技术的完善，使其朝着智能化、网络化、高效化的方向发展。