汽车故障诊断技术的应用及发展研究

吉兴祥 杨闪辉

摘 要：随着经济的发展，我国的汽车业也获得了很大的发展，汽车诊断技术也得到了一定的提升。在汽车电子控制技术中，汽车故障诊断技术是最重要的组成部分，在汽车维修中发挥着重要的作用。本文在分析传统的汽车故障诊断技术的基础上，对现阶段的汽车故障诊断技术进行了研究，对其发展趋势进行了探讨。

关键词：汽车；故障；诊断技术

随着新材料、新技术、新工艺在汽车生产、制造中的不断运用，现代汽车的技术性能越来越好，但在其结构越来越复杂的同时，故障诊断难度也越来越大，传统的诊断方法和诊断设备无论是其精度和使用方便性，还是对汽车技术发展的适应性均不能满足用户的需要，为了提高故障诊断技术，需不断完善诊断理论和方法，必须广泛应用各学科的最新成果，借助数学工具和计算机，发展适用于诊断的边缘技术，因此，汽车故障诊断技术得到迅猛发展，已成为当今科技研究的热点之一。

1 汽车故障诊断技术的发展历程

人工检验阶段。早期的汽车诊断，主要依靠有—定技术和经验的工人，凭耳听、手摸的方法来了解汽车的技术状况，再根据已掌握的实践经验进行故障诊断，方法简单、经济，但是准确性差，很大程度上依赖于操作者的感觉和经验。

运用简单的仪器、仪表进行测量阶段。由于汽车结构的日趋复杂，因此一些简单的测试仪器，如万用表、真空仪、油压表等应用于故障诊断中，从而使诊断技术从耳听手摸的定性阶段，发展到仪器、仪表的定量测量阶段。该方法为汽车故障诊断提供了客观依据，不足之处是仪器分散，对故障缺乏综合的分析和判断。

利用专门设备进行综合诊断阶段。在汽车总成不解体的情况下。用先进的仪器和设备对汽车各工作系统进行精密监测，测出汽车有关数据，通过电子计算机的处理，就能显示汽车的技术状况或寻找出故障的原因。

人工智能诊断阶段。进入九十年代，随着专家系统的发展和电子计算机智能化的提高，用计算机储存专家知识，建立汽车故障诊断专家系统。把汽车故障诊断推向了更加智能化的阶段。

2 传统汽车故障诊断技术

2.1 汽车示波器故障诊断

汽车示波器对于汽修人员来说是一种最为有力的工具，利用它汽修人员能够对汽车故障进行迅速地判断，在使用示波器对电子设备进行测试时，最大的困难就是如何设定示波器，如何对产生的波形进行分析。在示波器的作用下，汽车电子设备测试日益简单化，只要选

择好需要测试的内容，就可以对波形进行直接观察，使汽车维修变得非常简单便捷。

2.2万用表故障诊断

一般来说，汽车故障的类型主要有2种，其一是汽车的持续性故障，其二是汽车的间歇性故障。在汽车持续性故障诊断方面，最常使用的仪器就是万用表。一般来说，万用表的类型有2种：一种是指针式万用表；一种是数字式万用表，汽车故障诊断常用最多的是数字

式万用表，这种仪表的功能强大，能够输入较高的阻抗高，并且在使用的过程中對电子元件产生的影响较小，且在使用的过程中能够抵抗瞬间高压，防止设备被烧坏，为汽车维修提供了极大的方便。

2.3 专业综合诊断

专业综合诊断将单项的和分散的检测设备联结在一起，依靠仪表与设备，在不拆卸零件，不对汽车进行解体的情况下，得到准确数据，将其与标准数据进行对比，从而确定汽车零部件能够继续使用。随着汽车技术的发展，专业综合诊断技术需要继续深入研究。

3 汽车故障诊断技术现状

3.1 故障代码自诊断

在现代汽车的电控系统中，ECU 具有自诊断功能。ECU 以故障代码为途径将故障信息提供给维修人员，维修人员只要不切断汽车的电源，ECU 就能够将汽车产生的持续性故障存储在系统中，维修人员在特定方法的辅助下就能够提取故障代码。这种特定的方法有2种：一种是通过人工读码的方法提取故障代码，首先熄灭发动机，将两个故障检测插座使用导线进行短接，对仪表板上的指示灯进行观察，记录闪烁次数和频率，获取故障代码。但是，这种人工读取代码的方法有一个严重的缺陷，就是读取的正确率不能得到有效地保证；第二种方法是专业检测仪读码法。首先，以车型为依据选择合适的软件测试卡，将软件测试卡插到检测仪器上，连接插头，读取故障代码。近年来，为了方便故障代码的读取，各汽车制造长都制作了专门的解码仪，极大的方便了故障的代码读取。同时，汽车制造厂普遍使用了统一的诊断接口和模式，读码时只要使用通用的解码仪即可。

3.2 专家系统进行诊断

专家系统EP是以某一领域专家的经验和知识为基础，在计算机内部建立的一个信息系统，以完成特定任务。一般来说，汽车系统中发生故障的位置主要有3个：一是发动机；二是电器电路；三是底盘机械传动。而每个位置的故障又具备多层次结构的特点，因此需要针对每个位置建立一个独立的数据库，在数据库中设置数据表，在数据表中存储汽车故障发生、诊断和维修的相关信息。数据表之间、数据字段之间需要建立层次树结构，通过树状结构相互关联的特性将维修知识库联结成一个有机整体。目前，不仅在国内有很多利用专家系统技术诊断汽车故障的案例，在国外也有很多经典案例。比如 ESET 系统，这种专家系统的主要功能是诊断汽车的发动机故障，根据其系统操作流程可以获得9种功能。该系统是一种实用性系统，除了能够有效地对故障进行诊断之外，还可以用来对修理工进行培训。再比如美国军方开发的发动机故障诊断系统，该系统集合了诸多汽车发动机故障的相关信息，是一个集诊断和维修于一体的专家系统，它在故障树诊断方法的支持下，对野战军用车辆故障进行诊断和修改，能够将其效率提升92%。因此，就目前来说，使用专家系统进行故障诊断是最有效的汽车故障诊断途径。

4 汽车故障诊断技术的发展趋势

4.1 汽车诊断智能化

人工神经网络技术有力地弥补了专家系统的诊断缺陷——由于知识的串行而使得假设选择困难，能够对人类的经验和知识进行更为有效地组织和使用。特别是在汽车领域，因为高科技发展越来越迅速，在汽车结构方面使用的高科技越来越多，使得现代的汽车结构越来越复杂，使得其故障状态越来越多样，其故障诊断难度也越来越大。在这样的情况下，在汽车故障诊断中应用神经网络技术，能够使其诊断精度和速度得以有效提升。由此可见，在汽车故障诊断技术未来的发展进程中，人工神经网络技术有很大的应用空间。例如，在诊断汽车发动机故障的过程中，第一步：从相关厂子收集各种发动机故障的发生原因，将其作为输入层；第二步：对发动机故障的发生原因进行分类，将其作为中间层；第三步：根据发动机的维修经验，对引发发动机故障的原因进行推断，将其作为输出层。通过上述3个层次的构建形成一个层次型网络，输入故障，得出故障发生原因，以此构成自动检测系统，以提升故障诊断效率。

4.2 小波分析用于汽车故障诊断

小波分析是一种信号处理的新方法，在未来的发展中，它将代替 FFT 分析在汽车故障诊断中得以广泛应用。小波分析是一种非稳态信号时间域，无论是在时域上还是在频域上，都具有非常好的局部化特征，能够无限接近任意函数，广泛应用于系统辨识中。比如利用小波技术辨识非线性对象。如果非线性对象没有发生突变，那么两者之间的输出差就会比较小；如果非线性对象出现突变，那么两者之间的输出差就比较大，通过这种原理能够很快的识别系统故障。

参考文献

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