汽車測試與故障診斷技術(shù)研究

鄭冰松

（廣西南寧市大沙田招通機(jī)動車檢測有限公司 530219)

在現(xiàn)代信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，現(xiàn)代汽車故障診斷及測試的方法在逐漸朝著自動化、智能化及多樣化的方向發(fā)展，其屬于社會不斷發(fā)展及汽車產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的主要趨勢，此方面能夠使現(xiàn)代汽車故障問題得到降低，基于此，本文就闡述現(xiàn)代汽車故障診斷的方法，全面分析現(xiàn)代汽車故障診斷技術(shù)的使用，以此使現(xiàn)代汽車故障診斷結(jié)果的可靠性及精準(zhǔn)性能夠得到有效的提高。

1 汽車測試與故障診斷的條件

1.1 描述情況

技術(shù)人員要對汽車發(fā)生故障時(shí)候的情況進(jìn)行仔細(xì)的詢問尤為重要，比如天氣情況、時(shí)間、加速、冷車熱車、減速及溫度等，此方面與修理過程具有密切的聯(lián)系。

1.2 初步判斷

在客戶描述實(shí)際情況之后，就要對汽車進(jìn)行初步的診斷，此方面使根據(jù)測試人員多年的工作經(jīng)驗(yàn)、知識及大腦思維實(shí)現(xiàn)初步判斷，比如發(fā)生故障部位和其他系統(tǒng)的聯(lián)系，之后通過認(rèn)真的思考進(jìn)行檢測及驗(yàn)證。檢測初步判斷的內(nèi)容，使用最合適的儀器設(shè)備得到精準(zhǔn)的結(jié)果。由于現(xiàn)代科技發(fā)展較快，促進(jìn)了汽車的更新速度，那么就要多多收集相應(yīng)的技術(shù)資料，從而方便在技術(shù)中滿足時(shí)代發(fā)展的需求。

1.3 替換實(shí)驗(yàn)

在進(jìn)行替換的過程中要選擇良好的元件，保證在同種車中能夠正常工作的性能良好，另外就是要求單一的進(jìn)行替換，從而能夠?qū)ふ夜收习l(fā)生的部位。在替換之后，要保證此車輛和問題車相同，要不然就沒有意義[1]。

1.4 實(shí)現(xiàn)路試

試車員要熟悉路況及車況，在實(shí)現(xiàn)路試的過程中，要對汽車全部功能進(jìn)行操作，對車輛是否完好進(jìn)行確定，不管是修的那種系統(tǒng)，其中的全部功能都要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.5 后續(xù)的跟蹤觀察

在交車之后要能夠觀察汽車，保證其維修正確及完好，此方面是維修人員的基本素養(yǎng)。另外，作為合格且專業(yè)的技術(shù)人員，要熟練掌握汽車測試過程每個(gè)設(shè)備及儀器的使用方法，并且還要全面掌握儀器的型號、選擇及使用等。并且要求修理人員能夠了解電路圖，熟悉測量器件位置，以此能夠保證故障利用現(xiàn)象能夠通過電路圖中尋找，其中的測量位置也能夠利用線路圖進(jìn)行分析。在測量并且記錄數(shù)據(jù)的過程中要細(xì)心，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過程中也要仔細(xì)，避免出現(xiàn)問題，得到錯(cuò)誤結(jié)論，只要正確的對其進(jìn)行分析，其中的理論才能夠被人所信服[2]。

2 汽車測試與故障診斷的技術(shù)

2.1 人工直觀經(jīng)驗(yàn)法

一般，人工直觀經(jīng)驗(yàn)法是指全面掌握檢修汽車構(gòu)造及工作原理，以自身實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)道路試驗(yàn)及原地檢視，通過簡單測試觀察汽車的故障，以此在放大或者隱藏某部位狀態(tài)，判斷汽車的故障。人工直觀經(jīng)驗(yàn)方法的方式主要包括觸覺法、分段排查、結(jié)構(gòu)分析等方法。合理使用人工直觀經(jīng)驗(yàn)法，不需要使用任何的專用設(shè)備及制定條件，隨時(shí)隨地診斷汽車故障，其具有一定的靈活性及適應(yīng)性，能夠使汽車維修成本的得到有效的降低[3]。

2.2 儀表設(shè)備診斷法法

此種診斷方法指的是使用檢測儀器、設(shè)備及工具對汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)、技能狀態(tài)、波形及曲線進(jìn)行檢測，以此實(shí)現(xiàn)汽車故障診斷的主要方法。其中較為典型的診斷設(shè)備主要包括示波器、萬用表及專用診斷儀器。在汽車電控系統(tǒng)診斷設(shè)備不斷發(fā)展的過程中，與分析及診斷設(shè)備結(jié)合的測試設(shè)備不斷發(fā)展，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)分析儀并行在線測試內(nèi)容，還能夠?qū)崿F(xiàn)診斷儀串行通訊測試內(nèi)容。

其中綜合測試系統(tǒng)指的是使用多種現(xiàn)代化的檢測技術(shù)、設(shè)備儀器結(jié)合，為了完成某種特定測試任務(wù)進(jìn)行創(chuàng)建的綜合故障測試系統(tǒng)，其屬于汽車故障檢測及診斷過程中實(shí)施現(xiàn)代化的主要標(biāo)志。目前大部分車輛都是較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其與電、氣、機(jī)具有密切的聯(lián)系，故障原因也各有不同，有可能是因?yàn)槎喾N故障原因?qū)е卢F(xiàn)象，也有可能是因?yàn)橐粋€(gè)故障原因?qū)е露喾N現(xiàn)象。有時(shí)候不能夠只是根據(jù)一個(gè)手段確定，要綜合使用，從不同角度進(jìn)行綜合診斷分析，從而得到針對性的結(jié)論，以下就對故障判斷進(jìn)行分析。

其一，故障碼分析。故障碼屬于人為設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員考慮可能會出現(xiàn)的影響因素與故障狀態(tài)所設(shè)置的代碼；重視故障碼相關(guān)性；重視虛假故障碼；重視故障碼在不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的影響。

其二，數(shù)據(jù)分析。在數(shù)據(jù)分析的過程中，數(shù)據(jù)流中的內(nèi)容并不是常寬，其中故障碼屬于數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)是電腦與電腦之間的通信，數(shù)據(jù)流并不只是局限于你所看到的數(shù)據(jù)。其主要包括物理量、測量量及電腦確認(rèn)值，此三者為一致性，物理量不可能出錯(cuò)，要分析其他兩個(gè)值是否出錯(cuò)。

其三，分析點(diǎn)火波形。點(diǎn)火形式較多，不同形式的能量也不同，在瞬間加速的時(shí)候會發(fā)生突突的聲音，點(diǎn)火器電壓與負(fù)荷、缸壓具有密切的聯(lián)系，在點(diǎn)火器缺乏足夠負(fù)荷的時(shí)候，就會出現(xiàn)突突的聲音。

其四，分析真空壓力。分析燃油壓力、液壓系統(tǒng)壓力，判斷故障[4]。

2.3 汽車自診斷法

此種方法雖然屬于現(xiàn)代電控汽車診斷過程中的主要故障診斷方式，但是還具有一定的局限性，比如無法對車輛排放物的具體數(shù)值進(jìn)行檢測，只能夠?qū)ε欧盼镞M(jìn)行檢測；工作可靠性受到車輛運(yùn)行環(huán)境的影響；無法對車輛維修進(jìn)行指示等。所以就要使診斷信息輸出標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)行加強(qiáng)，以此擴(kuò)大車載自診斷系統(tǒng)的使用范圍。此種檢測方法的主要技術(shù)包括：

（1）與汽車自診斷法相關(guān)的通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議主要在解決通訊數(shù)據(jù)共享、優(yōu)先權(quán)、故障診斷標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)傳輸帶寬等問題中使用，具有汽車自診斷系統(tǒng)的汽車的電控系統(tǒng)都是在B類數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議中所創(chuàng)建的，詳見圖1。其中應(yīng)用層使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)朝著另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送，數(shù)據(jù)鏈路層能夠使位及標(biāo)志朝著無差錯(cuò)及有效數(shù)據(jù)幀進(jìn)行轉(zhuǎn)化。物理層和線路能夠創(chuàng)建數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)信息傳遞的路徑[5]。

（2）與汽車自診斷法相關(guān)的車下診斷設(shè)備通訊。在汽車自診斷系統(tǒng)和車下檢測設(shè)備進(jìn)行通訊的過程中，要遵守相應(yīng)的約定，比如應(yīng)答信號最大值、最小間隔約定等，以此能夠使通訊正常的工作，并且還不會受到系統(tǒng)內(nèi)部通訊的干擾，圖2為系統(tǒng)和車下診斷設(shè)備使用的統(tǒng)一診斷信息接口，診斷信息通過相應(yīng)故障碼形式進(jìn)行初始化，故障碼含義能夠根據(jù)相關(guān)汽車故障診斷代碼手冊。其中的診斷信息可以使用故障碼的方式進(jìn)行讀取，比如掃描儀讀取及故障指示燈指示。還可以使用數(shù)據(jù)流讀取，因?yàn)椴煌囅导皬S牌的汽車數(shù)據(jù)流參數(shù)名稱及內(nèi)容不同，所以要以維修手冊進(jìn)行確認(rèn)[6]。

圖2 系統(tǒng)和車下診斷設(shè)備使用的統(tǒng)一診斷信息接口

2.4 基于專家系統(tǒng)的故障診斷

專家系統(tǒng)屬于基于指定領(lǐng)域中大量知識及經(jīng)驗(yàn)的智能程序系統(tǒng)，使用人工智能技術(shù)對人類專家求解問題思維過進(jìn)行模擬，從而對汽車故障診斷中的問題進(jìn)行有效解決，此主要和行為知識庫，推理機(jī)，知識獲取及解釋。

（1）基于規(guī)則。第一代汽車故障診斷專家系統(tǒng)是結(jié)合計(jì)算機(jī)和專家知識，利用人機(jī)接口及啟發(fā)式方法通過診斷人員回答系統(tǒng)的問題，使系統(tǒng)推理，并且最終得到專家級診斷結(jié)論。此種系統(tǒng)的知識表達(dá)較為直觀，并且容易理解。但是其中的癥狀及診斷復(fù)雜聯(lián)系使利用歸納專家經(jīng)驗(yàn)得到規(guī)則具備一定的難度，并且無法保證一致性。所以其無法在系統(tǒng)復(fù)雜及經(jīng)驗(yàn)不足的故障診斷中實(shí)現(xiàn)，并且速度較慢，搜索空間較大，無法滿足實(shí)時(shí)在線診斷需求[7]。

（2）基于案例。其是利用之前求解失敗或者成功經(jīng)歷，使計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)推導(dǎo)從而對問題進(jìn)行解決，利用深入挖掘歷史案例知識，得到其中的豐富知識及經(jīng)驗(yàn)，從而對基于產(chǎn)生式規(guī)則系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行有效解決，包括部分知識及經(jīng)驗(yàn)無法使用規(guī)則描述。基于案例的關(guān)鍵就是創(chuàng)建有效檢索機(jī)制和實(shí)例組織方式，其中的關(guān)鍵技術(shù)就是案例表示、檢索及學(xué)習(xí)。案例表示就是利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對案例、功能及結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行描述，以不同的故障及診斷的難易程度為基礎(chǔ)進(jìn)行。案例檢索就是對全新案例及系統(tǒng)索引樹根節(jié)點(diǎn)相似程度進(jìn)行計(jì)算，以相似程度的原則對相應(yīng)故障索引樹進(jìn)行定位，以全新案例中的其他特點(diǎn)信息到此節(jié)點(diǎn)子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相似度的計(jì)算，對相似度較大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匹配和重復(fù)，最后尋找故障原因。案例學(xué)習(xí)就是在對案例進(jìn)行推理的過程中，在故障索引樹中節(jié)點(diǎn)無法尋找匹配子節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，那么此階段就會增加全新節(jié)點(diǎn)。在產(chǎn)生全新案例之后，用戶就能夠利用父節(jié)點(diǎn)的故障原因及排除方法診斷全新的案例，假如成功，就會在此案例節(jié)點(diǎn)故障原因及解決方法中保存。假如失敗，就要使用其他方法，如果找到方法，就在此節(jié)點(diǎn)、父節(jié)點(diǎn)中存儲故障原因及解決方法[8]。

（3）基于行為。在缺少診斷知識背景下，就不要給出故障類型，利用和診斷對象系統(tǒng)行為的相互交互作用逐漸的學(xué)習(xí)進(jìn)化，從而創(chuàng)建完善診斷系統(tǒng)。一般都是利用NN模塊化單元，此屬于獨(dú)立并且還能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷單元動態(tài)創(chuàng)建的單元，此種方法和汽車電控單元實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而有效實(shí)現(xiàn)在線的實(shí)時(shí)監(jiān)控診斷。

2.5 基于數(shù)值特征識別診斷

在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，基于特征狀態(tài)識別方法不僅能夠應(yīng)用到機(jī)械系統(tǒng)故障診斷過程中，還能夠應(yīng)用到電器、電子及控制系統(tǒng)等診斷中，能夠使診斷結(jié)果精準(zhǔn)性、可靠性得到有效的提高。在實(shí)際使用過程中，使用數(shù)據(jù)特征識別汽車故障診斷，要先得到汽車故障信息，也就是利用拾振器獲得機(jī)械系統(tǒng)振動信號，之后基于預(yù)處理、診斷信息的分析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面診斷及識別。目前，一般使用的狀態(tài)識別方法主要包括邏輯推理、灰色模型關(guān)聯(lián)度分析、頻域識別及距離函數(shù)分類等，屬于現(xiàn)代汽車故障診斷效率提高的基礎(chǔ)及需求，能夠使汽車故障診斷的時(shí)間得到有效的降低[9]。

2.6 基于免疫機(jī)理的故障診斷

因?yàn)槠囋诒粰z測的過程中運(yùn)行狀態(tài)較為復(fù)雜，其中的振動信號屬于非平穩(wěn)信號。使用小波分析方法能夠?qū)Ψ瞧椒€(wěn)振動信號進(jìn)行分析。小波分析技術(shù)在信號時(shí)頻分析過程中具備尺度伸縮及移位的功能，以此能夠?qū)⒎治鲋行募胺秶ㄎ坏礁信d趣的地方實(shí)現(xiàn)分析。具體就是在對汽車振動信號進(jìn)行分析的過程中，使時(shí)域信號能夠逐層的進(jìn)行分解，在每層分解層中，將上一層信號實(shí)現(xiàn)高頻及低頻的分解。以此就能夠?qū)ζ囋\斷信號實(shí)現(xiàn)有效分析，對非正常信號進(jìn)行檢測，尋找汽車振動本質(zhì)特征，對故障信號進(jìn)行精準(zhǔn)的定位[10]。

本文將差速器故障檢測為例對此方法的正確性進(jìn)行分析，在實(shí)現(xiàn)在線檢測之前，要求具有大量無故障差速器實(shí)現(xiàn)檢測，對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練學(xué)習(xí)，以此使系統(tǒng)得到足夠振動信號特征量，之后實(shí)現(xiàn)此種特征量的編碼，從而形成自身空間S，另外還能夠產(chǎn)生檢測器集R。在實(shí)現(xiàn)差速器在線監(jiān)測的過程中，實(shí)現(xiàn)檢測振動信號的編碼，利用檢測器實(shí)現(xiàn)振動信號匹配，圖3為流程圖。

本文中的被測差速器是457驅(qū)動橋中使用的差速器，在改進(jìn)反面選擇算法過程中的數(shù)據(jù)編碼使用n=14位二進(jìn)制編碼[11]，表1為檢測的結(jié)果。

表1 檢測的結(jié)果

圖3 車橋故障檢測系統(tǒng)的流程

3 結(jié)束語

目前我國汽車數(shù)量不斷提高，人們生活及汽車具有密切的聯(lián)系，汽車如果出現(xiàn)故障，就會對人們工作造成影響，所以對汽車測試及故障診斷尤為重要?？傮w來說，在汽車產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的過程中，充分使用傳統(tǒng)故障診斷方法，重視先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的合理使用，對汽車故障檢測及安全檢測進(jìn)行重視，此方面為現(xiàn)代汽車故障診斷過程中的主要工作內(nèi)容，其能夠使現(xiàn)代汽車故障診斷結(jié)果精準(zhǔn)性、可靠性得到有效的提高。