電控汽車故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

陳成　楊芳

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車控制方式發(fā)生了巨大變化，在傳統(tǒng)燃油驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，增加了氣動(dòng)與電控。電控汽車在運(yùn)行過程中難免會(huì)出現(xiàn)故障，對(duì)其診斷與處理不及時(shí)，就會(huì)造成嚴(yán)重后果。文章簡(jiǎn)單闡述了電控汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展歷程，重點(diǎn)討論了相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：電控汽車 故障診斷技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

Current Status and Development Trend of Fault Diagnosis Technology for Electronically Controlled Vehicles

Chen Cheng，Yang Fang

Abstract：With the development of science and technology， great changes have taken place in automobile control methods. On the basis of traditional fuel drive， pneumatic and electronic control have been added. Electronically controlled vehicles will inevitably fail during operation， and failure to diagnose and deal with them in time will cause serious consequences. The article briefly expounds the development process of electronically controlled automobile fault diagnosis technology， and focuses on the status quo and development trend of related technologies for reference.

Key words：electronically controlled automobile， fault diagnosis technology， status quo， development trend

1 引言

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了汽車科技的進(jìn)步，同時(shí)引發(fā)了汽車行業(yè)的變革。當(dāng)前，汽車生產(chǎn)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了諸多新技術(shù)、新材料，這些技術(shù)與材料的應(yīng)用提升了汽車的性能，同時(shí)也使其結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出復(fù)雜化的特點(diǎn)，給故障診斷增加了難度。人民群眾在選購(gòu)電控汽車的過程中，重點(diǎn)關(guān)注的是整個(gè)汽車系統(tǒng)的可靠性、安全性以及可維修性，面對(duì)這樣的形勢(shì)，電控汽車故障診斷技術(shù)應(yīng)當(dāng)不斷革新。在此過程中，要對(duì)其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入研究。

2 電控汽車故障診斷技術(shù)發(fā)展歷程

2.1 第一階段

電控汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展第一階段為20世紀(jì)70年代到80年代初期，這一時(shí)期汽車的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其故障碼也并不復(fù)雜，而相關(guān)診斷儀器也容易操作。這類儀器具有三種功能，一是對(duì)故障碼的讀取與清除，二對(duì)汽車運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，三是對(duì)少量診斷數(shù)據(jù)的獲取。儀器中的代表是福特公司的Star，它適用于EEc系列發(fā)動(dòng)機(jī)及車身控制單元，汽車維修人員可運(yùn)用它對(duì)Ecu內(nèi)記錄的故障碼進(jìn)行有效讀取。

2.2 第二階段

電控汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展第二階段是20世紀(jì)80年代初期到80年代末期，這一時(shí)期的故障診斷儀器功能變得更加強(qiáng)大。它在原有基礎(chǔ)之上配置了探頭，這既能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電子電路及相關(guān)原件的檢測(cè)，也能和Ecu診斷系統(tǒng)實(shí)行交互式通訊，從而幫助汽車維修人員獲取汽車運(yùn)行信息。這一時(shí)期的儀器代表是通用公司的Tech 1，能夠?qū)M30發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及GMP4的ECM進(jìn)行診斷，通過數(shù)據(jù)連接線路和相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

2.3 第三階段

電控汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展第三階段是20世紀(jì)80年代末期直到現(xiàn)在，在信息化的發(fā)展背景下，該技術(shù)呈現(xiàn)出了智能化、自動(dòng)化的發(fā)展特點(diǎn)。相關(guān)診斷儀器可直接對(duì)汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)存儲(chǔ)維修手冊(cè)、診斷手冊(cè)等的電子文檔。對(duì)于汽車維修人員而言，可在相關(guān)系統(tǒng)中獲取到所需的資料，比如故障檢測(cè)步驟等，以輔助故障診斷。

3 電控汽車故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀

3.1 故障代碼自診斷

現(xiàn)代電控汽車中，Ecu有自診斷功能，它主要通過故障代碼向汽車維修人員提供故障信息。維修人員只要不切斷汽車電源，Ecu能將汽車產(chǎn)生的故障存儲(chǔ)在相關(guān)系統(tǒng)中。通過某些特殊方法，維修人員能對(duì)故障代碼進(jìn)行提取。具體如下：一，以人工讀碼方法提取故障代碼，在此過程中先熄滅發(fā)動(dòng)機(jī)，再短接兩個(gè)故障檢測(cè)插座使用導(dǎo)線，同時(shí)觀察儀表指示燈，并記錄其閃爍信息，從而獲取故障代碼，其缺陷在于難以保證代碼讀取的準(zhǔn)確率。二，專業(yè)檢測(cè)儀讀取代碼，先根據(jù)車型選擇適當(dāng)?shù)能浖y(cè)試卡，并將其插入檢測(cè)儀器，連接插頭讀取代碼。目前，各大汽車制造商都會(huì)為汽車制作專門的解碼儀，并使用統(tǒng)一診斷接口和模式，極大的方便了故障診斷。

3.2 專家系統(tǒng)診斷

專家系統(tǒng)EP是基于汽車故障診斷領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)與知識(shí)，與計(jì)算機(jī)中建立的信息系統(tǒng)，其主要應(yīng)用目的在于完成診斷任務(wù)。通常而言，電控汽車中最容易發(fā)生故障的部位有三個(gè)，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)、電器電路以及底盤機(jī)械傳動(dòng)。不同位置的故障，有不同的特點(diǎn)。因此，在其故障檢測(cè)中要對(duì)每一個(gè)位置建立相應(yīng)的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)，并設(shè)置數(shù)據(jù)表，以存儲(chǔ)故障診斷相關(guān)信息。數(shù)據(jù)表以及數(shù)據(jù)字段間應(yīng)當(dāng)建立層次性的樹狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)該結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)將故障診斷信息進(jìn)行有效連接，使之成為一個(gè)完善的整體?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外有很多利用專家系統(tǒng)EP進(jìn)行電控汽車診斷的案例。例如，運(yùn)用ESET系統(tǒng)對(duì)電控汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行診斷，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，除了故障診斷之外，還可以用于培訓(xùn)維修人員。

3.3 常見車型故障碼調(diào)取與清除

故障碼的調(diào)取與消除是現(xiàn)代電控汽車故障診斷技術(shù)的應(yīng)用核心，不同車系車型的故障碼調(diào)取與消除方法有明顯差異。例如日本豐田車系，其故障碼調(diào)取方法為短接診斷座上的“TE1”和“E1”端子，將點(diǎn)火開關(guān)打開，但不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，儀表盤上“CHECK ENGINE”燈閃爍輸出故障碼。其故障碼清除方法為關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，在熔絲盒中拔下EF1熔絲十秒以上。再如日系本田車系的廣州本田，其故障碼調(diào)取方式為關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，用專用短路插頭scs短接二端子診斷座，打開點(diǎn)火開關(guān)，但不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，儀表盤上的“MIL”或“CHECK ENGINE”燈閃爍輸出故障碼。其故障碼清除方式為拆開專用scs短路插頭，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，并記錄無線電臺(tái)預(yù)設(shè)頻率，在繼電器盒中拆下13號(hào)備用時(shí)鐘熔斷絲，等待十秒以上即可清除故障碼。

4 電控汽車故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 故障診斷智能化

在新的時(shí)代背景下，多種智能化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電控汽車故障診斷中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是其中之一。該技術(shù)有效彌補(bǔ)了專家系統(tǒng)的診斷缺陷，即假設(shè)選擇困難，可提高專家經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的有效利用率。尤其是汽車領(lǐng)域，汽車結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)出復(fù)雜化的特點(diǎn)，故障類型也愈發(fā)多樣，由此故障診斷難度增加。在這樣的情況下，應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可大大提升專家系統(tǒng)的診斷精度和速度。例如，電控汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷，先從制造廠家處收集多種故障信息，將其作為輸入層，并對(duì)其信息進(jìn)行有效分類，使之成為中間層，在借助以往的維修經(jīng)驗(yàn)判斷其故障原因，將其作為輸出層，通過三層網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，輸入故障直接得出故障原因，從而形成自動(dòng)檢測(cè)，進(jìn)一步提高診斷效率。

4.2 故障識(shí)別快速化

故障識(shí)別是故障診斷的基礎(chǔ)，其識(shí)別速度直接影響診斷效率。當(dāng)前，我們主要應(yīng)用FFT分析方法對(duì)汽車運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別汽車故障信號(hào)。在新的發(fā)展背景下，該分析方法將由小波分析所替代。所謂小波分析，它是一種非穩(wěn)態(tài)的信號(hào)時(shí)間域，不管是在時(shí)域還是頻域上，它都有特別好的局部化特征，可無限接近任意函數(shù)。因此，它在系統(tǒng)識(shí)別中得到了廣泛應(yīng)用。比如，對(duì)非線性對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，倘若該對(duì)象并未發(fā)生突變，那么其輸出差就不會(huì)有明顯變化，一旦該對(duì)象發(fā)生突變，那么其輸出差就會(huì)有較大的變化，根據(jù)這一原理，我們可以對(duì)電控汽車系統(tǒng)故障進(jìn)行有效而快速的識(shí)別。

4.3 運(yùn)行監(jiān)視自動(dòng)化

在電控汽車故障診斷過程中，會(huì)產(chǎn)生海量的診斷系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，這些信息具有較高的利用價(jià)值。為了使其在故障診斷中得到充分利用，我們將來會(huì)運(yùn)用大容量的存儲(chǔ)器對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)記錄電控汽車不同構(gòu)件的運(yùn)行狀態(tài)，以及故障產(chǎn)生前后相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的變化，給汽車維修中對(duì)故障原因的深入分析提供有力的信息支撐。

4.4 故障信息共享化

故障診斷是故障維修的初級(jí)階段，它是為后者而服務(wù)的。在維修的過程中，維修人員通常需要聯(lián)系汽車生產(chǎn)商或相關(guān)售后中心報(bào)備汽車故障診斷情況，以便增強(qiáng)實(shí)際維修效果。這一過程，就是故障信息的共享。新的時(shí)代背景下，維修人員以網(wǎng)絡(luò)為依托和汽車生產(chǎn)商或相關(guān)售后中心進(jìn)行信息交流，共享故障診斷信息。汽車生產(chǎn)商或相關(guān)售后中心根據(jù)維修人員所提供的信息快速配備相應(yīng)的汽車零件，從而減少維修時(shí)間。

4.5 技術(shù)研究深入化

根據(jù)兼具舒適度、安全性以及可靠性汽車的市場(chǎng)需求，現(xiàn)代電控汽車的類型結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)出多元化的特點(diǎn)。盡管傳統(tǒng)故障診斷技術(shù)正在向現(xiàn)代技術(shù)轉(zhuǎn)換，但也有的診斷技術(shù)并非適用于所有的汽車。因此，我們要對(duì)其進(jìn)行深入研究。研究過程中，充分發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢(shì)拓展故障診斷技術(shù)的應(yīng)用途徑，并提高相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用準(zhǔn)確性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電控汽車故障診斷技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，時(shí)至今日它呈現(xiàn)出了智能化、自動(dòng)化的發(fā)展特點(diǎn)。從當(dāng)前該技術(shù)的發(fā)展情況來看，故障代碼自診斷及專家系統(tǒng)診斷已經(jīng)成為電控汽車故障診斷的重要技術(shù)。在相關(guān)診斷技術(shù)的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮不同車系車型所適用的故障調(diào)取與消除方法。根據(jù)對(duì)該技術(shù)當(dāng)前發(fā)展情況的分析，筆者認(rèn)為在未來其故障診斷則更加趨向于智能化，故障識(shí)別速度會(huì)更加快速，運(yùn)行監(jiān)視的自動(dòng)化特點(diǎn)也會(huì)更加明顯，故障信息共享將會(huì)進(jìn)一步打破故障診斷、維修等多方的信息孤島情況，同時(shí)，其技術(shù)研究會(huì)更加深入。對(duì)于相關(guān)從業(yè)者而言，應(yīng)當(dāng)立足實(shí)際，不斷更新自身故障診斷技術(shù)及專業(yè)化知識(shí)，以滿足電控汽車故障診斷及維修的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇美萍.電控汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)與應(yīng)用探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（7）：135-136.

[2]吉興祥，楊閃輝.汽車故障診斷技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展研究[J].卷宗，2018（11）.

[3]張書乾，鄧召文.汽車故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2018（22）：257-260.

[4]張?jiān)讫?，袁大宏，王?guó)戟，等.電控汽車故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 汽車技術(shù)，2000，32（007）：30-32.