智能檢測技術(shù)在汽車電氣故障診斷中的應(yīng)用

摘要：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車電子化程度不斷提高。為解決汽車電氣系統(tǒng)中頻繁出現(xiàn)的故障問題，本文以某汽車為例，對智能檢測技術(shù)在汽車電氣故障診斷中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究。通過對智能檢測技術(shù)在汽車電氣故障中的優(yōu)勢闡述，結(jié)合具體案例，對具體技術(shù)運(yùn)用手段進(jìn)行概括總結(jié)，包括發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)、自動變速器系統(tǒng)、制動系統(tǒng)以及舒適與便利性系統(tǒng)，旨在提升故障檢測準(zhǔn)確率和工作效率。

關(guān)鍵詞：智能檢測；電氣故障；運(yùn)用研究

中圖分類號：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

隨著汽車行業(yè)快速發(fā)展和技術(shù)日益進(jìn)步，現(xiàn)代汽車已經(jīng)從簡單交通工具轉(zhuǎn)變?yōu)榧呖萍茧娮釉O(shè)備于一體的復(fù)雜系統(tǒng)，特別是在電子控制系統(tǒng)方面，從發(fā)動機(jī)管理到自動駕駛輔助，這些系統(tǒng)不僅提升了汽車性能、安全與舒適度，也帶來了更高故障檢測和維修復(fù)雜性。在這種背景下，智能檢測技術(shù)成為一個(gè)關(guān)鍵的解決方案，它結(jié)合先進(jìn)傳感技術(shù)、控制單元和診斷軟件，為汽車電氣故障檢測、診斷和維修提供強(qiáng)大支持，不僅能夠提高診斷準(zhǔn)確性與工作效率，還能顯著降低維修成本，并提高用戶滿意度。

1 智能檢測技術(shù)在電氣故障診斷中的優(yōu)勢

1.1 準(zhǔn)確性高

在汽車電氣故障診斷中，智能檢測技術(shù)可顯著提高準(zhǔn)確性，利用高精度傳感器和先進(jìn)數(shù)據(jù)分析軟件，能夠精確讀取并解析來自汽車不同組件的信號，如發(fā)動機(jī)、變速器和制動系統(tǒng)等，這使得它能在初期即準(zhǔn)確地識別出潛在異?；蚬收?，減少誤診率。例如在復(fù)雜的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)中，智能檢測可以準(zhǔn)確地定位問題所在，直接指向故障源頭，而非僅依賴經(jīng)驗(yàn)推測，從而大幅提升維修效率和可靠性。

1.2 實(shí)時(shí)性強(qiáng)

在智能檢測技術(shù)的應(yīng)用下，能夠即時(shí)收集并分析汽車系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)，包括發(fā)動機(jī)溫度、轉(zhuǎn)速、燃油壓力等，實(shí)現(xiàn)對潛在問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在實(shí)際監(jiān)測過程中，能夠完成對汽車電氣故障的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以快速識別出異?；蚱x正常運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)，確保對問題的快速響應(yīng)，減少車輛因故障停機(jī)時(shí)間，提升車輛使用安全和效率。這種即時(shí)故障檢測功能對于保持汽車最佳運(yùn)行狀態(tài)至關(guān)重要。

1.3 自動化程度高

自動化優(yōu)勢主要體現(xiàn)在智能檢測技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控和評估汽車運(yùn)行狀況，利用先進(jìn)傳感器和信息處理軟件，迅速檢測并識別系統(tǒng)異常，減少對人工診斷依賴，提高故障檢測精確性和效率。

2 案例分析

某汽車出現(xiàn)發(fā)動機(jī)過熱問題，行駛近30 min 后，儀表盤上水溫警示燈開始閃爍。面對該故障問題，維修技師利用智能檢測技術(shù)，首先連接OBD- Ⅱ（車載自診斷系統(tǒng)）掃描工具，讀取故障代碼P0117，該代碼指示發(fā)動機(jī)冷卻液溫度傳感器電路信號過低。此外實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，即便發(fā)動機(jī)明顯過熱，傳感器報(bào)告溫度仍為-5 ℃，顯然與實(shí)際情況不符。面對該問題，技師進(jìn)一步使用多用途電表檢測傳感器的阻抗和供電電壓，測量結(jié)果顯示當(dāng)發(fā)動機(jī)正常運(yùn)行溫度應(yīng)接近90 ℃時(shí)，傳感器阻值異常，遠(yuǎn)低于正常范圍（通常在2 kΩ-3 kΩ）。根據(jù)維修手冊和廠家規(guī)定，該傳感器正常工作電壓范圍應(yīng)在0.5-4.5 V 之間，而當(dāng)前測試結(jié)果僅為0.1 V，表明內(nèi)部電路可能存在斷路現(xiàn)象。最終，維修人員更換新溫度傳感器后，再次使用OBD- Ⅱ工具進(jìn)行測試，確認(rèn)所有參數(shù)恢復(fù)正常，發(fā)動機(jī)溫度讀數(shù)與實(shí)際相符，故障得以解決。整個(gè)操作過程因?yàn)槭褂昧酥悄軝z測技術(shù)而大大多短了診斷時(shí)間，提高了維修效率。

3 智能檢測技術(shù)在汽車電氣故障診斷中的具體運(yùn)用

3.1 發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)

3.1.1 發(fā)動機(jī)性能監(jiān)測

發(fā)動機(jī)性能監(jiān)測主要依賴于傳感器收集數(shù)據(jù)和ECU（電子控制單元）的分析處理，其關(guān)鍵參數(shù)包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、排氣溫度和燃油壓力等，利用這些數(shù)據(jù)[1]，使得ECU 實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)動機(jī)狀態(tài)，并及時(shí)診斷性能偏差。以發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度為例，正常工作條件下，一輛中型汽車在空載運(yùn)行時(shí)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一般維持在700-800 r/min，而進(jìn)氣溫度則應(yīng)在25-35 ℃范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控這些值與標(biāo)準(zhǔn)參考值之間的偏差，ECU 可以判斷發(fā)動機(jī)是否存在故障，如果監(jiān)測到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過850 r/min 或下降至650 r/min 以下，系統(tǒng)會觸發(fā)警報(bào)并記錄故障代碼，提示維修人員進(jìn)行檢查。以本案例為例，收集一段時(shí)間內(nèi)發(fā)動機(jī)具體數(shù)據(jù)（表1）。

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，第三次和第五次數(shù)據(jù)顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速接近或超出上限閾值，指示出發(fā)動機(jī)效率下降或其他潛在問題。此外，第五次進(jìn)氣溫度也略高，需進(jìn)一步檢查冷卻系統(tǒng)是否有效工作，這種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析對于保持發(fā)動機(jī)運(yùn)行效率和預(yù)防突發(fā)故障具有重要意義。

3.1.2 排放控制故障檢測

排放控制故障檢測可利用氧（O2）傳感器和氮氧化物（NOx）傳感器來監(jiān)測和調(diào)整發(fā)動機(jī)燃燒過程，以滿足嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。氧傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測排氣管中氧含量，確保燃油和空氣混合比例達(dá)到最佳，從而最大限度降低有害物質(zhì)排放；而NOx 傳感器則專門監(jiān)測排放中的NOx 水平，這些成分在城市煙霧形成中扮演重要角色。智能檢測控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)接收來自這些傳感器的數(shù)據(jù)，對發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行分析。例如如果O2 傳感器顯示氧含量過高，系統(tǒng)會自動增加燃油供給量。具體來說，理想空燃比為1.0，即完美燃燒狀態(tài)，但實(shí)際操作中需要維持在0.97-1.03 之間，以保證車輛排放符合環(huán)保法規(guī)。此外，NOx 傳感器數(shù)據(jù)能夠幫助ECU（發(fā)動機(jī)控制單元）調(diào)節(jié)EGR（廢氣再循環(huán)系統(tǒng)）的活動，以有效控制氮氧化物的生成。最后，當(dāng)這些傳感器檢測到與預(yù)定設(shè)定值偏差超過5 mV 或?qū)?yīng)的壓力差異達(dá)到10 kPa，診斷系統(tǒng)將記錄下相關(guān)故障代碼[2]，并利用儀表盤上的警告燈向駕駛員報(bào)告問題存在。

3.2 自動變速器系統(tǒng)

3.2.1 傳感器故障

在汽車電氣檢測控制系統(tǒng)中，傳感器是關(guān)鍵組件之一，負(fù)責(zé)收集發(fā)動機(jī)、變速器、制動系統(tǒng)等部件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以自動變速器系統(tǒng)為例，傳感器故障主要包括位置傳感器和速度傳感器。當(dāng)位置傳感器發(fā)生故障時(shí)，它會無法準(zhǔn)確報(bào)告齒輪選擇，從而導(dǎo)致?lián)Q擋不準(zhǔn)確或滯后，在這種情況下現(xiàn)代診斷工具如OBD- Ⅱ掃描儀可以用于讀取故障代碼，具體方法包括連接掃描儀至車輛的診斷接口，并運(yùn)行全面系統(tǒng)掃描[3]，若檢測到故障代碼P0705，表明傳感器回路存在問題。而進(jìn)一步電阻和連續(xù)性測試顯示，位置傳感器電阻應(yīng)在200-300 Ω 之間，任何偏離這一范圍讀數(shù)都指示有故障。速度傳感器故障會影響ECU 計(jì)算車速，進(jìn)而干擾ABS 功能和牽引力控制，診斷過程類似，首先通過OBD- Ⅱ讀出故障碼P0500，然后使用多用途電表測量速度傳感器輸出，正常情況下應(yīng)在1.5-2.5 V 之間，在車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓應(yīng)呈現(xiàn)周期性變化，若測量結(jié)果固定不變，表明傳感器需要更換[4]。

3.2.2 控制邏輯錯誤

控制邏輯錯誤指的是變速器控制單元（TCU）軟件中程序缺陷，這些缺陷會導(dǎo)致車輛換擋行為異?；蚴В雽υ搯栴}進(jìn)行有效檢測，需要使用專用診斷工具，如OBD- Ⅱ掃描儀，讀取TCU 故障代碼和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，故障代碼一般會指示控制邏輯中特定部分存在問題，而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)則提供車輛運(yùn)行狀態(tài)詳細(xì)視圖，如果故障代碼指示換擋延遲，技術(shù)人員將檢查TCU 中負(fù)責(zé)換擋時(shí)間控制的參數(shù)設(shè)定。

此外，技術(shù)人員還會利用數(shù)據(jù)記錄器在不同駕駛條件下監(jiān)測變速器表現(xiàn)，比如加速和減速過程中換擋點(diǎn)和換擋質(zhì)量，通過對比數(shù)據(jù)記錄與廠家設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，診斷軟件可以精確地指出哪個(gè)控制參數(shù)發(fā)生偏離。而經(jīng)過修正控制邏輯可以重新編程到變速器控制單元中，以確保變速系統(tǒng)按照預(yù)定邏輯正確運(yùn)行[5]。

3.3 制動系統(tǒng)

3.3.1 ABS 故障檢測

ABS 故障檢測主要依賴于傳感器數(shù)據(jù)和智能診斷程序來快速準(zhǔn)確地識別問題，ABS 系統(tǒng)包括多個(gè)輪速傳感器，這些傳感器監(jiān)視各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速，正常情況下所有輪速傳感器讀數(shù)應(yīng)該是同步的，但當(dāng)某個(gè)傳感器損壞或有故障時(shí)，其數(shù)據(jù)與其他傳感器顯著不同。例如假定一個(gè)正常運(yùn)行汽車在勻速行駛時(shí)，四個(gè)輪速傳感器的數(shù)據(jù)顯示每秒旋轉(zhuǎn)數(shù)為20 圈，如果左前輪傳感器出現(xiàn)故障，該傳感器會報(bào)告每秒25 圈或15 圈，診斷軟件對比各輪傳感器數(shù)據(jù)來自動發(fā)現(xiàn)此類異常（表2）。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，左前輪讀數(shù)差異為-5，表明該輪速傳感器有損壞或故障。檢測到這種差異后，維修技術(shù)人員會進(jìn)一步檢查左前輪ABS 傳感器和相關(guān)電路，以確認(rèn)故障原因并進(jìn)行適當(dāng)維修。

3.3.2 穩(wěn)定性控制設(shè)備

在汽車電子控制系統(tǒng)中，穩(wěn)定性控制設(shè)備的主要作用是在駕駛過程中調(diào)整發(fā)動機(jī)功率和獨(dú)立制動干預(yù)，來幫助車輛維持穩(wěn)定，而智能檢測技術(shù)在診斷ESP 系統(tǒng)故障時(shí)，需要利用OBD- Ⅱ接口對車輛進(jìn)行全面掃描，讀取故障代碼。

3.4 舒適與便利性系統(tǒng)

3.4.1 空調(diào)控制故障

空調(diào)控制系統(tǒng)故障檢測主要涉及到溫度傳感器、壓力傳感器以及控制模塊性能評估，且智能檢測技術(shù)在這一過程中扮演了關(guān)鍵角色。首先，故障診斷開始于數(shù)據(jù)采集階段，其中溫度傳感器應(yīng)正常反映環(huán)境和設(shè)定溫度之間的差異，其精度通常需達(dá)到±0.5 ℃以內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)接收到來自傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，如果檢測到溫度讀數(shù)持續(xù)偏離預(yù)設(shè)范圍超過2 ℃，控制單元（ECU）就會記錄一個(gè)故障代碼，并通過OBD 接口顯示。壓力傳感器的數(shù)據(jù)也同樣關(guān)鍵，它監(jiān)測冷媒壓力以確保壓縮機(jī)可以有效運(yùn)作，若壓力讀數(shù)超出正常范圍，則表明存在冷媒泄漏或壓力調(diào)節(jié)問題，這時(shí)ECU 同樣會記錄相應(yīng)的故障代碼。且控制模塊本身故障也是空調(diào)系統(tǒng)常見問題，通過對ECU軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和測試，可以確保所有控制邏輯按設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，一旦發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤或響應(yīng)延遲，系統(tǒng)將自動進(jìn)行重新校準(zhǔn)或提示技術(shù)人員進(jìn)行更深入的檢查。在診斷結(jié)束后，相應(yīng)故障修復(fù)指導(dǎo)將由診斷工具提供，包括詳盡維修步驟和必要的配置信息，確保技術(shù)人員能針對具體問題采取有效措施，利用這些先進(jìn)智能檢測技術(shù)，汽車服務(wù)提供商能夠顯著提高空調(diào)系統(tǒng)故障的診斷效率和修復(fù)質(zhì)量。

3.4.2 信息娛樂系統(tǒng)故障

在現(xiàn)代汽車中，信息娛樂系統(tǒng)集成了多媒體播放、導(dǎo)航、車輛設(shè)置和智能手機(jī)互聯(lián)等功能，這些系統(tǒng)復(fù)雜性使得故障診斷成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)，針對信息娛樂系統(tǒng)的故障，智能檢測技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要作用。

（1）首先，故障檢測第一步是利用OBD- Ⅱ接口讀取故障代碼，信息娛樂系統(tǒng)中大約有20 種常見診斷故障代碼，涵蓋從屏幕顯示問題到聲音輸出異常，智能檢測技術(shù)利用這些代碼快速定位問題源頭。

（2）其次，進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)分析是解決故障關(guān)鍵，例如檢測到顯示屏故障代碼，系統(tǒng)會進(jìn)一步檢查液晶顯示屏的電壓和信號輸出數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)操作電壓應(yīng)維持在12.0 V 左右，而任何顯著偏差都會指示電源問題或內(nèi)部短路。

（3）此外，聲音系統(tǒng)故障通常與揚(yáng)聲器接線或放大器模塊有關(guān)，利用智能系統(tǒng)可以迅速測量揚(yáng)聲器阻抗值，并與正常范圍進(jìn)行對比，一般阻抗值應(yīng)保持在4-8 Ω 之間，而阻抗異常意味著揚(yáng)聲器損壞或接線不良。并且智能檢測技術(shù)還能利用模擬信號和軟件參數(shù)的調(diào)整，嘗試修復(fù)某些類型的故障，例如在探測到導(dǎo)航系統(tǒng)GPS 信號弱或丟失時(shí)，會自動重新校準(zhǔn)衛(wèi)星鏈接參數(shù)，并清除歷史錯誤記錄以重置系統(tǒng)狀態(tài)。

（4）最后，所有診斷和修復(fù)過程的數(shù)據(jù)都會被記錄在車輛的維護(hù)日志中，對于長期故障預(yù)防和系統(tǒng)優(yōu)化具有重要價(jià)值，診斷完成后系統(tǒng)會提供一個(gè)詳細(xì)報(bào)告，包括故障發(fā)生的時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、影響范圍以及采取的修復(fù)措施，最終提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性和用戶滿意度。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著汽車電子化和智能化程度越來越高，智能檢測技術(shù)在診斷和修復(fù)汽車電氣故障中扮演至關(guān)重要角色，該技術(shù)不僅可提高故障診斷的精度和效率，而且能通過預(yù)防性維護(hù)減少意外故障發(fā)生，保證車輛安全性和可靠性。而隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)融合，智能檢測技術(shù)必將進(jìn)一步革新，需要進(jìn)一步提高重視，帶來更加智能化故障處理解決方案。

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作者簡介：

陳俊，本科，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橹悄芸刂啤?/p>