汽車故障診斷技術現狀與前景

汽車故障診斷技術是以汽車及內燃機理論、汽車故障診斷學為理論指導，以汽車及內燃機結構原理、計算機控制技術以及

汽車運用性能為分析依據，以汽車檢測及試驗技術為測試手段的綜合技術。隨著汽車電子和汽車傳感器技術的不斷發展和應

用，不僅提高了汽車的性能和舒適性，也使整個汽車控制系統變得越來越復雜。所以當用戶的汽車發生故障時，維修技師能否

快速定位故障部位以及能否快速排除故障，成為一個非常關鍵的問題。同時隨著汽車市場的發展，競爭也越來越激烈，其中售

后服務的方便與否逐漸成為競爭的焦點。

各汽車廠商在不斷提高汽車舒適型的基礎上，也不斷想方設法提高車輛故障檢測和維修能力。因此在市場需求的推動下，汽車

故障診斷技術和故障診斷設備得到了極大的發展，汽車診斷也作為一門專門技術發展起來。

1 汽車故障診斷技術的發展歷程

汽車診斷技術在過去的幾十年中取得了迅速的發展，其發展經歷了四個階段。

1 . 1 人工檢驗階段

在此階段主要依靠工人的經驗來判斷汽車故障，進行維修，優點是方便，經濟。缺點是不同維修人員間的經驗差異很大，故

障判斷準確性不高。

1 . 2 簡單的儀器、儀表進行測量階段

隨著汽車技術的不斷發展，電子控制單元不斷增加，因此使得汽車構造越來越復雜，為了更好的分析故障，維修故障，人

們開始采用一些儀器來測量一些相關的參數值。萬用表、示波器等被廣泛的用在汽車故障診斷中。雖然儀器的使用，使得人們對故障的判斷有了客觀依據，但是由于儀器本省的局限性，所以對故障判斷任然存在故障判斷不準確性，定位故障困難等缺點。

1 . 3 專門設備進行綜合診斷階段

20世紀80年代，隨著OBD標準的推出，使得汽車診斷發展進入了新的階段，各汽車生產廠家陸續推出了自己的汽車故障診

斷儀器，的故障診斷儀器可以通過特定的通訊協議與車載的電子控制單元之間進行通訊，將存儲在ECU中的故障讀取出

來，提供給汽車維修技師，這樣大大提高了故障診斷的準確性，提升了維修速度。

1 . 4 人工智能診斷階段

20世紀90年代，人工智能技術的發展使得專家系統的建立成為可能，同時計算機技術的快速發展使得大量數據處理成為可

能，因此在此基礎上汽車故障診斷發展出了智能診斷專家系統。

2 汽車故障診斷技術的現狀

隨著汽車電子技術的應用和發展,汽車電控系統日趨復雜。傳統的診斷方法和診斷設備無論是度和使用方便性,還是對汽車技術發展的適應性,均不能滿足用戶的需要。為了滿足需求，現代汽車電子控制系統加入了自診斷功能。目前自診斷的主要方法有以下幾點。

2.1 ECU 故障自診斷

現代汽車中的ECU(Electronic ControlUnit)集成了故障自診斷系統，裝有ECU控制系統的汽車發動機，都具有故障自診斷系統?？梢杂盟鼇韺ζ噧葌鲃酉到y、控制系統各個部分工作狀態進行自動檢查和監測。當汽車出現故障時，裝在儀表板上的故障指示燈就會自動點亮以警告車主汽車可能出問題了。同時系統控制單元的自診斷模塊檢測到系統部件故障后，將故障的信息以數字代碼的形式存儲在模塊內部的專門區域如隨機存儲器RAM中。當汽車維修技術人員在診斷車輛故障時，可以通過人工調取或使用診斷儀器的方式從存儲器中調取出這些數字代碼。通過對這些存儲的代碼所對應的故障信息而對癥下藥，可以很快解決汽車故障。

2 . 2 油液監測及信號采集技術

對汽車潤滑油中的磨屑進行分析是一種不解體檢驗方法，其作用不僅是要評定潤滑油的理化性能，更是要通過對機械磨損碎屑及其他顆粒的定性與定量測量、分析獲得相關零部件磨損、系統污染程度及工作狀態等方面的重要信息，從而實現對車輛運行狀態的監測。

2 . 3 汽車故障診斷的傳統專家系統

專家系統是基于人類專家的專業領域的知識和經驗，在計算機上建立以經驗為基礎的信息系統，它可以利用專業領域的專家的知識水平，完成所需的任務。專家系統實際上是一個智能計算機程序系統?；?/span>本結構包括：知識庫，推理機，數據庫，解釋的過程和知識五個部分組成。專家系統，可分為以規則為基礎的系統和以框架為基礎的系統。前者使用，它的推理包含

正向推理，反向推理和混合控制等控制策略。專家系統適用于需要很多的專業知識才能解決問題的問題。由于汽車故障診斷

是一個非常復雜和艱巨的任務，需要許多專業知識，所以將專家系統應用于故障診斷的研究越來越多。雖然傳統的診斷專家

系統的初步成功，但存在知識獲取困難、知識臺階窄以及控制策略不靈活等缺點。

對于大型的規則庫，容易發生規則沖突，如組合爆炸問題，并且缺乏自我學習能力，不適用于復雜的系統的故障診斷。

3 現代汽車故障診斷技術的發展趨勢

近年來,一些新的科學分支的出現和發展及其在設備故障診斷中的成功應用,為汽車故障診斷技術的發展開拓了新的途徑。故障診斷技術向智能化和信息化方向發展。如基于信號處理的小波分析法，基于人工智能的神經網絡法等。主要有以下幾個方面。

3 . 1 檢測設備智能化

汽車故障診斷檢測設備智能化的特點是：虛擬儀器與信號處理技術的廣泛使用。所謂虛擬儀器[4]，就是在通用計算機平臺上

用軟件定義和設計儀器的功能，它使用戶所操作和使用的計算機成為一臺的電子儀器。虛擬儀器是以計算機為核心，充分利用計算機的圖形界面和強大的數據處理能力，提供測量數據進行分析和顯示。虛擬儀器的軟件和硬件具有開放的，模塊化的，可重復使用和可互換的特點，根據實際需要，用戶可以輕松地更改或修改的軟件，硬件模塊，以實現特定的功能。虛擬儀器的數據采集器和計算機，使用統一的數據采集模塊，可以測量各種參數，用戶可以僅專注于信號處理和分析上。同時，分析測試結果的從人工向計算機自動分析發展（即逐漸向智能自動分析儀器的發展）。

3 . 2 資料數據在線化

汽車故障診斷資料數據在線化的特點是：交互式電子技術手冊（InteractiveElectronic Technical Manual，IETM）的使

用。它將技術資料以數字格式存儲，可以方便的進行查詢，維修人員可以非常方便的查看、瀏覽其想要獲取的信息。大大提高了汽車故障維修的效率，智能化水平較高。同時解決了傳統紙質手冊不易保管，查詢不便得缺點。用戶可以通過網絡在線訪問維修資料數據庫，實時查詢相關資料。測試設備從僅有測試功能向除測試外還能夠提供在線資料數據庫支持發展。即從單一測試儀器逐步向儀器資料一體化設備發展。

3 . 3 故障診斷信息的網絡化汽車故障診斷信息網絡化的特點如下。

3.3.1 遠程支持和遠程控制

遠程控制是指售后支持中心可以通過網絡控制維修站的診斷軟件，通過遠程控制實現對維修站現場的車輛診斷，遠程診斷所用的計算機與維修站現場與車輛相連的計算機可以看到相同的信息，診斷信息通過網絡傳輸到售后支持中心的計算機上，使售后支持相關人員不用到現場就可以協助維修站對車輛的故障的分析及問題的解決。這樣就可以實現工程師在辦公室內通過網絡實時對維修站進行車輛故障分析援助，實現遠程故障排除。見圖1。

圖1 網絡架構圖

遠程控制的另一個重要方面是實現診斷數據的實時反饋，收集維修站發生的一些診斷故障信息，通過對所獲得的售后故障的統計分析，為汽車廠商設計和質檢部門不斷改進提供相應的依據。從而zui大程度地提高顧客對汽車廠商售后服務滿意程度，充分提升品牌的美譽度，同時也降低公司現場服務的費用。

3.3.2 現場診斷信息收集

現場診斷信息的收集系統主要作用為收集各個維修站在使用診斷軟件的過程中生成的后臺數據，這些數據將會被收集系統進行分析和整理，然后存放到數據庫中。見圖1。汽車廠商的售后服務部門、質量部門和工程部門可以利用收集系統查看這些數據并生成多種數據報表。這些數據報表包括以下的種類：(1)使用診斷軟件維修zui頻繁的車型;(2)每種車型發生的DTC統計;

(3)診斷軟件中各功能使用次數統計;(4)每種車型出現故障ECU統計等等。

3 . 4 數據反饋實時化

傳統的診斷工具很難追蹤發生在維修站的具體問題，比如說哪些DTC發生的幾率高，哪些問題客戶反應比較強烈等，而新一代診斷系統可以把診斷過程產生的數據文件回傳到汽車生產商的數據庫，汽車生產商的設計、生產、售后等相關部門可以從數據庫上及時清楚的了解車輛的故障率的統計分析結果，哪些故障發生的概率高，哪些供應商的零部件可靠性差等問題，可以盡快的給出相應的對策，方便汽車生產商在生產過程中有針對性的改善生產環境，控制生產過程，提高供應商的零部件質量，從而改善出廠車輛的質量，提高客戶的滿意度。

3 . 5 專家系統的智能化智能故障診斷專家系統

汽車故障診斷專家系統的研究是人工智能應用研究的一個分支,故障診斷專家系統的特點就是在必要時呼出存儲在計算

機中專家們的知識,使初學者也能得出接近專家們的判斷。目前已研究的汽車故障診斷專家系統模型有基于規則的診斷專家

系統、基于實例的診斷專家系統、基于行為的診斷專家系統、基于模糊邏輯的診斷專家系統和基于人工神經網絡的診斷專家系

統。其各有優缺點，但發展趨勢都是智能化。