汽车故障诊断技术现状与前景

汽车故障诊断技术是以汽车及内燃机理论、汽车故障诊断学为理论指导，以汽车及内燃机结构原理、计算机控制技术以及

汽车运用性能为分析依据，以汽车检测及试验技术为测试手段的综合技术。随着汽车电子和汽车传感器技术的不断发展和应

用，不仅提高了汽车的性能和舒适性，也使整个汽车控制系统变得越来越复杂。所以当用户的汽车发生故障时，维修技师能否

快速定位故障部位以及能否快速排除故障，成为一个非常关键的问题。同时随着汽车市场的发展，竞争也越来越激烈，其中售

后服务的方便与否逐渐成为竞争的焦点。

各汽车厂商在不断提高汽车舒适型的基础上，也不断想方设法提高车辆故障检测和维修能力。因此在市场需求的推动下，汽车

故障诊断技术和故障诊断设备得到了极大的发展，汽车诊断也作为一门专门技术发展起来。

1 汽车故障诊断技术的发展历程

汽车诊断技术在过去的几十年中取得了迅速的发展，其发展经历了四个阶段。

1 . 1 人工检验阶段

在此阶段主要依靠工人的经验来判断汽车故障，进行维修，优点是方便，经济。缺点是不同维修人员间的经验差异很大，故

障判断准确性不高。

1 . 2 简单的仪器、仪表进行测量阶段

随着汽车技术的不断发展，电子控制单元不断增加，因此使得汽车构造越来越复杂，为了更好的分析故障，维修故障，人

们开始采用一些仪器来测量一些相关的参数值。万用表、示波器等被广泛的用在汽车故障诊断中。虽然仪器的使用，使得人们对故障的判断有了客观依据，但是由于仪器本省的局限性，所以对故障判断任然存在故障判断不准确性，定位故障困难等缺点。

1 . 3 专门设备进行综合诊断阶段

20世纪80年代，随着OBD标准的推出，使得汽车诊断发展进入了新的阶段，各汽车生产厂家陆续推出了自己的汽车故障诊

断仪器，的故障诊断仪器可以通过特定的通讯协议与车载的电子控制单元之间进行通讯，将存储在ECU中的故障读取出

来，提供给汽车维修技师，这样大大提高了故障诊断的准确性，提升了维修速度。

1 . 4 人工智能诊断阶段

20世纪90年代，人工智能技术的发展使得专家系统的建立成为可能，同时计算机技术的快速发展使得大量数据处理成为可

能，因此在此基础上汽车故障诊断发展出了智能诊断专家系统。

2 汽车故障诊断技术的现状

随着汽车电子技术的应用和发展,汽车电控系统日趋复杂。传统的诊断方法和诊断设备无论是度和使用方便性,还是对汽车技术发展的适应性,均不能满足用户的需要。为了满足需求，现代汽车电子控制系统加入了自诊断功能。目前自诊断的主要方法有以下几点。

2.1 ECU 故障自诊断

现代汽车中的ECU(Electronic ControlUnit)集成了故障自诊断系统，装有ECU控制系统的汽车发动机，都具有故障自诊断系统。可以用它来对汽车内传动系统、控制系统各个部分工作状态进行自动检查和监测。当汽车出现故障时，装在仪表板上的故障指示灯就会自动点亮以警告车主汽车可能出问题了。同时系统控制单元的自诊断模块检测到系统部件故障后，将故障的信息以数字代码的形式存储在模块内部的专门区域如随机存储器RAM中。当汽车维修技术人员在诊断车辆故障时，可以通过人工调取或使用诊断仪器的方式从存储器中调取出这些数字代码。通过对这些存储的代码所对应的故障信息而对症下药，可以很快解决汽车故障。

2 . 2 油液监测及信号采集技术

对汽车润滑油中的磨屑进行分析是一种不解体检验方法，其作用不仅是要评定润滑油的理化性能，更是要通过对机械磨损碎屑及其他颗粒的定性与定量测量、分析获得相关零部件磨损、系统污染程度及工作状态等方面的重要信息，从而实现对车辆运行状态的监测。

2 . 3 汽车故障诊断的传统专家系统

专家系统是基于人类专家的专业领域的知识和经验，在计算机上建立以经验为基础的信息系统，它可以利用专业领域的专家的知识水平，完成所需的任务。专家系统实际上是一个智能计算机程序系统。基本结构包括：知识库，推理机，数据库，解释的过程和知识五个部分组成。专家系统，可分为以规则为基础的系统和以框架为基础的系统。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。专家系统适用于需要很多的专业知识才能解决问题的问题。由于汽车故障诊断

是一个非常复杂和艰巨的任务，需要许多专业知识，所以将专家系统应用于故障诊断的研究越来越多。虽然传统的诊断专家

系统的初步成功，但存在知识获取困难、知识台阶窄以及控制策略不灵活等缺点。

对于大型的规则库，容易发生规则冲突，如组合爆炸问题，并且缺乏自我学习能力，不适用于复杂的系统的故障诊断。

3 现代汽车故障诊断技术的发展趋势

近年来,一些新的科学分支的出现和发展及其在设备故障诊断中的成功应用,为汽车故障诊断技术的发展开拓了新的途径。故障诊断技术向智能化和信息化方向发展。如基于信号处理的小波分析法，基于人工智能的神经网络法等。主要有以下几个方面。

3 . 1 检测设备智能化

汽车故障诊断检测设备智能化的特点是：虚拟仪器与信号处理技术的广泛使用。所谓虚拟仪器[4]，就是在通用计算机平台上

用软件定义和设计仪器的功能，它使用户所操作和使用的计算机成为一台的电子仪器。虚拟仪器是以计算机为核心，充分利用计算机的图形界面和强大的数据处理能力，提供测量数据进行分析和显示。虚拟仪器的软件和硬件具有开放的，模块化的，可重复使用和可互换的特点，根据实际需要，用户可以轻松地更改或修改的软件，硬件模块，以实现特定的功能。虚拟仪器的数据采集器和计算机，使用统一的数据采集模块，可以测量各种参数，用户可以仅专注于信号处理和分析上。同时，分析测试结果的从人工向计算机自动分析发展（即逐渐向智能自动分析仪器的发展）。

3 . 2 资料数据在线化

汽车故障诊断资料数据在线化的特点是：交互式电子技术手册（InteractiveElectronic Technical Manual，IETM）的使

用。它将技术资料以数字格式存储，可以方便的进行查询，维修人员可以非常方便的查看、浏览其想要获取的信息。大大提高了汽车故障维修的效率，智能化水平较高。同时解决了传统纸质手册不易保管，查询不便得缺点。用户可以通过网络在线访问维修资料数据库，实时查询相关资料。测试设备从仅有测试功能向除测试外还能够提供在线资料数据库支持发展。即从单一测试仪器逐步向仪器资料一体化设备发展。

3 . 3 故障诊断信息的网络化汽车故障诊断信息网络化的特点如下。

3.3.1 远程支持和远程控制

远程控制是指售后支持中心可以通过网络控制维修站的诊断软件，通过远程控制实现对维修站现场的车辆诊断，远程诊断所用的计算机与维修站现场与车辆相连的计算机可以看到相同的信息，诊断信息通过网络传输到售后支持中心的计算机上，使售后支持相关人员不用到现场就可以协助维修站对车辆的故障的分析及问题的解决。这样就可以实现工程师在办公室内通过网络实时对维修站进行车辆故障分析援助，实现远程故障排除。见图1。

图1 网络架构图

远程控制的另一个重要方面是实现诊断数据的实时反馈，收集维修站发生的一些诊断故障信息，通过对所获得的售后故障的统计分析，为汽车厂商设计和质检部门不断改进提供相应的依据。从而zui大程度地提高顾客对汽车厂商售后服务满意程度，充分提升品牌的美誉度，同时也降低公司现场服务的费用。

3.3.2 现场诊断信息收集

现场诊断信息的收集系统主要作用为收集各个维修站在使用诊断软件的过程中生成的后台数据，这些数据将会被收集系统进行分析和整理，然后存放到数据库中。见图1。汽车厂商的售后服务部门、质量部门和工程部门可以利用收集系统查看这些数据并生成多种数据报表。这些数据报表包括以下的种类：(1)使用诊断软件维修zui频繁的车型;(2)每种车型发生的DTC统计;

(3)诊断软件中各功能使用次数统计;(4)每种车型出现故障ECU统计等等。

3 . 4 数据反馈实时化

传统的诊断工具很难追踪发生在维修站的具体问题，比如说哪些DTC发生的几率高，哪些问题客户反应比较强烈等，而新一代诊断系统可以把诊断过程产生的数据文件回传到汽车生产商的数据库，汽车生产商的设计、生产、售后等相关部门可以从数据库上及时清楚的了解车辆的故障率的统计分析结果，哪些故障发生的概率高，哪些供应商的零部件可靠性差等问题，可以尽快的给出相应的对策，方便汽车生产商在生产过程中有针对性的改善生产环境，控制生产过程，提高供应商的零部件质量，从而改善出厂车辆的质量，提高客户的满意度。

3 . 5 专家系统的智能化智能故障诊断专家系统

汽车故障诊断专家系统的研究是人工智能应用研究的一个分支,故障诊断专家系统的特点就是在必要时呼出存储在计算

机中专家们的知识,使初学者也能得出接近专家们的判断。目前已研究的汽车故障诊断专家系统模型有基于规则的诊断专家

系统、基于实例的诊断专家系统、基于行为的诊断专家系统、基于模糊逻辑的诊断专家系统和基于人工神经网络的诊断专家系

统。其各有优缺点，但发展趋势都是智能化。