汽車發(fā)動機故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢分析

林志強

(黑龍江龍視旅游汽車服務有限公司)

1 國外汽車診斷技術(shù)的發(fā)展概況

在20世紀中期，汽車工業(yè)化國家形成了以故障診斷和性能調(diào)試為主的單項檢測技術(shù)。隨著汽車技術(shù)的進步，國外汽車檢測技術(shù)發(fā)展很快，并且大量應用了電子技術(shù)、物理、化學、聲、光與機械相結(jié)合的多種檢測技術(shù)。20世紀70年代初以來，歐、美等西方國家的汽車新結(jié)構(gòu)新技術(shù)層出不窮，導致了汽車診斷內(nèi)容的復雜化。隨汽車保有量急劇增加，熟練維修人員相對短缺，各國有關汽車安全、排放的法規(guī)相繼出臺，對診斷檢測提出了更精確、更可靠的要求。20世紀80年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了汽車檢測診斷、數(shù)據(jù)采集處理自動化、檢測結(jié)果直接打印等功能的汽車檢測儀。在此基礎上，為加強汽車管理，各工業(yè)發(fā)達國家相繼建立了汽車檢測診斷站，實現(xiàn)汽車檢測的制度化。

1972年，在美國舊金山召開的第一次國家汽車安全會議就討論了汽車診斷標準化問題在本次會議上，德國大眾汽車公司首先開發(fā)了使用微機的診斷儀器，他們利用汽車裝設的診斷用傳感器和聯(lián)接器與車外微機相連，能檢查88個項目。該儀器一經(jīng)展出便在汽車制造業(yè)和維修業(yè)產(chǎn)生了巨大的震動。隨后，各國相繼推出類似診斷裝置，如1975年美國哈米爾頓標準公司推出汽車自動讀出儀。由于這類裝置數(shù)據(jù)存貯量小，缺乏對檢測數(shù)據(jù)的綜合分析能力，對故障部位的推理能力有限，使用成本高，因此帶有微機的車上實時監(jiān)測與控制裝置是當時汽車故障診斷設備的主流在汽車診斷設備的發(fā)展過程中，首先出現(xiàn)的是一些專用的監(jiān)測儀器，如正時提前角測試儀、閉合角測試儀等，它們是故障診斷的輔助工具，而真正的故障判斷仍憑借案例分析和人工經(jīng)驗來完成。目前，汽車診斷設備分車內(nèi)診斷裝置與非車載診斷儀器。前者是利用所有裝在車上的診斷裝置進行診斷，而后者是利用獨立于車輛的診斷設備進行診斷。

汽車故障診斷專家系統(tǒng)的研究始于20世紀70年代末，并用于工程領域的故障診斷研究。如20世紀70年代末期，Donald等把故障診斷專家系統(tǒng)用于軍用汽車發(fā)動機的故障診斷中。汽車發(fā)動機的故障診斷是早期汽車故障診斷專家系統(tǒng)的一個重要研究內(nèi)容，也是人工智能的一個最具挑戰(zhàn)性的問題。特別是現(xiàn)代汽車的電控系統(tǒng)(燃油噴射系統(tǒng)等)不斷增加，其故障診斷正向高難度復雜化方向發(fā)展。1982年意大利米蘭汽車工業(yè)大學成功地研制汽車電系故障診斷專家系統(tǒng);1985年美國通用汽車公司研制了發(fā)動機冷卻系統(tǒng)診斷專家系統(tǒng)(Engine cooling advisor)1986年日本Nissan汽車公司研制的發(fā)動機電子集成控制系統(tǒng)的診斷專家系統(tǒng);1987年加拿大太平洋鐵路公司開發(fā)了發(fā)動機故障診斷專家系統(tǒng)等。上述故障診斷專家系統(tǒng)在快速故障診斷、改善汽車修理質(zhì)量和降低維修成本方面顯示出了巨大潛力。

進入了80年代后，車內(nèi)診斷無非是在發(fā)動機電子控制單元內(nèi)部都設有簡單的故障自診斷程序，可以將汽車的故障狀態(tài)以故障碼的方式紀錄在發(fā)動機電子控制單元中，并用相應的故障指示燈進行提示，維修人員可按規(guī)定的程序讀取故障碼，并據(jù)此確定故障的部位與原因，進而進行維修。但是自診斷系統(tǒng)設在電子控制單元內(nèi)部，其診斷程序僅限于與傳感器有關問題，特別是只停留在與線束相關的短路、斷路的故障診斷上，而且考慮成本問題及電子控制單元中的數(shù)據(jù)輸出也很難。因此，基于串行通信口的車外故障診斷工具(解碼器)得到迅速發(fā)展，它通過與電子控制單元交互式通信，獲取更多的信息，診斷功能有較大的提高。

隨著計算機的普及以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，特別是專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡在故障診斷領域的進一步應用，為智能汽車故障診斷的發(fā)展奠定了基礎。20世紀80年代中后期，國外對汽車故障診斷專家系統(tǒng)進行了大量的研究，并進行了試運作和評價，部分診斷專家系統(tǒng)已經(jīng)走向成熟和實用化。

2 國內(nèi)汽車診斷技術(shù)的發(fā)展概況

我國從60年代開始研究汽車檢測技術(shù)，當時由交通部門主持研制了一些簡單的診斷設備。70年代末，我國下達了第一個關于汽車維修方面的國家級課題——“汽車不解體檢測技術(shù)”，我國開始了汽車檢測與診斷技術(shù)。進入80年代后，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，在交通部門的統(tǒng)籌規(guī)劃下，汽車檢測診斷技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前，我國汽車檢測設備生產(chǎn)廠家已超過900家，產(chǎn)品種類達12000個，年產(chǎn)值40多億，全國已建立各類汽車診斷站1500個。我國的汽車檢測水平也不斷提高反映在汽車檢測診斷設備制造水平和技術(shù)含量都有了明顯的提高。汽車電子控制技術(shù)廣泛應用，一批具有高新技術(shù)的診斷儀器被研制出來。如我國自主開發(fā)的發(fā)動機故障診斷儀、汽車底盤測功機、四輪定位儀、全自動轉(zhuǎn)向角檢測儀、制動檢測臺等均達到了較高的水平。就發(fā)動機檢測儀器而言，發(fā)動機無負載加速測功儀點火系檢測儀、數(shù)字轉(zhuǎn)速表、異響診斷儀、發(fā)動機漏氣量分析儀、油耗儀、潤滑油分析儀等專用檢測設備在技術(shù)上已相當成熟。發(fā)動機綜合檢測儀，最初的功能主要對點火系和異響進行檢測，在微機控制下，實現(xiàn)自動檢測，具有顯示、打印功能。20世紀80年代末，國內(nèi)部分高校和科研機構(gòu)對汽車故障診斷專家系統(tǒng)進行研究，并相繼發(fā)表了一些研究文獻。盡管如此，我國汽車診斷技術(shù)水平與國外還存在較大的差距。主要表現(xiàn)在:

汽車診斷理論的基礎研究不完善、不系統(tǒng)、不深入;汽車檢測儀器產(chǎn)品可靠性差自動化水平低;品種不齊全更新慢，技術(shù)含量低，附加值低;產(chǎn)品性價比低;某些高性價產(chǎn)品也無獨立知識產(chǎn)權(quán)，等等。

3 汽車診斷技術(shù)的發(fā)展展望

今后，我國汽車檢測診斷技術(shù)應向如下三方面發(fā)展:

(1)完善與硬件配套的軟件建設，制定定量化的檢測標準;(2)在大型檢測診斷設備研制方面，向聲、光、電等自動化技術(shù)方向發(fā)展，進一步提高診斷系統(tǒng)的智能化水平;(3)汽車檢測診斷實現(xiàn)網(wǎng)絡化，提高信息資源共享、硬件共享、軟件共享水平。利用信息高速公路，將全國的汽車檢測站聯(lián)成一個廣域網(wǎng)，使交通管理部門隨時掌握車輛狀況。

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