浅析汽车故障的诊断技术

曹海波

(五大连池市运输管理站，黑龙江五大连池1500)

摘

要：介绍了我国正在研究和应用的汽车故障诊断理论和诊断方法。说明了汽车故障诊断技术的主要作用，并展望了汽车故障诊断技术在我

国的发展趋势及其前景。

关键词：汽车故障；诊断技术；人工神经网络；小波分析；分形几何随着现代汽车工业的发展，汽车电子化程度日益提高，汽车电子控制系统(燃油喷射系统、制动

安全气囊等)不断增多。汽车的结构越防抱死系统、

来越复杂，功能越来越完善，自动化程度也越来越

可维高，人们迫切需要提高自动化系统的可靠性、

修性和安全性，因而有必要建立一个监控系统来监督整个系统的运行状态，不断检测系统的变化和故障信息，进而采取必要的措施，防止事故的发生。因此，汽车故障诊断技术得到迅猛发展，已成为当今科技研究的热点之一。汽车故障诊断技术是一门综合性的技术，它涉及多门学科，如现代控制理论、信号处理、模式识别，计算机工程、人工智能、电子技应用数学、数理统计以及相应的应用学科。这里术、

探讨一下汽车故障诊断技术的目前状况及发展前景。

1传统汽车故障诊断技术1.1人工经验诊断。早期的汽车诊断如同中医

问、切来了解看病一般，靠的是技术工人的望，闻、

汽车的技术状况．再根据已掌握的实践经验对汽

这种诊断方法不仅费时、费力，车的故障进行判断。

而且诊断的准确性不高，对故障原因和部位的判断难免失误。

1.2简单仪表检测诊断。将一些简单的测试仪表，如机油压力表、真空表、万用表、示波器等应用

手摸于汽车诊断工作中，从而使汽车诊断从耳听、

的定性阶段，逐步转变为仪表测量的定量诊断阶

一段。而且随着汽车诊断技术的不断进步和发展，

些技术性能先进的检测仪器和设备将得到广泛的应用。但这些测试仪器和设备常常是单项、分散地在汽车诊断中使用。

1.3专业综合诊断。专业综合诊断以将单项、分散的检测设备联线建站为特征。使诊断工作成为

诊断工作是依汽车维修工作中一项新的专门任务。

靠仪表和设备，在不解体或不拆卸零件的情况下，得到一系列准确数据，并与规定的标准枝术参数相比较，以确定汽车零部件是否需要维修或更换。由于许多相关法令或条例的制订，促进了有关方面对汽车专业综合诊断的深入研究和广泛。

2目前汽车故障诊断技术

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精确度和使用方便性，还是对汽车技术发展的适应性均不能满足用户的需要，为了提高故障诊断技术，不断完善诊断理论和方法。必须广泛应用各学科的最新成果发展适用于诊断的边缘技术，并且借助于数学工具和计算机。目前应用的主要方法如下：

2.1油样分析监测技术。油样分析监测技术是通过对机油中杂质的种类、数量等的检测，来判定机器中摩擦副的磨损程度。目前应用较多的有光谱分析和铁谱分析。光谱分析是利用元素的原子在墓态和激发态之间跃迁时要吸收或发射特点频率光量子的特性，分析油样中金属磨粒的种类，数量和

增长率从而判断配合副磨损程度和磨损趋势；铁谱

分析是利用磁场将油中金属磨粒分离出来，按序排

数量、尺寸分布和列用以观察和分析磨粒的种类、

形貌，从而判断配合副的磨损程度和磨损性质。

2.2汽车故障的计算机辅助诊断。计算机辅助诊断就是从信号预处理开始到诊断决策为止全部由计算机参与完成。首先获取各种有用信息，由计算机分析处理，得到能用于识别被诊断对象的特征参数，最后做出诊断结论。其核心部分是信号预处理，故障特征抽取，建立合适的诊断模型，状态识别与决策等。

2.3汽车故障诊断的传统专家系统。专家系统

基本结构一般实际上是一种智能计算机程序系统。

由知识库、推理机、数据库、解释程序及知识获得程序五部分组成。按照专家系统中知识表达方式不同，专家系统可分为基于规则的系统和基于框架的系统。其中前者应用最广泛，其推理控制策略可为向前推理，向后推理及混合式控制。专家系统适合用来解决需要大量专门知识才能解决的问题，汽车故障诊断技术是一项非常复杂的而困难的工作，需要许多专家的专门知识，因而专家系统在故障诊断方面的研究和应用越来越多。

3汽车故障诊断技术的发展近年来，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

如基于信号处理的小波术的发展开拓了新的途径。

分析法；基于人工智能的神经网络法等。虽然这些在我国汽车故障诊断中还没有广泛应用，但其故障诊断的能力已受到汽车故障诊断行业的密切关注，其前景是令人鼓舞的，值得我们去进一步研究。可以预见，其用于汽车的故障诊断研究必将有很大的发展。这里仅简要介绍以下三种：

3.1人工神经网络在汽车诊断中的应用。人工神经网络作为一门新兴的智能技术已得到广泛应用，它克服了传统专家系统由于知识的串行使用而

冲突等问题，可更有效地组造成的假设选择困难、

织运用人们的知识、经验。尤其在汽车行业，由于迅速发展的高科技越来越多地应用于汽车结构，现代汽车结构的复杂性决定了其故障状态呈现出多样性和不确定性，将神经网络技术应用于故障诊断分析，大大提高了诊断速度和诊断精度。因此，人工神经网络技术在汽车行业的应用前景无疑是广阔而

把从汽车维深远的。例如对汽车离合器故障诊断，

修厂家收集来的引起离合器故障的原因，以此作为

归并离合网络的输入层。对列出的故障原因分类，

器故障的所属部件，以此作为网络的中间层。根据维修经验，推断可能产生的离合器故障现象，以此作为网络的输出层。由上述的离合器的故障原因、故障所属部件以及故障现象之间的关系，构造层次型网络。训练和解释：训练时，每给网络提供一输入输出模式对时，首先进行前向传播，并计算出各单元的实际输出，在输出层计算出各单元的一般化误差，然后逆向往输入层传播。求出各单元的参考误

进行连接权和各差。当各单元的参考误差求出后，

单元闽值的调整，这样便完成一次迭代。接着对下一模式对重复这一过程，如此循环，直至输出层单

可通过传元的误差满足要求为止。在实际问题中，

感器以及测量仪表将故障现象输入网络，构成自动检测系统，网络计算的结果直接显示给用户，以便及时排除故障。

3.2小波分析在汽车诊断中的应用。作为信号处理技术新方法一小波分析由于具有变时域频域特性而备受关注，它将代替传统的FFT分析广泛地应用于汽车与拖拉机故障诊断中。如在汽车故障特征信号分析中，采用了小波分析技术替代傅立叶

小波分析技术是非稳态信号时间域一频分析技术。

率域分析的有效数学工具。与傅立叶分析相比，它在时域和频域上同时具有良好的局部化特征，弥补了傅氏变换仅能进行稳态信号分析的不足之处。

小波网络可以逼近任意函数而广泛地应用于系统辨识中。如利用小波网络来辨识非线性对象。当非线性对象没有突变时小波网络的输出与辨识非线性对象的输出的差比较小；当非线性对象有突变时小波网络的输出与辨识非线性对象的输出的

可以利用方差检测出故障。差比较大。据此，

3.3分形几何在汽车故障诊断中的应用。分形几何给出了传统的欧几里德几何和微积分方法不能描述的一大类不十分光滑或不规则的集合和函数的一般结构，进入了一个全新的科学领域。分形

把分形几何在设备故障诊断中的应用取得了成功。

几何引入汽车故障诊断领域，从那些不十分规则的特征信号中提取出它的结构特征一分维数，它将是…种有效的诊断方法。在汽车故障诊断中，它可以在以下几个方面应用：如汽车运行状态的异常判别；汽车故障的分类或诊断；汽车故障征兆的早期预报；反映汽车运行状态的特征参数个数的选取等。

结束语

就目前我国汽车诊断技术水平来说．其诊断手段还不够先进，诊断理论研究也不够深入，诊断技术还处于一个发展阶段。但是，随着计算机、电子、汽车等高新技术的发展，汽车故障诊断技术发展会非常迅速，今后我们半进一步研究新理论和方示，使现代汽车故障诊断技术朝着网络化、多功能知能化和专家系统化发展的方向万进，以微机化、

及其网络为平台组织并综合休成各种专用分析仪器，资源共享。现代汽车故障诊断技术的研空和生产庆用，今后必将得到更加深入和迅速发展，这门新兴的学科必将在我国现代化建设中发挥更大作用。

参考文献

[1]李照美.汽车检测与诊断技术[M].北京：1996:3-9.[2]陈朝阳，张代胜.神经网络技术在汽车故障诊断专家系统中的应用，2002（2）：28-31.

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