专利名称：一种基于尾气排放的汽车故障诊断测试系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽车检测与诊断设备领域，适用于汽车怠速、双怠速、ASM工况测 试方法的尾气排放检测、同时可进行汽车发动机故障的诊断。
背景技术：
随着汽车产品在全世界范围的普遍使用，汽车尾气所造成的环境污染问题日益突 出。为了控制汽车排气污染物对生态环境的危害，世界各国政府相继制定了汽车排气污染 物的限制标准。为此改善环境、达到排放限制，控制汽车排放污染物已成为世界各国研究的 重要课题，各种汽车尾气排放测试装备也不断涌现。目前，国际上汽车尾气排放分析仪主要 有两种类别一是固定式；二是便捷式。固定式专业分析仪测量精度高，但成本也较高，多 用于科研院所；便携式排放分析仪成本较低，携带方便，目前应用最为广泛。随着近年来我国各级政府控制汽车污染物排放力度的加大，对汽车尾气排放分析 仪数据分析处理能力的要求越来越高。由于传统便携式排放分析仪是通过单片机技术实现 相关数据采集和处理的，其数据存储量有限、且不能进行太复杂的数据处理，因而这些工作 无法进行计算机的自动分析处理，而必须手工进行。这样，对在不同发动机转速下得到的大 量数据的记录、分析处理成为尾气分析的瓶颈。计算机技术和现代微电子技术的发展与普 及，使得工程上也越来越需要将测试用的电子仪器设备与计算机连接起来组成一个由计算 机控制的智能测试系统。一方面可以弥补仪器本身的局限性，另一方面可以扩展仪器功能， 使得整个测试处理系统更加完善，功能更加强大。与本实用新型研究背景相关的还有人工智能诊断技术的研究和发展。近年来人工 智能技术的发展，如神经网络诊断技术、模糊诊断技术、专家系统诊断技术及其它们的结合 为故障分析开辟了新的途径。
发明内容本实用新型所要解决的问题在于，针对目前汽车尾气排放分析仪在数据存储、分 析处理能力的不足，利用计算机强大的存储和信号处理功能，结合人工智能诊断技术，提供 一种基于尾气排放的汽车故障诊断系统。该系统能够对汽车尾气中的C0、HC、C02、N0x、02 浓度进行连续测量，同时，还能根据污染物排放量诊断发动机故障。本实用新型所采用的技术方案是—种基于尾气排放的汽车故障诊断测试系统，由温度传感器、湿度传感器、大气压 力传感器、汽车尾气分析仪、信号调理电路、数据采集卡、工控机、外围辅助硬件系统和软件 系统组成。其中，温度、湿度、大气压力传感器对测试环境温度、湿度、大气压力信息进行采 集送入与其连接的信号调理电路输入端，信号调理电路输出端与数据采集卡输入端连接， 数据采集卡输出端连接工控机；汽车尾气分析仪通过RS-232串口与工控机连接。本实用新型可进一步补充说明为所述温度传感器为热电阻式温度变送器，分度号为Cu50，测量范围-50°C 150°C，输出信号为4 20mA标准电流。所述湿度传感器为电压输出电容式湿度传感器，使用温度范围-40 80°C，湿度 检测范围0 100% RH，供电电压DC 10 36V，输出信号为0 5V标准电压，测试环境温 度在-10 50°C时期测试精度为士 Imbar。所述大气压力传感器为半导体应变式压力传感器，绝对压力测量范围为600 llOOmbar，供电电压DC 10 MV，输出信号为O 5V标准电压。所述信号调理电路为具有信号放大、信号滤波、电流/电压转换功能电路。所述数据采集卡为NI PCI-6014,具有16位分辨率，16SE/8DI路模拟输入通道，2 路模拟输出通道，8路数字输入输出通道，信号输入输出范围为士 10V。所述汽车尾气分析仪为南华NHA-501型尾气分析仪，可以检测汽车尾气中的CO、 HC、CO2、NOx, O2气体浓度信息和发动机转速信息，同时配备RS-232串口通信接口。所述软件系统包括数据采集模块、信号处理模块、数据库管理模块和故障诊断模 块。本实用新型涉及一种基于尾气排放的汽车故障诊断系统，该系统将现代测试技 术、计算机技术、人工智能诊断技术有机结合，对在不同发动机运行工况下得到的大量数据 的记录和分析处理，不仅实现对汽车尾气中所含有的CO、HC、C02、NOxJ2气体浓度进行多工 况测试，同时还能对发动机的工作性能和工作状态给出初步诊断。
图1是本实用新型的系统组成框图；图2是本实用新型软件系统结构示意图；图3是本实用新型故障诊断流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施做出进一步说明。如图1所示，本发明一种基于尾气排放的汽车故障诊断系统由温度传感器、湿度 传感器、大气压力传感器、汽车尾气分析仪、信号调理电路、数据采集卡、工控机、外围辅助 硬件系统和软件系统组成。其中，温度、湿度、大气压力传感器对测试环境温度、湿度、大气 压力信息进行采集送入与其连接的信号调理电路输入端，信号调理电路输出端与数据采集 卡输入端连接，数据采集卡输出端连接工控机；汽车尾气分析仪通过RS-232串口与工控机 连接。如图2所示，软件系统由数据采集模块、信号处理模块、故障诊断模块、数据库设 计及其管理模块、数据输出模块组成。数据采集模块实现工控机对汽车尾气分析仪测试参数(CO、HC、CO2, N0X、O2气体浓 度和发动机转速信息)和数据采集卡对测试环境参数(温度、湿度、大气压力)的采集工 作。信号处理模块主要是对工控机采集到的信号进行相应的分析和处理。在实际数据 采集过程中，由于外界环境等因素的干扰，使得工控机采集到的信号会夹杂着一定的干扰 噪声。为了减少干扰信号对采样值的影响，提高采样数据的可靠性，需对采样数据采用数字滤波等方法处理，以消除干扰影响。数据库设计及其管理模块包括两部分内容一是测试数据库的设计与管理，主要 用于完成对测试数据的存储、回放、查询和删除功能，设计字段包括发动机型号、状态参数 名称、参数测试值、参数允许范围等；二是诊断知识库的设计与管理，主要用于实现发动机 各类故障模式的知识存储和管理，设计字段包括发动机型号、状态参数、故障特征、故障类 型、故障原因等。故障诊断模块主要是对采集到的汽车尾气排放污染物CO、HC、CO2, NOx, O2气体浓 度、发动机转速等状态参数运用神经网络故障诊断推理方法实现发动机故障的诊断推理。 诊断推理步骤如下首先，测试电控发动机在给定工况下有故障和无故障时的汽车尾气中C0、HC、C02、 NOx, O2气体浓度参数，建立神经网络训练样本集；其次，将数据参数归一化处理(转化为网络输入模式)；然后，用已知的样本集训练网络；最后，用训练好的网络对发动机进行故障推理诊断。故障诊断流程如图3所示。数据输出模块主要是显示、输出打印所检测汽车的尾气排放量和故障诊断结果。
权利要求1.一种基于尾气排放的汽车故障诊断测试系统，包括温度传感器、湿度传感器、大气压 力传感器、汽车尾气分析仪、信号调理电路、数据采集卡、工控机、外围辅助硬件系统和软件 系统，其特征在于，温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器采集环境温度、湿度、压力信 息，送入信号调理电路输入端，调理后的信号经数据采集卡送入工控机。
2.根据权利要求1所述的一种基于尾气排放的汽车故障诊断测试系统，其特征在于， 汽车尾气分析仪通过RS-232串口与工控机建立数据通信。
3.根据权利要求1所述的一种基于尾气排放的汽车故障诊断测试系统，其特征在于， 所述软件系统包括数据采集模块、信号处理模块、数据库管理模块和故障诊断模块。
专利摘要本实用新型公开了一种基于尾气排放的汽车故障诊断测试系统，由温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器、汽车尾气分析仪、信号调理电路、数据采集卡、工控机、外围辅助硬件系统和软件系统组成；工控机通过RS-232串口与汽车尾气分析仪建立通讯，以获取汽车尾气中的CO、HC、CO2、NOx、O2气体浓度信息和发动机转速信息；温度、湿度、大气压力传感器测试环境温度、湿度、大气压力信息，送入与其相连的信号调理电路输入端，调理后的信号经数据采集卡送入工控机；软件系统实现对工控机获取的信息进行处理、分析、显示、存储、推理诊断等功能。本实用新型适用于多种工况的汽车尾气排放测试，同时能对汽车发动机故障进行诊断。
文档编号G01N33/00GK201852706SQ201020538249
公开日2011年6月1日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者王程, 许善珍 申请人:淮阴工学院