专利名称：基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于汽车检修领域，特别涉及一种基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统。
背景技术：
随着人民生活水平的不断提高和生活方式的不断改变，机动车已成为社会的主要交通工具，在其给人们生活带来便利的同时，其所产生的废气污染对环境和人们的身体健康也造成了不可估量的损害。环保部公报的全国污染源普查数据显示，城市空气污染首要元凶就是机动车的废气排放。同时产生废气的机动车对应的耗油量也会增加。国家在“十二五规划”中，重点明确了汽车节能减排，并首次将机动车减排量项目纳入国家污染源总量核查范围，由于采用强制报废和提高油品质量等方法进行节能减排的空间有限，因此加强检测、强制维修管理就成为机动车节能减排方式的重中之重。目前我国在这方面还处于初级阶段，对于管理相对简单的检测方面，环保部门经过多年的测试、完善，加上政府在政策和资金上的支持已逐渐构筑雏形。但是在维修方面，由于车辆发动机的燃油系统故障与润滑、供油、排气、冷却等子系统的运行状态紧密相关，与燃油的输送、加热、雾化、喷射、燃烧等多个分过程也密切联系，这使得发动机的故障信息是随机的和不确定的，其故障呈现多部位、多现象、非线性等特点，因此故障诊断较为困难。目前人们还未能准确了解故障发生的机理，也不能通过足够精确的模型来描述发动机故障系统。目前维修行业仍然沿用凭经验、碰运气或依赖添加剂等低效的方法进行维修。汽车的型号有成千上万，不同的发动机工况、使用环境都会造成各种各样的故障，而产生汽车废气，可以说每一台汽车产生废气的原因都可能不一样。凭经验、碰运气或依赖添加剂的方法，容易出现维修不彻底、不到位的问题，达不到治理尾气的目的。因此，如何能够摆脱凭经验、碰运气这种人为汽车诊断方式，使汽车维修，尤其是通过汽车尾气排放来进行故障诊断实现智能化成为一个亟待解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，该系统根据汽车排放尾气中的各种气体含量来指导判断汽车排放出现的故障，能够在检测过程中精确地模拟汽车在各种工况下运行的状态，然后对处于该工况下的汽车排放尾气进行检测，从而为后续的故障诊断做好数据采集的工作。本实用新型在采用上述机构进行数据采集工作后，采用如下的基于模糊推理和自学习的汽车排放故障检诊方法进行诊断，该方法根据汽车排放尾气中的各种气体含量来指导判断汽车排放出现的故障，通过模糊推理对汽车尾气排放的故障实例进行学习，从大量的样本中提取故障特征，然后对待检测汽车进行检测，根据故障特征快速地确定故障原因并提供相应的解决方案，检测准确度高，对操作人员的技术程度依赖性不高，且操作简便。该方法不仅能够提高汽车检修行业的检修效率，同时也能够保证汽车检修后的汽车排放尾气能够达标，进而降低城市空气污染。本实用新型的目的通过以下的技术方案来实现:一种基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，包括:用于给待检测汽车进行加载以模拟各种工况的底盘测功机；用于采集汽车排放尾气数据的汽车排放测量单元，该单元包括用于采集汽车排放尾气中各气体成分的浓度的废气分析仪、用于采集汽车排放尾气流量的流量计以及用于获取当前环境温度、湿度和大气压力的电子环境测试仪；用于根据汽车排放测量单元所采集的数据进行汽车排放检测和故障诊断的数据处理装置；在检测时，待检测汽车放置于底盘测功机上，汽车排放测量单元设置于待检测汽车排气口处，汽车排放测量单元与数据处理装置信号连接。优选的，所述数据处理装置包括单片机芯片及相应的外围器件，通过输出的电流控制汽车底盘测功机，以RS-232-C接口方式与废气分析仪和流量计进行数据交互。优选的，所述底盘测功机还与一反馈控制单元相连，该反馈控制单元包括用于测量当前底盘测功机所加载力信号的加载力信号采集模块、用于测量当前车速的车速信号采集模块、用于根据反馈信号对底盘测功机进行功率加载的功率加载单元和用于根据加载力信号和车速信号采用PID算法输出反馈信号的反馈单元控制器，加载力信号采集模块、车速信号采集模块和功率加载单元均分别与反馈单元控制器连接。更进一步的，所述反馈单元控制器还与数据处理装置信号连接，用于由数据处理装置控制反馈单元控制器实现反馈控制。从而使整体结构更加简单，节省成本。优选的，所述反馈单元控制器为单片机。在上述检测诊断机构的基础上，可以通过以下的装置来完成故障检测诊断。一种基于模糊推理和自学习的汽车排放故障检诊装置，包括:用于输出控制参数到汽车底盘测功机，采集废气分析仪和流量计数据的数据采集与信号输出模块；用于控制检测流程，接收汽车排放数据并对数据进行运算、修正的检测控制与管理模块；用于存储汽车排放数据库、诊断维修记录库、车辆档案数据库、判定标准限值库的数据存储模块；用于从数据存储模块中的汽车排放数据库中读取检测结果信息，然后通过模糊推理算法，依据模糊诊断矩阵判断该样本在不同故障原因中的隶属度，确定该样本可能对应的故障原因，然后根据故障原因隶属度大小输出诊断结果的故障诊断模块；用于将诊断结果属于正确的诊断项目记录写入诊断维修记录库，并根据历史样本进行自学习的自学习管理模块，自学习管理模块和数据存储模块相连。用于提供人机交互的输入输出模块，输入输出模块也与数据存储模块相连。同时，所述检测控制与管理模块分别与数据采集与信号输出模块、数据存储模块相连接，故障诊断模块分别与数据存储模块、自学习管理模块、输入输出模块相连接。优选的，所述数据采集与信号输出模块包括单片机芯片及相应的外围器件，通过输出的电流控制汽车底盘测功机，以RS-232-C接口方式与废气分析仪和流量计进行数据交互。优选的，所述自学习管理模块从汽车排放数据库中提取经过专家确认的历史样本进行自学习，进一步修正模糊诊断矩阵。优选的，所述输入输出模块包括键盘输入接口、液晶屏输出接口，用于提供检测信息输入和检测操作指引、检测结果输出和诊断结果输出。上述基于模糊推理和自学习的汽车排放故障检诊装置的故障检诊方法，包括以下步骤:(I)对底盘测功机、废气分析仪、流量计进行调零和初始化，记录待检测车辆的车辆档案信息；(2)检测开始，采集各路况下待检测车辆排放尾气中的各成分含量值、流量值，跟标准值作比较，如果达标，则直接进入步骤(4);如果不达标，则通过模糊推理算法，依据模糊诊断矩阵判断这组检测结果在不同故障原因中的隶属度，确定该待检测车辆可能对应的故障原因，然后输出诊断结果，并进入步骤(3)，同时记录此诊断结果；(3)工作人员根据诊断结果进行维修，维修后再次进行步骤(2)的检测；(4)维修完成，将车辆档案信息、诊断结果属于正确的故障诊断信息对应更新至数据库，用于自学习、调节模糊诊断矩阵。更具体的，包括以下步骤:(I)检测控制与管理模块负责调度并完成底盘测功机、废气分析仪器与流量计的调零和初始化工作；工作人员通过输入输出模块输入待检车辆的车辆档案信息，并存入数据存储模块中的车辆档案数据 库；(2)检测开始后，检测控制与管理模块通过数据采集与信号输出模块采集底盘测功机、废气分析仪、流量计的信号，并发出控制信号，控制底盘测功机涡流机的输出按规定的流程完成检测工作，检测结果存储在数据存储模块中的汽车排放数据库；(3)故障诊断模块从数据存储模块中取出检测结果，将此检测结果与数据存储模块中的判定标准限值库中的值进行比对，如果达到标准，则进入步骤(5);如果没有达到标准，则故障诊断模块通过模糊推理算法，依据模糊诊断矩阵判断该样本在不同故障原因中的隶属度，确定该样本可能对应的故障原因，然后根据故障原因隶属度大小输出诊断结果;(4)工作人员根据诊断结果进行维修，维修后再次上线检测，如检测结果达到标准，则进入步骤(5);若不满意则根据故障诊断模块输出的诊断结果进行再次维修，直到达到标准，然后进入步骤(5);(5)维修完成，将诊断结果属于正确的故障诊断信息对应更新至数据存储模块中的诊断维修记录库，自学习管理模块根据历史样本进行自学习，调节模糊诊断矩阵。优选的，所述步骤(3)中，故障诊断模块采用基于模糊推理的方法进行故障诊断是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，根据各故障原因与故障征兆之间的不同程度的因果关系，在综合考虑所有征兆的基础上，来诊断汽车发生故障的可能原因，具体包括以下步骤:(I)构造模糊诊断矩阵:设一个系统中所有可能发生的各种故障原因为原因集，用向量表示，其中，η表示系统故障原因种类的总数；设故障原因可能引起各种故障症状为征兆集，用向量X= Ix1, X2，…，X1J表示，其中，m表示故障征兆种类的总数；(2)对故障原因集Y中的故障原因yj(j = 1,2,…，η)作出故障评判，确定该故障原因对征兆Xi(i=l，2，…，m)的隶属度或发生症状Xi时故障原因是&的可信度ru;n个故障原因对应m个征兆的评价集就构成了模糊诊断矩阵R，如下所示:
权利要求1.基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，其特征在于，包括: 用于给待检测汽车进行加载以模拟各种工况的底盘测功机； 用于采集汽车排放尾气数据的汽车排放测量单元，该单元包括用于采集汽车排放尾气中各气体成分的浓度的废气分析仪、用于采集汽车排放尾气流量的流量计以及用于获取当前环境温度、湿度和大气压力的电子环境测试仪； 用于根据汽车排放测量单元所采集的数据进行汽车排放检测和故障诊断的数据处理装置； 在检测时，待检测汽车放置于底盘测功机上，汽车排放测量单元设置于待检测汽车排气口处，汽车排放测量单元与数据处理装置信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，其特征在于，所述数据处理装置包括单片机芯片及相应的外围器件，通过输出的电流控制汽车底盘测功机，以RS-232-C接口方式与废气分析仪和流量计进行数据交互。
3.根据权利要求1所述的基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，其特征在于，所述底盘测功机还与一反馈控制单元相连，该反馈控制单元包括用于测量当前底盘测功机所加载力信号的加载力信号采集模块、用于测量当前车速的车速信号采集模块、用于根据反馈信号对底盘测功机进行功率加载的功率加载单元和用于根据加载力信号和车速信号采用PID算法输出反馈信号的反馈单元控制器，加载力信号采集模块、车速信号采集模块和功率加载单元均分别与反馈单元控制器连接。
4.根据权利要求3所述的基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，其特征在于，所述反馈单元控 制器还与数据处理装置信号连接，用于由数据处理装置控制反馈单元控制器实现反馈控制。
5.根据权利要求4所述的基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，其特征在于，所述反馈单元控制器为单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种基于简易工况法尾气排放检测的汽车故障诊断系统，属于汽车检修诊断领域。包括用于给待检测汽车进行加载以模拟各种路况的底盘测功机；用于采集汽车排放尾气数据的汽车排放测量单元，用于根据汽车排放测量单元所采集的数据进行汽车排放检测和故障诊断的数据处理装置。汽车排放测量单元包括废气分析仪、流量计以及电子环境测试仪。本实用新型能够在检测过程中精确地模拟汽车在各种工况下运行的状态，对处于该工况下的汽车排放尾气进行检测，为后续故障诊断做好准备。故障诊断采用基于模糊推理的方法，克服了人工诊断的缺点，诊断速度快，诊断正确率高，便于维护和升级。
文档编号G01M17/007GK203083829SQ201320057500
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者林惠堂, 洪家龙 申请人:林惠堂, 广州华工邦元信息技术有限公司