專利名稱：基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車檢修領域，特別涉及一種基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)。
背景技術：
隨著人民生活水平的不斷提高和生活方式的不斷改變，機動車已成為社會的主要交通工具，在其給人們生活帶來便利的同時，其所產生的廢氣污染對環(huán)境和人們的身體健康也造成了不可估量的損害。環(huán)保部公報的全國污染源普查數(shù)據(jù)顯示，城市空氣污染首要元兇就是機動車的廢氣排放。同時產生廢氣的機動車對應的耗油量也會增加。國家在“十二五規(guī)劃”中，重點明確了汽車節(jié)能減排，并首次將機動車減排量項目納入國家污染源總量核查范圍，由于采用強制報廢和提高油品質量等方法進行節(jié)能減排的空間有限，因此加強檢測、強制維修管理就成為機動車節(jié)能減排方式的重中之重。目前我國在這方面還處于初級階段，對于管理相對簡單的檢測方面，環(huán)保部門經過多年的測試、完善，加上政府在政策和資金上的支持已逐漸構筑雛形。但是在維修方面，由于車輛發(fā)動機的燃油系統(tǒng)故障與潤滑、供油、排氣、冷卻等子系統(tǒng)的運行狀態(tài)緊密相關，與燃油的輸送、加熱、霧化、噴射、燃燒等多個分過程也密切聯(lián)系，這使得發(fā)動機的故障信息是隨機的和不確定的，其故障呈現(xiàn)多部位、多現(xiàn)象、非線性等特點，因此故障診斷較為困難。目前人們還未能準確了解故障發(fā)生的機理，也不能通過足夠精確的模型來描述發(fā)動機故障系統(tǒng)。目前維修行業(yè)仍然沿用憑經驗、碰運氣或依賴添加劑等低效的方法進行維修。汽車的型號有成千上萬，不同的發(fā)動機工況、使用環(huán)境都會造成各種各樣的故障，而產生汽車廢氣，可以說每一臺汽車產生廢氣的原因都可能不一樣。憑經驗、碰運氣或依賴添加劑的方法，容易出現(xiàn)維修不徹底、不到位的問題，達不到治理尾氣的目的。因此，如何能夠擺脫憑經驗、碰運氣這種人為汽車診斷方式，使汽車維修，尤其是通過汽車尾氣排放來進行故障診斷實現(xiàn)智能化成為一個亟待解決的技術問題。

實用新型內容本實用新型的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)汽車排放尾氣中的各種氣體含量來指導判斷汽車排放出現(xiàn)的故障，能夠在檢測過程中精確地模擬汽車在各種工況下運行的狀態(tài)，然后對處于該工況下的汽車排放尾氣進行檢測，從而為后續(xù)的故障診斷做好數(shù)據(jù)采集的工作。本實用新型在采用上述機構進行數(shù)據(jù)采集工作后，采用如下的基于模糊推理和自學習的汽車排放故障檢診方法進行診斷，該方法根據(jù)汽車排放尾氣中的各種氣體含量來指導判斷汽車排放出現(xiàn)的故障，通過模糊推理對汽車尾氣排放的故障實例進行學習，從大量的樣本中提取故障特征，然后對待檢測汽車進行檢測，根據(jù)故障特征快速地確定故障原因并提供相應的解決方案，檢測準確度高，對操作人員的技術程度依賴性不高，且操作簡便。該方法不僅能夠提高汽車檢修行業(yè)的檢修效率，同時也能夠保證汽車檢修后的汽車排放尾氣能夠達標，進而降低城市空氣污染。本實用新型的目的通過以下的技術方案來實現(xiàn):一種基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，包括:用于給待檢測汽車進行加載以模擬各種工況的底盤測功機；用于采集汽車排放尾氣數(shù)據(jù)的汽車排放測量單元，該單元包括用于采集汽車排放尾氣中各氣體成分的濃度的廢氣分析儀、用于采集汽車排放尾氣流量的流量計以及用于獲取當前環(huán)境溫度、濕度和大氣壓力的電子環(huán)境測試儀；用于根據(jù)汽車排放測量單元所采集的數(shù)據(jù)進行汽車排放檢測和故障診斷的數(shù)據(jù)處理裝置；在檢測時，待檢測汽車放置于底盤測功機上，汽車排放測量單元設置于待檢測汽車排氣口處，汽車排放測量單元與數(shù)據(jù)處理裝置信號連接。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括單片機芯片及相應的外圍器件，通過輸出的電流控制汽車底盤測功機，以RS-232-C接口方式與廢氣分析儀和流量計進行數(shù)據(jù)交互。優(yōu)選的，所述底盤測功機還與一反饋控制單元相連，該反饋控制單元包括用于測量當前底盤測功機所加載力信號的加載力信號采集模塊、用于測量當前車速的車速信號采集模塊、用于根據(jù)反饋信號對底盤測功機進行功率加載的功率加載單元和用于根據(jù)加載力信號和車速信號采用PID算法輸出反饋信號的反饋單元控制器，加載力信號采集模塊、車速信號采集模塊和功率加載單元均分別與反饋單元控制器連接。更進一步的，所述反饋單元控制器還與數(shù)據(jù)處理裝置信號連接，用于由數(shù)據(jù)處理裝置控制反饋單元控制器實現(xiàn)反饋控制。從而使整體結構更加簡單，節(jié)省成本。優(yōu)選的，所述反饋單元控制器為單片機。在上述檢測診斷機構的基礎上，可以通過以下的裝置來完成故障檢測診斷。一種基于模糊推理和自學習的汽車排放故障檢診裝置，包括:用于輸出控制參數(shù)到汽車底盤測功機，采集廢氣分析儀和流量計數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集與信號輸出模塊；用于控制檢測流程，接收汽車排放數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行運算、修正的檢測控制與管理模塊；用于存儲汽車排放數(shù)據(jù)庫、診斷維修記錄庫、車輛檔案數(shù)據(jù)庫、判定標準限值庫的數(shù)據(jù)存儲模塊；用于從數(shù)據(jù)存儲模塊中的汽車排放數(shù)據(jù)庫中讀取檢測結果信息，然后通過模糊推理算法，依據(jù)模糊診斷矩陣判斷該樣本在不同故障原因中的隸屬度，確定該樣本可能對應的故障原因，然后根據(jù)故障原因隸屬度大小輸出診斷結果的故障診斷模塊；用于將診斷結果屬于正確的診斷項目記錄寫入診斷維修記錄庫，并根據(jù)歷史樣本進行自學習的自學習管理模塊，自學習管理模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊相連。用于提供人機交互的輸入輸出模塊，輸入輸出模塊也與數(shù)據(jù)存儲模塊相連。同時，所述檢測控制與管理模塊分別與數(shù)據(jù)采集與信號輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊相連接，故障診斷模塊分別與數(shù)據(jù)存儲模塊、自學習管理模塊、輸入輸出模塊相連接。優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集與信號輸出模塊包括單片機芯片及相應的外圍器件，通過輸出的電流控制汽車底盤測功機，以RS-232-C接口方式與廢氣分析儀和流量計進行數(shù)據(jù)交互。優(yōu)選的，所述自學習管理模塊從汽車排放數(shù)據(jù)庫中提取經過專家確認的歷史樣本進行自學習，進一步修正模糊診斷矩陣。優(yōu)選的，所述輸入輸出模塊包括鍵盤輸入接口、液晶屏輸出接口，用于提供檢測信息輸入和檢測操作指引、檢測結果輸出和診斷結果輸出。上述基于模糊推理和自學習的汽車排放故障檢診裝置的故障檢診方法，包括以下步驟:(I)對底盤測功機、廢氣分析儀、流量計進行調零和初始化，記錄待檢測車輛的車輛檔案信息；(2)檢測開始，采集各路況下待檢測車輛排放尾氣中的各成分含量值、流量值，跟標準值作比較，如果達標，則直接進入步驟(4);如果不達標，則通過模糊推理算法，依據(jù)模糊診斷矩陣判斷這組檢測結果在不同故障原因中的隸屬度，確定該待檢測車輛可能對應的故障原因，然后輸出診斷結果，并進入步驟(3)，同時記錄此診斷結果；(3)工作人員根據(jù)診斷結果進行維修，維修后再次進行步驟(2)的檢測；(4)維修完成，將車輛檔案信息、診斷結果屬于正確的故障診斷信息對應更新至數(shù)據(jù)庫，用于自學習、調節(jié)模糊診斷矩陣。更具體的，包括以下步驟:(I)檢測控制與管理模塊負責調度并完成底盤測功機、廢氣分析儀器與流量計的調零和初始化工作；工作人員通過輸入輸出模塊輸入待檢車輛的車輛檔案信息，并存入數(shù)據(jù)存儲模塊中的車輛檔案數(shù)據(jù) 庫；(2)檢測開始后，檢測控制與管理模塊通過數(shù)據(jù)采集與信號輸出模塊采集底盤測功機、廢氣分析儀、流量計的信號，并發(fā)出控制信號，控制底盤測功機渦流機的輸出按規(guī)定的流程完成檢測工作，檢測結果存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中的汽車排放數(shù)據(jù)庫；(3)故障診斷模塊從數(shù)據(jù)存儲模塊中取出檢測結果，將此檢測結果與數(shù)據(jù)存儲模塊中的判定標準限值庫中的值進行比對，如果達到標準，則進入步驟(5);如果沒有達到標準，則故障診斷模塊通過模糊推理算法，依據(jù)模糊診斷矩陣判斷該樣本在不同故障原因中的隸屬度，確定該樣本可能對應的故障原因，然后根據(jù)故障原因隸屬度大小輸出診斷結果;(4)工作人員根據(jù)診斷結果進行維修，維修后再次上線檢測，如檢測結果達到標準，則進入步驟(5);若不滿意則根據(jù)故障診斷模塊輸出的診斷結果進行再次維修，直到達到標準，然后進入步驟(5);(5)維修完成，將診斷結果屬于正確的故障診斷信息對應更新至數(shù)據(jù)存儲模塊中的診斷維修記錄庫，自學習管理模塊根據(jù)歷史樣本進行自學習，調節(jié)模糊診斷矩陣。優(yōu)選的，所述步驟(3)中，故障診斷模塊采用基于模糊推理的方法進行故障診斷是應用模糊變換原理和最大隸屬度原則，根據(jù)各故障原因與故障征兆之間的不同程度的因果關系，在綜合考慮所有征兆的基礎上，來診斷汽車發(fā)生故障的可能原因，具體包括以下步驟:(I)構造模糊診斷矩陣:設一個系統(tǒng)中所有可能發(fā)生的各種故障原因為原因集，用向量表示，其中，η表示系統(tǒng)故障原因種類的總數(shù)；設故障原因可能引起各種故障癥狀為征兆集，用向量X= Ix1, X2，…，X1J表示，其中，m表示故障征兆種類的總數(shù)；(2)對故障原因集Y中的故障原因yj(j = 1,2,…，η)作出故障評判，確定該故障原因對征兆Xi(i=l，2，…，m)的隸屬度或發(fā)生癥狀Xi時故障原因是&的可信度ru;n個故障原因對應m個征兆的評價集就構成了模糊診斷矩陣R，如下所示:
權利要求1.基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括: 用于給待檢測汽車進行加載以模擬各種工況的底盤測功機； 用于采集汽車排放尾氣數(shù)據(jù)的汽車排放測量單元，該單元包括用于采集汽車排放尾氣中各氣體成分的濃度的廢氣分析儀、用于采集汽車排放尾氣流量的流量計以及用于獲取當前環(huán)境溫度、濕度和大氣壓力的電子環(huán)境測試儀； 用于根據(jù)汽車排放測量單元所采集的數(shù)據(jù)進行汽車排放檢測和故障診斷的數(shù)據(jù)處理裝置； 在檢測時，待檢測汽車放置于底盤測功機上，汽車排放測量單元設置于待檢測汽車排氣口處，汽車排放測量單元與數(shù)據(jù)處理裝置信號連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括單片機芯片及相應的外圍器件，通過輸出的電流控制汽車底盤測功機，以RS-232-C接口方式與廢氣分析儀和流量計進行數(shù)據(jù)交互。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述底盤測功機還與一反饋控制單元相連，該反饋控制單元包括用于測量當前底盤測功機所加載力信號的加載力信號采集模塊、用于測量當前車速的車速信號采集模塊、用于根據(jù)反饋信號對底盤測功機進行功率加載的功率加載單元和用于根據(jù)加載力信號和車速信號采用PID算法輸出反饋信號的反饋單元控制器，加載力信號采集模塊、車速信號采集模塊和功率加載單元均分別與反饋單元控制器連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋單元控 制器還與數(shù)據(jù)處理裝置信號連接，用于由數(shù)據(jù)處理裝置控制反饋單元控制器實現(xiàn)反饋控制。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋單元控制器為單片機。
專利摘要本實用新型公開了一種基于簡易工況法尾氣排放檢測的汽車故障診斷系統(tǒng)，屬于汽車檢修診斷領域。包括用于給待檢測汽車進行加載以模擬各種路況的底盤測功機；用于采集汽車排放尾氣數(shù)據(jù)的汽車排放測量單元，用于根據(jù)汽車排放測量單元所采集的數(shù)據(jù)進行汽車排放檢測和故障診斷的數(shù)據(jù)處理裝置。汽車排放測量單元包括廢氣分析儀、流量計以及電子環(huán)境測試儀。本實用新型能夠在檢測過程中精確地模擬汽車在各種工況下運行的狀態(tài)，對處于該工況下的汽車排放尾氣進行檢測，為后續(xù)故障診斷做好準備。故障診斷采用基于模糊推理的方法，克服了人工診斷的缺點，診斷速度快，診斷正確率高，便于維護和升級。
文檔編號G01M17/007GK203083829SQ201320057500
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權日2013年1月31日
發(fā)明者林惠堂, 洪家龍 申請人:林惠堂, 廣州華工邦元信息技術有限公司