汽车故障诊断分析系统的开发.doc

交通部西部交通建设科技项目
交通编号：
合同号:2001 398 365 76
单位编号：
密级:内部
分类号：U47 U48

汽车故障诊断分析系统的开发

研究报告简本

承担单位：中国汽车维修行业协会
项目负责人：康文仲
起止年限：2001年10月至2003年8月

二○○三年八月

目 录
第一章 绪论……………………………………………………2
第二章 课题的研制进程………………………………………3
§2-1硬件课题的研制进程…………………………….3
§2-2软件课题的研制进程……………………………10
第三章 结论与建议……………………………………….…..14
致 谢……………………………………………………….14
参考文献……………………………………………………….15

第一章 绪 论

一、课题背景及必要性
汽车安全、节能及污染控制已成为我国汽车工业发展的三大主题，国家积极推荐汽车生产企业使用汽车电子技术、新工艺、新材料，一批新技术已在汽车上广泛采用：如，电控燃油喷射装置（EFI）、自动变速器（A/T）、防抱死装置（ABS）、安全气囊系统（SRS）、车轮差速控制系统（ATA）、空调系统（A/C）、电子巡航导向控制系统（CCS）等；传统的检测、诊断技术和设备就已不能满足现代光—机—电一体化的汽车检测、维护及诊断修理的需要。
为了适应现代汽车的检测、诊断和维修技术的发展，解决在用汽车安全、节能和污染控制等问题，就需要开发一套适合中国国情的适用于汽车检查/维护（I/M）制度的检测、诊断设备。与此同时，相应的软件建设，诸如现代化的管理软件、与时俱进的行业政策和提高行业从业人员素质的培训体系等也是我们亟待研究解决的问题。
二、课题研究意义
本课题的立项研究的意义在于通过汽车检测、诊断维修设备的研究，可以提高我国西部汽车维修行业的技术水平、推进汽车维修质量、防治汽车排放污染；通过建立西部地区道路运输车辆技术管理指标系统可构筑全国统一的道路运输车辆技术管理的技术规范；通过改进维修管理工作模式，正确引导我国汽车维修业的持续健康发展；通过建立汽车维修业职业培训体系可以提高行业从业人员的整体素质，从而推动行业的整体进步。

第二章 课 题 的 研 制 进 程

§2-1 硬 件 课 题 的 研 制 进 程

一、汽车电控系统故障综合分析诊断仪和故障诊断模块的浓缩化的开发研究
汽车电控系统诊断仪在国际市场已被广泛的使用，国外性能先进的几类产品有美国OTC公司的IMPORT2000，TECH-II；美国Snap-on的ScannerMi-2500；德国的Audi/vw1553；瑞典Sweden Autodiagons ltd 的Multi-Tester Pro等，在国内也有几家公司生产的几十种品牌。但国外产品有未汉化的障碍，即便是汉化了的其性价比也比较差，而国内的产品在性能上有待提高，并存在着储存资料少（特别是进口车型）的问题。因此研制一种既能满足我国进口轿车多、品牌多、车型复杂的现状，又能有着良好性价比的电控系统诊断仪就显得十分必要。
广西梧州三原高新技术有限公司研发的汽车电控系统诊断仪结合我国汽车发展的现状，实现了对欧洲、美国、亚洲（日、韩）、和国产的四大车系的ENG引擎系统，自动变速箱（A/T）系统，防抱刹车（ABS）系统及安全气囊（SRS）系统的检测。建立了四大车系的技术数据库，解决了各种车ECU不同电脑版本的数据传输协议、数据格式定义、传输速率、故障定义、信号调制与解调、帧格式定义及各项数据流值函数定义及相关性等问题。
通过研究分析四大车系的故障信息、格式定义、数据传输方式、调试方法、传输速率，完成在一块主机系统线路平台上，建立不同车型电控系统诊断需求的各自独立的物理层线路设计及相关接口协议的论定；通过分析、研究不同车型、电控系统的数据流（数值分析），建立不同电控系统ECU的各项数据流值的表达式，为软件程序设计提供运算依据；同时完成了数十种不同车系、不同车型诊断电缆线路设计，诊断插头结构设计，模具制造加工等。

PC628汽车电控系统故障检测诊断仪

PCPC628 汽车故障检测诊断系统
628 汽车故障检测诊断系统

最后按照合同的要求，用5台样机，通过实验验证其技术性能，不断的完善其功能，主要进行了如下试验项目的测试：使用性能检测、环境适应性检测、倾斜跌落试验、运输条件测试试验、外观和结构检测试验、电源实验性试验等。
该仪器的成功研制，大大提高了操作人员的工作效率和维修诊断的准确率。在发动机不解体、不拆卸条件下，检测人员通过它能够清楚、直观获得各缸次级高压点火波形和动态数据。这无疑对于汽车维修业的技术进步提供了有力的技术保障。
二、ASM汽车底盘综合性能测功机及控制系统的开发研究
底盘测功机在国外被大量用于汽车环保检测站和I/M站，如美国Clayton公司生产的ASM2000或EIS400型汽车排放物检测系统，除汽车底测功机外，还有高精度排气分析仪和车间排烟用的配套设备等，按简易工况法测试的汽车排气检测数据直接传送到州环保局。而国内生产的汽车底盘测功机功能有限，不能同时兼容动力、经济、排放检测要求，不具有完善的车型数据库、检测结果数据库、车辆技术状况的分析和判断功能。特别是在一台底盘测功机上尚不能同时符合GB18285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》，GB18276-2000《汽车动力性台架试验方法和评价指标》和JT/T445-2001《汽车底盘测功机通用技术条件》等国家标准的要求，也无法满足用户对车辆技术状况评定、环保检测、维修质量检查、故障分析等不同的使用需求。因此尽快开发我国自行生产的适合本国国情的汽车底盘测功机是当务之急。
深圳市大雷实业有限公司研制开发的ASM汽车底盘综合性能测功机及其控制系统主要解决了上述问题，它实现了在一台测功机上进行动力、经济、排放检测的功能，可同时满足汽车检测站、修理厂和I/M站的要求。

ASM用汽车底盘综合性能测功机

该课题一个重要的目标是解决好上述几个标准下的兼容性设计。其要点是：针对滚筒直径、前后滚筒间距的兼容，采用数学修正的方法规定滚筒直径以及安置角的范围，很好的解决了问题；对转动惯量的模拟，采用配置机械式转动惯量装置（即飞轮）的方法模拟出汽车在道路上非稳定工况行驶时能量的贮存和释放；采用自行研制出的可变量程传感器很好的解决了测量对象量程范围大和对低端量程精度要求高的矛盾。控制系统为了兼容动力、经济、排放检测的多功能要求，在同一个控制柜上实现了自动控制和手动控制。这样，在特殊测量场合，手动测量可以对任意点进行精密测量，从而更好满足测量要求。
该设备的研制对全面提高汽车维修质量、控制车辆排汽污染、全面评价汽车性能都将起到很大的推进作用。

三、高精度汽车排气分析仪的开发研究
环境污染影响经济建设的持续发展，大气污染作为污染家族的四大金刚之一早已引起我国政府高度关注和重视。汽车排放污染物对大气环境的污染随之成为一个必须要解决的问题。
目前我国生产的汽车排气分析仪，按欧洲OIML标准衡量，大部分属于2级标准精度，从发展的趋势而言，为满足低排放车辆检测的需要，特别是汽车排气工况法检测的要求，提高分析仪的精度等级，逐步向美国标准靠拢已成定局。
由南海市南华仪器有限公司开发研制的NHA-503型高精度汽车排气分析仪按照国际上最高的美国BAR-97标准的要求进行研发。在充分考虑ASM工况法的特殊要求的前提下，一方面在气路系统结构上作了较大改进，一方面采用美国安德罗斯公司的产品作为气体分析平台，并对软件模块结构进行开发。为了实现气体分析平台的温度稳定性，采用高稳定性的红外检测器及红外光源，利用温度补偿的办法，由计算机对温度进行监控并根据其变化对气体分析平台的特性进行适当的补偿；采用自适应手段，自动检测并记录气体分析平台的温度特性，以消除不同气体分析平台间微小差异，进一步提高稳定性。为了提高分析仪的准确性，以高精度气体分配器为基本手段，测量气体分析平台的输出曲线，并由计算机控制进行线性修正，以获得较好的输出精度；通过不同温度下的输出特性试验，采用自适应技术，自动记录并修正不同温度条件下输出特性曲线的微小变异情况。

NHA-503汽车废气分析仪

该设备的研制成功为ASM工况法应用提供了精度高、功能全、稳定可靠的测试设备，具有良好的推广应用前景。

四、CCD图像测量系统汽车四轮定位仪的开发研究
随着汽车技术的发展和公路运行条件的改善，汽车行驶速度有了极大的提高，从而对汽车行驶的安全性能要求越来越高。汽车的操纵稳定性对汽车行驶安全性的影响越来越重要，现代汽车尤其是高级轿车，不仅具有前轮定位参数，而且还具有后轮定位参数，这些定位参数的正确与否对汽车的操纵稳定性非常重要。通过四轮定位仪对车轮定位参数的检测，使车轮的定位参数经常保持在正确的范围内，可增加车辆行使安全性和操纵稳定性，同时减少轮胎磨损、悬架系统磨损和降低油耗等； 因此，需要开发相关的检测诊断设备为它服务。
烟台麦特集团奔腾汽车维修检测设备有限公司开发的CCD图像测量系统汽车四轮定位仪采用当今世界上最先进的8束CCD电荷藕合传感器测量技术，实现了无线测量、红外数据传输、全方位测量以及所有定位数据一次测量成等功能。3D动画图形调整，效果逼真。配备了详尽的维修帮助，建立了包含近万种车型标准数据和调整指导图，并可随时进行升级。

BMW8000CCD图像测量四轮定位仪

研发过程中通过解决数学模型、确定光学测量系统、设计CCD驱动及输出信号处理电路、排除自然光干扰、数据无线传输电路设计等一系列关键技术，并建立各种车型标准四轮定位数据库，使该成果具有较高的科技含量。
五、轿车车体激光测量系统的开发研究
随着我国汽车保有量的不断增加，在运行中碰撞事故不断发生；因此，对汽车碰撞后的维修也变得很重要，修复后的事故车精度直接影响汽车行驶的安全性。传统的机械式车体测量系统在碰撞事故车的维修过程中，测量精度得不到保证，而且生产效率低下，已不能适应现代汽车制造技术发展，满足不了人们日益对汽车安全性能的要求；所以，传统式机械测量系统必须被测量精度高并且使用简单的新型测量系统—车体激光数字式测量系统所代替。

BML4000型激光车体测量仪

烟台麦特集团奔腾汽车维修检测设备有限公司研发的轿车车体激光测量仪实现了激光的三维测量和车身底盘测量的有效统一，它以国际一流的美国CHIEF AUTOMOTIVE SYSTEM INC 公司配备的GENESIS VELICITY测量系统为基础，在达到该系统的各项技术指标的同时，增加在线帮助功能，实现远程诊断、维修专家答疑、提供新车型数据、技术援助等，真正为客户提供全方位的技术服务。
产品在研发过程中通过解决测量系统的算法模型、传感器设计、仪器标定、数据采集、误差补偿等一系列关键技术，最后建立了各种车型的数据库，保证了测量的精度。
这一产品的研制成功填补了国内在车身底盘激光数字式测量领域的空白。

§2-2软 件 课 题 的 研 制 进 程

一、道路运输车辆技术管理信息系统开发研究
道路运输车辆技术管理的计算机应用在国外已很普遍，进入90年代以来我国也有部分省市行业管理部门开发了一些车辆技术管理系统，但是由于没有统一的技术规范，大家在开发时各自为政，致使各类系统的数据接口复杂繁多，不能实现信息资源在全国范围内的共享，无形中造成很大的浪费。
由安徽省淮北市信捷科贸有限公司开发的道路运输车辆技术管理信息系统，旨在实现道路运输车辆各种技术指标名称、数据类型、数据长度的统一，使该系统实现信息结构标准化，并以此为基础，构筑全国统一的道路运输车辆技术计算机管理的技术规范。实现道路运输车辆的各类技术相关信息进行收集、储存、加工，建立道路运输车辆技术数据库，及时地反映道路运输车辆技术变化趋势和道路运输市场的发展动态，为道路运输车辆技术管理部门决策和制订行业规划提供可靠的依据；加强各职能部门间的业务和信息沟通，通过网络实现各类道路运输国辆技术信息资源共享；从而提高管理者的工作效率和服务质量。
该系统研发过程中实现了业户管理、车辆档案管理、车辆技术管理、从业人员管理、证照管理等功能，软件具有易用性、安全性及可扩展性，很方便的实现数据的传送处理与交换等功能。

道路运输车辆技术管理信息系统

该系统开发有利于车辆管理实现部、省、市、县（区）四级联网与数据交换。

二、汽车维修业结构调整政策的研究
随着我国汽车保有量的增加和汽车电子技术的普及，汽车维修行业的变化和发展迅速，维修市场主体多元化、经营多样化、维修专业化日趋明显，品牌经营、连锁经营、专业维修、全时维修、扩充服务、网络服务方兴未艾。这些发展变化要求汽车维修的行业管理工作必须有新的思路和新的举措与之相适应，才能开创我国汽车维修管理工作的新局面。
为此由吉林大学交通学院承担并完成了汽车维修行业结构调整政策的研究课题。课题通过调研国内外汽车维修业的现状，科学地分析了汽车维修企业结构现状、资质管理现状和从业人员结构状况及其存在的主要问题，确定了汽车维修业结构调整的方向、目标和维修业开业条件修订的原则和内容，提出了适合国情的《机动车维修企业经营资质管理办法（试行）》建议稿。前者从设施、设备和人员的技术条件等角度规定了汽车维修市场准入的基本条件；后者从资历、人员素质、资产规模、设施条件、经营能力、管理水平、维修质量和经营行为等角度对维修企业的经营资质进行了合理的分级，并对经营资质等级的申请和评定、经营活动等内容进行了规范，制定了对各级维修企业进行监督管理的具体办法。

生机盎然的汽修连锁企业

《汽车维修业开业条件》是维修企业进入市场的门槛，《机动车维修企业经营资质管理办法（试行）》则强化以信誉为核心的动态管理，从而有效的提高企业素质，推动维修市场良性运转、健康发展。

三、汽车维修行业职业培训体系研究报告
人才是最宝贵的资源。经济的发展靠人才，人才培养靠教育和培训，职业教育同经济发展的关系最为密切和直接。随着时代的发展，汽车的高新技术含量越来越高，从而对汽车维修行业的从业人员的素质就有了更高的要求。面对我国汽车维修行业职业培训机构缺乏统一的管理和规范、收费高、走形式等不合理的状况，建立一套完整的行业职业培训体系势在必行。

蓬勃发展的汽车培训市场

为此，中国汽车维修行业协会承担并完成了汽车维修行业职业培训体系的研究课题。该课题通过调研国内外汽车维修行业职业培训领域的现状，基本掌握了本行业从业人员素质结构，企业岗位设置和职业培训状况存在的主要问题。探讨了产生这些问题的主要原因。借鉴国内外的成功经验，提出和论证了我国汽车维修行业职业培训体系方案。主要是：
1、汽车维修职业培训体系实行“法律规范，政府主导，行业主管，多元化办学”的管理体制。
2、行业培训实施“对在职人员实行岗位培训”的基本方向，以及以岗位素能为导向的培训目标，课程设置，教学内容，师资和教学资源配置。
3、行业培训体系实行岗位资格证书制度和社会化的考试制度。
第三章 结 论 与 建 议
由中国汽车维修行业协会承担的汽车故障诊断分析系统的开发课题历经两年的时间，在各协作单位的密切配合下，很好的完成了合同规定的要求，其中五个硬件课题的开发成功必将为推动我国汽车维修行业的技术进步奠定坚实的物质基础，而三个软件课题的研究成果也将为推动行业的管理水平、提高人才素质水平铺出一条崭新的道路来。作为西部开发的课题，同时它也会对加快西部的经济建设步伐，尤其是汽车故障诊断、检测技术的发展起到很大的促进作用。
当然，课题的研发虽然已经取得了成功，如何能够尽快的将该成果在全国范围内加以推广；以及在实践中发现问题，不断的完善该成果的功能，都将是我们在今后的工作中需要做的工作。总之，摆在我们面前的将是一条光明而曲折的道路。

致 谢
在这里，我们衷心感谢交通部科教司西部交通建设科技项目领导小组及西部交通建设科技项目管理中心、交通部公路司车辆管理处的领导所给予的大力支持和热情指导；我们衷心感谢为按时完成本课题任务而辛勤的劳动的各课题组成员，同时我们对为本课题进行调研、测试期间给予我们大力帮助和积极支持的地方汽车维修管理部门的领导以及那些在幕后为课题做出贡献的人们表示诚挚的谢意。

参 考 文 献
1、 国际标准OBD－II SAE J1850、J2201、J1962、J2178、J1979、J2012、J1930、J1978、J2037…技术资料
2、 ISO－9141.2.国际标准；
3、 ISO/FDIS 14230-1, 14230-2, 14230-3, 14230-4 国际标准
4、 Delphi Automotive Systems；
5、 GB 8566 计算机软件开发规范
6、 GB/T 12504 计算机软件质量保证计划规范
7、 GB/T 2260－1999 中华人民共和国行政区划代码
8、 GB/T 4754－1994 国民经济行业分类代码
9、 JT/T 415－2000 道路运政管理信息系统 编目编码规则
10、 JT/T 198 汽车技术等级评定标准
11、 《汽车维修行业管理暂行办法》，交通部、国家经贸委等， 1986
12、 《汽车维修业开业条件》GB/T 16739.1－16739.3-1997，1997国家质量技术监督局，
13、 《汽车维护与修理》“德国汽车维修和检测行业的发展概况” 2000年第11期
14、 《汽车理论》（第三版） 北京机械工业出版社，2000年出版， 于志生著
15、 《汽车综合性能检测》交通部公路司审定，上海科学技术文献出版社出版
16、 《汽车维护与修理》2000.第3期
17、 《Beissbarth的最新产品，四轮定位测量系统》
18、 《GENESIS ELETRONIC MEASURING SYSTEM》
19、 《光电变换技术》 张彤、刘芳元著
20、 《光电技术与科学》第二界全国光电技术与系统学术会论文集
21、 《光电子技术》扬经国等著
22、 《汽车综合性能检测》交通部公路司审定
23、 《汽车车身尺寸激光自动检测站》项目技术资料
24、 《2002—2005年全国人才队伍建设规划纲要的通知》，中国中央办公厅、国务院办公厅关于印发，2002年5月7日
25、 劳动和社会保障政策法规：《就业与培训专辑》中国劳动社会保障出版社 2001年2月初版
26、 《关于发布<汽车维修质量检验员岗位培训大纲>等大纲的通知》交通部文件，公路发〔1998〕384号
27、 《汽车修理工》国家职业资格标准，中国劳动社会保障出版社.2001年2月出版
28、 《人力资源管理》周占文、宋蕴章著，电子工业出版社，2002年1月出版
29、 《中外高等职业技术教育比较》冯晋祥著，高等教育出版社，2002年4月出版
30、 《以人为本、科教兴业－试论我国汽车维修行业从业人员技能培训与考核工作的改革与发展策略》，马永智著，深圳市交通局
31、 《汽车运用技术专业技术应用能力培养途径及考核办法的研究》，张建俊著，山东交通学院，2000年5月