汽车发动机故障诊断系统设计毕业设计论文

毕业设计说明书（论文）第1页共32页发动机故障诊断系统设计序言自20世纪50年代汽车技术与电子技术开始结合以来，电子技术在汽车上的应用范围越来越广，特别是70年代后，电子技术领域的集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，为汽车提供了处理快速、功能强大、性能可靠、成本低廉的汽车电子控制系统。汽车电子控制系统极大地提高了汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性，同时能够很好地解决汽车尾气排放问题和节能问题。信息技术革命正在推动汽车技术翻开新的一页。人类将迎来汽车的数字化、网络化、智能化，21世纪的汽车将成为一种智能的多媒体。由于电子产品在汽车上的广泛应用，汽车的综合性能不断地提升，同时汽车的疑难杂症也逐渐增多，这对汽车维修人员也就提出了更高的要求。在汽车的这些故障中，发动机所产生的故障占汽车总故障的19.8%以上，单位里程的配件消耗（在全车中约占24.0%）、保修工时消耗（在全车中约占24.0%）。而发动机是汽车机械运动的主要动力来源，其结构越来越复杂、工作条件也越来越苛刻，一旦出现故障将会直接导致汽车无法正常行驶。综上所述，对汽车发动机展开故障诊断技术和系统的设计有着非常重要的现实意义。国外汽车制造技术领先我们几十年，早就出现了类似的故障诊断专家系统或汽车资料数据库系统。我国从20世纪60年代开始研究汽车检测技术，当时由交通部门主持研制了一些简单的诊断设备。70年代末，我国下达了第一个关于汽车维修方面的国家级课题——“汽车不解体检测技术”。从此，汽车检测与诊断技术在我国掀开了一个新篇章。进入80年代后，随着国民经济的发展，在交通部门的统筹规划下，汽车检测诊断技术再一次得到了迅速发展。本课题结合大众车系发动机的维修手册，构建基于MicrosoftVisualBasic6.0系统，亦即是以VB6.0为开发平台，对大众车系发动机一些常见故障进行诊断。其中的诊断内容包括发动机组成原理、常见故障码查询、发动机不能启动、发动机运转不稳等子系统。用户通过这套软件可以较大幅度的提高其自身的维修效率，教学效率、学习效率、增强经济效益等。毕业设计说明书（论文）第2页共32页第一章绪论1.1课题设计的背景和含义1.1.1课题设计的背景随着国民经济和汽车产业的快速发展，汽车逐渐走入家庭，成为人们出行的代步工具。汽车的推陈出新速度也日渐迅速而快捷，汽车的发动机是汽车行驶的动力来源，是汽车的主要总成。由于发动机结构复杂，工作条件差，因而其故障率较高。国内外汽车诊断仪器层出不穷，适应当代高新技术的快速发展。适合汽车专业教学、一些汽车维修厂的快速故障诊断的需求，而又不需要浪费多大的成本，经济性、操纵方便性成为首要要求。因此，利用VB软件，设计汽车发动机故障诊断系统，便于维修人员，学生进行操作，省时、省力、省钱。1.1.2课题设计的意义1.节约大量的仪器设备。原本需要价格昂贵的发动机故障诊断仪器，改用仿真设计后则可省去这些仪器设备的投入。2.提高数据的读取可靠性。由于软件程序具有的封装性和独立性，不受外界环境的信息干扰，不像一些仪器或台架由于各种环境因素导致数据不稳定性。3.提高数据的读取速度。软件仿真可通过数据模拟的方式，教学者可通过操作界面点击，连接读取信号源，无需到真车上寻找，既而大大减少了教学时间和数据的读取效率。4.提高教学过程的真实度和可操控性。教学者通过投影界面面向广大学习者进行可视化教学，学习过程直观可见，提高了学习过程的真实度，易于学习者接受和理解。1.2课题设计的主要内容1.利用VB软件，将发动机一些常见故障和发动机原理以窗体界面灵活地展示出来。2.设计人性化的操作界面，让诊断者更加快捷、方便地查找出汽车发动机故障原因，进而快速解决故障。3.利用VB软件，各种控件的功能，实现发动机故障诊断系统的设计。毕业设计说明书（论文）第3页共32页1.3系统设计需求1.硬件的需求Pentium166以上的个人计算机，推荐Pentium333以上；32MB以上的内存，推荐64MB以上；VGA或更高分辨率的显示器。2.软件的需求Windows98/2000/XP或更高版本的操作系统；32MB以上的内存，推荐64MB以上；VisualBasic6.0应用程序开发工具。1.4国内外汽车诊断技术的发展情况1.4.1国外汽车诊断技术的发展汽车工业发达的西方国家自20世纪70年代初以来，汽车新结构新技术层出不穷，这就导致汽车诊断内容的复杂化。随着汽车保有量的急剧增加，熟练维修人员相对短缺、各国有关安全、排放的严格法规相继出台，对诊断检测提出了更精确更可靠的要求。目前，汽车诊断设备分车内诊断装置与非车载诊断装置。前者是利用所有装在车上的诊断装置进行诊断，而后者是利用独立于车辆的诊断设备进行诊断。一些公司也推出了故障阅读仪。车外诊断的主要技术是采用串行通讯方式与车内ECU在汽车诊断设备的发展过程中，首先出现的是一些专用的检测仪器，如正时提前角测试仪、闭合角测试仪等，它们是故障诊断的辅助工具，而真正的故障判断仍凭借机理分析和人工经验来完成。与此同时，国际汽车工程界开始注意汽车诊断的标准问题。1972年，在美国旧金山召开的第一次国家汽车安全会议就讨论了汽车诊断标准化问题。在本次会议上，德国大众汽车公司首先开发了使用微机的诊断仪器，它利用汽车装设诊断用的传感器和联接器与车外微机相连，能检查88个项目。该仪器一经展出便在汽车制造业和维修业产生了巨大的轰动。随后，各国相继推出类似诊断装置，如1975年美国哈米尔顿标准公司推出汽车自动读出诊断仪。由于这类装置数据存贮量小，缺乏对检测数据的综合分析能力，对故障部位的推断能力有限，使用成本高，因此带有微机的车上实时监侧与控制装置占了汽车故障诊断设备的主流。进入80年代后，车内诊断无非是在发动机ECU内部都设有简单的故障自诊断程序，可以将汽车的故障状态以故障码的方式记录在ECU的ROM中，并用相应的故障指示灯毕业设计说明书（论文）第4页共32页进行提示.汽车维修人员可按规定程序读取故障码，并据此确定故障部位与原因，进行维修.但是自诊断系统设在ECU内部，其诊断程序仅限于与传感器有关的问题，特别是只停留在与线束相关的短路、断路的故障诊断上，而且考虑成本问题，ECU中数据输出也很难。因此，车外诊断技术便有了很大进展，如1986年美国美国通用汽车公司推出TECH—1型汽车诊断仪，能显示车内诊断装置的诊断结果，并向ECU输入控制参数，还可以进行运行状态监侧。1987年，日本丰田汽车公司和三菱汽车公司分别推出了诊断监侧仪和多用途故障诊断试验仪。1989年，日本日产进行数据交换，即应用能进行串行通讯的诊断仪器，读出ECU中数据流和故障码。80年代中期，国外各大汽车公司还开始采用向汽车维修厂提供诊断、对策等信息的系统，如通用汽车公司建立了为客户服务的信息中心和为销售店技工服务的技术支援中心。随着计算机的普及以及人工智能技术的发展，开始探讨用于汽车诊断的专家系统，如美国雷迪安公司设计了一个实验性的汽修专家系统。加拿大太平洋铁路公司利用积累多年的润滑油光谱分析数据和经验，于1987年开发了一个用于利用发动机油液分析来进行发动机故障诊断的专家系统。这些系统己获初步成功，显示了专家系统的巨大潜力。但是也应看到，基于知识的诊断系统的发展也面临许多问题，主要原因是来自传统的基于知识诊断理论的限制和对不同深层次诊断知识的获取难度。另外，许多学者还对各种汽车状态参数检测方法与测试技术在故障诊断中的应用进行了深入的研究，如迪琼(R.G.Dejong)利用振动信号对发动机进行监控；绍伯(H.Shaub)用于测量气门机构磨损的实时放射性标记技术；比安齐(Bianchi)对发动机压力信号波形分析；穆尔(G.F.Mauer)的动能则能检测内然机的性能；迪米特鲁(D.G.Dimitriu)对柴油机燃油点火延时时间测量的研究等。1.4.2国内汽车诊断技术的发展我国从20世纪60年代开始研究汽车检测技术，当时由交通部门主持研制了一些简单的诊断设备。70年代末，我国下达了第一个关于汽车维修方面的国家级课题—“汽车不解体检测技术”。从此，汽车检测与诊断技术在我国掀开了一个新篇章。进入80年代后，随着国民经济的发展，在交通部门的统筹规划下，汽车检测诊断技术得到了迅速发展。目前，我国汽车检测设备生产厂家已超过900家，产品种类达12000多个，年产值40多亿元，在全国已建立各类汽车诊断站1500个。一批具有高新技术的诊断仪器研制成功并投入实用，如发动机故障诊断仪、汽车底盘测功机、四轮定位仪、制动检测台、全自动转向角检测仪等均达到了较高的水平。就发动机检测仪器而言，发动机无负载加毕业设计说明书（论文）第5页共32页速测功仪、点火系检测仪、数字转速表、油耗仪、发动机漏气量分析仪、异响诊断仪、润滑油分析仪等专用检测设备在技术上已相当成熟。至于发动机综合测试仪，最初的功能主要对点火系和异响进行检测，在微机控制下，实现自动检测，具有显示、打印功能，如济南无线电六厂开发的WFJ-1型和天津汽车检测仪器厂生产的YT416型发动机测试仪就是目前国内保有量最多的发动机综合检测设备。近几年来，发动机综合测试仪的检测项目逐渐增多，功能更强大，如深圳元征、深圳威宁达、天津奥通等国内知名的汽车检测设备生产厂家相继推出了各自的产品。同时，各科研院所及高等学校也纷纷从不同角度对发动机故障诊断技术进行研究，如西安交通大学开展了发动机燃烧过程优化控制的研究；武汉理工大学利用内燃机气缸盖的振动信号识别缸内气体压力；北京理工大学对发动机油料进行光谱分析；华中科技大学开发了汽车发动机诊断专家系统等。尽管如此，我国汽车诊断技术水平与国外还存在很大差距，这主要表现为：汽车诊断理论的基础研究不完善、不系统、不深入；汽车检测仪器产品可靠性差；自动化水平低；品种不齐全、更新慢、技术含童低、附加值低；产品性价比低、智能化水平低；某些商性能产品也无独立知识产权等。入世后，进口产品大举进入我国，使我国汽车保修设备业的竞争处于不利的境地。但是，我国的汽车后市场是巨大的，目前全国汽车保有量为2100万辆，2010年将达到4500万辆；全国现有汽车维修企业32万家，大多分布在大中城市，其中能做大修的一类企业约15万家，能做二级维护的二类企业5.5万家，其余20万家是从事专项修理的企业。根据市场预测，随着我国汽车保有量的高速增长，汽车维修企业今后每年将会以10%-15%的速度发展，各种类型的汽车安全检测站和综合检测站将在各地陆续建立，预计2010年约建成2400—2500个。若按每条检测线配备20台计算，则用在汽车检测线上的检测仪器，就可达到48000—51000台，再加上全国几十万家汽车维修企业的需求量，其数字是可观的。由此推侧，我国汽车检测与维修设备的发展前景非常广阔。为此，今后我国汽车诊断技术应向以下三个方面发展：1.完善与硬件配套的软件建设，制定全国统一的检测标准；2.大型检测诊断设备研制方面，向声、光、电等自动化技术方向发展，进一步提高诊断系统的智能化水平；3.汽车检测诊断实现网络化，提高信息资源共享、硬件共享、软件共享水平。1.5系统的设计思想毕业设计说明书（论文）第6页共32页故障诊断系统的设计一般分为三个阶段：分析阶段、设计阶段和实现阶段。每一阶段都是一系列相关的活动。在分析阶段，需要了解诊断系统的目标，即决定系统应该做什么。在设计阶段，确定如何在给定约束的条件下实现这些目标，即决定系统怎样可以做到。在实现阶段，认真贯彻设计，并多次测试系统、完善系统。分析阶段类似于软件工程中的需求分析，一般分为这几个步骤:1.确定系统的约束条件：约束条件可能来自系统的内部或外部，重要的约束条件包括是否必须采用某种软件、是否必须采用固定的器件等；2.罗列用户的要求：这里的要求主要是任务书中的要求，要使得开发出的诊断系统尽可能的满足用户的需求，必须从各个角度去考虑，如系统用于什么任务、系统的界面、系统的可扩展性、系统的可靠性等；3.确定开发计划：设计阶段主要决定系统如何在给定的约束条件下完成设计要求，这个阶段主要步骤是审查分析资料、熟悉