專利名稱：一種基于尾氣排放的汽車故障診斷測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于汽車檢測與診斷設備領域，適用于汽車怠速、雙怠速、ASM工況測 試方法的尾氣排放檢測、同時可進行汽車發(fā)動機故障的診斷。
背景技術：
隨著汽車產(chǎn)品在全世界范圍的普遍使用，汽車尾氣所造成的環(huán)境污染問題日益突 出。為了控制汽車排氣污染物對生態(tài)環(huán)境的危害，世界各國政府相繼制定了汽車排氣污染 物的限制標準。為此改善環(huán)境、達到排放限制，控制汽車排放污染物已成為世界各國研究的 重要課題，各種汽車尾氣排放測試裝備也不斷涌現(xiàn)。目前，國際上汽車尾氣排放分析儀主要 有兩種類別一是固定式；二是便捷式。固定式專業(yè)分析儀測量精度高，但成本也較高，多 用于科研院所；便攜式排放分析儀成本較低，攜帶方便，目前應用最為廣泛。隨著近年來我國各級政府控制汽車污染物排放力度的加大，對汽車尾氣排放分析 儀數(shù)據(jù)分析處理能力的要求越來越高。由于傳統(tǒng)便攜式排放分析儀是通過單片機技術實現(xiàn) 相關數(shù)據(jù)采集和處理的，其數(shù)據(jù)存儲量有限、且不能進行太復雜的數(shù)據(jù)處理，因而這些工作 無法進行計算機的自動分析處理，而必須手工進行。這樣，對在不同發(fā)動機轉速下得到的大 量數(shù)據(jù)的記錄、分析處理成為尾氣分析的瓶頸。計算機技術和現(xiàn)代微電子技術的發(fā)展與普 及，使得工程上也越來越需要將測試用的電子儀器設備與計算機連接起來組成一個由計算 機控制的智能測試系統(tǒng)。一方面可以彌補儀器本身的局限性，另一方面可以擴展儀器功能， 使得整個測試處理系統(tǒng)更加完善，功能更加強大。與本實用新型研究背景相關的還有人工智能診斷技術的研究和發(fā)展。近年來人工 智能技術的發(fā)展，如神經(jīng)網(wǎng)絡診斷技術、模糊診斷技術、專家系統(tǒng)診斷技術及其它們的結合 為故障分析開辟了新的途徑。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的問題在于，針對目前汽車尾氣排放分析儀在數(shù)據(jù)存儲、分 析處理能力的不足，利用計算機強大的存儲和信號處理功能，結合人工智能診斷技術，提供 一種基于尾氣排放的汽車故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)ζ囄矚庵械腃0、HC、C02、N0x、02 濃度進行連續(xù)測量，同時，還能根據(jù)污染物排放量診斷發(fā)動機故障。本實用新型所采用的技術方案是—種基于尾氣排放的汽車故障診斷測試系統(tǒng)，由溫度傳感器、濕度傳感器、大氣壓 力傳感器、汽車尾氣分析儀、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、工控機、外圍輔助硬件系統(tǒng)和軟件 系統(tǒng)組成。其中，溫度、濕度、大氣壓力傳感器對測試環(huán)境溫度、濕度、大氣壓力信息進行采 集送入與其連接的信號調(diào)理電路輸入端，信號調(diào)理電路輸出端與數(shù)據(jù)采集卡輸入端連接， 數(shù)據(jù)采集卡輸出端連接工控機；汽車尾氣分析儀通過RS-232串口與工控機連接。本實用新型可進一步補充說明為所述溫度傳感器為熱電阻式溫度變送器，分度號為Cu50，測量范圍-50°C 150°C，輸出信號為4 20mA標準電流。所述濕度傳感器為電壓輸出電容式濕度傳感器，使用溫度范圍-40 80°C，濕度 檢測范圍0 100% RH，供電電壓DC 10 36V，輸出信號為0 5V標準電壓，測試環(huán)境溫 度在-10 50°C時期測試精度為士 Imbar。所述大氣壓力傳感器為半導體應變式壓力傳感器，絕對壓力測量范圍為600 llOOmbar，供電電壓DC 10 MV，輸出信號為O 5V標準電壓。所述信號調(diào)理電路為具有信號放大、信號濾波、電流/電壓轉換功能電路。所述數(shù)據(jù)采集卡為NI PCI-6014,具有16位分辨率，16SE/8DI路模擬輸入通道，2 路模擬輸出通道，8路數(shù)字輸入輸出通道，信號輸入輸出范圍為士 10V。所述汽車尾氣分析儀為南華NHA-501型尾氣分析儀，可以檢測汽車尾氣中的CO、 HC、CO2、NOx, O2氣體濃度信息和發(fā)動機轉速信息，同時配備RS-232串口通信接口。所述軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊和故障診斷模 塊。本實用新型涉及一種基于尾氣排放的汽車故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)將現(xiàn)代測試技 術、計算機技術、人工智能診斷技術有機結合，對在不同發(fā)動機運行工況下得到的大量數(shù)據(jù) 的記錄和分析處理，不僅實現(xiàn)對汽車尾氣中所含有的CO、HC、C02、NOxJ2氣體濃度進行多工 況測試，同時還能對發(fā)動機的工作性能和工作狀態(tài)給出初步診斷。

圖1是本實用新型的系統(tǒng)組成框圖；圖2是本實用新型軟件系統(tǒng)結構示意圖；圖3是本實用新型故障診斷流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施做出進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明一種基于尾氣排放的汽車故障診斷系統(tǒng)由溫度傳感器、濕度 傳感器、大氣壓力傳感器、汽車尾氣分析儀、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、工控機、外圍輔助 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。其中，溫度、濕度、大氣壓力傳感器對測試環(huán)境溫度、濕度、大氣 壓力信息進行采集送入與其連接的信號調(diào)理電路輸入端，信號調(diào)理電路輸出端與數(shù)據(jù)采集 卡輸入端連接，數(shù)據(jù)采集卡輸出端連接工控機；汽車尾氣分析儀通過RS-232串口與工控機 連接。如圖2所示，軟件系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、故障診斷模塊、數(shù)據(jù)庫設 計及其管理模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊組成。數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)工控機對汽車尾氣分析儀測試參數(shù)(CO、HC、CO2, N0X、O2氣體濃 度和發(fā)動機轉速信息)和數(shù)據(jù)采集卡對測試環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、大氣壓力)的采集工 作。信號處理模塊主要是對工控機采集到的信號進行相應的分析和處理。在實際數(shù)據(jù) 采集過程中，由于外界環(huán)境等因素的干擾，使得工控機采集到的信號會夾雜著一定的干擾 噪聲。為了減少干擾信號對采樣值的影響，提高采樣數(shù)據(jù)的可靠性，需對采樣數(shù)據(jù)采用數(shù)字濾波等方法處理，以消除干擾影響。數(shù)據(jù)庫設計及其管理模塊包括兩部分內(nèi)容一是測試數(shù)據(jù)庫的設計與管理，主要 用于完成對測試數(shù)據(jù)的存儲、回放、查詢和刪除功能，設計字段包括發(fā)動機型號、狀態(tài)參數(shù) 名稱、參數(shù)測試值、參數(shù)允許范圍等；二是診斷知識庫的設計與管理，主要用于實現(xiàn)發(fā)動機 各類故障模式的知識存儲和管理，設計字段包括發(fā)動機型號、狀態(tài)參數(shù)、故障特征、故障類 型、故障原因等。故障診斷模塊主要是對采集到的汽車尾氣排放污染物CO、HC、CO2, NOx, O2氣體濃 度、發(fā)動機轉速等狀態(tài)參數(shù)運用神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷推理方法實現(xiàn)發(fā)動機故障的診斷推理。 診斷推理步驟如下首先，測試電控發(fā)動機在給定工況下有故障和無故障時的汽車尾氣中C0、HC、C02、 NOx, O2氣體濃度參數(shù)，建立神經(jīng)網(wǎng)絡訓練樣本集；其次，將數(shù)據(jù)參數(shù)歸一化處理(轉化為網(wǎng)絡輸入模式)；然后，用已知的樣本集訓練網(wǎng)絡；最后，用訓練好的網(wǎng)絡對發(fā)動機進行故障推理診斷。故障診斷流程如圖3所示。數(shù)據(jù)輸出模塊主要是顯示、輸出打印所檢測汽車的尾氣排放量和故障診斷結果。
權利要求1.一種基于尾氣排放的汽車故障診斷測試系統(tǒng)，包括溫度傳感器、濕度傳感器、大氣壓 力傳感器、汽車尾氣分析儀、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、工控機、外圍輔助硬件系統(tǒng)和軟件 系統(tǒng)，其特征在于，溫度傳感器、濕度傳感器、大氣壓力傳感器采集環(huán)境溫度、濕度、壓力信 息，送入信號調(diào)理電路輸入端，調(diào)理后的信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送入工控機。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于尾氣排放的汽車故障診斷測試系統(tǒng)，其特征在于， 汽車尾氣分析儀通過RS-232串口與工控機建立數(shù)據(jù)通信。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于尾氣排放的汽車故障診斷測試系統(tǒng)，其特征在于， 所述軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊和故障診斷模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種基于尾氣排放的汽車故障診斷測試系統(tǒng)，由溫度傳感器、濕度傳感器、大氣壓力傳感器、汽車尾氣分析儀、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、工控機、外圍輔助硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成；工控機通過RS-232串口與汽車尾氣分析儀建立通訊，以獲取汽車尾氣中的CO、HC、CO2、NOx、O2氣體濃度信息和發(fā)動機轉速信息；溫度、濕度、大氣壓力傳感器測試環(huán)境溫度、濕度、大氣壓力信息，送入與其相連的信號調(diào)理電路輸入端，調(diào)理后的信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡送入工控機；軟件系統(tǒng)實現(xiàn)對工控機獲取的信息進行處理、分析、顯示、存儲、推理診斷等功能。本實用新型適用于多種工況的汽車尾氣排放測試，同時能對汽車發(fā)動機故障進行診斷。
文檔編號G01N33/00GK201852706SQ201020538249
公開日2011年6月1日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權日2010年9月21日
發(fā)明者王程, 許善珍 申請人:淮陰工學院