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测功器发展历程 |
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测功器发展历程:
汽车的检测与诊断的科学定位汽车从发明到今天已经一个多世纪了。在现代社会，汽车已成为人们工作、生活中不可缺少的一种交通工具。汽车在为人类社会造福的同时，也带来大气污染、噪声和交通安全等一系列的严重问题。汽车本身是一个复杂的系统，随着行驶里程和使用时间的增加，其技术状况将不断恶化。因此，一方面要不断研制性能优良的汽车；另一方面要借助维护和修理，恢复其技术状况。汽车的性能检测就是在汽车使用、维护和修理过程中对汽车的技术状况进行测试、检验和故障诊断的一门技术。
汽车诊断与检测，包括汽车诊断技术和汽车检测技术两方面的内容，所谓的诊断技术主要是针对汽车故障而言，而检测技术主要是针对汽车使用性能而言。通过诊断与检测，可以在不解体情况下判明汽车的技术状况，为汽车继续运行或维修提供可靠依据。随着汽车科技含量的迅速增长及汽车保有量的不断增加，汽车维修方式已转变为“预防为主、定期检测、强制维护、视情修理”的新的维修理念和维修方式，这给汽车的检测与诊断做出了科学的定位。
随着汽车工业的飞速发展，汽车检测已发展成为一门重要的学科，并在汽车制造、汽车使用、汽车维修和车辆管理部门获得广泛应用。另外，随着电子技术与测控技术的快速发展，电子化、集成化与智能化测量仪器设备在汽车维修、检测与诊断中用得越来越多。这就要求测功器检测人员具备检测方面的知识，尤其是现代检测仪器的灵活应用。２．国外汽车检测技术发展状况汽车检测技术是从无到有逐步发展起来的，早在２０世纪５０年代以前，国外就已开发了以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。６０年代初期就有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火试验仪进入我国，这都是国外早期发展的汽车检测设备和仪器检查的第１个阶段，即检测、诊断设备是以机械结构为主，单机人工操作。虽然检测、诊断设备和仪器结构较简单，测试精度也不高，但已从过去的人工定性检查进化为设备、仪器的定量检测。从现场或路试发展为相关性台架的试验，不仅省时、省钱而且在检测数据精度上，也是一个质的飞跃。第２个阶段是随着科技进步，国外汽车检测设备在自动化、精确化和综合化等方面有了新的发展，应用新技术，开拓新的检测领域，研制出许多新型检测设备和仪器。６０年代国外大量开发出应用电子、光学、理化与机械相结合的一体化的检测、诊断设备，并与单板机、单片机或微型计算机相结合，使检测、诊断设备首先走向单机自动化。例如，非接触式速度计、前照灯检测仪、车轮定位仪和尾气分析仪等。
７０年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断控制自动化，数据采集处理自动化，检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪和设备。第３个阶段是汽车检测设备智能化，汽车检测线自动化、智能化和网络化阶段。随着电子计算机应用技术的发展，汽车检测设备向智能化方面发展，出现了一些具有智能化功能的检测设备，它们能对设备本身和汽车技术状况进行检测，并能判断出故障发生的部位，引导维修人员迅速排除故障。如四轮定位检测系统和电控发动机综合检测仪等。８０年代，出现了集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储与显示等功能于一体的系统软件，使汽车检测线实现了全自动化。这样不仅可以避免人为的判断错误，提高检测的精确性和检测速度，而且可以把受检车辆的技术状况储存在计算机中，既可作为车辆技术性能的档案资料备查，也可供处理交通事故时参考。第４个阶段是汽车检测、诊断技术已发展到车载自诊断系统及汽车故障诊断专家系统阶段。车载自诊断系统一般是作为汽车结构的组成部分，利用安装在汽车内各个部位的传感器，将汽车的主要技术状况经常地、自动地向驾驶员显示。显示方式有声光讯号，也有数字式图形讯号。英国通用汽车公司的车载自诊断系统检测已采用微机控制，始终维持发动机及汽车在最佳工况运行，并可对多个检测项目的参数进行实时监控。美国凯迪拉克轿车系列，日本丰田、本田轿车系列等均已先后采用了车载自诊断系统。车载自诊断系统和汽车故障诊断专家系统的进一步发展，有更多的汽车性能参数在这些系统中被检测出来，甚至可能影响到目前广泛实行的汽车定期检查、审验制度的改变。随着汽车结构和性能的逐步复杂和完善，人们再使用眼看、耳听、手摸的原始检测诊断方法已力不从心。各种故障的检测诊断涉及到电的、物理的或机械的参数，比如电流、电压、电阻、电容、压力及真空度、速度、加（减）速度、弹簧张力和发动机正时等。
为了测试这些参数，美国人发明了达松伐耳（ＤＡＲＳＯＮＶＡＬ）仪表运动机构。它由一个永久强磁体、两块极靴和一个电枢构成。在电枢的一端装有指针，仪表的刻度分别用安培、伏特、欧姆、转／分钟等单位标定，便成为电流表、电压表、电阻表和转速表等，多年来万用表成为人们最常用而简便的诊断工具，可以说，它是一般检测诊断仪具的典范。转速表由电脉冲驱动，断电器触点的开启，使电流中断，便产生一个电压脉冲；分电器引进仪表的电流操纵其振动继电器，它使电容器充电与放电。发动机的转速越高，电容器充、放电越频繁，这使仪表电路中的电流与发动机转速成正比，在电路中接入一个毫伏电压表，与发动机转速成正比的电流使该电压表指针指出转速值。为了测定当断电器闭合时分电器凸轮转过的角度，制成了一种由初级点火电路中的电脉冲操纵的闭合角测定仪。因为６缸发动机凸轮间的夹角是６０°，触点闭合角通常为３４°～３８°；８缸发动机的凸轮夹角是４５°，其触点闭合角为２６°～３２°，故闭合角测定仪的刻度标定为０°～５０°，可以测试４～１２缸的发动机断电器闭合角。点火线圈试验仪除能检测初级和次级绕组的电阻外，还由一个小的阴极射线管显示一个完整的火花周期的波形。电容器试验仪可测试电容器的串联电阻、电容和绝缘性能。电枢测试仪用来检测发电机或启动机的电枢是否短路，检测时电枢放到有强大的交流磁场的Ｖ形槽中，如果整流子线圈有短路便感应出电流，将试验用的薄钢片吸住并产生振动。该仪器还可检查电刷的搭铁和磁场线圈的断路情况。点火正时灯由变压器、振动器、２６００Ｖ放电电容器、５万Ω的滤波电阻器和充气灯管组成，每当一个汽缸火花塞跳火时，白炽的火花闪光都会照亮飞轮上的点火正时记号，频闪的作用使正时记号被看作是静止不动的，当发动机加速，点火自动提前装置起作用时，点火正时标记会发生位移。整流器二极管试验器的电源为１２０Ｖ，其黑线表笔接二极管负极，红线表笔接二极管正极。测试时若仪表的读数为２Ａ（或稍大些），说明二极管正常；测值为零说明其短路；测值为１Ａ，说明二极管断路。为了测试发动机的燃烧质量，使用燃烧情况分析器，该仪器电路中有一个惠登斯电桥，其四个电阻中有两个的电阻值为常数，另外两个均是长度精确的白金导线，分别穿过充有空气和发动机排气的管子。发动机工作时，排气中的ＣＯ２比空气的传热能力大，因而通过空气的白金导线与通过ＣＯ２的白金导线的电阻大小不同，于是产生电流在仪表的不同刻度盘上分别显示出燃烧效率的百分比及可燃混合气的空燃比，发动机在怠速、加速和高速等不同工况下，燃烧分析器将有不同的指示值。红外线测定仪是测试分析汽车排气中的ＣＯ和ＨＣ成分的。其传感装置是一种非分散性的红外线光学座。它根据以规定频率吸收能量的原理，当ＣＯ和ＨＣ穿过每一光座中的红外线光束时，能量被吸收或挡住，ＣＯ和ＨＣ的浓度越高，仪器的读数越大。早在１９４１年，美国索柯尔 摩别尔石油公司，取得被称为“光栅扫描”的专利权。它把发动机工作时各汽缸的点火波形，上下循序地显示在阴极射线管屏幕上，这就是在发动机诊断中有着重要价值的示波器。为了完成对发动机及其附件在模拟道路行驶的工况下的测试，底盘测功器被研制出来。测试时，汽车驱动轮搁置在测功器的两个滚筒上，其中一个取力滚筒用水力（或电涡流、电感应、摩擦制动）的方法加载，这相当于被驱动的车轮对发动机施加了运行载荷。
试验过程中，通过改变负荷和速度，完成对所有行驶工况下汽车的性能测定。近年来，迅速发展起来的汽车检测线，可对车辆的四轮定位、侧滑、制动、照明及废气排放等安全、环保性能进行全面检查。随着科学技术的进步，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集自动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备。例如：国外生产的汽车制动检测仪、全自动前照灯检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、计算机四轮定位仪等检测设备，都具有较先进的全自动功能。进入８０年代后，计算机技术在汽车检测技术领域的应用进一步向深度和广度发展，已出现集检测工艺、操作、数据采集和打印、存储、显示等功能于一体的系统软件，使汽车检测线实现了全自动化，这样不仅可避免人为的判断错误，提高检测准确性；而且可以把受检汽车的技术状况储存在计算机中，既可作为下次检验参考，还可供处理交通事故参考。
３．我国汽车检测技术的发展历程汽车问世以来，历经动力革命、传动革命，当前正在进行着控制革命，汽车上的电子产品占整车价值的比例，将由目前的１２％～１５％，提高到２００５年的２５％～３０％。最新技术的汽车已从各总成的单独控制，发展到动力传动系统一体化综合控制，从一般控制发展到智能化、网络化控制。为了更好地发挥汽车的效能，人们在设计制造汽车的同时，也研究汽车的应用技术，其中汽车的故障检测诊断技术是十分重要的一部分，汽车检测诊断技术的沿革，大体经历了３个阶段：（１）人工经验检测诊断汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。由若干零部件、总成组成的汽车，是一个比较复杂的技术系统，各元件之间相互作用的物理量称为汽车的结构参数。当某一部分结构参数达到损坏极限，表现为局部或全部丧失工作能力，这就是汽车有了故障。故障的症状有多种表现，凭人的感官和经验，对故障的原因进行分析判断，这就是人工经验诊断，这种诊断方法是试探性的，它不需要仪具设备，全凭诊断者的经验和技术水平。
在汽车发展的早期，人们主要是通过有经验的维修人员通过问、看、嗅、触、试等方法，发现汽车的故障，对故障进行粗略的定性分析，并做有针对性的修理。即过去人们常讲的“望（眼看）”、“闻（耳听）”、“切（手摸）”方式。这虽然经济、方便，但具有很大的盲目性。（２）一般仪具检测诊断随着改革开放的深入，汽车保有量的不断增加，汽车科技含量的迅速增长，传统的检测方式已不适应维修形势发展的要求。“预防为主、定期检测、强制维护、视情修理”已成为新的维修理念和维修方式。汽车检测技术是从无到有逐步发展起来的，早在２０世纪５０年代在一些工业发达国家就形成以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。２０世纪６０年代初期进入我国的汽车检测试验设备有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火系统故障诊断仪和汽车道路试验速度分析仪等，这些都是国外早期发展的汽车检测设备。２０世纪６０年代后期，随着汽车技术的进步，国外汽车检测技术发展很快，并且大量应用了声学、光学、电子技术、理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化检测技术。例如，非接触式的车速仪、前照灯检测仪、车轮定位仪、废气分析仪等都是光机电、理化机电一体化的检测设备。进入２０世纪７０年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪器和设备。在此基础上，为了加强汽车管理，各工业发达国家相继建立汽车检测站和检测线，使汽车检测制度化。我国从２０世纪６０年代开始研究汽车检测技术。为满足汽车维修需要，当时交通部主持进行了发动机汽缸漏气量检测仪、点火正时灯等检测仪器的研究、开发。２０世纪７０年代，我国大力发展的汽车检测技术，汽车不解体检测技术及其设备被列为国家科委的开发应用项目。由交通部主持研制开发了反力式汽车制动试验台；惯性式汽车制动试验台；发动机综合检测仪；汽车性能综合检验台（具有制动性检测、底盘测功、速度测试等功能）。进入８０年代，随着国民经济的发展，科学技术的各个领域都有了较快的发展，汽车检测及诊断技术也随之得到快求也与日俱增。我国机动车保有量迅速增加，随之而来的是交通安全和环境保护等社会问题。如何保证车辆快速、经济、灵活，并尽可能不造成社会公害等问题，已逐渐被提到政府有关部门的议事日程，因而促进了汽车诊断与检测技术的发展。交通部主持研制开发了汽车制动试验台、侧滑试验台、轴（轮）重仪、速度试验台、灯光检测仪、发动机综合分析仪、底盘测功机等。国家在“六五”期间重点推广了汽车检测与诊断技术。（３）现代智能化仪具检测诊断汽车技术的发展，使普通仪具检测诊断暴露出很大的局限性。
为了适应汽车电控系统的检测诊断，人们开始了对传感器和微型计算机应用等方面的研究。随着现代科学技术的进步，特别是计算机技术的进步，汽车检测技术也飞速发展。目前人们能依靠各种先进的仪器设备，对汽车进行不解体检测，而且安全、迅速、可靠。传感器就是能够感知并检查出被观测对象信息的装置。汽车电子控制系统机理与结构的复杂性，要求其自身必须建立可靠的故障自诊断系统。１９７９年美国通用公司首次在汽车上运用电子控制装置ＥＣＵ自诊断系统。该系统由存储于ＥＣＵ中的软件及相应的硬件构成。当汽车运行时，ＥＣＵ不断监控系统中各部分的工作情况，如果发生故障，ＥＣＵ根据故障的性质和程度，首先进入失效安全模式（也称安全回家模式），使汽车有可能行驶到附近的维修点排除故障。同时，将故障信息以代码的形式存贮，汽车维修时，利用专门的仪具和方法提取故障代码，据此排除故障后再将其清除。这种汽车自身诊断系统又称为ＯＢＤ。世界各汽车制造厂商都自行设计了ＯＢＤ的诊断插座，并且定义了各车型的故障码。ＯＢＤ、ＯＢＤ－Ｉ、ＯＢＤ－Ⅱ是汽车电控诊断的三大系统，１９９４年世界２０％的汽车制造厂商采用ＯＢＤ－Ⅱ标准，１９９５年增加到４０％，１９９６年全面执行了该标准。ＯＢＤ－Ⅱ系统具有标准相同的１６脚诊断座，统一了各车型的故障代码及其含义，具有行车记录器功能和数值分析资料的传输功能。其测功器资料传输线有两个标准，即欧洲标准ＩＳＯ和美国统一标准ＳＡＥ。１９９６年后，许多美国生产的汽车在配备普通的ＯＢＤ－Ⅱ系统的同时，又增设了加强的ＥｎｈａｎｃｅｄＯＢＤ－Ⅱ诊断系统，它在很大程度上提高了通讯速度，而且增加了对自动变速器、ＡＢＳ和ＳＲＳ系统的诊断。 | |
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