汽車發(fā)動機故障診斷方法研究

遲永軍

（大慶油田鉆探工程公司運輸一公司運輸五分公司，黑龍江 大慶 163413）

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車消費在我國也得到了迅猛的提高，汽車年銷量和年產(chǎn)量均保持了高幅度的持續(xù)增長。2012年全年度，乘用車銷量突破了1500萬輛大關(guān)，同比增長6.5%。可以看到汽車需求量越來越多，汽車的普及率也將越來越廣。發(fā)動機作為汽車零部件中最重要的部分，一直是汽車生產(chǎn)、銷售乃至于汽車維護保養(yǎng)中最為關(guān)注的部件。汽車發(fā)動機是汽車的動力來源，大致分為汽油機和柴油機，以及當(dāng)前熱門的混合動力以及電動機，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)構(gòu)成十分復(fù)雜，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝也是各個汽車生產(chǎn)商最為核心的機密之一?？偟膩碚f發(fā)動機是一種機電一體化的動力裝置，主要作用是保障汽車在不同路況、不同的氣候地形條件以及不同的功率要求下不失去動力支持。因而，對于發(fā)動機的技術(shù)要求也是極為嚴(yán)苛，它必須在保持功率需求的前提下，盡可能地變小變輕以便于減輕油耗，同時還得適應(yīng)高溫高壓和高強度持續(xù)工作的技術(shù)要求。因此，發(fā)動機的故障率一直高居不下，具體表現(xiàn)為效率降低或者直接失效。對于發(fā)動機進行故障監(jiān)測和故障診斷是保障發(fā)動機工作效率的必要工作。國內(nèi)外的汽車界在經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)動機運行監(jiān)測工作之后，總結(jié)了許多適合于不同品系發(fā)動機的故障監(jiān)測和診斷的方法，但是核心技術(shù)都是對于運行狀態(tài)的汽車發(fā)動機，基于先進的傳感器技術(shù)和專業(yè)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析手段，對發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的實況數(shù)據(jù)進行監(jiān)測分析，識別甚至是預(yù)測出異常工況，對發(fā)動機各個部件的工作狀態(tài)進行評估，為發(fā)動機管理人員提供解決方案?？偟膩碚f，發(fā)動機故障診斷技術(shù)主要是針對于汽車發(fā)動機的動力特性、運行可靠性、噪聲排放以及安全性進行展開的。

2 汽車發(fā)動機常見故障類型

本文針對大型貨運車輛的發(fā)動機進行了針對性分析，對于發(fā)動機在不同工況、不同動力特性以及不同運行狀態(tài)的故障類型進行了一定的研究，從對現(xiàn)有的技術(shù)資料的分析來看，這一類發(fā)動機的常見故障有以下幾種。

2.1 發(fā)動機啟停故障

大型貨車自重和載重量都很大，因此，在車輛啟動和停止時對于發(fā)動機的冷啟動和熱著車都有很高的要求。冷啟動困難時，發(fā)動機振顫現(xiàn)象明顯，需要一段時間，發(fā)動機部位的振動才趨于平緩，一直到車速穩(wěn)定在較高速度時振動才明顯消失，停車時，發(fā)動機換擋降速效果不明顯，油壓降不下來，導(dǎo)致發(fā)動機遲遲無法換擋，這時候一旦出現(xiàn)緊急事故，駕駛員極易出現(xiàn)急剎車舉動，對高速行駛的大型貨車這是一個極大的考驗和風(fēng)險。

2.2 發(fā)動機噪聲異常

發(fā)動機正常運行時，噪聲值較小，且穩(wěn)定性較好，但是有時候發(fā)動機會突然發(fā)出響度較大的異常聲音，類似于鞭炮爆炸聲。踩踏離合器時出現(xiàn)喀嚓聲，通過路面障礙時，發(fā)動機與底座有明顯的碰撞感，換擋時車輛有明顯的停滯感，換擋不順暢；長時間運行之后出現(xiàn)頻率漸進的振動現(xiàn)象，多數(shù)時候由于發(fā)動機懸置受損或者發(fā)動機油路堵塞以及燃燒室燃燒不充分都會導(dǎo)致這樣的噪聲和振動異常。

2.3 發(fā)動機過熱或者異常煙霧出現(xiàn)

在發(fā)動機耐受范圍之內(nèi)，出現(xiàn)發(fā)動機過熱現(xiàn)象，發(fā)動機箱蓋冒出熱氣，或者直接影響駕駛室內(nèi)溫度，給駕駛員以明顯的燒灼感，車內(nèi)冷卻液溫度過高；運行過程中，汽車排氣管有突突聲，伴隨著濃度較大的黑色煙霧或者藍(lán)色煙霧，煙霧中油味較重；過熱多是由于發(fā)動機冷卻系統(tǒng)失效，水箱泄漏或者冷卻液破損，風(fēng)扇離合器工作狀態(tài)不良；異常煙霧多為燃燒不充分，火花塞廢物積壓過多，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，汽缸與活塞之間間隙增大，導(dǎo)致燃料泄漏。

2.4 發(fā)動機轉(zhuǎn)向裝置故障

貨車行駛過程中轉(zhuǎn)向器難以穩(wěn)定工作，轉(zhuǎn)彎吃力，或者表現(xiàn)為不同步轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象，出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)彎不足；空載或者滿載時汽車穩(wěn)定性較差，方向盤出現(xiàn)擺動，尤其表現(xiàn)在高速行駛時，多為轉(zhuǎn)向操縱桿磨損帶來的轉(zhuǎn)向靈敏度缺失。

2.5 汽車變速失效和怠速失效

車輛加速效果變差，急加速時加速感不強，極易在超車時發(fā)生危險。但是發(fā)動機耗油量比往常偏大，多數(shù)是由于噴油系統(tǒng)出現(xiàn)故障。怠速不穩(wěn)定，整體速度偏低，熄火概率增大。

3 汽車發(fā)動機故障診斷的研究方法

由于汽車發(fā)動機技術(shù)中，電子化的程度越來越高，因此發(fā)動機控制系統(tǒng)的控制策略也日趨復(fù)雜，這極大地增加了發(fā)動機故障率，對于發(fā)動機的故障診斷不僅僅是過去的機械維修，更要從故障檢測和故障分析入手，建立健全發(fā)動機故障診斷體系尤為重要。

3.1 基于數(shù)字信號處理的發(fā)動機故障診斷方法

故障診斷的核心內(nèi)容是對故障信息的提取和故障類型的識別，因此采用信號處理的技術(shù)手段能夠快速有效地對故障信息進行提取、分析和模式識別。工程實際中采用前端采集技術(shù)采集到發(fā)動機故障信息，通過小波變化將故障信號進行信號分解，在時域和頻域內(nèi)對信號進行轉(zhuǎn)換，利用小波包絡(luò)對信號去噪，獲取轉(zhuǎn)速平穩(wěn)信號，與正常信號進行相關(guān)性分析，快速找出故障點，同時對比典型故障信號的時域和頻域數(shù)據(jù)，識別出故障類型，該方法數(shù)據(jù)處理速度快，而且能夠識別出故障類型，但是對于故障信號的完整性要求較高，抗干擾能力不足。

3.2 基于專家系統(tǒng)的發(fā)動機故障診斷方法

基于已有的故障信息，利用已經(jīng)建立的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，綜合考慮各項技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，進行數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)比對，利用數(shù)據(jù)索引功能，快速尋找到最匹配的故障類型，再通過實際監(jiān)測數(shù)據(jù)來進行復(fù)查，最終驗證故障診斷的效果，專家系統(tǒng)中專家數(shù)據(jù)庫是樣本信息的主要存放點，也是進行數(shù)據(jù)索引的主要依據(jù)，這就需要搜集足夠詳細(xì)的故障數(shù)據(jù)，同時，在線診斷和離線診斷的兩種診斷模式，對于專家系統(tǒng)的診斷可靠性的要求很高。通常與專家系統(tǒng)配套使用模糊故障診斷系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)，加速數(shù)據(jù)樣本比對和數(shù)據(jù)索引的速度，增強診斷可靠性，通過對樣本進行針對性的訓(xùn)練，大幅度提高專家系統(tǒng)的模式識別能力，提高診斷系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力。

3.3 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)動機故障診斷方法

傳統(tǒng)的故障診斷方法依賴于硬件系統(tǒng)所監(jiān)測得到的發(fā)動機故障信號，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊以及后處理模塊的存在，使得故障監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)模龐大，而且實時診斷的效果大打折扣。利用虛擬儀器技術(shù)，可以大幅度削減硬件系統(tǒng)的使用，將硬件系統(tǒng)集成為測試模塊，實現(xiàn)人機交互操作，通過數(shù)據(jù)借口，或者是IP/TP技術(shù)甚至是GPS技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，進而實現(xiàn)遠(yuǎn)程的故障監(jiān)測和故障診斷。同時虛擬技術(shù)還提供編程語言操作，使用者可以結(jié)合圖形化編程語言或者是C、C++、VC語言，快速編寫自己需要的數(shù)據(jù)分析模塊，加載在已有的虛擬平臺上，快捷方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能。對于發(fā)動機故障管理單位，可以真正實現(xiàn)人機界面操作管理，簡化人為分析的工作量，簡化診斷過程，提高診斷的效果，降低診斷失誤的可能性。

4 結(jié)語

發(fā)動機故障診斷是發(fā)動機運行管理的重要工作內(nèi)容，本文以大型貨運車輛為分析基礎(chǔ)，概述了發(fā)動機運行時的常見故障類型，并且有針對性地提出了幾類發(fā)動機故障診斷的方法，為發(fā)動機故障分析人員提供了有價值的技術(shù)參考。

［1］戈劍.汽車發(fā)動機故障診斷的理論和方法［J］.輕工科技，2012（4）：51-53.

［2］聶倫.汽車發(fā)動機故障診斷統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計探析［J］.技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（12）：51-53.

［3］張麗莉.現(xiàn)代汽車故障診斷方法及其應(yīng)用研究［J］.機械研究與應(yīng)用，2008（2）：8-16.