汽車發(fā)動機故障診斷研究的理論與方法

熊沂鋮，王　杏，李金龍，秦　芃

（西安航空學(xué)院，陜西 西安　710077）

汽車發(fā)動機故障診斷研究的理論與方法

熊沂鋮，王杏，李金龍，秦芃

（西安航空學(xué)院，陜西 西安710077）

隨著現(xiàn)代社會汽車制造技術(shù)的不斷研究與完善，汽車工藝的不斷提升，建立更加合理、更加科學(xué)、更加完善的系統(tǒng)汽車故障診斷理論體系成為發(fā)展的必要趨勢。文章對汽車發(fā)動機故障診斷的理論和方法進行分析研究，分別從信號處理、模糊故障診斷、知識等方面進行分析和探討，望對以后發(fā)動機故障的診斷研究提供幫助。

汽車發(fā)動機；故障診斷；信號處理；模糊故障診斷

隨著現(xiàn)代汽車電子使用過程不斷地優(yōu)化，提高了汽車性能的同時也讓汽車整體控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能變得更加復(fù)雜，一旦發(fā)生故障的時候，診斷跟維修也會變得特別的難，同時也考驗維修人員的知識跟經(jīng)驗。隨著發(fā)展的需要，維修人員不斷提升自身的技術(shù)和能力，可以利用計算機技術(shù)建立一個完善、統(tǒng)一、系統(tǒng)的汽車發(fā)動機診斷維修技術(shù)方法，提高維修的效率。和世界各國研究機構(gòu)投入大量的人力物力進行汽車發(fā)動體系故障的研究不同，對于我國來說進行發(fā)動機故障診斷的理論和方法的研究對改進和提高我國的汽車故障診斷技術(shù)是非常重要的，因為汽車工業(yè)我國起步的晚，這方面要遠遠落后于其他國家。

1　根據(jù)信號處理發(fā)動機故障診斷方法

對于汽車發(fā)動機故障診斷方法的要領(lǐng)，實際就是兩點，一個是模式的辨認識別，另一個是分類的問題。從這主要的兩點來看，發(fā)動機故障診斷的方法主要可概括為提取特征，模式的識別和獲取發(fā)動機的數(shù)據(jù)信息。在根據(jù)信號處理的汽車發(fā)動機故障診斷的方法中，最重要的方法之一就是利用信號模型來進行診斷；診斷方法主要有主元分析法和小波分析法等。

（1）主元分析法對發(fā)動機故障的診斷與研究。主元分析法是通過對數(shù)據(jù)的壓縮分析，提取其中的關(guān)鍵信息，根據(jù)提取的相關(guān)數(shù)據(jù)進行故障診斷，利用提取的歷史數(shù)據(jù)進行研究和分析，建立一個主元模型，然后開始測量發(fā)動機實際運行信號，一旦出現(xiàn)汽車發(fā)動機實際運行信號跟主元模型的信號產(chǎn)生排斥，就說明汽車發(fā)動機發(fā)生故障，然后就可以判斷故障的發(fā)生。通過分析得到的數(shù)據(jù)，分離出發(fā)動機的故障，然后解決問題。因此主元分析法對分離數(shù)據(jù)中的大量冗余信息處理非常有效；主元分析法對于數(shù)據(jù)的處理性很強，可以作為有效的故障監(jiān)測和管理方式。

（2）小波分析方法對發(fā)動機故障的診斷與研究。小波分析法就是對發(fā)動機運行狀態(tài)下發(fā)生的時頻進行數(shù)據(jù)分析，總結(jié)參數(shù)的變化數(shù)據(jù)進而判斷汽車發(fā)動機的故障。小波分析法是通過對多項參數(shù)變化的采集，來推斷汽車發(fā)動機是否發(fā)生故障。如圖1所示為小波測試系統(tǒng)示意圖，將發(fā)動機和波形分析連接，并將運行效果和采集波形的系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)，這樣能夠監(jiān)測發(fā)動機運行過程中的波動，然后記錄發(fā)動機運轉(zhuǎn)中的參數(shù)變化，通過小波分析進行參數(shù)研究，將結(jié)果進行對比。通過小波測試的數(shù)據(jù)對比顯示，可以將如表1所示的數(shù)據(jù)進行分析對比，可以發(fā)現(xiàn)，當發(fā)動機油缸斷油時，噴油脈寬增加，在油耗和點火角保持不變的前提下，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速基本保持不變的，這是因為發(fā)動機在斷缸后，轉(zhuǎn)速下降，為了維持這種不正常的運行狀態(tài)，電腦會指令增加噴油脈寬，由于總供油量不變，所以轉(zhuǎn)速基本不變，因此造成供油量變化與轉(zhuǎn)速變化不同步，造成發(fā)動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

圖1　小波測試系統(tǒng)示意圖

表1　實驗數(shù)據(jù)

2　模糊故障診斷方法

模糊診斷法主要是對數(shù)據(jù)進行大概的模糊的分析跟判斷，對發(fā)動機的故障進行大致判斷，可作為初步的判斷，將故障大致確定在一定的范圍內(nèi)，然后重點對這個區(qū)域進行重點技術(shù)分析，然后繼續(xù)縮小排除范圍，從而提升故障診斷的效率。例如，發(fā)動機出現(xiàn)有聲無轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，初期判斷的時候不能分析出其具體原因，這種情況下可以通過模糊故障診斷法將故障范圍大致縮小到發(fā)動機的軸、轉(zhuǎn)動齒輪等然后故對這些部位進行重點排查分析繼續(xù)將故障范圍進行縮小，有利于提高發(fā)動機的故障診斷效率。

3　基于知識的故障診斷方法

隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展更新，人工智能及計算機技術(shù)為汽車發(fā)動機的故障診斷提供了不少新的理論方法，產(chǎn)生了不少新的診斷方法，例如用計算機采集故障發(fā)動機的信息后，計算機會利用所收集的數(shù)據(jù)運行各種規(guī)則進行推斷，有時甚至還可以調(diào)取應(yīng)用程序，在運行的過程中還可以向商戶索取一些必要的信息，然后就可以快速診斷出發(fā)動機故障或者最有可能的故障。

4　專家系統(tǒng)故障診斷法

專家系統(tǒng)對汽車發(fā)動機的故障診斷法主要是指在通過對被診斷發(fā)動機進行計算機信息采集，然后通過計算機相關(guān)的邏輯分析系統(tǒng)將數(shù)據(jù)進行處理，然后通過知識進行推理診斷故障可能發(fā)生的原因，然后再由用戶去證實。

5　汽車發(fā)動機故障診斷法的展望

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及汽車技術(shù)的日益發(fā)展汽車，發(fā)動機的故障問題也會越來越復(fù)雜化，不僅僅存在于單方面的問題，必定會對現(xiàn)存的汽車發(fā)動機的診斷造成困難。目前很多研究人員試著將故障診斷的方式進行整合，也就是通過多種診斷渠道聯(lián)合起來對發(fā)動機進行診斷，這種方法不僅體現(xiàn)出了成果性，同時更具全面性。通過對所有診斷方法的整合，可以更好地進行互補作用，更充分的對汽車發(fā)動機進行更加全面的故障診斷。其次也可以通過增加故障診斷工具來提高故障診斷效率，還可探討新的故障診斷功能。根據(jù)新的診斷方法，可以結(jié)合前面提到的診斷方法，全面提高診斷效率。

6　結(jié)語

文章僅針對汽車發(fā)動機故障的診斷方法進行了研究與分析，了解了汽車發(fā)動機的故障診斷方法種類的多樣化，應(yīng)該結(jié)合實際具體的情況采取針對性的方法。不拘泥于單一的診斷方法，全面檢測才能夠診斷出最好的診斷效果，通過理論結(jié)合實踐的不斷總結(jié)，在故障診斷中還可以借助一些新的儀器進行診斷。隨著汽車工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來的汽車發(fā)動機技術(shù)的診斷中，計算機診斷將起到舉足輕重的地位，既節(jié)省人力又能提高診斷的有效性。

［1］張開智.汽車發(fā)動機故障診斷的理論和方法［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（10）：40-41.

［2］戈劍，楊維軍.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.

Theory and Methods of Automobile Engine Fault Diagnosis

XIONG Yi-cheng，WANG Xing，LI Jin-long，QIN Peng
（Xi'an Aviation College，Xi'an，Shaanxi 710077，China）

With continuous research and improvement of modern car manufacturing technology，car process has been continuously improved，so it's imperative to establish more reasonable，more scientific，and more perfect automobile fault diagnosis theory system.The article studies automobile engine fault diagnosis theory and method，respectively explores from signal processing，fuzzy fault diagnosis，knowledge，etc.，hoping to offer helpfor engine fault diagnosis.

car engine；fault diagnosis；signal processing；fuzzy fault diagnosis

U472

A

2095-980X（2016）07-0045-02

2016-06-18

熊沂鋮（1988-），男，陜西勉縣人，碩士研究生，助教，主要研究方向：發(fā)動機工作原理。