汽車發(fā)動機智能故障診斷技術(shù)的研究

竇捷

摘 要：智能故障診斷技術(shù)是伴隨著安全生產(chǎn)要求的不斷提高和計算機技術(shù)、智能技術(shù)等現(xiàn)代先進技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生發(fā)展起來的，其被應(yīng)用于機械設(shè)備的故障診斷中，極大地提高了故障診斷水平，對保證機械安全可靠性有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機；智能故障；診斷

發(fā)動機是汽車的動力源，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其與汽車的一些基本技術(shù)性能都有著直接或間接的聯(lián)系。由于工作條件不穩(wěn)定，部分零件運行環(huán)境惡劣，汽車發(fā)動機故障在汽車全部故障占據(jù)著一個較大的比重，而發(fā)動機一旦發(fā)生故障不僅會影響自身性能，還會對汽車其他結(jié)構(gòu)性能帶來影響，造成較大的損失，嚴重時還可能造成人身傷亡，因此對發(fā)動機故障的及時診斷和排除十分重要。隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，其故障的準確判斷也更為困難，在此形勢下，利用智能故障診斷技術(shù)開發(fā)汽車發(fā)動機智能故障診斷系統(tǒng)對減少汽車安全事故發(fā)生率，降低損失有著十分重要的現(xiàn)實意義。

一、汽車發(fā)動機智能故障

故障診斷是指在實際工作中針對系統(tǒng)、設(shè)備運行過程中的異常情況，利用各種檢查和檢測的方法，對系統(tǒng)和設(shè)備進行檢測，查看系統(tǒng)或設(shè)備是否存在故障，并進一步確定出故障所在部位的過程，智能故障診斷是借助智能技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備運行中的技術(shù)參數(shù)和物理現(xiàn)象等對系統(tǒng)、設(shè)備的運行情況進行判斷，并根據(jù)故障的特征對故障信息作出評估，進而判斷出故障發(fā)生的原因和部位的一種故障診斷方法。智能故障診斷主要有故障檢測與診斷和故障容錯控制兩個部分，其系統(tǒng)主要包括人機接口、知識庫和數(shù)據(jù)庫、機器學(xué)習(xí)、診斷信息獲取、診斷推理以及解釋機構(gòu)等幾主要的功能模塊。

二、 汽車發(fā)動機智能故障診斷方法

1汽車發(fā)動機故障診斷方法分類

汽車發(fā)動機設(shè)備故障診斷技術(shù)發(fā)展至今，已提出了大量的方法。其中常用的方法如下：

1.1灰色診斷方法該診斷方法認為機械設(shè)備系統(tǒng)是一個灰色系統(tǒng)，設(shè)備故障診斷所要解決的問題構(gòu)造標(biāo)準故障模題是灰色系統(tǒng)的白化?；疑\斷過程一般分為以下幾個步驟：1確定待測狀態(tài)模式向量集；3計算灰關(guān)聯(lián)度矩陣；4確定關(guān)聯(lián)度值；式向量集；5故障分析與診斷。

1.2 模糊診斷方法

模糊診斷方法就是采用模糊集合的相關(guān)理論構(gòu)建的汽車發(fā)動機故障診斷方法。在汽車發(fā)動機故障診斷過程中，會測量得到的是許多信號，通過信號分析得到許多故障征兆。征兆和故障之間存在一定關(guān)系。應(yīng)用模糊變換定理可以得出故障論域上的一個模糊子集，即一個診斷結(jié)果。

1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有大規(guī)模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)能力，特別適用于處理需要考慮許多因素和條件的、非線性、不精確和模糊的信息處理問題，共分為三個步驟：1知識表達； 2推理過程： 3自學(xué)習(xí)能力。

1.4 專家系統(tǒng)診斷方法

基于計算機的故障診斷專家系統(tǒng)，是一種典型的咨詢處理系統(tǒng)，它能獲取大量的專家診斷咨詢，利用專家的推理方法，解決發(fā)動機的故障。一般的專家系統(tǒng)由知識庫、推理機、用戶界面三部分組成。綜合比較這幾種方法，這些方法都是處理發(fā)動故障診斷的優(yōu)秀方法，但是前三種方法都是以復(fù)雜的算法作為支撐的，構(gòu)建過程復(fù)雜，實現(xiàn)困難。專家系統(tǒng)診斷方法是以專家的相關(guān)經(jīng)驗作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)簡單且具有人工智能化的特點，因此本文選用專家系統(tǒng)診斷方法。

2 汽車發(fā)動機故障診斷的基本過程

汽車發(fā)動機故障診斷的基本過程為：

（1）確立汽車發(fā)動機運行狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容，包括監(jiān)測方式確立、監(jiān)測參數(shù)確立等方面的內(nèi)容。這些內(nèi)容的確立應(yīng)主要考慮被監(jiān)測對象的結(jié)構(gòu)、故障的發(fā)生形式、工作壞境及現(xiàn)有的測試設(shè)備條件等因素。

（2）組建測試系統(tǒng)，根據(jù)步驟（1）的相關(guān)要求選取傳感器及其配套設(shè)施，組成測試系統(tǒng)，用以收集故障診斷所需的信息。

（3）測試、分析及信息提取，這個步驟的主要內(nèi)容是對由上步獲取的信號進行加工，一般包括濾波處理、異常數(shù)據(jù)的剔除等。

（4）狀態(tài)監(jiān)測、判斷及預(yù)報，這一步的主要工作是構(gòu)造或選定故障診斷判據(jù)，確定汽車發(fā)動機各部件狀態(tài)相關(guān)參量的閾值等內(nèi)容，以此判定被診斷的汽車發(fā)動機的運行狀態(tài)，以及故障的未來發(fā)展趨勢進行預(yù)測。

3 故障診斷專家系統(tǒng)的構(gòu)建

專家系統(tǒng)故障診斷方法用下圖的結(jié)構(gòu)來說明：它由數(shù)據(jù)庫，知識庫，人機接口，推理機等組成。其各部分的功能為：數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫通常由動態(tài)數(shù)據(jù)庫和靜態(tài)數(shù)據(jù)庫兩部分構(gòu)成。靜態(tài)數(shù)據(jù)庫是相對穩(wěn)定的參數(shù)，如設(shè)備的設(shè)計參數(shù)、固有頻率等；動態(tài)數(shù)據(jù)庫是設(shè)備運行中所檢測到的狀態(tài)參數(shù)，如工作轉(zhuǎn)速、介質(zhì)流量、電壓或電流等。知識庫：存放的知識可以是系統(tǒng)的工作環(huán)境，系統(tǒng)知識（反映系統(tǒng)的工作機理及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)知識）；設(shè)備故障特征值，故障診斷算法，推理規(guī)則等，反映系統(tǒng)的因果關(guān)系，用來進行故障推理。知識庫是專家領(lǐng)域知識的集合。人機接口：人與專家系統(tǒng)打交道的橋梁和窗口，是人機信息的交接點。推理機：根據(jù)獲取的信息綜合運用各種規(guī)則，進行故障診斷，輸出診斷結(jié)果。是專家系統(tǒng)的組織控制機構(gòu)。

三、小結(jié)

隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，智能故障診斷的先進性、準確性越來越高，利用智能故障診斷技術(shù)開發(fā)汽車發(fā)動機智能故障診斷系統(tǒng)對減少汽車安全事故發(fā)生率，降低財產(chǎn)損失。

參考文獻：

[1] 鮑曉.汽車發(fā)動機智能故障診斷系統(tǒng)的研究分析.《企業(yè)技術(shù)開發(fā)》2013

[2] 李錫坤，吳茂軍.試析汽車發(fā)動機的智能故障診斷技術(shù).《時代汽車》2017