汽車發(fā)動機故障診斷的理論和方法

張開智

（廣東 深圳 518000 ）

概述

汽車發(fā)動機故障診斷的方法有很多種，需要結(jié)合汽車實際的情況，采取針對性的故障診斷方法，并且應該利用先進的設備和儀器，提高診斷的效率，進而，確保在最短的時間內(nèi)使汽車恢復正常使用。

1 基于知識理論的汽車發(fā)動機故障診斷法

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平也有了明顯的提高，尤其是家用汽車的數(shù)量日益增多，然而在汽車的正常使用中故障診斷與維修是在所難免的，其中汽車發(fā)動機的故障發(fā)生率較多，本文也主要對汽車發(fā)動機的故障診斷進行探討?；谥R理論的故障診斷法主要包括專家系統(tǒng)故障診斷法、神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷法以及模糊故障診斷法等。

1.1 專家系統(tǒng)故障診斷法

主要是指在計算機技術(shù)的支持下，通過對診斷對象搜集相關信息之后，再將其綜合運用到故障診斷中，是通過知識的推理來對其進行診斷的，而且，還可以通過調(diào)用應用程序來索取相應的信息，并以最快的速度診斷出汽車發(fā)動機有可能發(fā)生的故障原因，然后再由用戶對其證實。專家系統(tǒng)的診斷故障法主要是由人機接口、知識規(guī)則庫、推理機、數(shù)據(jù)庫等部分組成。人機接口，也就是人與專家系統(tǒng)相互溝通的窗口，也是人機信息傳遞、交流的交接點；知識規(guī)則庫，主要是將多種因果關系、發(fā)動機故障推理的規(guī)則進行統(tǒng)一儲存的環(huán)境，也是專家系統(tǒng)故障診斷的核心結(jié)構(gòu)；推理機，主要是通過對發(fā)動機故障的現(xiàn)狀分析，然后再從知識規(guī)則庫中調(diào)去相應的故障推理，從而實現(xiàn)對故障的診斷；數(shù)據(jù)庫，就是對每次故障監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行保存的空間。

1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷法

主要是對發(fā)動機故障以模式的識別方式來對其進行診斷，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有的信息處理的特點來對其故障問題進行診斷，這種方式將會把傳統(tǒng)模式下監(jiān)測不出來的故障充分的診斷出來，并進行有效的解決，人工神經(jīng)網(wǎng)絡應用的范圍極廣，而發(fā)動機的故障診斷就是其中應用領域之一。通過神經(jīng)網(wǎng)絡對汽車發(fā)動機故障診斷的方法主要以兩種方式進行診斷，一是通過將神經(jīng)網(wǎng)絡的診斷方法與其他的診斷方法進行有力的結(jié)合，更能提高對汽車故障的診斷準確率，這種方式也叫復合故障診斷法；二是主要從模式識別的監(jiān)督上出發(fā)，對汽車發(fā)動機進行故障診斷。例如，神經(jīng)網(wǎng)絡雨CBR模塊的結(jié)合診斷，主要考慮到故障發(fā)生時間、癥狀、機型等，如，CBR250R MC17、CBR250RR MC22等，結(jié)合多項因素的分析確定汽車發(fā)動機的最終故障。人工神經(jīng)網(wǎng)絡具有適應性、并行分布性、非程序性、信息處理等，尤其是網(wǎng)絡故障診斷已存在的計算機視覺、語音識別、圖像處理等因素，能夠極大的反映出相關的信息，是對汽車發(fā)動機故障診斷的一種新模式識別技術(shù)以及處理方法。

1.3 模糊故障診斷法

主要是將汽車發(fā)動機的故障進行模糊診斷，并確定模糊故障的向量，以此來對汽車發(fā)動機的故障進行識別。

模糊診斷法主要是通過發(fā)動機的運行狀態(tài)以及征兆來判斷設備是否存在故障，如果有故障大致又是什么原因，也就是說，模糊故障診斷法是在復雜的條件下即不能用是否來斷定結(jié)果，又不能用精確的位置來確定故障，難以用精確的數(shù)字模型將故障因素表示出來，但是，可以估測出汽車發(fā)動機故障產(chǎn)生的原因以及故障的程度和位置等，這也是一種模糊邏輯的診斷方式。

例如，汽車發(fā)動機出現(xiàn)有聲無轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象，在這種情況下無法用精確的數(shù)字模型來描述故障原因，通過模糊故障診斷法大致能診斷可能是轉(zhuǎn)動軸、齒輪等基本部件出現(xiàn)故障，避免了大規(guī)模的診斷，能將故障點縮小有利于下一步的汽車發(fā)動機故障診斷。

2 基于信號處理的汽車發(fā)動機故障診斷方法

對汽車發(fā)動機的故障診斷方法，實質(zhì)上就是對模式的識別以及分類的問題，從這一點分析來看，故障診斷方法主要有故障特征的提取、發(fā)動機信息的獲取以及模式的識別等三部分，而基于信號處理的汽車發(fā)動機故障診斷方法中，主要是利用信號模型來對故障進行診斷，其中診斷方法主要有主元分析法、小波分析法等。

2.1 主元分析法對汽車發(fā)動機的故障診斷

該診斷方法主要是以思路的形式來診斷，同時也是提取信息和壓縮數(shù)據(jù)的有效方法，是通過對歷史數(shù)據(jù)的提取和分析，并將其按照主元分析法的方式建立一個正常的主元模型，然后再對汽車發(fā)動機的實際運行的信號進行測量，如果實際運行的信號與之前建立的主元模型之間發(fā)生沖突的話，說明汽車發(fā)動機存在故障，再通過數(shù)據(jù)分析的環(huán)節(jié)，可以清楚的分離出汽車發(fā)動機的故障。

該方法對數(shù)據(jù)中含有大量的的冗余信息故障的情況下，可以有效的檢測出來，并且可以有效的將故障分離出來，對汽車發(fā)動機的故障診斷十分有效。

2.2 小波分析法對汽車發(fā)動機的故障診斷

該方法主要是對汽車發(fā)動機運行過程中發(fā)出的時頻進行分析，并將分析的參數(shù)變化進行總結(jié)來判斷汽車發(fā)動機的故障。小波分析法是通過對汽車發(fā)動機上傳感器的正常信號和異常信號的采集，如，點火提前角、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、噴油脈寬等，通過對多項參數(shù)變化的采集，可以推斷出汽車發(fā)動機是否發(fā)生故障，以及發(fā)生故障的原因等。

3 汽車發(fā)動機故障診斷法的展望

3.1 多種診斷方法結(jié)合對汽車發(fā)動機的故障進行診斷

以上部分所提到的僅是汽車發(fā)動機故障診斷方法的一部分，除此之外還有很多診斷方法，如，等價空間法、狀態(tài)估計法、參數(shù)估計法等，而且每種診斷方法都有著它獨特的診斷方式，都能有效的對汽車發(fā)動機故障進行診斷。

然而在社會經(jīng)濟日漸的發(fā)展下，汽車故障也不能僅會出現(xiàn)單方面的問題，問題的復雜性勢必會對故障的診斷方式造成一定的困難。在社會科技不斷的發(fā)展下，很多研究人員也將汽車發(fā)動機的故障診斷方式進行結(jié)合，就是通過多種診斷方式的結(jié)合來對汽車發(fā)動機進行診斷，這不僅體現(xiàn)出了診斷的功能性，同時還能表現(xiàn)出診斷的全面性。

例如，將神經(jīng)網(wǎng)絡診斷法與專家系統(tǒng)診斷法結(jié)合起來，其中神經(jīng)網(wǎng)絡主要實現(xiàn)了右半邊腦的形象思維能力，而專家系統(tǒng)可以實現(xiàn)左半邊腦的邏輯思維，通過將兩者的結(jié)合可以實現(xiàn)互補作用，更充分的對汽車發(fā)動機進行故障診斷。

3.2 增加新的故障診斷工具來完善故障診斷法

可以在汽車發(fā)動機故障診斷法中增設新的數(shù)學工具，以此來開辟新的故障診斷功能，根據(jù)這一方向進行研究。如，運用數(shù)學工具遺傳算法與專家系統(tǒng)故障診斷法結(jié)合，能有效的克制專家系統(tǒng)在存儲知識的過程中進行自學習的問題，所謂遺傳算法就是利用人工算法將模擬生態(tài)自然進化過程體現(xiàn)出來，該算法具有搜索能力強、簡單通用、隱蔽性處理強等特點；運用數(shù)學工具粗糙集與神經(jīng)網(wǎng)絡故障診斷法結(jié)合，主要研究方向是將粗糙集吐掉冗余屬性，這樣可以有效的簡化知識空間維數(shù)，對汽車發(fā)動機故障診斷有著極大的作用；另外，還有很多數(shù)學的工具值得研究，如，混沌與分形、灰色理論、支持向量機、經(jīng)驗模式分解等，如果應用的合理也都能對汽車發(fā)動機的故障診斷起到很大的作用。

結(jié)語

本文主要針對于汽車發(fā)動機故障診斷的理論和方法進行了研究，通過本文的探討，我們了解到，汽車發(fā)動機故障診斷的方法種類非常多，應該結(jié)合具體的情況，采取針對性的診斷方法，才能夠?qū)崿F(xiàn)良好的診斷效果。通過實踐的總結(jié)，使用較多的為第一部分的三種診斷方法，而且，在診斷的過程中也會借助一些簡單的儀器來進行診斷，科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來的汽車發(fā)動機故障診斷中，可能要將其連接到計算機中，利用計算機的強大功能直接分析出故障原因，不僅節(jié)省了人力，還提高汽車發(fā)動機故障診斷的有效性。

[1]林志強.汽車發(fā)動機故障診斷技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢分析[J].黑龍江交通科技，2011（06）.

[2]葉庭榮.汽車發(fā)動機異響故障的診斷方法[J].中華民居，2011（10）.

[3]俞宏松.汽車發(fā)動機常見故障診斷與排除[J].機電信息，2012（03）.

[4]朱元屏.關于對汽車發(fā)動機故障與診斷的研究[J].佳木斯教育學院學報，2012（04）.

[5]朱則剛.汽車發(fā)動機故障的診治[J].汽車工程師，2010（06）.

[6]姚文俊.現(xiàn)代汽車發(fā)動機故障診斷技術(shù)的發(fā)展研究[J].汽車維修，2008（01）.

作者身份證號： 510524198211090013