汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法

禹闖 呂園園 武晟鋒

摘 要：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)和方法，隨著汽車(chē)制造技術(shù)進(jìn)步不斷提升，逐步的建立科學(xué)、系統(tǒng)、完善、合理的故障診斷體系，成為現(xiàn)階段汽車(chē)發(fā)展新趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，技術(shù)能力不斷進(jìn)步，在發(fā)展中需要根據(jù)汽車(chē)發(fā)展新的特點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行診斷和研究，通過(guò)測(cè)試和故障診斷理論體系對(duì)照，將故障類(lèi)型進(jìn)行分析，對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷進(jìn)行展望[1]。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)；故障診斷；理論方法

中圖分類(lèi)號(hào)： TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）16-195-2

0 引言

現(xiàn)代汽車(chē)電子程度不斷發(fā)展，提升了汽車(chē)使用感受，也使得汽車(chē)整體控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變得更加復(fù)雜，對(duì)維修人員自身技術(shù)能力也提出了更高要求，技術(shù)人員需要根據(jù)現(xiàn)階段情況不斷提升維修技術(shù)和能力，并借助計(jì)算機(jī)技術(shù)建立統(tǒng)一的故障診斷維修技術(shù)方法。世界各國(guó)汽車(chē)企業(yè)和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都將研究重點(diǎn)放在提升故障檢修手段和方法上，提高汽車(chē)診斷技術(shù)和方法。我國(guó)汽車(chē)技術(shù)本身起步較晚，技術(shù)較為落后，因此需要進(jìn)一步將汽車(chē)故障診斷體系進(jìn)行提升。

1 信號(hào)處理情況下的診斷方法

1.1 小波分析方法

小波分析方法對(duì)時(shí)頻分析較為明顯，主要是針對(duì)時(shí)頻進(jìn)行分析，這樣的分析方法在信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)期使用效果較好。通過(guò)這種方法分析，對(duì)奇異性效果也較好。[1]如圖1所示為小波測(cè)試系統(tǒng)示意圖，在圖中將發(fā)動(dòng)機(jī)和波形分析進(jìn)行連接，并將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效果和采集波形系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，這樣能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中波形變動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄在發(fā)動(dòng)機(jī)變動(dòng)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)速度和點(diǎn)火提前角等參數(shù)相關(guān)變化，通過(guò)小波分析將轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行分研究，將轉(zhuǎn)速信息小波分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

通過(guò)小波測(cè)試對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理過(guò)程中，可以將如下數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)比進(jìn)行分析。如表1所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油缸斷油時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)噴油脈寬增加情況，在油耗和相關(guān)點(diǎn)火角保持不變前提下發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本上是保持不變的，但是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性下降，這和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速問(wèn)題具有一定聯(lián)系。[1]發(fā)動(dòng)機(jī)在正常轉(zhuǎn)速條件下供油量保持在正常水平上，但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在斷缸后，轉(zhuǎn)速下降，為了維持這種非常態(tài)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，電腦指令噴油脈寬增加，而總的供油量保持不變，造成供油量變化和轉(zhuǎn)速變化不同步現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。

1.2 主元分析方法

主元分析方法主要是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和分析，將其中關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并根據(jù)提取數(shù)據(jù)將故障進(jìn)行診斷，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題進(jìn)行研究。在進(jìn)行分析過(guò)程中需要將一些歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，建立相關(guān)分析模型，通過(guò)原始模型將現(xiàn)階段各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，一旦出現(xiàn)實(shí)測(cè)信號(hào)和主元信號(hào)沖突的情況，需要對(duì)發(fā)生沖突原因進(jìn)行判斷，利用數(shù)據(jù)分析方式將故障分離出來(lái)，積極進(jìn)行解決，因此這種分析方式可以作為一種有效故障監(jiān)測(cè)和管理方式。主元分析方法對(duì)數(shù)據(jù)處理非常有效，可以在大量復(fù)雜數(shù)據(jù)中將出現(xiàn)問(wèn)題數(shù)據(jù)分離出來(lái)，對(duì)于數(shù)據(jù)處理性較強(qiáng)，這種方式對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷效果非常好。

1.3 模糊數(shù)據(jù)分析法

模糊診斷法主要是將數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊的分析和判斷，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行大致的判斷。模糊判斷法可以作為基礎(chǔ)判斷進(jìn)行，通過(guò)對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的識(shí)別，將問(wèn)題大致確定在合理范圍內(nèi)，然后在這個(gè)范圍內(nèi)對(duì)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，使得判斷范圍進(jìn)一步縮小，提升故障排除效率。

模糊診斷數(shù)據(jù)分析法主要是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)大致征兆和運(yùn)行狀態(tài)初步判斷故障產(chǎn)生原因，將出現(xiàn)故障主體位置進(jìn)行確定，然后再根據(jù)后續(xù)的數(shù)據(jù)分析對(duì)具體出現(xiàn)故障原因進(jìn)行分析和判斷。例如，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修過(guò)程中如果出現(xiàn)有聲無(wú)轉(zhuǎn)的情況，在初期判斷中不能對(duì)故障具體原因進(jìn)行分析，但是可以通過(guò)大致將發(fā)動(dòng)機(jī)的軸、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪等進(jìn)行分析和檢查，進(jìn)一步將檢修范圍縮小，節(jié)省了全面檢修花費(fèi)的時(shí)間，提升了檢修效率。

2 知識(shí)處理狀態(tài)下診斷方法

2.1 專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷方法

專(zhuān)家系統(tǒng)故障診斷方法主要采用計(jì)算機(jī)信息采集和分析系統(tǒng)，將診斷對(duì)象的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行采集，并通過(guò)計(jì)算機(jī)相關(guān)邏輯處理原理將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，對(duì)故障進(jìn)行分析，并和客戶原始資料進(jìn)行結(jié)合，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行分析，快速找到可能發(fā)生故障，進(jìn)行維修[2]。

如圖2所示，這個(gè)系統(tǒng)主要流程包括，系統(tǒng)對(duì)診斷對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和調(diào)取，并將數(shù)據(jù)通過(guò)知識(shí)規(guī)則庫(kù)進(jìn)行分析，判斷可能出現(xiàn)問(wèn)題原因。同時(shí)將用戶在使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，在數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)反饋，并將初步分析結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。然后將主要的分析結(jié)果輸入到推理機(jī)中，對(duì)推理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，輸出結(jié)果。同時(shí)，在分析過(guò)程中對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行一定檢驗(yàn)，在推理機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，使得數(shù)據(jù)結(jié)果人為進(jìn)行驗(yàn)證。整個(gè)系統(tǒng)中人和專(zhuān)家系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)相互之間交流與合作，對(duì)診斷系統(tǒng)實(shí)用性具有較大幫助，可以讓車(chē)主參與到診斷中去，了解實(shí)施步驟，技術(shù)溝通更加便利。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)路技術(shù)診斷方法

這種技術(shù)方法是將故障識(shí)別模式進(jìn)行診斷，這種診斷方式和傳統(tǒng)的根據(jù)基本狀況進(jìn)行診斷是不同的，是根據(jù)發(fā)生故障特點(diǎn)和原因?qū)Τ霈F(xiàn)故障進(jìn)行逆向分析。這樣可以將一般數(shù)據(jù)處理中不易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理和分析。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方式主要工作方式有兩種：從模式識(shí)別的角度對(duì)分類(lèi)器進(jìn)行診斷；與其他方式結(jié)合進(jìn)行故障診斷，是一種復(fù)合型故障診斷方式。

如圖3所示為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷圖，在圖中可以清晰的看出工作流程，首先需要將診斷樣本進(jìn)行輸入，對(duì)樣本基本數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，從中提取出需要的特殊數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行診斷，從而發(fā)現(xiàn)故障的原因，對(duì)故障進(jìn)行分析和排查。技術(shù)診斷系統(tǒng)需要進(jìn)行一定的訓(xùn)練，在訓(xùn)練過(guò)程中讓系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣才能保證系統(tǒng)正常運(yùn)營(yíng)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是神經(jīng)生理學(xué)和心理學(xué)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，主要是將大腦分析處理事物過(guò)程進(jìn)行模仿，建立一種基本的分析結(jié)構(gòu)，對(duì)故障進(jìn)行模擬和分析。這種分析方式在運(yùn)用中更加簡(jiǎn)單方便，對(duì)于數(shù)據(jù)的聯(lián)合具有較好作用，是一種仿真的發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析系統(tǒng)，節(jié)省了算法和規(guī)則的設(shè)計(jì)，減少了軟件工作量。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷理論和診斷方法進(jìn)行分析，在分析中可以發(fā)現(xiàn)，引起汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障的原因是多方面的，因此診斷方法也需要進(jìn)一步提升，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行分析，確保診斷結(jié)果準(zhǔn)確性隨著科學(xué)不斷進(jìn)步，和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，直接分析出故障原因，節(jié)省人工的同時(shí)確保診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升技術(shù)能力。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 戈劍，楊維軍.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法[J].輕工科技，2012，04：51-53.

[2] 張開(kāi)智.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，10：40-41.