機械電子診斷技術在汽車檢測維修中的應用

滕文祥

（煙臺汽車工程職業(yè)學院，煙臺 265507）

0 引言

電子檢測技術的推廣應用是汽車檢測維修新制度的需要，也是實現(xiàn)以狀態(tài)檢測為基礎進行科學修理的必要手段，電子檢測技術成為當下汽車安全行駛的重要保證[1]。隨著科學技術不斷進步，汽車構造趨向于復雜化，對于其故障檢測越來越難，因此，應用機械電子診斷技術可研究多個汽車設備故障原因，并在維修領域不斷廣泛應用，為我國汽車檢測維修行業(yè)提供技術支持[2]。

在傳統(tǒng)汽車檢測維修工作中應用的電子設備較少，受到人工檢測影響，汽車檢測維修效果較差，其內部構造和運轉原理將產生極大變化，針對傳統(tǒng)應用方法的不足，機械電子診斷技術應運而生，有效改善傳統(tǒng)應用方法所面臨的困境[3]。

1 汽車檢測維修中機械電子診斷技術的應用

現(xiàn)代汽車并不是簡單的機械設備，是綜合了現(xiàn)代技術的綜合性交通工具，通過復雜電路控制著汽車輔助系統(tǒng)，并具有一定故障自我診斷功能，能夠在使用過程中記錄汽車出現(xiàn)的故障問題，借助解碼器就能在存儲器中提取相關故障碼，由此實現(xiàn)汽車快速檢測維修[4]。

1.1 燃油機異響檢測診斷

燃油機存在的異響主要是由汽車內部敲缸、氣門響、連桿小端活塞與連桿銅套撞擊響、曲軸承響等引起的，由于這些異響都位于一個缸體內，很難判別內燃機異響屬于哪一種異響[5]。

采用機械電子診斷技術最常用的設備包括：聽診器、高感聽音器、頻譜分析儀，其中聽診器是通過放大管將產生的異響放大6～10倍，能夠清楚辨別出聲音大小；高感聽音器是通過信號輸出，接收陰極射線管示波器測定的振動頻率；頻譜分析儀是通過電子掃描方法，將信號進行處理，以此檢測汽車燃油機[6]。

對于爆震傳感器安裝在燃油機的不同位置，測量各點波形，如圖1所示。

圖1 燃油機爆震波形

通過分析波形，可了解具體產生爆震的氣缸。由圖1可知，燃油機爆震波形起初并無明顯變化，但到中間階段，上下起伏波動較大，超過設定的{-400mV～400mV }閾值范圍，在最后階段，波形變化較小，上下波動維持在{-200mV～200mV }閾值范圍內[7]。

在燃油機中還易出現(xiàn)的問題是燃油系統(tǒng)，當燃油機沒有充足動力時，就說明油壓過低，造成汽車無法快速啟動，導致汽車運行速度不穩(wěn)定，很多內構件由于溫度突然升高而損耗嚴重；反之，油壓過低會增多油量消耗，還會排出黑色煙霧[8]。采用機械電子診斷技術中的技能分析儀，可綜合分析燃油系統(tǒng)油壓高低，由此自動生成電子信號，在示波器上顯示。

1.2 電控系統(tǒng)故障檢測診斷

提取故障信息碼，打開點火開關，保證ABS制動防抱死系統(tǒng)警示燈長亮，由此啟動發(fā)動機，使ABS制動防抱死系統(tǒng)警示燈熄滅，如果警示燈在發(fā)動機熄火之后依然亮起，則說明ABS制動防抱死系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

為了提高電控系統(tǒng)故障檢測診斷效果，需檢查保險絲情況，避免受到保險絲影響。根據警示燈閃爍次數(shù)讀取故障碼，或應用檢測設備讀取故障信息碼，具體步驟為：

1）汽車專用診斷頭的一端連接汽車診斷座，另一端連接車的主機，使用檢測設備讀取故障信息；

2）連續(xù)3次跨接汽車專用診斷頭，之后再使用紅綠線讀取故障碼；

3）設置啟動碼為88，通常情況下碼與碼之間間隔僅為3s，最多也只能維持4s左右，能夠連續(xù)獲取8～9個故障碼；

4）結束全部故障檢測項目之后，需根據上述步驟再次讀取故障碼，直到不能獲取故障碼為止。

在診斷過程中，不能踩剎車，否則故障碼將全部失效，還要注意在發(fā)動機啟動之后，ABS制動防抱死系統(tǒng)指示燈熄滅，在10s之內繼續(xù)踩剎車踏板，ABS制動防抱死系統(tǒng)指示燈亮起，經過2～3s后熄滅，此時清除全部故障碼。

1.3 底盤輸出功率異常檢測診斷

底盤測功儀是最常見底盤輸出功率電子診斷工具，在獲取底盤輸出功率時，應當在發(fā)動機具有穩(wěn)定轉速情況下，才能使電渦流具有相同輸出功率，此時，查看儀表盤上功率，就可判斷出驅動輪上輸出功率。

采用機械電子診斷技術在獲取異常信號后，進行異常診斷，由于故障診斷中所檢測的信號大多是不平穩(wěn)信號，因此需通過小波分析處理。小波分析起到局域和時域作用，并具有局部分析功能，其平移和伸縮性能夠觀測到信號全部內容，因此，對于底盤輸出功率異常檢測與診斷，采用機械電子診斷技術中的小波分析具有實用價值。

1.4 汽油發(fā)動機故障檢測診斷

通過汽油發(fā)動機綜合性能分析儀，從低壓側、高壓側兩個方向獲取信號，使用示波器顯示發(fā)動機啟動瞬間的電壓變化情況，以此判斷某個汽油發(fā)動機某個瞬時故障情況。

由點火波形峰值和峰谷多少以及閉合情況判斷點火系統(tǒng)各缸全部情況，此外，通過示波器顯示單缸功率是否平衡、混合氣體濃度是否達標以及節(jié)氣門后方是否達到真空狀態(tài)等。

針對發(fā)動機第一缸次級測點火波形如圖2所示。

圖2 發(fā)動機第一缸次級測點火波形

通過對波形點火線、擊穿電壓、燃燒線以及燃燒電壓等分析可知，整體擊穿電壓偏低，也為火花塞積碳引起故障進行檢測維修。

1.5 油樣檢測診斷

機械電子診斷過程中無法避免的會出現(xiàn)表面摩擦而產生金屬磨粒，并且會進入到液壓油之中，通過液壓油檢測可得知機械磨損情況，并將其應用到汽車檢測維修過程之中。

對于油樣檢測診斷主要應用油液鐵譜分析和油液光譜分析兩種技術，其中油液鐵譜分析主要是應用高梯度和高強度磁場，將油液磨損產生的金屬磨粒分離出來，由此觀察磨粒大小、數(shù)量和形狀，并掌握機械部件磨損情況，利用不同元素加熱、光照射和離子碰撞等情況，產生能量級躍遷吸收能量不同特征，從而判斷機械部件磨損情況。

2 實驗分析

為了驗證分析機械電子診斷技術在汽車檢測維修中的應用效果，需將傳統(tǒng)技術與機械電子診斷技術的維修效果進行對比分析。

2.1 實驗平臺與參數(shù)設置

選擇某營運重載火車制動試驗臺進行測試，平臺如圖3所示。

圖3 營運重載火車制動試驗臺

依據該平臺獲取的制動數(shù)據參數(shù)如表1所示。

表1 制動數(shù)據參數(shù)

2.2 發(fā)動機異常檢測維修效果分析

正常情況下發(fā)動機氧傳感器電壓波形如圖4所示。

圖4 正常情況下發(fā)動機氧傳感器電壓波形

由圖4可知：正常情況下，發(fā)動機氧傳感器電壓波形具有規(guī)律性，保持0～1V以內。

分別采用傳統(tǒng)技術與機械電子診斷技術對發(fā)動機氧傳感器電壓波形進行對比分析，結果如圖5所示。

圖5 兩種技術發(fā)動機氧傳感器電壓波形

由圖5可知：采用傳統(tǒng)技術受到人為操作影響，導致發(fā)動機氧傳感器電壓波形過于密集，且維持在0.4V～0.8V范圍內。而采用機械電子診斷技術不會受到人為操作影響，與正常情況下發(fā)動機氧傳感器電壓波形一致。在該條件下，將兩種技術的維修效果進行對比分析，結果如表2所示。

表2 兩種技術對發(fā)動機維修效果對比分析

由表2可知：隨著實驗次數(shù)增加，傳統(tǒng)技術對發(fā)動機維修效果逐漸降低，當實驗次數(shù)為2次時，維修效果最低可達到0.2298。而機械電子診斷技術對發(fā)動機維修效果也逐漸降低，但始終高于93%，當實驗次數(shù)為4次時，維修效果最低可達到0.9451。

2.3 電控系統(tǒng)故障檢測維修效果分析

電控系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，所獲取的電流值如圖6所示。

圖6 正常情況下電控系統(tǒng)故障獲取的電流值

由圖6可知：當時間為3ms時，電控系統(tǒng)電流值達到最大為48A；當時間為4～6ms時，電控系統(tǒng)電流值達到最小為-20A。

分別采用傳統(tǒng)技術與機械電子診斷技術對電控系統(tǒng)電流值進行對比分析，結果如圖7所示。

圖7 兩種技術電控系統(tǒng)電流值對比分析

傳統(tǒng)技術：當時間為3～4ms時，電流值達到最大為20A；當時間為4～6ms時，電流值達到最小為-25A，最終電流值穩(wěn)定在-15A。

機械電子診斷技：當時間為3ms時，電控系統(tǒng)電流值達到最大為48A；當時間為4～6ms時，電控系統(tǒng)電流值達到最小為-20A，與實際值一致。

在該條件下，將兩種技術的維修效果進行對比分析，結果如表3所示。

由表3可知：當實驗次數(shù)為1次時，傳統(tǒng)技術維修效果和機械電子診斷技術維修效果都達到最高；當實驗次數(shù)為5次時，傳統(tǒng)技術維修效果達到最低為0.2289，而機械電子診斷技術在實驗次數(shù)為2次時，維修效果達到最低為0.9742。

表3 兩種技術對電控系統(tǒng)故障檢測維修效果對比分析

因此，機械電子診斷技術在汽車檢測維修中的應用效果比傳統(tǒng)技術應用效果要好。

3 結束語

傳統(tǒng)汽車檢測維修通常先開展汽車故障定型分析，在檢測過程應用設備較少，儀器現(xiàn)代化水平并不理想，由于汽車中應用了大量電子設備，使得汽車修理技術無法滿足需求，機械電子診斷技術作為一種靈敏故障檢測技術，在汽車維修中廣泛應用。

綜上所述，國內汽車行業(yè)呈現(xiàn)較快發(fā)展速度，不過機械電子診斷技術依然處于初級研究階段，為了加大該技術理論研究，需不斷改革，高度重視本行業(yè)發(fā)展。只有電子診斷技術不斷優(yōu)化，才能推動汽車維修行業(yè)向前發(fā)展，為汽車維修開辟更廣闊發(fā)展空間奠定基礎。