汽车发动机故障诊断研究的理论与方法

熊沂铖，王　杏，李金龙，秦　芃

（西安航空学院，陕西 西安　710077）

汽车发动机故障诊断研究的理论与方法

熊沂铖，王杏，李金龙，秦芃

（西安航空学院，陕西 西安710077）

随着现代社会汽车制造技术的不断研究与完善，汽车工艺的不断提升，建立更加合理、更加科学、更加完善的系统汽车故障诊断理论体系成为发展的必要趋势。文章对汽车发动机故障诊断的理论和方法进行分析研究，分别从信号处理、模糊故障诊断、知识等方面进行分析和探讨，望对以后发动机故障的诊断研究提供帮助。

汽车发动机；故障诊断；信号处理；模糊故障诊断

随着现代汽车电子使用过程不断地优化，提高了汽车性能的同时也让汽车整体控制系统的结构和功能变得更加复杂，一旦发生故障的时候，诊断跟维修也会变得特别的难，同时也考验维修人员的知识跟经验。随着发展的需要，维修人员不断提升自身的技术和能力，可以利用计算机技术建立一个完善、统一、系统的汽车发动机诊断维修技术方法，提高维修的效率。和世界各国研究机构投入大量的人力物力进行汽车发动体系故障的研究不同，对于我国来说进行发动机故障诊断的理论和方法的研究对改进和提高我国的汽车故障诊断技术是非常重要的，因为汽车工业我国起步的晚，这方面要远远落后于其他国家。

1　根据信号处理发动机故障诊断方法

对于汽车发动机故障诊断方法的要领，实际就是两点，一个是模式的辨认识别，另一个是分类的问题。从这主要的两点来看，发动机故障诊断的方法主要可概括为提取特征，模式的识别和获取发动机的数据信息。在根据信号处理的汽车发动机故障诊断的方法中，最重要的方法之一就是利用信号模型来进行诊断；诊断方法主要有主元分析法和小波分析法等。

（1）主元分析法对发动机故障的诊断与研究。主元分析法是通过对数据的压缩分析，提取其中的关键信息，根据提取的相关数据进行故障诊断，利用提取的历史数据进行研究和分析，建立一个主元模型，然后开始测量发动机实际运行信号，一旦出现汽车发动机实际运行信号跟主元模型的信号产生排斥，就说明汽车发动机发生故障，然后就可以判断故障的发生。通过分析得到的数据，分离出发动机的故障，然后解决问题。因此主元分析法对分离数据中的大量冗余信息处理非常有效；主元分析法对于数据的处理性很强，可以作为有效的故障监测和管理方式。

（2）小波分析方法对发动机故障的诊断与研究。小波分析法就是对发动机运行状态下发生的时频进行数据分析，总结参数的变化数据进而判断汽车发动机的故障。小波分析法是通过对多项参数变化的采集，来推断汽车发动机是否发生故障。如图1所示为小波测试系统示意图，将发动机和波形分析连接，并将运行效果和采集波形的系统进行关联，这样能够监测发动机运行过程中的波动，然后记录发动机运转中的参数变化，通过小波分析进行参数研究，将结果进行对比。通过小波测试的数据对比显示，可以将如表1所示的数据进行分析对比，可以发现，当发动机油缸断油时，喷油脉宽增加，在油耗和点火角保持不变的前提下，发动机的转速基本保持不变的，这是因为发动机在断缸后，转速下降，为了维持这种不正常的运行状态，电脑会指令增加喷油脉宽，由于总供油量不变，所以转速基本不变，因此造成供油量变化与转速变化不同步，造成发动机运转不稳定的现象。

图1　小波测试系统示意图

表1　实验数据

2　模糊故障诊断方法

模糊诊断法主要是对数据进行大概的模糊的分析跟判断，对发动机的故障进行大致判断，可作为初步的判断，将故障大致确定在一定的范围内，然后重点对这个区域进行重点技术分析，然后继续缩小排除范围，从而提升故障诊断的效率。例如，发动机出现有声无转的现象，初期判断的时候不能分析出其具体原因，这种情况下可以通过模糊故障诊断法将故障范围大致缩小到发动机的轴、转动齿轮等然后故对这些部位进行重点排查分析继续将故障范围进行缩小，有利于提高发动机的故障诊断效率。

3　基于知识的故障诊断方法

随着现代化技术的不断发展更新，人工智能及计算机技术为汽车发动机的故障诊断提供了不少新的理论方法，产生了不少新的诊断方法，例如用计算机采集故障发动机的信息后，计算机会利用所收集的数据运行各种规则进行推断，有时甚至还可以调取应用程序，在运行的过程中还可以向商户索取一些必要的信息，然后就可以快速诊断出发动机故障或者最有可能的故障。

4　专家系统故障诊断法

专家系统对汽车发动机的故障诊断法主要是指在通过对被诊断发动机进行计算机信息采集，然后通过计算机相关的逻辑分析系统将数据进行处理，然后通过知识进行推理诊断故障可能发生的原因，然后再由用户去证实。

5　汽车发动机故障诊断法的展望

随着社会经济的发展以及汽车技术的日益发展汽车，发动机的故障问题也会越来越复杂化，不仅仅存在于单方面的问题，必定会对现存的汽车发动机的诊断造成困难。目前很多研究人员试着将故障诊断的方式进行整合，也就是通过多种诊断渠道联合起来对发动机进行诊断，这种方法不仅体现出了成果性，同时更具全面性。通过对所有诊断方法的整合，可以更好地进行互补作用，更充分的对汽车发动机进行更加全面的故障诊断。其次也可以通过增加故障诊断工具来提高故障诊断效率，还可探讨新的故障诊断功能。根据新的诊断方法，可以结合前面提到的诊断方法，全面提高诊断效率。

6　结语

文章仅针对汽车发动机故障的诊断方法进行了研究与分析，了解了汽车发动机的故障诊断方法种类的多样化，应该结合实际具体的情况采取针对性的方法。不拘泥于单一的诊断方法，全面检测才能够诊断出最好的诊断效果，通过理论结合实践的不断总结，在故障诊断中还可以借助一些新的仪器进行诊断。随着汽车工业技术的不断发展，在未来的汽车发动机技术的诊断中，计算机诊断将起到举足轻重的地位，既节省人力又能提高诊断的有效性。

［1］张开智.汽车发动机故障诊断的理论和方法［J］.中国新技术新产品，2014，（10）：40-41.

［2］戈剑，杨维军.汽车发动机故障诊断的理论和方法［J］.轻工科技，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

熊沂铖（1988-），男，陕西勉县人，硕士研究生，助教，主要研究方向：发动机工作原理。