汽车发动机智能故障诊断技术的研究

窦捷

摘 要：智能故障诊断技术是伴随着安全生产要求的不断提高和计算机技术、智能技术等现代先进技术的发展而产生发展起来的，其被应用于机械设备的故障诊断中，极大地提高了故障诊断水平，对保证机械安全可靠性有着十分重要的意义。

关键词：汽车发动机；智能故障；诊断

发动机是汽车的动力源，是一个复杂的系统，其与汽车的一些基本技术性能都有着直接或间接的联系。由于工作条件不稳定，部分零件运行环境恶劣，汽车发动机故障在汽车全部故障占据着一个较大的比重，而发动机一旦发生故障不仅会影响自身性能，还会对汽车其他结构性能带来影响，造成较大的损失，严重时还可能造成人身伤亡，因此对发动机故障的及时诊断和排除十分重要。随着汽车制造技术的发展，发动机的结构也越来越复杂，其故障的准确判断也更为困难，在此形势下，利用智能故障诊断技术开发汽车发动机智能故障诊断系统对减少汽车安全事故发生率，降低损失有着十分重要的现实意义。

一、汽车发动机智能故障

故障诊断是指在实际工作中针对系统、设备运行过程中的异常情况，利用各种检查和检测的方法，对系统和设备进行检测，查看系统或设备是否存在故障，并进一步确定出故障所在部位的过程，智能故障诊断是借助智能技术，根据系统设备运行中的技术参数和物理现象等对系统、设备的运行情况进行判断，并根据故障的特征对故障信息作出评估，进而判断出故障发生的原因和部位的一种故障诊断方法。智能故障诊断主要有故障检测与诊断和故障容错控制两个部分，其系统主要包括人机接口、知识库和数据库、机器学习、诊断信息获取、诊断推理以及解释机构等几主要的功能模块。

二、 汽车发动机智能故障诊断方法

1汽车发动机故障诊断方法分类

汽车发动机设备故障诊断技术发展至今，已提出了大量的方法。其中常用的方法如下：

1.1灰色诊断方法该诊断方法认为机械设备系统是一个灰色系统，设备故障诊断所要解决的问题构造标准故障模题是灰色系统的白化。灰色诊断过程一般分为以下几个步骤：1确定待测状态模式向量集；3计算灰关联度矩阵；4确定关联度值；式向量集；5故障分析与诊断。

1.2 模糊诊断方法

模糊诊断方法就是采用模糊集合的相关理论构建的汽车发动机故障诊断方法。在汽车发动机故障诊断过程中，会测量得到的是许多信号，通过信号分析得到许多故障征兆。征兆和故障之间存在一定关系。应用模糊变换定理可以得出故障论域上的一个模糊子集，即一个诊断结果。

1.3 神经网络诊断方法

神經网络系统具有大规模并行、分布式存储和处理、自组织、自适应和自学习能力，特别适用于处理需要考虑许多因素和条件的、非线性、不精确和模糊的信息处理问题，共分为三个步骤：1知识表达； 2推理过程： 3自学习能力。

1.4 专家系统诊断方法

基于计算机的故障诊断专家系统，是一种典型的咨询处理系统，它能获取大量的专家诊断咨询，利用专家的推理方法，解决发动机的故障。一般的专家系统由知识库、推理机、用户界面三部分组成。综合比较这几种方法，这些方法都是处理发动故障诊断的优秀方法，但是前三种方法都是以复杂的算法作为支撑的，构建过程复杂，实现困难。专家系统诊断方法是以专家的相关经验作为基础，实现简单且具有人工智能化的特点，因此本文选用专家系统诊断方法。

2 汽车发动机故障诊断的基本过程

汽车发动机故障诊断的基本过程为：

（1）确立汽车发动机运行状态监测的内容，包括监测方式确立、监测参数确立等方面的内容。这些内容的确立应主要考虑被监测对象的结构、故障的发生形式、工作坏境及现有的测试设备条件等因素。

（2）组建测试系统，根据步骤（1）的相关要求选取传感器及其配套设施，组成测试系统，用以收集故障诊断所需的信息。

（3）测试、分析及信息提取，这个步骤的主要内容是对由上步获取的信号进行加工，一般包括滤波处理、异常数据的剔除等。

（4）状态监测、判断及预报，这一步的主要工作是构造或选定故障诊断判据，确定汽车发动机各部件状态相关参量的阈值等内容，以此判定被诊断的汽车发动机的运行状态，以及故障的未来发展趋势进行预测。

3 故障诊断专家系统的构建

专家系统故障诊断方法用下图的结构来说明：它由数据库，知识库，人机接口，推理机等组成。其各部分的功能为：数据库：数据库通常由动态数据库和静态数据库两部分构成。静态数据库是相对稳定的参数，如设备的设计参数、固有频率等；动态数据库是设备运行中所检测到的状态参数，如工作转速、介质流量、电压或电流等。知识库：存放的知识可以是系统的工作环境，系统知识（反映系统的工作机理及系统的结构知识）；设备故障特征值，故障诊断算法，推理规则等，反映系统的因果关系，用来进行故障推理。知识库是专家领域知识的集合。人机接口：人与专家系统打交道的桥梁和窗口，是人机信息的交接点。推理机：根据获取的信息综合运用各种规则，进行故障诊断，输出诊断结果。是专家系统的组织控制机构。

三、小结

随着汽车制造技术的发展，智能故障诊断的先进性、准确性越来越高，利用智能故障诊断技术开发汽车发动机智能故障诊断系统对减少汽车安全事故发生率，降低财产损失。

参考文献：

[1] 鲍晓.汽车发动机智能故障诊断系统的研究分析.《企业技术开发》2013

[2] 李锡坤，吴茂军.试析汽车发动机的智能故障诊断技术.《时代汽车》2017