汽車發動機故障診斷系統分析

董立軍

摘要：隨著社會經濟的日益發展和人民生活水平的不斷提升，汽車行業的發展使得人們的出行變得更加便捷，已經贏得了越來越多人的關注。汽車發動機則作為汽車的驅動保障，它的研發水平對整個行業的發展至關重要，同時，相關故障的診斷以及系統分析也會在一定程度上完善汽車性能，減少故障發生率，為人們的安全出行提供保障。文中針對汽車發動機故障診斷系統展開了細致探究，僅供大家參考。

關鍵詞：發動機；故障診斷；信號處理；模型解析

一、基于信號處理的故障診斷方式

對于汽車發動機故障診斷來說，它是一個模式分類和辨別問題的過程，主要包含了獲取信息、提取故障特性和模式辨別三個環節。從汽車發動機故障診斷技術開始出現發展到現在，已經演變出了多種不同的分類方式。如果依照國際慣用的方式則可以劃分為基于基礎知識、基于模型解析、基于信號處理這三種解決方式。就基于信號處理的的方式而言，它是指人們運用信號模型，比如有關的函數、頻率、小波變換等，針對所傳輸的信號進行直接檢測，比如方差、幅值、頻率檢測等，從而發現汽車發動機所存在的故障，并進行排除的一種手段。其中主要包含了小波變換方法、主元分析方法、運用KULLBACK信息處理準則的故障檢測方法等。

小波變換方法是一種結合時間與頻率的分析方法，自身的多分辨能力極強，大多被應用于一些較為平穩信號的奇異性探究。在進行診斷的過程中，需要面對所獲取的信號進行一定程度的小波變化，并適當的排除一些由于輸入變化引起的奇異點，這樣所剩余的奇異點則可以被稱為故障點。基于小波變換方法可以有效的檢測信號的突變和噪聲問題，其故障檢測進程中相關設備較為靈敏、精確，但時間遲滯現象也十分明顯，同時小波段的選用也會對診斷結果有所干擾，使用時應當慎重。主元分析法是一種較為高效的數據壓縮和數據獲取的方法，這種方法可以實現實時診斷，可以適用于那些大型的、變動緩慢的穩態工業環境的監控。它可以針對故障檢測中的各種歷史數據，利用主元分析方法搭建正常狀況下的主元模型，如果測量數據與主元模型發生沖突，那么就說明有故障出現，可以利用數據分析探究出故障出現原因并加以應對。

二、基于解析模型的故障診斷方式

就基于解析模型的故障診斷方式而言，它是發展時間最早、歷程最長的一種故障診斷方式，在進行診斷時它需要在熟練掌握診斷目標數學模型的基礎上，合理的應用數學方式被測對象進行診斷處理。它的優勢在于能夠很好地針對未知的故障進行固有的敏感性測量，缺點則是很難獲取系統測量的模型，同時由于擁有建模誤差、擾動或者噪音存在，造成魯棒性問題表現的尤為突出。但是，由于解析模型的故障診斷模式當中魯棒性問題具有一定的使用價值，因為大多數生產環節中由于未知擾動、噪音等要素所引所引起的故障，要想獲取精確地數學模型太過困難。另外，在建模時，還擁有很多的不確定性、動態性出現，一旦不能及時地應對，那么原有的故障診斷方式則就會形同虛設。動態系統的魯棒故障診斷則是指在診斷模型沒能確定的基礎上，故障診斷系統會在一定程度上辨別擾動和故障，這樣也可以很好的發現故障并進行處理。

對于線性系統的魯棒故障診斷來說，主要包含殘差生成和殘差評價兩種，其擁有的各種參考成果非常豐富，可以為診斷提供很大便利。而對于非線性系統的故障診斷來說，深入性的的探究則相對較少，概述來說主要包含參數估計方法、狀態估計方法以及等價空間方法三種。具體介紹如下：參數故障方法，依據機理分析得知系統的模型參數和各種物理元器件參數關聯方程，再由實時檢測獲取系統的實際模型參數，最終將兩者經過系統比較，確定是否出現故障或者故障發生的程度，它的缺陷在于很難依據模型參數獲取物理參數，使得故障排除效率較低。等價空間方法則是能夠依據系統的輸入、輸出的實際值對系統中數學模型的一致性進行考量，這樣也可以起到檢測和分離故障的目的。狀態估計法則是指重新構建被控過程的狀態，可以適當的利用與可測變量之間所構建的殘差序列，構建出一定的故障檢測模型，然后在運用統計檢測方法，在殘差序列當中進行故障檢測，為進一步故障分類、估測預處理提供支持。

三、基于知識的故障診斷方式

目前，隨著我國信息行業的飛速發展，各種新型的設備開始不斷地應用于故障診斷技術當中，所以基于知識的故障診斷方法得到了很大的發展，它對于目標對象的精確化數字模型要求相對較低，同時自身的智能化、自動化操作卻得到了長足發展。以下就基于知識的故障診斷方式當中的有關方法進行詳細講解：第一，專家系統故障診斷方法，是指先利用計算機采集診斷目標信息，然后綜合性的考量各種規則，再利用各種推理或者應用程序，向用戶索要一些必要的信息，進而快速找到故障并加以排除。第二，模糊故障排除方法，是指通過系統探究故障與征兆之間的聯系來判別設備運行狀況，進而找出故障并加以應對的方法。第三，故障樹故障診斷方法，它是基于診斷目標進行結構、功能探究的一種方法，具有一定的因果關系，同時依據這種理念再找到故障之間的邏輯關系之后，可以依照各種搜尋方式進行故障排除與應對等。總之，故障診斷的方法還有很多，需要人們仔細探究，找出最為合理的應對方法，才可以更為高效地解決問題。

四、結語

隨著人們生活水平日益提升，對于汽車等出行工具的使用越來越頻繁，其發動機故障診斷的系統研究也就顯得越來越重要，需要引起人們的廣泛重視。文中主要介紹了基于信號處理、解析模型、基于主元知識三種方式的診斷方法的原理及特點，指出了一些自己的觀點，希望可以對大家的進一步探究提供幫助。

參考文獻：

[1]梁春華，李曉欣.先進材料在戰斗機發動機上的應用與研究趨勢[J].航空材料學報，2012，32（6）：32-36.