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，也是實現以狀態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提供技術支持[2]。

在傳統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

現代汽車并不是簡單的機械設備，是綜合了現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，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的問題是燃油系統，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制動防抱死系統警示燈長亮，由此啟動發動機，使ABS制動防抱死系統警示燈熄滅，如果警示燈在發動機熄火之后依然亮起，則說明ABS制動防抱死系統出現故障。

為了提高電控系統故障檢測診斷效果，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，還要注意在發動機啟動之后，ABS制動防抱死系統指示燈熄滅，在10s之內繼續踩剎車踏板，ABS制動防抱死系統指示燈亮起，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，應當在發動機具有穩定轉速情況下，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 汽油發動機故障檢測診斷

通過汽油發動機綜合性能分析儀，從低壓側、高壓側兩個方向獲取信號，使用示波器顯示發動機啟動瞬間的電壓變化情況，以此判斷某個汽油發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氣門后方是否達到真空狀態等。

針對發動機第一缸次級測點火波形如圖2所示。

圖2 發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據參數如表1所示。

表1 制動數據參數

2.2 發動機異常檢測維修效果分析

正常情況下發動機氧傳感器電壓波形如圖4所示。

圖4 正常情況下發動機氧傳感器電壓波形

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

分別采用傳統技術與機械電子診斷技術對發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 兩種技術發動機氧傳感器電壓波形

由圖5可知：采用傳統技術受到人為操作影響，導致發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 兩種技術對發動機維修效果對比分析

由表2可知：隨著實驗次數增加，傳統技術對發動機維修效果逐漸降低，當實驗次數為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動機維修效果也逐漸降低，但始終高于93%，當實驗次數為4次時，維修效果最低可達到0.9451。

2.3 電控系統故障檢測維修效果分析

電控系統一旦出現故障，所獲取的電流值如圖6所示。

圖6 正常情況下電控系統故障獲取的電流值

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

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

圖7 兩種技術電控系統電流值對比分析

傳統技術：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，最終電流值穩定在-15A。

機械電子診斷技：當時間為3ms時，電控系統電流值達到最大為48A；當時間為4～6ms時，電控系統電流值達到最小為-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：當實驗次數為1次時，傳統技術維修效果和機械電子診斷技術維修效果都達到最高；當實驗次數為5次時，傳統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技術應用效果要好。

3 結束語

傳統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，國內汽車行業呈現較快發展速度，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，高度重視本行業發展。只有電子診斷技術不斷優化，才能推動汽車維修行業向前發展，為汽車維修開辟更廣闊發展空間奠定基礎。