基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)系統(tǒng)的研究

摘 要：隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，汽車上運(yùn)用的各種電子模塊越來越多，從而使得整個(gè)汽車電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，進(jìn)而提升了故障檢測(cè)的難度。文章主要基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，使該檢測(cè)系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集處理、波形顯示以及存儲(chǔ)功能，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感信號(hào)以及噪聲信號(hào)的自動(dòng)采集，進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理與分析，為發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)提供方便。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；故障診斷；發(fā)動(dòng)機(jī)

汽車在行駛的過程中一旦出現(xiàn)故障而不能啟動(dòng)，需要到維修站才能夠進(jìn)行故障檢測(cè)，從而造成了維修成本的提升，且隨著汽車上運(yùn)用的各種電子模板越來越多，也給汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障檢測(cè)帶來了新的挑戰(zhàn)。虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)結(jié)合而成，也是現(xiàn)代化儀器的主要發(fā)展方向，基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)系統(tǒng)能夠?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)提供一種更加方面的檢測(cè)工具。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷總體結(jié)構(gòu)

基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷過程中，為了實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)對(duì)話界面，同時(shí)也為了擴(kuò)展測(cè)試項(xiàng)目，在系統(tǒng)中主要采用VB與LabVIEW軟件進(jìn)行開發(fā)，研究中所采用的LabVIEW軟件屬于NI公司。通過VB軟件開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)的進(jìn)入系統(tǒng)界面、選擇測(cè)試項(xiàng)目以及進(jìn)入測(cè)試項(xiàng)目，采用LabVIEW軟件開發(fā)其中的噪聲測(cè)量與傳感器信號(hào)采集系統(tǒng)[1]，總體方案如下圖1所示。

1.2 系統(tǒng)硬件

發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)系統(tǒng)的硬件主要由傳感器、DAQ數(shù)據(jù)采集卡以及計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成。DAQ數(shù)據(jù)采集卡為ADLINK公司所生產(chǎn)，這種數(shù)據(jù)采集卡帶有支持LabVIEW軟件的驅(qū)動(dòng)程序，從而能夠起到降低開發(fā)成本的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲信號(hào)主要通過計(jì)算機(jī)中的聲卡來完成，傳感器信號(hào)的采集則主要采用DAQ數(shù)據(jù)采集卡來完成，系統(tǒng)中所采集的各種數(shù)據(jù)均通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析與處理。

1.3 系統(tǒng)軟件

基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)中，系統(tǒng)開發(fā)的軟件主要采用VB與Lab VIEW軟件。VB軟件主要的功能是開發(fā)出更好的人機(jī)界面，從而增加程序的通用性。Lab VIEW軟件主要是采用圖形化編程方法，軟件中能夠提供大量的函數(shù)與子程序庫，通過相應(yīng)的函數(shù)與子程序能夠?qū)崿F(xiàn)硬件系統(tǒng)的軟件化，進(jìn)而完成發(fā)動(dòng)機(jī)故障測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)。由VB軟件開發(fā)的測(cè)試系統(tǒng)界面中，可以通過下拉菜單來選擇需要檢測(cè)的項(xiàng)目。采用Lab VIEW軟件所開發(fā)的相應(yīng)執(zhí)行文件就能夠完成相應(yīng)的檢測(cè)任務(wù)。同時(shí)由Lab VIEW軟件所編寫的各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集程序，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)中的噪聲信號(hào)以及各項(xiàng)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集，并進(jìn)行相應(yīng)的采集、處理，最后將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，最終完成發(fā)動(dòng)機(jī)故障的檢測(cè)。

2 基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)診斷系統(tǒng)測(cè)試分析

通過VB軟件、Lab VIEW軟件以及相應(yīng)的硬件所開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷過程中是否能夠達(dá)到良好的效果，需要經(jīng)過進(jìn)一步的測(cè)試分析。研究將基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng)用于某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上，針對(duì)該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)獲得了該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器實(shí)時(shí)波形，同時(shí)也收集到了該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲信號(hào)[2]。通過對(duì)波形的分析能夠?qū)ζ囯娍匕l(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器是否出現(xiàn)故障進(jìn)行判別。

在對(duì)該汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)故障檢測(cè)的過程中，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的異響部位以及噪聲來源的判斷也是其中的重要診斷手段。基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)中，主要是采用測(cè)試系統(tǒng)中的噪聲檢測(cè)系統(tǒng)來完成。在具體的檢測(cè)過程中，先采集汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門端蓋為主的噪聲信號(hào)，然后通過濾波生成相應(yīng)的自功率譜。發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣噪聲一般都是受到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門周期性開啟以及閉合過程中，所產(chǎn)生的壓力波動(dòng)而出現(xiàn)噪聲，其噪聲的頻率范圍在200Hz以下低頻范圍，或者是1000Hz以上高頻范圍。根據(jù)收集到的噪聲并生成的進(jìn)氣噪聲自功率譜分析發(fā)現(xiàn)，噪聲的頻率分布主要集中在100-200Hz與1200-1300Hz的頻率中。從中能夠確定，基于虛擬儀器的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)異響以及噪聲源進(jìn)行分析，進(jìn)而診斷發(fā)動(dòng)機(jī)故障。

3 結(jié)束語

汽車不僅是人們?nèi)粘Ｉ钪械拇焦ぞ撸瑫r(shí)也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)過程中的重要運(yùn)輸工具，對(duì)于人們的生活以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都必不可少。但是在使用的過程中，也會(huì)排出大量的尾氣，同時(shí)也消耗了大量的能源，不利于可持續(xù)發(fā)展。因此近年來，針對(duì)汽車的控制系統(tǒng)以及動(dòng)力系統(tǒng)等，應(yīng)用了許多電子技術(shù)，用于降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗，減少尾氣的排放，但是也提升了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障的診斷難度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)完美結(jié)合而成的虛擬儀器在工程應(yīng)用中逐漸展現(xiàn)出了優(yōu)勢(shì)。通過本次的研究可以了解到，通過虛擬軟件平臺(tái)結(jié)合相應(yīng)的硬件設(shè)施而開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷系統(tǒng)，能夠收集發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器與噪聲信號(hào)，并進(jìn)行分析處理與儲(chǔ)存，為發(fā)動(dòng)機(jī)的維修提供先進(jìn)可靠的故障診斷測(cè)試參考數(shù)據(jù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)的維修提供了一種新型的故障診斷工具。

參考文獻(xiàn)

[1]耿彪.基于虛擬儀器的柴油共軌發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017，01：16-17+19.

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作者簡(jiǎn)介：李秀芬（1981，3-），女，山東萊蕪人，碩士，日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：汽車檢測(cè)。