汽車發動機智能故障診斷技術的研究

竇捷

摘 要：智能故障診斷技術是伴隨著安全生產要求的不斷提高和計算機技術、智能技術等現代先進技術的發展而產生發展起來的，其被應用于機械設備的故障診斷中，極大地提高了故障診斷水平，對保證機械安全可靠性有著十分重要的意義。

關鍵詞：汽車發動機；智能故障；診斷

發動機是汽車的動力源，是一個復雜的系統，其與汽車的一些基本技術性能都有著直接或間接的聯系。由于工作條件不穩定，部分零件運行環境惡劣，汽車發動機故障在汽車全部故障占據著一個較大的比重，而發動機一旦發生故障不僅會影響自身性能，還會對汽車其他結構性能帶來影響，造成較大的損失，嚴重時還可能造成人身傷亡，因此對發動機故障的及時診斷和排除十分重要。隨著汽車制造技術的發展，發動機的結構也越來越復雜，其故障的準確判斷也更為困難，在此形勢下，利用智能故障診斷技術開發汽車發動機智能故障診斷系統對減少汽車安全事故發生率，降低損失有著十分重要的現實意義。

一、汽車發動機智能故障

故障診斷是指在實際工作中針對系統、設備運行過程中的異常情況，利用各種檢查和檢測的方法，對系統和設備進行檢測，查看系統或設備是否存在故障，并進一步確定出故障所在部位的過程，智能故障診斷是借助智能技術，根據系統設備運行中的技術參數和物理現象等對系統、設備的運行情況進行判斷，并根據故障的特征對故障信息作出評估，進而判斷出故障發生的原因和部位的一種故障診斷方法。智能故障診斷主要有故障檢測與診斷和故障容錯控制兩個部分，其系統主要包括人機接口、知識庫和數據庫、機器學習、診斷信息獲取、診斷推理以及解釋機構等幾主要的功能模塊。

二、 汽車發動機智能故障診斷方法

1汽車發動機故障診斷方法分類

汽車發動機設備故障診斷技術發展至今，已提出了大量的方法。其中常用的方法如下：

1.1灰色診斷方法該診斷方法認為機械設備系統是一個灰色系統，設備故障診斷所要解決的問題構造標準故障模題是灰色系統的白化。灰色診斷過程一般分為以下幾個步驟：1確定待測狀態模式向量集；3計算灰關聯度矩陣；4確定關聯度值；式向量集；5故障分析與診斷。

1.2 模糊診斷方法

模糊診斷方法就是采用模糊集合的相關理論構建的汽車發動機故障診斷方法。在汽車發動機故障診斷過程中，會測量得到的是許多信號，通過信號分析得到許多故障征兆。征兆和故障之間存在一定關系。應用模糊變換定理可以得出故障論域上的一個模糊子集，即一個診斷結果。

1.3 神經網絡診斷方法

神經網絡系統具有大規模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應和自學習能力，特別適用于處理需要考慮許多因素和條件的、非線性、不精確和模糊的信息處理問題，共分為三個步驟：1知識表達； 2推理過程： 3自學習能力。

1.4 專家系統診斷方法

基于計算機的故障診斷專家系統，是一種典型的咨詢處理系統，它能獲取大量的專家診斷咨詢，利用專家的推理方法，解決發動機的故障。一般的專家系統由知識庫、推理機、用戶界面三部分組成。綜合比較這幾種方法，這些方法都是處理發動故障診斷的優秀方法，但是前三種方法都是以復雜的算法作為支撐的，構建過程復雜，實現困難。專家系統診斷方法是以專家的相關經驗作為基礎，實現簡單且具有人工智能化的特點，因此本文選用專家系統診斷方法。

2 汽車發動機故障診斷的基本過程

汽車發動機故障診斷的基本過程為：

（1）確立汽車發動機運行狀態監測的內容，包括監測方式確立、監測參數確立等方面的內容。這些內容的確立應主要考慮被監測對象的結構、故障的發生形式、工作壞境及現有的測試設備條件等因素。

（2）組建測試系統，根據步驟（1）的相關要求選取傳感器及其配套設施，組成測試系統，用以收集故障診斷所需的信息。

（3）測試、分析及信息提取，這個步驟的主要內容是對由上步獲取的信號進行加工，一般包括濾波處理、異常數據的剔除等。

（4）狀態監測、判斷及預報，這一步的主要工作是構造或選定故障診斷判據，確定汽車發動機各部件狀態相關參量的閾值等內容，以此判定被診斷的汽車發動機的運行狀態，以及故障的未來發展趨勢進行預測。

3 故障診斷專家系統的構建

專家系統故障診斷方法用下圖的結構來說明：它由數據庫，知識庫，人機接口，推理機等組成。其各部分的功能為：數據庫：數據庫通常由動態數據庫和靜態數據庫兩部分構成。靜態數據庫是相對穩定的參數，如設備的設計參數、固有頻率等；動態數據庫是設備運行中所檢測到的狀態參數，如工作轉速、介質流量、電壓或電流等。知識庫：存放的知識可以是系統的工作環境，系統知識（反映系統的工作機理及系統的結構知識）；設備故障特征值，故障診斷算法，推理規則等，反映系統的因果關系，用來進行故障推理。知識庫是專家領域知識的集合。人機接口：人與專家系統打交道的橋梁和窗口，是人機信息的交接點。推理機：根據獲取的信息綜合運用各種規則，進行故障診斷，輸出診斷結果。是專家系統的組織控制機構。

三、小結

隨著汽車制造技術的發展，智能故障診斷的先進性、準確性越來越高，利用智能故障診斷技術開發汽車發動機智能故障診斷系統對減少汽車安全事故發生率，降低財產損失。

參考文獻：

[1] 鮑曉.汽車發動機智能故障診斷系統的研究分析.《企業技術開發》2013

[2] 李錫坤，吳茂軍.試析汽車發動機的智能故障診斷技術.《時代汽車》2017