遲永軍

（大慶油田鉆探工程公司運(yùn)輸一公司運(yùn)輸五分公司，黑龍江 大慶 163413）

1 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車消費(fèi)在我國(guó)也得到了迅猛的提高，汽車年銷量和年產(chǎn)量均保持了高幅度的持續(xù)增長(zhǎng)。2012年全年度，乘用車銷量突破了1500萬(wàn)輛大關(guān)，同比增長(zhǎng)6.5%。可以看到汽車需求量越來(lái)越多，汽車的普及率也將越來(lái)越廣。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車零部件中最重要的部分，一直是汽車生產(chǎn)、銷售乃至于汽車維護(hù)保養(yǎng)中最為關(guān)注的部件。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力來(lái)源，大致分為汽油機(jī)和柴油機(jī)，以及當(dāng)前熱門的混合動(dòng)力以及電動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成十分復(fù)雜，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)制造工藝也是各個(gè)汽車生產(chǎn)商最為核心的機(jī)密之一。總的來(lái)說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種機(jī)電一體化的動(dòng)力裝置，主要作用是保障汽車在不同路況、不同的氣候地形條件以及不同的功率要求下不失去動(dòng)力支持。因而，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)要求也是極為嚴(yán)苛，它必須在保持功率需求的前提下，盡可能地變小變輕以便于減輕油耗，同時(shí)還得適應(yīng)高溫高壓和高強(qiáng)度持續(xù)工作的技術(shù)要求。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的故障率一直高居不下，具體表現(xiàn)為效率降低或者直接失效。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)和故障診斷是保障發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的必要工作。國(guó)內(nèi)外的汽車界在經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測(cè)工作之后，總結(jié)了許多適合于不同品系發(fā)動(dòng)機(jī)的故障監(jiān)測(cè)和診斷的方法，但是核心技術(shù)都是對(duì)于運(yùn)行狀態(tài)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，基于先進(jìn)的傳感器技術(shù)和專業(yè)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析手段，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的實(shí)況數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，識(shí)別甚至是預(yù)測(cè)出異常工況，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部件的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，為發(fā)動(dòng)機(jī)管理人員提供解決方案。總的來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)主要是針對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力特性、運(yùn)行可靠性、噪聲排放以及安全性進(jìn)行展開的。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障類型

本文針對(duì)大型貨運(yùn)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了針對(duì)性分析，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況、不同動(dòng)力特性以及不同運(yùn)行狀態(tài)的故障類型進(jìn)行了一定的研究，從對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)資料的分析來(lái)看，這一類發(fā)動(dòng)機(jī)的常見故障有以下幾種。

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟停故障

大型貨車自重和載重量都很大，因此，在車輛啟動(dòng)和停止時(shí)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)和熱著車都有很高的要求。冷啟動(dòng)困難時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)振顫現(xiàn)象明顯，需要一段時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)部位的振動(dòng)才趨于平緩，一直到車速穩(wěn)定在較高速度時(shí)振動(dòng)才明顯消失，停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)換擋降速效果不明顯，油壓降不下來(lái)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)遲遲無(wú)法換擋，這時(shí)候一旦出現(xiàn)緊急事故，駕駛員極易出現(xiàn)急剎車舉動(dòng)，對(duì)高速行駛的大型貨車這是一個(gè)極大的考驗(yàn)和風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲異常

發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，噪聲值較小，且穩(wěn)定性較好，但是有時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)突然發(fā)出響度較大的異常聲音，類似于鞭炮爆炸聲。踩踏離合器時(shí)出現(xiàn)喀嚓聲，通過路面障礙時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與底座有明顯的碰撞感，換擋時(shí)車輛有明顯的停滯感，換擋不順暢；長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后出現(xiàn)頻率漸進(jìn)的振動(dòng)現(xiàn)象，多數(shù)時(shí)候由于發(fā)動(dòng)機(jī)懸置受損或者發(fā)動(dòng)機(jī)油路堵塞以及燃燒室燃燒不充分都會(huì)導(dǎo)致這樣的噪聲和振動(dòng)異常。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)過熱或者異常煙霧出現(xiàn)

在發(fā)動(dòng)機(jī)耐受范圍之內(nèi)，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過熱現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)箱蓋冒出熱氣，或者直接影響駕駛室內(nèi)溫度，給駕駛員以明顯的燒灼感，車內(nèi)冷卻液溫度過高；運(yùn)行過程中，汽車排氣管有突突聲，伴隨著濃度較大的黑色煙霧或者藍(lán)色煙霧，煙霧中油味較重；過熱多是由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)失效，水箱泄漏或者冷卻液破損，風(fēng)扇離合器工作狀態(tài)不良；異常煙霧多為燃燒不充分，火花塞廢物積壓過多，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，汽缸與活塞之間間隙增大，導(dǎo)致燃料泄漏。

2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向裝置故障

貨車行駛過程中轉(zhuǎn)向器難以穩(wěn)定工作，轉(zhuǎn)彎吃力，或者表現(xiàn)為不同步轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象，出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)彎或轉(zhuǎn)彎不足；空載或者滿載時(shí)汽車穩(wěn)定性較差，方向盤出現(xiàn)擺動(dòng)，尤其表現(xiàn)在高速行駛時(shí)，多為轉(zhuǎn)向操縱桿磨損帶來(lái)的轉(zhuǎn)向靈敏度缺失。

2.5 汽車變速失效和怠速失效

車輛加速效果變差，急加速時(shí)加速感不強(qiáng)，極易在超車時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。但是發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量比往常偏大，多數(shù)是由于噴油系統(tǒng)出現(xiàn)故障。怠速不穩(wěn)定，整體速度偏低，熄火概率增大。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的研究方法

由于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)中，電子化的程度越來(lái)越高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制策略也日趨復(fù)雜，這極大地增加了發(fā)動(dòng)機(jī)故障率，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的故障診斷不僅僅是過去的機(jī)械維修，更要從故障檢測(cè)和故障分析入手，建立健全發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷體系尤為重要。

3.1 基于數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法

故障診斷的核心內(nèi)容是對(duì)故障信息的提取和故障類型的識(shí)別，因此采用信號(hào)處理的技術(shù)手段能夠快速有效地對(duì)故障信息進(jìn)行提取、分析和模式識(shí)別。工程實(shí)際中采用前端采集技術(shù)采集到發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息，通過小波變化將故障信號(hào)進(jìn)行信號(hào)分解，在時(shí)域和頻域內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用小波包絡(luò)對(duì)信號(hào)去噪，獲取轉(zhuǎn)速平穩(wěn)信號(hào)，與正常信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性分析，快速找出故障點(diǎn)，同時(shí)對(duì)比典型故障信號(hào)的時(shí)域和頻域數(shù)據(jù)，識(shí)別出故障類型，該方法數(shù)據(jù)處理速度快，而且能夠識(shí)別出故障類型，但是對(duì)于故障信號(hào)的完整性要求較高，抗干擾能力不足。

3.2 基于專家系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法

基于已有的故障信息，利用已經(jīng)建立的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合考慮各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)比對(duì)，利用數(shù)據(jù)索引功能，快速尋找到最匹配的故障類型，再通過實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行復(fù)查，最終驗(yàn)證故障診斷的效果，專家系統(tǒng)中專家數(shù)據(jù)庫(kù)是樣本信息的主要存放點(diǎn)，也是進(jìn)行數(shù)據(jù)索引的主要依據(jù)，這就需要搜集足夠詳細(xì)的故障數(shù)據(jù)，同時(shí)，在線診斷和離線診斷的兩種診斷模式，對(duì)于專家系統(tǒng)的診斷可靠性的要求很高。通常與專家系統(tǒng)配套使用模糊故障診斷系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷系統(tǒng)，加速數(shù)據(jù)樣本比對(duì)和數(shù)據(jù)索引的速度，增強(qiáng)診斷可靠性，通過對(duì)樣本進(jìn)行針對(duì)性的訓(xùn)練，大幅度提高專家系統(tǒng)的模式識(shí)別能力，提高診斷系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力。

3.3 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法

傳統(tǒng)的故障診斷方法依賴于硬件系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)得到的發(fā)動(dòng)機(jī)故障信號(hào)，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析模塊以及后處理模塊的存在，使得故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)規(guī)模龐大，而且實(shí)時(shí)診斷的效果大打折扣。利用虛擬儀器技術(shù)，可以大幅度削減硬件系統(tǒng)的使用，將硬件系統(tǒng)集成為測(cè)試模塊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，通過數(shù)據(jù)借口，或者是IP/TP技術(shù)甚至是GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的故障監(jiān)測(cè)和故障診斷。同時(shí)虛擬技術(shù)還提供編程語(yǔ)言操作，使用者可以結(jié)合圖形化編程語(yǔ)言或者是C、C++、VC語(yǔ)言，快速編寫自己需要的數(shù)據(jù)分析模塊，加載在已有的虛擬平臺(tái)上，快捷方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)故障管理單位，可以真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面操作管理，簡(jiǎn)化人為分析的工作量，簡(jiǎn)化診斷過程，提高診斷的效果，降低診斷失誤的可能性。

4 結(jié)語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理的重要工作內(nèi)容，本文以大型貨運(yùn)車輛為分析基礎(chǔ)，概述了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的常見故障類型，并且有針對(duì)性地提出了幾類發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的方法，為發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析人員提供了有價(jià)值的技術(shù)參考。

［1］戈劍.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的理論和方法［J］.輕工科技，2012（4）：51-53.

［2］聶倫.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)探析［J］.技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（12）：51-53.

［3］張麗莉.現(xiàn)代汽車故障診斷方法及其應(yīng)用研究［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2008（2）：8-16.