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        基于圖像處理的汽車點(diǎn)火波形故障診斷

        2018-12-28 11:54:56朱桂英
        汽車實(shí)用技術(shù) 2018年23期
        關(guān)鍵詞:汽車故障分析

        朱桂英

        (浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 杭州 310018)

        1 前言

        隨著電子技術(shù)的發(fā)展,以及人們對(duì)使用簡(jiǎn)單可靠以及舒適性的高要求,汽車上的電子產(chǎn)品越來(lái)越多,汽車控制系統(tǒng)也向電子化、網(wǎng)絡(luò)化改變。汽車系統(tǒng)的電子化對(duì)普通維修人員對(duì)現(xiàn)代的汽車故障診斷提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)汽車出現(xiàn)故障,維修人員一般用萬(wàn)用表和解碼器來(lái)進(jìn)行診斷,通過(guò)數(shù)據(jù)流和波形進(jìn)行故障分析。目前解碼器是汽修人員診斷故障的的基本操作,故障碼的讀取和分析是故障診斷的第一步。但是,診斷汽車故障只讀取故障碼是不夠的,有些故障并不生成故障碼。汽車正常運(yùn)行需要新鮮的空氣、高壓電以及合適的油進(jìn)缸,點(diǎn)火系統(tǒng)是故障的高發(fā)系統(tǒng),其由很多零部件組成,當(dāng)發(fā)生點(diǎn)火故障時(shí)很難確定故障的部位。當(dāng)用解碼器無(wú)法進(jìn)行故障診斷時(shí),波形分析是一種很好的診斷方法。利用波形分析儀分析當(dāng)前點(diǎn)火波形,對(duì)故障點(diǎn)的查找有一定的幫助。波形分析需要維修人員具有豐富的理論知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn),往往點(diǎn)火波形擺在面前不知原因何在,因此需要一種直接給出故障原因的專家系統(tǒng)是有一定的意義的。

        2 點(diǎn)火波形常見(jiàn)故障

        汽車上點(diǎn)火系統(tǒng)經(jīng)歷了三個(gè)階段,分別是傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng),電子點(diǎn)火系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)。不管是哪種系統(tǒng)工作原理都是類似的,首先低壓電輸入到點(diǎn)火線圈初級(jí),然后通過(guò)互感把低壓電轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘娸斎氲綒飧?,通過(guò)火花塞跳火點(diǎn)燃混合氣。通常是把實(shí)際測(cè)得的點(diǎn)火系統(tǒng)波形與正常工作情況下的點(diǎn)火電壓波形進(jìn)行比較并分析,即可判斷出點(diǎn)火系統(tǒng)的故障。圖1所示為標(biāo)準(zhǔn)正常點(diǎn)火波形。以某四缸發(fā)動(dòng)機(jī)波形按照點(diǎn)火順序1-2-4-3,檢測(cè)點(diǎn)火波形,圖2為該發(fā)動(dòng)機(jī)的正常波形以及幾種常見(jiàn)故障波形。

        (2)圖2(b)所示,全部氣缸點(diǎn)火電壓均高于標(biāo)準(zhǔn)值,說(shuō)明高壓回路有高阻,故障原因一般是點(diǎn)火線圈的高壓線插孔、分電器高壓線插孔及分火頭等有積碳,或高壓線有高阻等。當(dāng)出現(xiàn)如第2缸的波形時(shí),故障因?yàn)槎酁樵摳椎幕鸹ㄈ姌O燒毀或間隙增大造成的。

        (3)圖 2(c)中只有個(gè)別缸點(diǎn)火電壓過(guò)高,這是單缸故障,表現(xiàn)在汽車上會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn),怠速抖動(dòng)等現(xiàn)象,故障原因多為該缸火花塞間隙偏大,或高壓線接觸不良,以及分火頭與該缸高壓線接觸刷間隙過(guò)大。

        (4)圖 2(d)所示,各缸點(diǎn)火電壓都低于標(biāo)準(zhǔn),故障原因一般是點(diǎn)火線圈高壓端的高壓電弱,或者是火花塞臟污或間隙太小。

        (5)圖 2(e)中只有個(gè)別缸點(diǎn)火電壓低,這也是當(dāng)缸故障,同樣會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn),怠速抖動(dòng)等現(xiàn)象,除了該缸火花塞間隙小或臟污之外,一般還有該缸高壓線或火花塞有漏電等情況,造成電壓偏低,混合氣燃燒不完全,甚至不點(diǎn)燃。

        (6)圖 2(f)一般為了判斷點(diǎn)火線圈的性能或好壞,可拔掉某缸高壓線,如果該缸點(diǎn)火電壓應(yīng)高于20KV以上,說(shuō)明點(diǎn)火線圈性能良好,故障點(diǎn)不在點(diǎn)火線圈,可改變思路或分析方法繼續(xù)查找原因所在。

        波形分析需要把故障波和標(biāo)準(zhǔn)波進(jìn)行比較進(jìn)行故障原因的分析,對(duì)于經(jīng)驗(yàn)少的維修人員分析起來(lái)有一定的困難,因此本文把圖像處理技術(shù)運(yùn)用到波形分析中,直接給出專家維修建議。

        3 圖像處理在點(diǎn)火波形中的應(yīng)用

        點(diǎn)火波形的分析對(duì)維修人員的整體素質(zhì)有個(gè)較高的要求,因此用圖像識(shí)別的方法讓分析簡(jiǎn)單化是汽車檢測(cè)設(shè)備的趨勢(shì)。點(diǎn)火波形的故障特征不僅與波形的各種參數(shù)有關(guān),而且與波形形態(tài)有直接關(guān)系,點(diǎn)火波形是點(diǎn)火電壓隨著時(shí)間變化的一組波形。本文采用的是直接計(jì)算實(shí)測(cè)波形與模板波形的差異來(lái)進(jìn)行故障分析。把常見(jiàn)幾種故障點(diǎn)火波作為模板,然后將模板的參數(shù)輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),然后通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能直接將診斷結(jié)果進(jìn)行輸出。

        (1)設(shè)置模板

        由于點(diǎn)火波形的電壓信號(hào)是簡(jiǎn)單地時(shí)間波形圖,所以我們采用定義了屬性的曲線段作為基元,目標(biāo)模板全部由這些基元通過(guò)一定的文法組成,基元是人工方法測(cè)得的各種點(diǎn)火故障波。設(shè)置的模板越多,對(duì)于故障診斷的精確性越高。

        (2)波形采集

        利用示波器采集當(dāng)前波形,并用鎖定模式抓取一段波形,輸入圖像處理系統(tǒng)。

        (3)圖像處理

        實(shí)測(cè)波形與內(nèi)置的模板進(jìn)行波形比照,首先將采集到的波形灰度化,然后用Canny算子方法進(jìn)行檢測(cè)邊緣的提取,并進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的后處理,如果相似度在90%以上,即可判斷此故障。

        (4)智能輸出

        對(duì)于分析結(jié)果以專家維修建議的方法輸出到屏幕,由于該系統(tǒng)輸入了常見(jiàn)的故障波形,診斷類別有限,因此系統(tǒng)預(yù)留設(shè)置端口,當(dāng)有新的故障波出現(xiàn)時(shí),把這個(gè)波作為基元進(jìn)行儲(chǔ)存記憶,便于下次出現(xiàn)同類故障時(shí)進(jìn)行比照分析。

        4 總結(jié)

        通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)波形的圖像分析給出的維修建議和人工分析法相符,因此圖像處理在點(diǎn)火波形的分析上對(duì)理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)缺乏者是個(gè)簡(jiǎn)易的方法。汽車工作系統(tǒng)很多都可以用波形的方法進(jìn)行分析,圖像處理方法可以直接給出專家維修建議,是維修智能設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。

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