陳寶文

(遼寧工程職業(yè)學(xué)院，遼寧 鐵嶺 112000)

1 發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)采集

根據(jù)相關(guān)的實(shí)踐調(diào)查研究我們可以看出，目前針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的故障檢測(cè)診斷技術(shù)主要分為以下3個(gè)部分，即基于知識(shí)的診斷方法、基于模型解析的診斷方法以及基于信號(hào)處理的診斷方法。從一定意義上來講，信號(hào)處理的故障檢測(cè)技術(shù)從本質(zhì)上是通過采集相關(guān)的信號(hào)數(shù)據(jù)，運(yùn)用函數(shù)、小波變換等多元化的方式方法，對(duì)信號(hào)所傳遞出的內(nèi)容進(jìn)行有效地分析，并且從中提取出方差、頻率等相關(guān)的基礎(chǔ)參數(shù)，通過這樣的方式快速高效地判斷故障點(diǎn)及故障原因。具體的診斷流程如圖1所示。

圖1 故障診斷流程圖

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行診斷之前，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本性能進(jìn)行有效地衡量。具體而言，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率是其性能的重要體現(xiàn)，針對(duì)這一模塊我們使用的檢測(cè)方法包括穩(wěn)態(tài)測(cè)功法以及動(dòng)態(tài)測(cè)功法。所謂動(dòng)態(tài)測(cè)功法，我們稱之為無負(fù)荷測(cè)功法，在進(jìn)行具體的測(cè)量過程中，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)并不實(shí)加一定的載荷，而是在其怠速或是空載低速運(yùn)行時(shí)打開所有的節(jié)氣門，使得其能夠有效克服內(nèi)部產(chǎn)生的摩擦力以及慣性，加速運(yùn)行，根據(jù)加速的具體情況反饋體現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)的具體功率。在這樣的過程中，動(dòng)態(tài)測(cè)功法所使用的工具通常為傳感器、計(jì)算機(jī)，包括傳感器、觸發(fā)器、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)發(fā)生器等等。而其具體的工作流程則如圖2所示。

圖2 動(dòng)態(tài)測(cè)功流程

2 發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)故障信號(hào)

從一定意義上來講，如果發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足或產(chǎn)生了一定的異響、漏氣等問題，那么相關(guān)的技術(shù)人員及從業(yè)人員必須第一時(shí)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能進(jìn)行有效地檢測(cè)分析，從而排除故障。根據(jù)調(diào)查顯示，在過去的故障分析過程中，我們最常使用的信息通常為聽診器所采集到的發(fā)動(dòng)機(jī)異響聲信號(hào)，有經(jīng)驗(yàn)的師傅對(duì)其聲信號(hào)進(jìn)行分析，整體上來講這樣的方式方法對(duì)從業(yè)人員的要求極高，并且操作復(fù)雜，也容易出現(xiàn)判斷失誤的情況，受外界影響因素較大。但如果我們運(yùn)用聲信號(hào)傳感器采集異響則能夠有效排除人為的誤差，在提高效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了結(jié)果的準(zhǔn)確性，相關(guān)的技術(shù)人員不需要直接接觸發(fā)動(dòng)機(jī)就能夠有效判斷，這樣的方式也避免了技術(shù)人員由于高溫受傷。

2.1.1 裝配檢查

發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配檢查對(duì)于整體的性能標(biāo)準(zhǔn)起著至關(guān)重要的作用，如果螺栓擰緊但是卻未達(dá)到國(guó)家相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或是要求，可能會(huì)導(dǎo)致螺紋變形，影響其運(yùn)轉(zhuǎn)的整體效果，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)其產(chǎn)生的震動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致螺栓脫落，發(fā)動(dòng)機(jī)漏氣、零部件松動(dòng)。

2.1.2 磨損檢查

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的高速運(yùn)作時(shí)，其內(nèi)部的零件會(huì)出現(xiàn)一定的磨損，彼此之間的配合也會(huì)逐漸脫離原先的預(yù)期值，甚至產(chǎn)生較大的縫隙，彼此之間的碰撞就會(huì)發(fā)出異響。

2.1.3 零部件缺陷檢查

從一定意義上來講，零部件在出廠時(shí)可能就會(huì)存在一定的缺陷。例如針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁而言，在對(duì)其進(jìn)行鍍層時(shí)可能會(huì)由于厚度不足或是鍍層不均勻的情況，導(dǎo)致表面磨損較快。久而久之，其內(nèi)部的零部件之間配合不當(dāng)，產(chǎn)生相應(yīng)的異響。與此同時(shí)，零部件的材質(zhì)也會(huì)在一定程度上影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能，劣質(zhì)的零部件無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際要求，甚至在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中會(huì)出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)壽命縮短。

2.2 小波分析法的信號(hào)處理

所謂小波分析法，從本質(zhì)上來講屬于一種信號(hào)分析的技術(shù)技巧，利用小波變化的方式對(duì)多尺度進(jìn)行有效地分解，過濾干擾信號(hào)，從而獲取不同狀態(tài)下的信息數(shù)據(jù)。眾所周知，小波分析法是對(duì)小波包分解法和正交小波分解的原理進(jìn)行有效地利用，將高頻波打包成為一段正交小波，再使用正交小波分解法對(duì)其進(jìn)行有效地分解，成為低頻波和分辨率較低的高頻波，在高頻波中的信號(hào)數(shù)據(jù)僅僅是第一次小波分解后的一部分，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行二次分解，最終得到各個(gè)頻率的信號(hào)以及分解后的高頻波組成的整體。其中，高頻波已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的目標(biāo)。

從一定意義上來講，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，其頻率信號(hào)高，幅值大，周期小，小波變換的系數(shù)較大；而當(dāng)其轉(zhuǎn)速減小時(shí)，則信號(hào)頻率降低，輻射變小，周期變大。由此可見，信號(hào)變化的整體周期與小波變換系數(shù)乘負(fù)相關(guān)。在這樣的背景下，一個(gè)正常合格的發(fā)動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速的變化具有一定的規(guī)律，換而言之，小波變換系數(shù)也遵守一定的規(guī)律，當(dāng)其數(shù)值突變時(shí)，則說明發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)了故障點(diǎn)，而造成這一問題的主要原因可能是內(nèi)壁損壞或是缸內(nèi)異物。

3 結(jié)語

綜上所述，為了充分發(fā)揮信號(hào)處理的價(jià)值作用，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)基于發(fā)動(dòng)機(jī)故障信號(hào)分析，有效利用小波分析法進(jìn)行信號(hào)處理。聲信號(hào)傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等智能化的分析設(shè)備能夠在一定程度上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障進(jìn)行有效地采集，靈活運(yùn)用小波分析法分析信號(hào)波，通過這樣的方式有效解決了傳統(tǒng)汽車故障檢測(cè)過程中效率低下、可靠性低、人工依賴性較強(qiáng)的問題，能夠在現(xiàn)代社會(huì)的汽車檢修中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。