张伟荣
（广东省高级技工学校，广东 惠州 516100）
【摘要】发动机作为汽车的重要组成，为车辆的发动提供着动力来源。随着现代汽车自动化的程度越来越高以及运行的性能不断完善，随之而来的汽车发动机结构也变得越来越复杂。由于发动机本身的工作环境较为恶劣，再加上平时缺少对于汽车发动机的保养，发动机故障发生的频率因此也较高，其诊断难度也不断提高。如果对于汽车发动机的故障不进行及时的诊断与排除，甚至有可能带来致命的影响。
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关键词 汽车发动机；故障；诊断
0前言
随着国民经济的飞速发展，我国已成为全球第二大经济体。国内近几年的生活水平大幅度提高，越来越多家庭拥有了私家车，促进了汽车产业的快速发展。现如今车的种类比较多，不同车型、品牌都有较大的差异，但它们在故障方面都有诸多的共同点。从现实的调查、研究看，引起汽车的故障因素很多。作为重要的交通工具，汽车的安全行驶非常重要，作为汽车的动力系统——发动机，其故障的诊断就显得尤为关键。作为汽车的核心部分，不能及时的故障诊断排除，就可能造成严重的交通事故。
1汽车发动机故障诊断简述
1.1研究汽车发动机故障诊断的背景与意义
汽车发动机故障诊断技术的含义为：当汽车的发动机受到损坏的时候，使其处于不解体或者少解体状态下，对发动机的各个零件、构件与整体的各个技术指标进行检查与测试，针对不同部位进行具体分析、判断和确定其存在的故障，因而诊断出其故障的真正起因与具体位置，并制定出解决发动机故障的合理方案，排除相关的干扰因素。随着时代的发展，各种技术层出不穷，汽车性能有了很大的提高，但是危险性也随之提高。2012年我国的汽车产销已超越1900万辆，位居世界第一。因此，发动机检测与诊断人员的专业素质及设备的功能、性能必须有所提升才能更好的提升汽车安全性。
1.2国内外汽车发动机故障诊断技术的发展状况
国内汽车发动机故障诊断技术起步比较晚，最初1960年我国仅研制出一些简易诊断设备。九十年代的时候我国已经研制出QFC-5 型发动机检测仪和侧滑试验台，同时还自主研发了发动机故障诊断仪、四轮定位仪等[1]。随着时代发展，一些仿生模型已逐步应用于故障诊断中，汽车发动机故障诊断越来越智能化、便捷化与精确化，但是和国外相比仍存在一定差距。
国外的技术发展起步相对较早，20世纪40年代就已经研制出一些单一的检测设备。70年代时，欧、美等汽车工业化国家大力发展汽车工业技术，使得汽车结构和内容层出不穷，汽车诊断技术变的尤为复杂[1]，并且自动化技术已经开始出现。80年代时故障检测设备较为先进，且变得更加安全、节能和环保。目前国外逐步将电子技术、智能传感器技术、集成电路技术、自动化手段和计算机技术大量运用到发动机故障诊断中，使其更加智能化、综合化[1]。
2汽车发动机故障诊断的特征信号研究
2.1汽车尾气采集原理
汽车尾气采集主要有两种方法：电化学法与不分光红外吸收法、电化学法即利用被测试气体经过传感器的时候输出和其浓度呈线性关系的电压或者电流信号。主要适用于O2、NO2和硫化物等气体。不分光红外吸收法应用相对比较广泛。当红外线穿过浓度各异的气体时会产生特定的吸收频谱，此时传感器对其进行测定并输出相对应的电信号，并计算出气体浓度。这种方法可以应用于一氧化碳、HxCx、二氧化碳和氮氧化合物等气体浓度的测定。
2.2尾气排放的检测方法
怠速法即在机动车在打火且空挡的时候，检测出其所排放的尾气中所含气体成分的浓度值。此方法需要检测前将机车的冷却水保持在“热状态”要求的温度，同时发动机的润滑油也得保持在“热状态”要求的温度[2]。双怠速法即发动机从空挡静止到低怠速和从空挡静止到高怠速的这两种状态中检测的尾气中各气体含量的平均浓度值[2]。简易工况法即功机模拟机车在道路中行驶，在此状态下测定其特定的低速与高速和尾气中各成分的浓度值。NO、NOX等化合物可以采用化学发光法检测[2]。这种方法因测量速度较快、灵敏度较高且线性度较好而广泛应用于权威机构对相应氮化物的测量分析中。
2.3汽车发动机的异响与振动
当汽车内的零部件由于长时间的运行就会被磨损及微变形，再加之如果没有适当的维护，就会使得汽车系统就会发生一些异常的声响[2]。大部件的异响比较沉重而小部件的异响比较清脆。若汽车低速行驶时出现异响而高速运行后异响消失则故障不大，但仍需要适当维修。若异响不消失则需要尽快维修。若行驶过程中突然出现异响则需要立即维修。若汽车发动机处于怠速工作状态中发出的规律性“嗒嗒”声且最终逐渐消失，则是其内部部件缺少润滑油或活塞磨损的缘故。当怠速状态中发动机突然加大负载或加速时就出现尖锐“嗒嗒”声，是由于气缸内的高压给活塞等部件带来很大的冲击波，属于正常现象[2]。发动机中的活塞和活塞根撞击发出“轧轧”声的时候，是由于活塞在气缸中的活动范围较小，因而导致两者相互碰撞发出声响。当发动机的气缸中发出“嗒嗒”的清脆响声时，且随着油门的加大而加大时，是由于活塞销和活塞孔之间的空间过大，尤其是在活在运动到上端、下端的时候，这种撞击尤为明显。
3汽车发动机故障诊断与预测系统
3.1关于DSP的软件开发
CCS是由美国德州仪器公司为DSP芯片设计的集成开发环境[3]。它能够进行TI公司中大多数的DSP芯片编程与调试工作。首先，在开发环境中选择和确定DSP型号；第二，对语言等功能进行开发；第三，设置PC机和开发板仿真器的硬件系统连接与驱动配置[3]；最后就能够在CCS的开发环境中进行DSP的程序编写。在DSP程序的编写中可选择C语言进行开发，它不仅能够减少开发所需时间，还方便工作人员之间的沟通与交流。但是它还具有代码较长、运行速度等缺点。由于这种缺点可以被其优点所弥补，因而DSP软件开发大多运用C语言进行语言开发。
3.2汽车发动机故障诊断与预测系统的程序设计
首先，尾气检测部分的程序设计主要包括A/D采集程序与无线发射程序[3]。在A/D采集程序中，将DSP芯片内部安置I2C寄存器，然后直接对ADS1110芯片给予对接指令。在无线发射程序中，将DSP芯片内部安置SPI寄存器，然后利用其对nRF24l01芯片进行信号指令与数据的发射和接受。
其次，噪声及振动采集板程序设计主要包括主程序、振动采集程序、噪声采集程序、无线发射程序[3]。利用MSP430F2012控单片机进行噪声与振动的采集。
第三，在DSP信号处理版程序设计中，首先进行DSP初始化，然后进行无线数据的接受，最后进行故障识别。
3.3汽车发动机故障诊断与预测系统的实验结果
在信号处理模块中，DSP处理器对采集板所接受的无线信号进行推算，并在将可能出现的故障显示在TFT显示屏上。然后由尾气采集板对所排出的尾气成分进行浓度计算，又振动与噪声采集板对其采集到的相关信号利用2.4GHz进行发射。当发动机处于1000r/min 的固定转速时，十组数据被输入至系统信号处理板中。表1为各数据。
由表1分析可知，HC与CO的变动状态比较相似，CO2的数值变化幅度比较大，O2的含量和正常状况相比其数值偏大。综上所述，燃料与空气所形成的混合气体和燃烧环境比较差。其原因可能是喷油嘴出现了堵塞的情况，使得喷油量不符合发动机要求，导致供油量不稳，点火不正常，排出的尾气气体成分各含量出现相应的变动。在检查发动机内的喷油嘴之后发现的确有少量的杂物的存在。（下转第137页）（上接第86页）对其进行彻底清楚后再次实验，各数据恢复正常。
表1
4结语
汽车发动机故障诊断技术涉及较多的学科和技术。必须对其进行研究和测试才能更好的减少汽车故障的出现，保障人民的安全。
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参考文献
［1］刘建立.基于ARM的汽车发动机故障诊断系统的研究与设计[D].2013:1-5.
［2］戈剑,杨维军.汽车发动机故障诊断的理论和方法[J].轻工科技,2012,4（22）:33-34.
［3］毕胜尧.基于DSP的汽车发动机故障诊断及预测系统研究[D].2014:22-28.
［责任编辑：刘展］