基于虚拟仪器的汽油发动机故障诊断研究
摘 要：随着汽车电子技术的发展，汽车上运用的各种电子模块越来越多，从而使得整个汽车电子系统变得越来越复杂，进而提升了故障检测的难度。文章主要基于虚拟仪器的发动机故障检测系统进行分析研究，使该检测系统具备数据采集处理、波形显示以及存储功能，实现发动机传感信号以及噪声信号的自动采集，进而通过计算机进行信号处理与分析，为发动机故障检测提供方便。
关键词：虚拟仪器；故障诊断；发动机
汽车在行驶的过程中一旦出现故障而不能启动，需要到维修站才能够进行故障检测，从而造成了维修成本的提升，且随着汽车上运用的各种电子模板越来越多，也给汽车发动机的故障检测带来了新的挑战。虚拟仪器是计算机技术与仪器技术结合而成，也是现代化仪器的主要发展方向，基于虚拟仪器的发动机故障检测系统能够为汽车发动机故障检测提供一种更加方面的检测工具。
1 发动机故障诊断系统的结构
1.1 发动机故障诊断总体结构
基于虚拟仪器的发动机故障诊断过程中，为了实现更好的人机对话界面，同时也为了扩展测试项目，在系统中主要采用VB与LabVIEW软件进行开发，研究中所采用的LabVIEW软件属于NI公司。通过VB软件开发发动机故障诊断系统的进入系统界面、选择测试项目以及进入测试项目，采用LabVIEW软件开发其中的噪声测量与传感器信号采集系统[1]，总体方案如下图1所示。
1.2 系统硬件
发动机故障检测系统的硬件主要由传感器、DAQ数据采集卡以及计算机等设备组成。DAQ数据采集卡为ADLINK公司所生产，这种数据采集卡带有支持LabVIEW软件的驱动程序，从而能够起到降低开发成本的作用。发动机噪声信号主要通过计算机中的声卡来完成，传感器信号的采集则主要采用DAQ数据采集卡来完成，系统中所采集的各种数据均通过计算机进行存储、分析与处理。
1.3 系统软件
基于虚拟仪器的发动机故障诊断系统中，系统开发的软件主要采用VB与Lab VIEW软件。VB软件主要的功能是开发出更好的人机界面，从而增加程序的通用性。Lab VIEW软件主要是采用图形化编程方法，软件中能够提供大量的函数与子程序库，通过相应的函数与子程序能够实现硬件系统的软件化，进而完成发动机故障测试系统的开发。由VB软件开发的测试系统界面中，可以通过下拉菜单来选择需要检测的项目。采用Lab VIEW软件所开发的相应执行文件就能够完成相应的检测任务。同时由Lab VIEW软件所编写的各项数据采集程序，能够将发动机中的噪声信号以及各项传感器信號进行采集，并进行相应的采集、处理，最后将数据进行保存，最终完成发动机故障的检测。
2 基于虚拟仪器的发动机诊断系统测试分析
通过VB软件、Lab VIEW软件以及相应的硬件所开发的发动机故障诊断系统，在发动机的故障诊断过程中是否能够达到良好的效果，需要经过进一步的测试分析。研究将基于虚拟仪器的发动机测试系统用于某汽车发动机上，针对该汽车发动机进行相应的数据采集，同时获得了该汽车发动机的传感器实时波形，同时也收集到了该汽车发动机的噪声信号[2]。通过对波形的分析能够对汽车电控发动机的传感器是否出现故障进行判别。
在对该汽车的发动机进行相应故障检测的过程中，针对发动机的异响部位以及噪声来源的判断也是其中的重要诊断手段。基于虚拟仪器的发动机故障诊断系统中，主要是采用测试系统中的噪声检测系统来完成。在具体的检测过程中，先采集汽车发动机气门端盖为主的噪声信号，然后通过滤波生成相应的自功率谱。发动机的进气噪声一般都是受到发动机的进气门周期性开启以及闭合过程中，所产生的压力波动而出现噪声，其噪声的频率范围在200Hz以下低频范围，或者是1000Hz以上高频范围。根据收集到的噪声并生成的进气噪声自功率谱分析发现，噪声的频率分布主要集中在100-200Hz与1200-1300Hz的频率中。从中能够确定，基于虚拟仪器的发动机故障诊断系统能够对发动机异响以及噪声源进行分析，进而诊断发动机故障。
3 结束语
汽车不仅是人们日常生活中的代步工具，同时也是社会经济生产过程中的重要运输工具，对于人们的生活以及经济的发展都必不可少。但是在使用的过程中，也会排出大量的尾气，同时也消耗了大量的能源，不利于可持续发展。因此近年来，针对汽车的控制系统以及动力系统等，应用了许多电子技术，用于降低汽车发动机的能耗，减少尾气的排放，但是也提升了汽车发动机故障的诊断难度。随着计算机技术的发展，有计算机技术与仪器技术完美结合而成的虚拟仪器在工程应用中逐渐展现出了优势。通过本次的研究可以了解到，通过虚拟软件平台结合相应的硬件设施而开发的发动机故障诊断系统，能够收集发动机的传感器与噪声信号，并进行分析处理与储存，为发动机的维修提供先进可靠的故障诊断测试参考数据，为发动机的维修提供了一种新型的故障诊断工具。
参考文献
[1]耿彪.基于虚拟仪器的柴油共轨发动机故障诊断实训系统的设计[J].现代制造技术与装备，2017，01：16-17+19.
[2]邓森，杨军锋，郭明威，等.基于虚拟仪器和模糊SVM的航空发动机润滑系统故障诊断方法[J].润滑与密封，2013，03：90-95.
[3]党跃轩，陈树海，周威，等.基于虚拟仪器技术的液压系统故障快速检测系统设计[J].交通科技与经济，2012，06：116-118.
作者简介：李秀芬（1981，3-），女，山东莱芜人，硕士，日照职业技术学院讲师，研究方向：汽车检测。
